光纖接入“三明治”方案在寬帶接入網(wǎng)中的研究及實現(xiàn)

杜軍

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司湖北分公司，湖北武漢430040；2.華中科技大學(xué)，湖北武漢430074）

運營技術(shù)廣角

光纖接入“三明治”方案在寬帶接入網(wǎng)中的研究及實現(xiàn)

杜軍1，2

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司湖北分公司，湖北武漢430040；2.華中科技大學(xué)，湖北武漢430074）

隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的持續(xù)推進，寬帶“提速降費”已成為“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略實施的重要支撐。借鑒3G網(wǎng)絡(luò)對2G進行逐步替代性創(chuàng)新的技術(shù)構(gòu)想，提出利用原有傳統(tǒng)接入的引入線，使用戶外蝶形皮線光纜替代傳統(tǒng)GYTA光纜進行配線，按需提供FTTH和FTTB充分融合的配線點（DP）的光纖接入“三明治”方案。通過光纖接入“三明治”方案在湖北聯(lián)通的規(guī)模應(yīng)用，有效實現(xiàn)固定網(wǎng)絡(luò)接入的“輕資產(chǎn)”化和“高帶寬”化。在下一代互聯(lián)網(wǎng)接入背景下，對光纖接入“三明治”方案的技術(shù)先進性、經(jīng)濟合理性和相對成本優(yōu)勢進行了分析，并總結(jié)出該方案在“互聯(lián)網(wǎng)+”通信基礎(chǔ)設(shè)施改造中的應(yīng)用關(guān)鍵點，對我國全面加快網(wǎng)絡(luò)光纖化改造，促成網(wǎng)絡(luò)“輕資產(chǎn)”化和“高帶寬”化提出了管理建議。

互聯(lián)網(wǎng)+；下一代互聯(lián)網(wǎng)接入；網(wǎng)絡(luò)光纖化改造；輕資產(chǎn)

1 引言

2015年5月20日國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)推進網(wǎng)絡(luò)提速降費的指導(dǎo)意見》。此指導(dǎo)意見提出到2015年底，全國設(shè)區(qū)市城區(qū)和部分有條件的非設(shè)區(qū)市城區(qū)的80%以上家庭具備100 Mbit/s光纖接入能力，50%以上設(shè)區(qū)市城區(qū)實現(xiàn)全光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋；直轄市、省會城市等主要城市寬帶用戶平均接入速率達到20 Mbit/s，其他設(shè)區(qū)市城區(qū)和非設(shè)區(qū)市城區(qū)寬帶用戶平均接入速率達到10 Mbit/s。由于傳統(tǒng)的DSL銅線接入、小區(qū)LAN接入城區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬不能夠滿足提速要求，故如何經(jīng)濟有效地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)光纖化改造、滿足“提速降費”的發(fā)展需求成為一個重要的課題。

2 光纖化改造的必要性

（1）國家戰(zhàn)略需要

DSL銅線接入在800 m的覆蓋半徑內(nèi)僅能向終端用戶提供8 Mbit/s的下行傳輸速率和1 Mbit/s的上行傳輸速率。小區(qū)LAN接入是光纖進入LAN接入小區(qū)，然后經(jīng)過交換機通過五類線引入用戶家中。由于五類線的最大引入距離是100 m，故往往需要經(jīng)過多臺交換機的級聯(lián)來覆蓋一個完整的小區(qū)，實際提供給用戶的接入帶寬由于并發(fā)分流的原因，一般不超過10 Mbit/s。2015年國家對寬帶“提速降費”發(fā)出明確需求，為滿足10 Mbit/s以上的接入需求，需要盡快實現(xiàn)城市光纖到樓入戶、農(nóng)村寬帶進鄉(xiāng)入村。

（2）企業(yè)降本增效的需要

按照ITU電信網(wǎng)成本分析，接入網(wǎng)投資占電信運營商固定資產(chǎn)投資（資本性支出CAPEX）的49%。接入網(wǎng)的“重資產(chǎn)”特性導(dǎo)致其已成為電信企業(yè)降本增效的主要目標(biāo)。由于光纖線路的單位成本已降低到銅線接入線路的成本之下，例如：寬帶接入用戶外蝶形皮線單芯光纜的價格是每1 000 M400元，同等長度的五類線價絡(luò)是1 200元，2芯銅線的價格是400元，故實施網(wǎng)絡(luò)光纖化改造已成為企業(yè)降本增效的剛性驅(qū)動，更是公司乃至行業(yè)要實現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展的必然選擇。

（3）網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的需要

要擺脫多年來光電混合組網(wǎng)、寬窄帶兩網(wǎng)并行的困擾，推進網(wǎng)絡(luò)升級，盤活網(wǎng)絡(luò)資源，降低成本費用。從全球范圍看，推進寬帶由銅纜向光纖的改造已是大勢所趨、勢在必行，早晚得改，晚改不如早改。

3 研究對象

截至目前，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在大量以LAN方式接入的寬帶用戶。以湖北省某運營商地市為例，其現(xiàn)網(wǎng)的小區(qū)LAN端口為18 552個，承載用戶為14 347戶；如果進行網(wǎng)絡(luò)光纖改造，其面臨的主要問題是小區(qū)環(huán)境復(fù)雜，用戶入戶線纜布放困難，如采用光纖到戶方式進行改造，引入線（從樓道分纖箱到用戶桌面）不通是目前光纖到戶建設(shè)不成功的關(guān)鍵問題。光纖到戶的引入線不通包括水平到用戶門口以及入戶到達用戶桌面兩部分，其中，后者涉及用戶界面，解決難度最大。表1是某地運營商進行網(wǎng)絡(luò)光纖化改造的實例分析。

表1 某小區(qū)光纖到戶發(fā)展成功率分析

要想提高網(wǎng)絡(luò)光纖化改造的成功率，有兩個問題必須得到有效解決：第一，根據(jù)用戶的帶寬需求，提供光纖到戶的接入能力；第二，如果無法拉通入戶引入線，則必須盤活或利舊原入戶的銅線或五類線資源，否則將引發(fā)用戶投訴或離網(wǎng)。

4 光纖接入“三明治”方案的主要思想

在3G對2G網(wǎng)絡(luò)進行技術(shù)性替代創(chuàng)新的過程中，提出了“三明治”頻率分配方案。將3G的UMTS頻點放置在中國聯(lián)通GSM 900 MHz（以下簡稱GSM 900）頻率資源的中間，分配方式如圖1所示。

圖1 中國聯(lián)通3G與2G共享900 Mbit/s頻率的U900“三明治”方案

3G UMTS 900 MHz（以下簡稱U900）“三明治”頻率分配方案的核心思想是對自己的頻率資源進行重復(fù)利用，通過引入新的無線通信技術(shù)提升頻譜效率和數(shù)據(jù)吞吐量。UMTS頻率只需3.8 MHz，剩余2 MHz頻率仍然可用于GSM系統(tǒng)（簡稱“三明治”，即以兩片面包夾幾片肉，其中的“面包”是GSM的2個1 MHz的頻段，“肉”是一個連續(xù)的3.8 MHz的3G頻段）。此時GSM可用頻點為10個，按照3×3頻率復(fù)用，可支持S111的連續(xù)覆蓋。在整體U900“三明治”方案中，雖然GSM網(wǎng)絡(luò)出讓部分頻譜資源，使GSM網(wǎng)絡(luò)容量有所下降，但UMTS網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率要遠高于GSM。比起GSM網(wǎng)絡(luò)，UMTS的網(wǎng)絡(luò)容量有明顯的提升。從資產(chǎn)角度看，U900“三明治”方案實施后，2G網(wǎng)絡(luò)從原來的S333變?yōu)镾111，資產(chǎn)變薄，逐步實現(xiàn)了“輕資產(chǎn)”化，同時利用原有的2G 3.8 MHz頻率的3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了更高的接入帶寬。

超傳3G對2G網(wǎng)絡(luò)進行技術(shù)性替代創(chuàng)新的“三明治”頻率分配方案，提出了光纖接入“三明治”方案，其核心思想如下所示。

·在光纖接入網(wǎng)的DP安裝2個DP盒。其中一個是利舊原有的面向FTTB接入的DP盒（即安裝多端口ONU的樓道寬帶箱），另一個是按需增加的面向FTTH接入的DP盒（即分纖盒）。

·用戶有光纖到戶的需求且能夠?qū)崿F(xiàn)蝶形皮線光纜入戶，則從分纖盒內(nèi)引出實現(xiàn)。

·如無法實現(xiàn)光纜入戶，則利用原有的引入銅線或五類線，在面向FTTB接入的DP盒中接續(xù)，實現(xiàn)FTTB的接入。

·在接入網(wǎng)的FP（靈活點）到DP之間，利用小區(qū)LAN接入已經(jīng)敷設(shè)懸掛的配線光纜線路。在新安裝的DP盒與FP（一般是小區(qū)內(nèi)光交）之間采用單芯戶外蝶形皮線光纜代替低GYTA傳統(tǒng)光纜，實現(xiàn)配線網(wǎng)絡(luò)的“輕資產(chǎn)”化。

通俗而言，光纖接入“三明治”方案就是在DP處，按市場需求和引入線的現(xiàn)狀，配置面向FTTB的樓道寬帶箱（類似于三明治的2塊面包）或面向FTTH的分纖盒（類似于三明治中夾帶著的1塊肉），從FP（小區(qū)的光交）到DP的配線光纜由傳統(tǒng)的GYTA光纜替換為新一代蝶形皮線光纜，從而實現(xiàn)接入網(wǎng)的“輕資產(chǎn)”化。光纖接入“三明治”方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。光纖接入“三明治”方案的內(nèi)涵是在光纖接入對銅線接入進行替代式創(chuàng)新的轉(zhuǎn)型中，充分利舊光纖接入的互補性資產(chǎn)（原有用戶和原有網(wǎng)絡(luò)），根據(jù)市場和一線場景靈活應(yīng)用FTTB和FTTH的DP，同時規(guī)模應(yīng)用“輕資產(chǎn)”屬性的蝶形皮線光纜來替代傳統(tǒng)配線光纜，使寬帶接入網(wǎng)絡(luò)價值實現(xiàn)內(nèi)涵式提升。

5 不同網(wǎng)絡(luò)光纖化改造方案的比較

（1）FTTH方式改造

片區(qū)內(nèi)新建光纜交接箱，在城域網(wǎng)光交箱中新放入主干光纜，跳纖至就近OLT機房開通光交內(nèi)光分器，在光交箱至所有LAN級聯(lián)點旁新放入配線光纜，新裝12/24芯光分纖盒，在分纖盒至用戶家里新放入皮線光纜進行割接，完成后拆除交換機和光纖收發(fā)器設(shè)備。FTTH方式改造的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（2）FTTB方式改造

圖2 光纖接入“三明治”方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖3 FTTH方式改造的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在原有LAN小區(qū)匯聚交換機機房的主節(jié)點周邊安裝光分箱，利用原有光纖收發(fā)器到機房內(nèi)的光纜纖芯開通光分箱內(nèi)光分器，在光分箱到所有LAN級聯(lián)點內(nèi)安裝ONU設(shè)備進行割接，完成后拆除交換機設(shè)備。對于原有主點下層的光纖級聯(lián)點，可以利用原有光纜纖芯資源，直接安裝ONU設(shè)備進行割接，完成后拆除交換機及光纖收發(fā)器，如用戶原來有語音業(yè)務(wù)，可以直接利用用戶網(wǎng)線中的2芯將原PSTN業(yè)務(wù)改成NGN業(yè)務(wù)，后期可以拆除銅纜。FTTB方式改造的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（3）光纖接入“三明治”方案對網(wǎng)絡(luò)光纖化的改造

在原有LAN主點周邊安裝光分箱，利用原有光纖收發(fā)器到機房內(nèi)的主干纖芯開通光分箱內(nèi)光分器，在LAN級聯(lián)點周邊安裝12/24芯光分纖盒進行薄覆蓋，在分纖盒至LAN級聯(lián)點箱內(nèi)安裝ONU設(shè)備進行割接，完成后拆除交換機設(shè)備。對于原有主點下層的光纖級聯(lián)點，可以利用原有光纜纖芯資源，直接安裝ONU設(shè)備進行割接，完成后拆除交換機及光纖收發(fā)器。同時小區(qū)分纖盒可以直引出皮纜至用戶端，保障3G/4G的微基站或固網(wǎng)用戶的高帶寬及語音需求。網(wǎng)絡(luò)光纖化改造“三明治”方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

（4）方案比較

網(wǎng)絡(luò)光纖化改造“三明治”方案中，由于利用了用戶的入戶網(wǎng)線，無需改變用戶使用習(xí)慣，大大降低了協(xié)調(diào)難度和FTTH改造布線難度，使裝維人員可在樓道簡單完成改造，拆除設(shè)備。滿足了用戶的差異化需求。小區(qū)內(nèi)如有移動寬帶（3G/4G）的宏微協(xié)同部署微基站、大帶寬的PPPoE或者互聯(lián)網(wǎng)專線需求時，可以利用薄覆蓋的12芯光纜剩余纖芯開通FTTH業(yè)務(wù)，充分滿足不同用戶的不同帶寬需求。網(wǎng)絡(luò)光纖化改造“三明治”方案與其他兩種實現(xiàn)方式的比較見表2。

光纖接入“三明治”方案不僅可以有效解決網(wǎng)絡(luò)光纖化改造面臨的問題，同時在移動寬帶（3G/4G）宏微協(xié)同組網(wǎng)的大背景下，還可利用從DP盒分出的專用皮線光纜為微基站提供移動回傳的物理通道。光纖接入“三明治”方案在大客戶接入及移動微基站回傳中的應(yīng)用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

光纖到戶最主要的優(yōu)勢是互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬大帶來的應(yīng)用優(yōu)勢，光纖到戶的用戶接入帶寬的計算模型如式（1）所示：

現(xiàn)在主流GPON下行有效帶寬為2 355.2 Mbit/s，EPON有效帶寬為921.6 Mbit/s。如果寬帶計算按照并發(fā)率50%、瀏覽特性值50%、GPON的分光比1：64、EPON的分光比1：32，則GPON模型下光纖到戶的最大用戶接入帶寬為147.2 Mbit/s，EPON模型下光纖到戶的最大用戶接入帶寬為115.2 Mbit/s。在光纖接入“三明治”方案中，只要合理控制單一PON口下的用戶數(shù)量，就可以滿足2015年國家提出的直轄市、省會城市等主要城市寬帶用戶平均接入速率達到20 Mbit/s的要求。

通過3種接入方式的造價對比，最終測算出在達到相同的覆蓋效果的情況下，“三明治”方案的工程造價比FTTB的工程造價降低了約20%，比FTTH的工程造價低約40%，成本優(yōu)勢巨大。同時“三明治”方案的后期裝機簡便，比起FTTH改造有較大的優(yōu)勢。通過此種接入方式的應(yīng)用，可進一步降低寬帶接入網(wǎng)的工程造價和提高寬帶投資效益。

6 光纖接入“三明治”方案實例

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司湖北分公司（以下簡稱湖北聯(lián)通）某地市五一路片區(qū)清理了88個寬帶箱和88臺交換機。將五一路片區(qū)劃分為五一路片區(qū)、學(xué)仕世家片區(qū)和解放路片區(qū)，利用原有光纜在3個片區(qū)中安裝的144芯光分箱將光分下沉到片區(qū)內(nèi)，然后新放配線光纜安裝12芯分纖箱進行薄覆蓋。

在FTTH薄覆蓋完成后，裝維人員根據(jù)前期交換機的安裝位置，逐個從12芯分纖箱沿墻壁敷設(shè)懸掛室外型皮線光纜接入，利用原有箱體內(nèi)的空間安裝樓道ONU設(shè)備，原有用戶網(wǎng)線直接割接至新裝的ONU上。

五一路片區(qū)已進行了光纖接入“三明治”方案改造，初見成效，割接用戶達929戶。割接后該區(qū)域投訴率下降至原先的21%，改造后的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變好，加上荊州分公司在該區(qū)域的大力宣傳，對區(qū)域內(nèi)原有用戶進行電話營銷，將原有4 Mbit/s用戶升級至8 Mbit/s、10 Mbit/s，使本區(qū)域的用戶續(xù)費率增加至89%，新增用戶比去年增加了21%。同時FTTB方式大大降低了荊州分公司的市場成本，減少了46 450元（50元/戶×929戶）的割接裝機成本和222 960元（240元/個×929戶）的終端ONU成本以及91 042元（一戶2個冷接頭和100 m皮纜×929戶）的裝機材料，總共節(jié)約了360 452元。而且大大降低了割接時間，將本來半年甚至一年的周期縮短為一個月。提升了用戶感知，新增接入用戶54戶，累計新增收入28 620元（54戶×530元/戶）。

表2 網(wǎng)絡(luò)光纖化改造“三明治”方案與其他兩種實現(xiàn)方式的比較

圖4 FTTB方式改造的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖5 網(wǎng)絡(luò)光纖化改造“三明治”方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖6 光纖接入“三明治”方案在大客戶接入及移動微基站回傳中的應(yīng)用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

7 結(jié)束語

下一代互聯(lián)網(wǎng)接入已成為“互聯(lián)網(wǎng)+”的重要支撐點。網(wǎng)絡(luò)光纖化改造對傳統(tǒng)接入方式的替代式創(chuàng)新不是一個簡單的替代關(guān)系，而是要在充分分析并利舊好該創(chuàng)新的互補性資產(chǎn)的基礎(chǔ)上進行。FTTH技術(shù)先進，初期投資較小，但裝機效率及裝機成本相對較高，F(xiàn)TTB裝機效率及裝機成本較低，但受裝機距離的限制較大，初期投資也較大。光纖接入“三明治”方案正是遵循了互補性資產(chǎn)充分使用的管理原則，不僅實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)價值的提升，同時還促進了接入網(wǎng)絡(luò)的“輕資產(chǎn)”化。根據(jù)挑戰(zhàn)型寬帶運營商“廣接入，薄覆蓋”的建設(shè)指導(dǎo)思路，通過靈活運用光纖接入“三明治”方案，既可滿足資源覆蓋的廣度，后期擴容較為簡便，也可保障后期裝機的靈活性，保障業(yè)務(wù)快速發(fā)展。

Research and implementation of“optical access sandwich”solution in broadband access network

DU Jun1，2
1.Hubei Branch of China United Network Telecommunication Co.，Ltd.，Wuhan 430040，China
2.Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China

With the continuous promoting of“Broadband-China”evolution，“Faster internet with cheaper tariff”in broadband field has become the important support of“internet+”.The optical access-sandwich solution was proposed based on the gradual evolution from 2G to 3G，which means reusing traditional incoming-line on the live network，distributed by replacing traditional GYTA fiber with butterfly-flexible optical cable and providing convergent DP in FTTH and FTTB.The asset-light and high-bandwidth on fixed access network can be achieved effectively with the large-scale deployment on the solution.In the environment of next generation internet，the advantage on optical access-sandwich，including advanced-technology and effective-cost，was analyzed.Meanwhile，the key point，which is reflected in the modernized telecom infrastructure in internet+，was summarized accordingly.The proposal，which included acceleration on optical-internet modernization and the asset-lightamp;high-bandwidth on network，was put forward.

internet+，next generation internet access，optical-internet modernization，asset-light

TN929.18

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016050

2015-09-02；

2016-01-06

杜軍（1972-），男，博士，中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司湖北公公司網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部副總經(jīng)理、高級工程師，華中科技大學(xué)下一代互聯(lián)網(wǎng)接入國家重點試驗室成員，國家注冊通信與廣電專業(yè)一級建造師，主要研究方向為移動互聯(lián)網(wǎng)總體規(guī)劃和下一步演進、數(shù)據(jù)通信和寬帶接入、三網(wǎng)合一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用。