PON在陜西移動(dòng)的應(yīng)用策略

周 偉（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，陜西 西安 710077）

0 前言

隨著寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用多元化及帶寬需求的不斷提升，近年來(lái)全球已掀起了光纖接入（FTTx）熱潮。美國(guó)、日本等的一些著名運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)光纖接入網(wǎng)。隨著國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備廠家共同推進(jìn)的FTTH試點(diǎn)項(xiàng)目在武漢、杭州、北京等地的展開(kāi)，以千兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）技術(shù)為代表的FTTH/FTTB應(yīng)用已從試驗(yàn)階段進(jìn)入了試商用階段。作為寬帶接入的最新技術(shù)，GPON將為運(yùn)營(yíng)商的全面轉(zhuǎn)型提供有力的支撐。

1 PON簡(jiǎn)介

1.1 基本概念

PON起始于前端的光線路終端（OLT），終止于光節(jié)點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。PON采用樹(shù)形、星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多個(gè)ONU共享1路光纖和前端OLT的回傳光模塊。下行采用TDM方式，信號(hào)以廣播式下發(fā)（即一發(fā)多收）；上行采用TDMA方式，各個(gè)ONU或光節(jié)點(diǎn)共用1根光纖回傳，前端只有1個(gè)回傳光模塊，各個(gè)ONU單元輪流發(fā)送（即多發(fā)一收），以實(shí)現(xiàn)光纖和回傳光模塊資源的共享。

1.2 組網(wǎng)模式與選擇

目前PON有2種組網(wǎng)模式，一是由IEEE 802.3ah工作組制定的以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）標(biāo)準(zhǔn)，二是由ITU/FSAN制定的GPON標(biāo)準(zhǔn)。

GPON和EPON模式有如下共同特點(diǎn)。

a）高接入帶寬。GPON下/上行速率為 2.5/1.25 Gbit/s，EPON 下/上行速率均為 1.25 Gbit/s，都能滿足未來(lái)各種寬帶業(yè)務(wù)的接入帶寬需求。

b）節(jié)省光纖資源。都采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）廣播式的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，局端1根光纖可分支到32/64個(gè)ONU設(shè)備，極大地節(jié)省了光纖資源。特別是在地域廣闊或光纖資源受限地區(qū)，采用PON技術(shù)組網(wǎng)可大大提高光纖資源的利用率。

c）運(yùn)維管理成本低。只有局端的OLT和用戶側(cè)的ONU為有源設(shè)備，其間的光分布網(wǎng)絡(luò)是性能穩(wěn)定、體積小巧、成本低廉的無(wú)源分光器。分光器無(wú)需電源、空調(diào)，不占用機(jī)房空間，只需安裝在光交接箱或光纜配線架的適當(dāng)位置即可，符合節(jié)能減排的指導(dǎo)思想。

GPON和EPON的技術(shù)比較見(jiàn)表1。

相對(duì)于EPON技術(shù)來(lái)說(shuō)，GPON標(biāo)準(zhǔn)更加完善，更注重于對(duì)多業(yè)務(wù)的支持能力 （如TDM、IP、CATV等），上聯(lián)業(yè)務(wù)接口及下聯(lián)用戶接口更為豐富 （如10GE、GE、FE、STM-1、E1、POTS 等）， 可提供 FTTH、FTTB、FTTO、FTTC+LAN（DSLAM）等多種接入方式，具有“源模式TDM”支持能力，能支持傳統(tǒng)的TDM E1業(yè)務(wù)，可提供移動(dòng)基站互聯(lián)、PBX接入及大客戶E1專線接入，能支持IEEE 1588 v2協(xié)議，可提供TD基站時(shí)鐘同步及電信級(jí)QoS保證。

從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，EPON較適合于以IP為主而對(duì)TDM業(yè)務(wù)要求不高的家庭及個(gè)人用戶，建設(shè)模式以FTTC/FTTB+DSL為主；GPON較適合于對(duì)技術(shù)要求高的企業(yè)及集團(tuán)用戶。在中國(guó)移動(dòng)機(jī)房少、光纖資源緊張的現(xiàn)實(shí)條件下，采用以FTTO/FTTH為主的建設(shè)模式更能滿足扁平化接入網(wǎng)的建設(shè)要求。因此，GPON非常適合于中國(guó)移動(dòng)全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)對(duì)高端用戶的快速部署要求。移動(dòng)用戶基站回傳見(jiàn)圖1。

圖1 移動(dòng)用戶基站回傳

2 GPON的結(jié)構(gòu)與部署

2.1 GPON的結(jié)構(gòu)

GPON的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與PON類(lèi)似，也是由局端OLT、用戶端ONU、連接這2種設(shè)備的由單模光纖和分光器構(gòu)成的光分配網(wǎng)絡(luò) （ODN）及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。GPON結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2。

2.2 GPON的部署

2.2.1 OLT

OLT的覆蓋范圍一般為5~10 km2。OLT通常采用以下3種安裝方式。

a）安裝在中心機(jī)房。該方式的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍大、便于操作管理，較適合于用戶較少或需集中管理的應(yīng)用場(chǎng)景。

b）安裝在現(xiàn)城域網(wǎng)匯聚機(jī)房。該方式的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍適中、便于操作管理，能同時(shí)兼顧容量和資源。

表1 GPON和EPON的技術(shù)比較

圖2 GPON結(jié)構(gòu)示意

c）安裝在戶外機(jī)房或小區(qū)機(jī)房。該方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省光纖，缺點(diǎn)是覆蓋范圍較小、管理維護(hù)困難、需解決供電問(wèn)題。一般不建議采用該方式。

OLT安裝位置的選擇主要取決于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景：采用FTTB組網(wǎng)方式時(shí)，每個(gè)ONU覆蓋8~16個(gè)用戶，每個(gè)PON口至少可帶512個(gè)用戶。鑒于每個(gè)PON口覆蓋用戶較多，因此OLT的安裝位置應(yīng)首選中心機(jī)房或城域網(wǎng)匯聚交換機(jī)房，以充分發(fā)揮GPON傳輸距離遠(yuǎn)和集中維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，減少機(jī)房建設(shè)、維護(hù)及設(shè)備費(fèi)用；采用FTTH/FTTO組網(wǎng)方式時(shí)，每個(gè)PON口覆蓋64~128個(gè)用戶。鑒于每個(gè)PON口覆蓋用戶較少，因此OLT的安裝位置應(yīng)首選基站機(jī)房，可為用戶提供百兆到桌面的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，但應(yīng)避免安裝在搬遷頻繁的基站機(jī)房?jī)?nèi)，以減少機(jī)房建設(shè)投資；對(duì)于用戶密度高、數(shù)量在千戶以上的大型住宅小區(qū)，則建議將OLT安裝在小區(qū)綜合機(jī)房?jī)?nèi)。

2.2.2 ONU

根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，ONU部署有FTTB（ONU安裝在樓道）+DSL、FTTB+WLAN、FTTH （ONU 安裝在用戶家庭）和FTTO（ONU安裝在辦公室）等模式。

a）FTTB+DSL、FTTB+LAN。該模式主要適用于已有駐地網(wǎng)銅線資源，需重新布放光纜和布放電纜困難的小區(qū)場(chǎng)景。因中國(guó)移動(dòng)在這方面不具備和原傳統(tǒng)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，故原則上不建議采用該模式。

b）FTTB+LAN。該模式主要適用于新建個(gè)人用戶有線寬帶接入和語(yǔ)音接入，但其建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本較高。

c）FTTB+WLAN。隨著WLAN的不斷發(fā)展，用布放AP來(lái)實(shí)現(xiàn)Wi-Fi接入已成為城市商業(yè)區(qū)等公眾場(chǎng)合寬帶接入的重要手段。該模式不受限于固網(wǎng)銅線或五類(lèi)線資源的可用性，且易實(shí)現(xiàn)、低成本、快速部署。隨時(shí)隨地的無(wú)縫接入已成為用戶普遍的寬帶接入訴求，符合于中國(guó)移動(dòng)切入寬帶接入領(lǐng)域的建設(shè)思路。

d）FTTH。該模式主要適用于高檔別墅及公寓，可支持VoIP語(yǔ)音、寬帶上網(wǎng)、高清電視、CATV、可視通信等綜合業(yè)務(wù)接入，入戶成本較高。但因該區(qū)域用戶對(duì)建設(shè)投資和業(yè)務(wù)資費(fèi)的可承受度相對(duì)較高，故該模式符合于中國(guó)移動(dòng)重點(diǎn)發(fā)展高端家庭市場(chǎng)的建設(shè)策略。

e）FTTO。該模式主要適用于單個(gè)或多個(gè)商業(yè)集團(tuán)客戶共享1套ONU的應(yīng)用場(chǎng)景，用于各種類(lèi)型的辦公室，可支持VoIP、寬帶上網(wǎng)、高清電視、可視通信、TDM專線等綜合業(yè)務(wù)接入。企業(yè)用戶的ARPU值遠(yuǎn)高于家庭及個(gè)人用戶，屬價(jià)值客戶。作為中國(guó)移動(dòng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，可以以企業(yè)用戶接入作為切入市場(chǎng)的“敲門(mén)磚”，再逐步滲透到一般家庭市場(chǎng)，以作為固定移動(dòng)融合的建設(shè)策略。

2.2.3 系統(tǒng)光鏈路的ODN設(shè)計(jì)

在GPON規(guī)劃中，ODN屬光纜線路部分，包括大芯數(shù)主干光纜和配線光纜環(huán)及環(huán)上所帶的光交接箱。ODN一般采用1級(jí)（不超過(guò)2級(jí)）分光，分光器可安裝在基站、光交接箱、小區(qū)機(jī)房或樓宇設(shè)備間。ODN應(yīng)按FTTH/光纖到樓層（FTTF）的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來(lái)規(guī)劃，并同時(shí)滿足近期FTTO、FTTB的建設(shè)需要。

分光器是GPON不可缺少的無(wú)源光纖分支器件。作為連接局端OLT和用戶端ONU的無(wú)源設(shè)備，分光器把由饋線光纖輸入的光信號(hào)按功率分配到若干輸出的用戶線光纖上。GPON的最大邏輯距離為69 km，分光器一般有 1∶16、1∶32 及 1∶64 等 3 種分支比，GPON應(yīng)支持的最大光纖距離差最少應(yīng)為20 km。

分光器不需外部能源，僅需要入射光束，但會(huì)增加光功率損耗。這主要是由其對(duì)入射光進(jìn)行分光，分割了輸入（下行）功率造成的。光路損耗的理論計(jì)算公式為：ONU接收側(cè)光功率＝OLT發(fā)射光功率-光路損耗；光路損耗=所有分光器插損值之和+光纖長(zhǎng)度×0.4+熔纖點(diǎn)數(shù)目×0.1+法蘭盤(pán)個(gè)數(shù)×0.2。

3 建設(shè)案例

西安市高新花園別墅區(qū)利用GPON技術(shù)為用戶實(shí)現(xiàn)寬帶接入。該區(qū)分為7個(gè)小區(qū)，共有各型別墅56套，其中:A型11套、B型6套、C型7套、D型8套、E型9套、F型8套、G型7套，另有高層及多層樓盤(pán)13棟，單元住戶380戶。

3.1 設(shè)計(jì)方案

高層及多層用戶采用FTTB+LAN接入方式，業(yè)務(wù)模型為組播TV+VOD+高速寬帶+VoIP，下行效率為94%，經(jīng)計(jì)算單個(gè)PON口即可滿足用戶接入。單個(gè)PON口高速率用戶數(shù)計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 單個(gè)PON口高速率用戶數(shù)計(jì)算

在滿足1 939 Mbit/s-3.47 Mbit/s×用戶數(shù)≥0的條件下，單個(gè)PON最大接入用戶數(shù)=（2 339-300-100）/（4×33%+（3×50%+10×50%）×30%+0.2×100%）=558（個(gè)用戶）。

別墅小區(qū)用戶采用FTTH接入方式，分光比按1∶64考慮，每個(gè)用戶實(shí)際下行帶寬可達(dá)36 Mbit/s。

3.2 設(shè)備配置方案

a）OLT設(shè)備。OLT安裝在高新移動(dòng)樞紐樓中心機(jī)房，光纜線路長(zhǎng)度為5 km，在小區(qū)物業(yè)信息機(jī)房的ODF上進(jìn)行光纖跳接后到達(dá)小區(qū)內(nèi)的各個(gè)光纖終端盒。初期設(shè)計(jì)2個(gè)PON光接口，配置1個(gè)1∶64分光器和2個(gè)1∶32分光器。其中：1∶64分光器用于別墅區(qū)用戶接入，1∶32分光器用于覆蓋高層及多層樓盤(pán)用戶。

b）ONU設(shè)備。在13棟高層及多層樓盤(pán)地下車(chē)庫(kù)的綜合管理機(jī)房?jī)?nèi)各設(shè)置1臺(tái)ONU（共13臺(tái)），通過(guò)FE電接口接入小區(qū)內(nèi)局域網(wǎng)，完成用戶寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的共享接入；在別墅區(qū)每戶安裝1臺(tái)ONU（共56臺(tái)），為每個(gè)用戶提供4×FE+2×POTS接入。高新花園GPON示意見(jiàn)圖3。

圖3 高新花園GPON示意

4 結(jié)束語(yǔ)

全球各大運(yùn)營(yíng)商正在將PON作為一種提升高速寬帶技術(shù)的應(yīng)用和一種長(zhǎng)期基礎(chǔ)設(shè)施的選擇。中國(guó)移動(dòng)必須盡快部署固定寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。GPON技術(shù)無(wú)疑能使缺少固網(wǎng)資源的中國(guó)移動(dòng)具備寬帶市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，可以更好地滿足開(kāi)展全業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)需求，為集團(tuán)客戶和家庭用戶提供高質(zhì)量的寬帶接入。