光纖到戶多場景方案分析

文｜福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司泉州分公司 林廣宏

1 引言

全球信息化的到來促使FTTH技術(shù)獲得急速的發(fā)展，F(xiàn)TTH+PON的方式在各種場景中得到廣泛應(yīng)用，但不同的應(yīng)用場景也會影響FTTH的能力、造價、演進(jìn)的進(jìn)程，這就需要有針對性地加以分析論證，尋找最優(yōu)或最合適的方案。

2 FTTH發(fā)展趨勢

隨著光通信技術(shù)發(fā)展及用戶對帶寬需求的增長，我國光纖接入網(wǎng)絡(luò)在近10年當(dāng)中得到了長足的發(fā)展，從FTTN向FTTB乃至于FTTH演進(jìn)。在地域上也逐步從別墅等高檔住宅區(qū)向普通小區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及至農(nóng)村推進(jìn)。而隨著PON技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，F(xiàn)TTH的大規(guī)模實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。

3 FTTH的ODN架構(gòu)

（1）概念

光分配網(wǎng)（Optical Distribution Network，ODN）是指OLT 與ONT 之間的由光纖光纜及無源光元件（如光連接器和光分路器等）組成的無源光分配網(wǎng)絡(luò)，簡稱ODN。

（2）分層架構(gòu)（如圖1所示）

ODN的分層架構(gòu)一般為三層。第一層為OLT側(cè)的ODF到FP（光靈活點(diǎn)，一般為較大容量光交接箱，通常設(shè)置在路邊）的光纜，稱為主干層；第二層為FP到DP（光分配點(diǎn)，一般為較大容量光交接箱，通常設(shè)置在小區(qū)）的光纜，稱為配線層；第三層為DP到AP（光接入點(diǎn)，一般為較小容量的光分纖箱，通常設(shè)置在樓層）再到用戶的光纜，稱為引入層。其中，引入層又可細(xì)分為入樓光纜和入戶光纜，入樓光纜是從DP到AP的光纜，也稱垂直光纜，基于性價比關(guān)系，一般采用通用室外管道型光纜如GYTA、GYTS、GYXTW等。入戶光纜是從AP到用戶的光纜，也稱水平光纜，一般采用G.657光纖皮線光纜。

圖1 FTTH ODN分層架構(gòu)

本文討論的重點(diǎn)主要集中在引入層，即DP到AP到用戶。對各光節(jié)點(diǎn)和光纜段的容量、光分路器的大小及數(shù)量搭配等進(jìn)行深入分析探討。

（3）光分路器（Optcal Fiber Splitter）

光分路器是一種可以將一路或兩路光信號分成多路光信號以及完成相反過程的無源器件，本文中的光分路器指的是基于光功率分路的器件。光分路器連接業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口稱為合路側(cè)，連接用戶側(cè)的端口稱為支路側(cè)端口。目前無論采用EPON還是GPON，其有效總分光比均為64路（1： 128 Class C+模式尚未商用），在一級分光模式下可采用1個1：64的光分路器。在二級分光模式下也可以采用第一級1個1：4光分路器加第二級4個1：16光分路器的搭配方式，或者第一級1個1：8光分路器加第二級8個1：8光分路器的搭配方式，不同的分光模式對FTTH的能力、造價、演進(jìn)等將帶來不一樣的效果。

4 FTTH分光模式分析

很多人在比較同一場景下一二級分光的端口造價后得出二級分光更能節(jié)省投資的結(jié)論。實(shí)際上是片面和武斷的，最明顯的地方就是忘記了PON網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)——收斂，越往下收斂越能節(jié)省投資。如果一級集中分布在AP，則投資達(dá)到最優(yōu)，但在不確定的市場占有率和光纖滲透率兩個指標(biāo)的制約下，靈活性降低，造成很多投資無效益。因此，分光模式的選擇主要在實(shí)施性、擴(kuò)展性、經(jīng)濟(jì)性、利用率幾個方面因素之間平衡，在實(shí)施當(dāng)中還要兼顧安全性與維護(hù)便利。

主要分光模式比較分析表如表1所示。

5 FTTH不同場景案例分析

通過對上述分光模式的歸納總結(jié)，為了更好地對不同方案在經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性、可實(shí)施性等進(jìn)行全方位的比較，本文列舉城市的公寓小區(qū)和城中村的實(shí)際案例加以分析。同時為了突出可比性，對案例的場景及方案配置做了相對理想化的調(diào)整。

5.1 公寓小區(qū)場景案例分析

筆者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)完成的福建沿海某城市小區(qū)FTTH試點(diǎn)工程，以城市公寓小區(qū)案例進(jìn)行分析。

該小區(qū)FTTH工程是大規(guī)模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點(diǎn)選擇在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城區(qū)某小區(qū)，總戶數(shù)800戶，主要解決FTTH全覆蓋，線路總投資約50萬元。

工程結(jié)合FTTH規(guī)劃思路，針對PON系統(tǒng)的特性，按該場景的用戶分布特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文主要討論ODN部分。

5.1.1 方案一：采用一級集中DP分光（如圖2所示）

13個1：64的一級光分路器集中設(shè)置于DP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用無跳接光交，加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?000芯以上，可設(shè)置兩個容量為576芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置34個容量為24芯的光分纖箱作為AP。5.1.2 方案二：采用一級分散AP分光（如圖3所示）

表1

圖2 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（DP一級分光）

13個1：64的一級光分路器分散設(shè)置于13個AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜僅需要13芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?0芯以上，可設(shè)置1個容量為72芯的光分纖箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置13個容量為72芯的光分纖箱作為AP。

5.1.3 方案三：采用二級分光模式4×16（如圖4所示）

13個1：4的一級光分路器設(shè)置于DP中，50個1：16的二級光分路器設(shè)置于AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要50芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?24芯以上，可設(shè)置1個容量為144芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置50個容量為24芯的光分纖箱作為AP。

5.1.4 三種方案的比較分析

（1）實(shí)施性：由于方案二的DP容量少，AP數(shù)量少，可實(shí)施性明顯優(yōu)于其他兩個方案。方案三的DP數(shù)量及容量均較方案一少，因此，在實(shí)施性上方案二最優(yōu)，方案三次之，方案一相對較弱。

（2）擴(kuò)展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一和方案二均可在FP或DP直接增加一級光分路器來實(shí)現(xiàn)。而方案三如果在FP增加一級光分路器，則變成三級分光，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性增加，所以需要對DP的光分路器進(jìn)行替換。因此，擴(kuò)展性上方案三不如其他方案。

（3）經(jīng)濟(jì)性：三種方案在AP—用戶段的造價十分接近，而DP—AP段的造價差異很大，主要原因是方案一DP容量過大，光纜成端接續(xù)工日很高。三種方案端口造價比較分析表如圖5所示。

方案二將PON網(wǎng)絡(luò)的收斂特性發(fā)揮到極致，在DP到AP段的投入最少，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)，方案三次之，方案一相對較差。

圖3 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（AP一級分光）

圖4 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（DP/AP二級分光）

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋整個DP網(wǎng)格，范圍較其他兩個方案大，用戶的資源利用率可調(diào)節(jié)性高，初期甚至可只裝一個光分路器，等將來視業(yè)務(wù)發(fā)展情況添加，資源利用率優(yōu)于其他兩個方案。其他兩種方案雖也可視業(yè)務(wù)情況逐漸增加光分路器，但由于所覆蓋用戶數(shù)與光節(jié)點(diǎn)端口數(shù)接近1：1，只要AP上有一個用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護(hù)較為繁瑣。因此，在資源利用率上方案一最優(yōu)，方案三次之，方案二相對較差。

圖5

（5）綜述：根據(jù)上述三種方案在同一場景下的比較分析，可以很容易得出結(jié)論。如果該小區(qū)是新建小區(qū)，入住率不高且市場占有率不高，但有合適位置設(shè)置大容量DP，則方案一為最優(yōu)選擇。

如果該小區(qū)是入住率高且寬帶滲透率高的舊小區(qū)，可以采用方案三，即能實(shí)現(xiàn)較低的戶均造價與較高的資源利用率的統(tǒng)一，并且可實(shí)施性也較好。

如果該小區(qū)以單身公寓為主，用戶密度及市場占有率更高，并且不容易設(shè)置大容量DP，則可大膽采用方案二，實(shí)現(xiàn)單位造價最優(yōu)。

5.2 城中村場景案例分析

筆者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)完成的福建沿海某城市城中村FTTH試點(diǎn)工程作為城中村案例進(jìn)行分析，通過該案例的分析也可對發(fā)達(dá)農(nóng)村的場景有指導(dǎo)作用。

該城中村FTTH工程是大規(guī)模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點(diǎn)選擇在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城區(qū)某城中村，總戶數(shù)800戶，主要解決FTTH薄覆蓋（光纜敷設(shè)到AP，入戶皮纜在用戶開通時布放），線路部分總投資約40萬元。

工程結(jié)合FTTH規(guī)劃思路，針對PON系統(tǒng)的特性，按該場景的用戶分布特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文主要討論ODN部分。

5.2.1 方案一：采用一級分散DP分光（如圖6所示）

由于該城中村道路狹窄，不適合設(shè)置大容量DP，因此13個1：64的一級光分路器分散設(shè)置于13個DP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當(dāng)?shù)娜哂啵贸鯠P的總?cè)萘啃?000芯以上，可設(shè)置13個容量為96芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置67個容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.2 方案二：采用二級分光模式8×8（如圖7所示）

圖6 城中村FTTH分光模式（DP一級分光）

13個1：8的一級光分路器分散設(shè)置于2－3個DP中，104個1：8的二級光分路器分散設(shè)置于104個AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要104芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?32芯以上，可設(shè)置兩個容量為72芯的光交接箱作為DP。

圖7 城中村FTTH分光模式（DP/AP二級分光）

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置104個容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.3 兩種方案的比較分析

（1）實(shí)施性：由于方案一比方案二的DP數(shù)量多，AP數(shù)量少，可實(shí)施性兩者差別不大。

（2）擴(kuò)展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一可在FP直接增加一級光分路器來實(shí)現(xiàn)。而方案二如果在FP增加一級光分路器，則變成三級分光，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性增加，所以需要對DP的光分路器進(jìn)行替換。因此，擴(kuò)展性上方案二不如方案一。

（3）經(jīng)濟(jì)性：兩種方案在AP—用戶段均采用放裝模式，本工程沒有計(jì)入投資，但由于方案二的AP數(shù)量較多，因此今后的皮纜入戶部分的投資可能會較低。

DP—AP段的造價差異也不大，主要原因是方案一DP數(shù)量多，但方案二AP數(shù)量更多，他們的差距主要體現(xiàn)在該段光纜成端接續(xù)工日上方案一較多，因此在經(jīng)濟(jì)性上方案二略占優(yōu)。

兩種方案端口造價比較分析表如圖8所示。

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋的DP網(wǎng)格較?。ǚ稚?3個），只有一個光分路器，不存在分步實(shí)施的可能。方案二AP上只要有一個用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護(hù)較為繁瑣。因此，在資源利用率上兩者無太大差別。

圖8

（5）綜述：根據(jù)上述兩種方案在同一場景下的比較分析，可以很容易得出結(jié)論。

因?yàn)榫捎梅稚⒌姆止饽Ｊ?，所以兩種方案均適合于城中村或密集農(nóng)村的建設(shè)，可實(shí)施性較強(qiáng)。對于城中村受拆遷改造影響的情況也均能較好地布局，靈活性較好。

方案一的優(yōu)勢在于升級容易，維護(hù)方便；方案二的優(yōu)勢在于端口造價略低。建設(shè)方可根據(jù)維護(hù)習(xí)慣和成本要求加以選擇。

6 結(jié)束語

通過對不同場景下FTTH設(shè)計(jì)方案的比較，可以很清楚地發(fā)現(xiàn)不同模式各自的優(yōu)勢和劣勢，對當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)方?jīng)Q策具有很好的指導(dǎo)意義。但在具體實(shí)施時應(yīng)注意避免在同一個DP網(wǎng)格內(nèi)采用不同的方案混合組網(wǎng)，這樣容易造成建設(shè)和維護(hù)的混亂，反而不利于突出各種方案的優(yōu)勢。本文列舉的應(yīng)用模式來自實(shí)際工作的總結(jié)，充分考慮了市場需求與資源狀況。而隨著FTTH開始進(jìn)入加速期，光纖容量呈幾何級數(shù)增長，需要更多、更新的課題來解決光纖的建設(shè)、管理和維護(hù)等問題。