鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶接入方案探討

謝暉

（福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，福建福州350108；福州海峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福州350014）

目前寬帶接入技術(shù)包括有線和無線接入技術(shù)兩種。有線接入技術(shù)主要分為光纖接入與銅線接入兩種，其中銅線接入技術(shù)在各大運(yùn)營商中較為主流的是xDSL與LAN接入方式，而光纖接入技術(shù)主要的兩大類分別是：點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）有源光網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）；無線接入技術(shù)有Wimax、WiFi等等。相對于有線接入方式，無線接入方式無需進(jìn)行末端布線，在成本上有較大優(yōu)勢。對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，運(yùn)營商目前主要致力于使用有線接入方式 (PON+LAN)為主、PON+WLAN無線鋪設(shè)方式為輔來推進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

一、網(wǎng)絡(luò)模型搭建

假設(shè)某省某運(yùn)營商城域數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：省級機(jī)房放置核心路由器，市級機(jī)房放置SR(全業(yè)務(wù)路由器)和BRAS(寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器)，縣級機(jī)房放置L2(二層交換機(jī))和CE(客戶端路由器)設(shè)備。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)已延伸至縣級機(jī)房，因此鄉(xiāng)鎮(zhèn)客戶的寬帶接入僅需解決由縣級機(jī)房至用戶端之間的電路傳送，此部分電路傳送解決方案又細(xì)分兩個(gè)部分：縣級機(jī)房至鄉(xiāng)鎮(zhèn)電路解決方案、鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站至用戶電路解決方案。

二、寬帶需求調(diào)查分析

經(jīng)該運(yùn)營商市場部調(diào)研，鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶接入的特點(diǎn)如下：

（1）寬帶接入對象：主要針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)的普通家庭、個(gè)體商鋪、工廠企業(yè)、政府機(jī)關(guān)等不同用戶。

（2）業(yè)務(wù)類型：鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶業(yè)務(wù)將以寬帶互聯(lián)網(wǎng)和寬帶VPN為主要需求，并通過寬帶提供IMS話音業(yè)務(wù)。

另假設(shè)該運(yùn)營商的優(yōu)勢是擁有較大數(shù)量的有源機(jī)房——基站，這些有源機(jī)房不僅數(shù)量多，而且分布較廣闊，幾乎每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)甚至行政村都建有基站。因此，發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢，以基站為中心進(jìn)行業(yè)務(wù)的覆蓋，將接入局端設(shè)備設(shè)置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站，之后采用光纜向客戶端延伸。

綜上所述，拓展鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶市場，首先應(yīng)該考慮在人口相對密集、基站資源相對集中、投入成本低、建設(shè)干擾小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)沿街主干道來進(jìn)行。

三、鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶接入解決方案

鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)寬帶接入解決方案主要分兩個(gè)部分：縣級機(jī)房至鄉(xiāng)鎮(zhèn)電路解決方案、鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站至用戶電路解決方案。

（一）鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站至用戶電路解決方案

對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)用戶，可以采用將OLT設(shè)置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站，將ONU設(shè)置在自營店或友好商鋪，再通過五類線或雙絞線將信號向用戶延伸。主要有以下三種接入方式：PON+LAN（100m內(nèi)）、PON+DSL（1.5km左右）和P2P+DSL（1.5km左右）。

1.模式 1：PON+LAN（100m內(nèi)）

針對于低密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為64個(gè)，在方圓100m范圍內(nèi)可接入8個(gè)用戶，則需配置1個(gè)1:16分光器，8個(gè)8LAN端口ONU，8個(gè)室內(nèi)機(jī)柜；針對于相對高密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為128個(gè)，在方圓100m范圍內(nèi)可接入16個(gè)用戶，則需配置1個(gè)1:16分光器，8個(gè)16LAN端口ONU，8個(gè)室內(nèi)機(jī)柜。

2.模式 2：PON+DSL(1.5km左右)

針對于低密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為64個(gè)，在方圓140m范圍內(nèi)可接入16個(gè)用戶，則需配置1個(gè)1:16分光器，4個(gè)16DSL端口ONU，4個(gè)室內(nèi)機(jī)柜； 針對 于相對高密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為128個(gè)，在方圓140m范圍內(nèi)可接入32個(gè)用戶，則需配置1個(gè)1:16分光器，4個(gè)32DSL端口ONU，4個(gè)室內(nèi)機(jī)柜。

3.模式 3：P2P+DSL（1.5km左右）

DSL設(shè)備為大密度設(shè)備，設(shè)置局所少，故采用FTTN（光纖到節(jié)點(diǎn)）的方式將設(shè)備集中放置在節(jié)點(diǎn)機(jī)房內(nèi)。針對于低密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為64個(gè)，則需配置1臺(tái)64端口的DSLAM+AG，1個(gè)機(jī)房機(jī)柜；針對于相對高密度客戶區(qū)域，用戶總數(shù)為128個(gè)，則需配置1臺(tái)128端口的DSLAM+AG，1個(gè)機(jī)房機(jī)柜。

結(jié)論：用戶越密集網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本越低，在用戶密集程度相同的情況下，“模式1：PON+LAN”價(jià)格最低，因此鄉(xiāng)鎮(zhèn)至用戶電路建議采用PON+LAN方式接入。

（二）縣級機(jī)房至鄉(xiāng)鎮(zhèn)電路解決方案

1.組網(wǎng)結(jié)構(gòu)選擇

根據(jù)技術(shù)的不同有多種選擇，大體來說其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要分三種：環(huán)形、鏈形、星型。由于環(huán)形結(jié)構(gòu)對光纖消耗較小，且安全性較高，目前大都采用環(huán)形為主。

2.整環(huán)用戶容量計(jì)算

設(shè)整環(huán)接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶總數(shù)為X，帶寬使用參數(shù)如下：每用戶HIS(高速輸入業(yè)務(wù))帶寬為1M；HSI并發(fā)比1:3，帶寬平均利用率1/2；大客戶/普通用戶比0.5%，平均帶寬8M；整環(huán)帶寬輕載比1.3；則右邊等式可成立：

當(dāng)環(huán)網(wǎng)帶寬為1GE時(shí)，X=3716戶，其中大客戶為19戶；當(dāng)環(huán)網(wǎng)帶寬為10GE時(shí)，X=37160戶，其中大客戶為190戶。

3.環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)選擇

估算一個(gè)鎮(zhèn)的人口數(shù)為30000人，若按1戶3人計(jì)算，一個(gè)鎮(zhèn)共有用戶10000戶，若按業(yè)務(wù)滲透率為25%估算，則一個(gè)鎮(zhèn)大約可發(fā)展用戶2500線。

按上述環(huán)網(wǎng)用戶容量可知：當(dāng)環(huán)網(wǎng)帶寬為1GE時(shí)，一個(gè)環(huán)只能接入1~2個(gè)鎮(zhèn)的用戶；當(dāng)環(huán)網(wǎng)帶寬為10GE時(shí)，一個(gè)環(huán)可以接入約14個(gè)鎮(zhèn)的用戶。設(shè)2個(gè)臨近鄉(xiāng)鎮(zhèn)共用一端設(shè)備，則一個(gè)環(huán)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)數(shù)量約為5~7個(gè)，考慮線路因素，以下方案比較按照一個(gè)環(huán)5個(gè)節(jié)點(diǎn)，接入10個(gè)鎮(zhèn)的設(shè)置業(yè)務(wù)模型進(jìn)行分析。

4.技術(shù)方案選擇

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)至用戶采用PON+LAN方式接入，則縣級機(jī)房至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的GE顆粒電路主要有以下三種傳送方案：

圖1 縣級機(jī)房至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的GE顆粒電路傳送方案圖

（1）方案1：交換機(jī)環(huán)

特點(diǎn)：其管理維護(hù)特性以及網(wǎng)絡(luò)可靠性較PTN和OTN差，且在傳送VOIP信號時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)延。

配置：設(shè)一個(gè)環(huán)五個(gè)節(jié)點(diǎn)，每2個(gè)鎮(zhèn)共用一端交換機(jī)設(shè)備，則：當(dāng)環(huán)網(wǎng)用戶數(shù)少于3700線時(shí)，組GE環(huán)網(wǎng)，配置24*GE接口交換機(jī)；當(dāng)環(huán)網(wǎng)用戶數(shù)大于3700線時(shí)，組10GE環(huán)網(wǎng)，配置2*10GE+24*GE接口交換機(jī)。

（2）方案 2：PTN

特點(diǎn)：其業(yè)務(wù)擴(kuò)展性最佳，但今后鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行3G基站建設(shè)時(shí)，同樣也需要采用PTN設(shè)備來進(jìn)行3G基站業(yè)務(wù)傳送組網(wǎng)，因此，采用PTN設(shè)備組網(wǎng)可以同時(shí)滿足3G業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送需求。

配置：由于PTN的設(shè)置可為今后3G基站業(yè)務(wù)的傳送做準(zhǔn)備，PTN的實(shí)施方式有以下兩種：第一，與交換機(jī)環(huán)方案一樣，設(shè)一個(gè)環(huán)五個(gè)節(jié)點(diǎn)，每2個(gè)鎮(zhèn)共用一端交換機(jī)設(shè)備，則：當(dāng)環(huán)網(wǎng)用戶數(shù)少于3700線時(shí)，組GE環(huán)網(wǎng)，配置4*GE接口PTN設(shè)備；當(dāng)環(huán)網(wǎng)用戶數(shù)大于3700線時(shí)，組10GE環(huán)網(wǎng)，配置2*10GE+2*GE接口PTN設(shè)備；若使用該方式組網(wǎng)，在今后承載3G基站業(yè)務(wù)時(shí)需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整。第二，由于每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有3G基站，都需要采用PTN進(jìn)行傳送，因此該方案相當(dāng)于提前進(jìn)行鄉(xiāng)鎮(zhèn)PTN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。設(shè)置每個(gè)鎮(zhèn)都放置PTN設(shè)備一端，組成GE接入環(huán)；且平均每6個(gè)鎮(zhèn)設(shè)置一個(gè)匯聚層10GPTN節(jié)點(diǎn)。

（3）方案 3：OTN

特點(diǎn)：其帶寬提供能力最強(qiáng)，但只能傳送大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且今后不能進(jìn)行3G基站業(yè)務(wù)的傳送。

配置：組40波以上的OTN環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上下2波，配置4塊2*GE的OTU板。

結(jié)論：根據(jù)以上分析，按業(yè)務(wù)滲透率約為3.7%進(jìn)行估算，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案選擇如下：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)初期，每鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶數(shù)≤370時(shí)，可使用“方案1：交換機(jī)環(huán)”組GE環(huán)解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送問題；當(dāng)370≤每鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶數(shù)≤700且鄉(xiāng)鎮(zhèn)開始進(jìn)行3G基站覆蓋時(shí)，采用“方案2：PTN——方式（2）”新建PTN網(wǎng)絡(luò)同時(shí)滿足3G基站和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求；隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大每鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶數(shù)≥700，PTN網(wǎng)絡(luò)容量不足以滿足帶寬需求時(shí)，采用“方案3：OTN”新建OTN網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到OTN層面進(jìn)行承載，原有PTN網(wǎng)絡(luò)用于3G基站業(yè)務(wù)傳送。

綜上所述，用戶至鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站的小顆粒用戶電路采用PON+LAN方式接入；而縣中心至鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案則根據(jù)各地市不同的用戶數(shù)量，選擇交換機(jī)環(huán)、PTN或者OTN技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。

[1]朱道平.大力發(fā)展農(nóng)村寬帶業(yè)務(wù)加快新農(nóng)村信息化建設(shè)[J].中國新通信，2007，（1）.

[2]韓榮，葉劍飛.GPON技術(shù)構(gòu)建鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶接入網(wǎng)[J].有線電視技術(shù)，2005，（2）.

[3]張璐石.沈陽網(wǎng)通村村通寬帶工程方案設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].吉林大學(xué)碩士論文，2010.