淺談PON光網絡規(guī)劃與建設

聶榮盛 中國電信龍巖分公司 龍巖市 364300

0 前言

隨著國內通信網絡業(yè)務規(guī)模的不斷發(fā)展以及社會對網絡的需求不斷增加，現(xiàn)有的寬帶技術已經不能滿足社會發(fā)展的需要，對于能承載更多數(shù)據(jù)業(yè)務的新一代PON網絡成了構建未來數(shù)據(jù)傳輸網絡的首選。未來的寬帶業(yè)務將向著能同時滿足多種業(yè)務綜合使用的方向發(fā)展，如語音、視頻、ITV、云業(yè)務、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、新興ICT等，然而現(xiàn)有的寬帶網絡接入處的數(shù)據(jù)輸速率急劇降低，因此，為了解決這問題，各個網絡運營商采用能提供更寬、更快、更優(yōu)秀的PON網絡技術。

1 PON網絡技術簡介

PON技術，即無源光纖網絡技術，是全部由無源器件組成的光網絡，是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，包括了OLT（光線路終端）、ODN（無源光分配網絡）和ONU（光網絡單元）三個部分，一般采用樹形或星形拓撲結構。采用上行1310nm和下行1490nm的波長，可以實現(xiàn)單纖雙向傳輸，極大的節(jié)約了網絡業(yè)務的成本，同時便于進行維護和管理。PON系統(tǒng)包括APON（異步傳輸模式無源光網絡）、BPON（寬帶無源光網絡）、EPON（以太網無源光網絡）和GPON（千兆無源光網絡）。目前，主要采用EPON和GPON。PON技術是FTTX寬帶接入的主要措施和手段，根據(jù)ONU所處位置，PON分為FTTH（光纖到戶）、FTTO（光纖到公司/辦公室）、FTTB（光纖到樓宇）、FTTC（光纖到交接箱）、FTTV（光纖到村）等模式，其中以FTTH、FTTB和FTTO較為典型。PON光網絡在實現(xiàn)入戶的過程中，是將用戶側的光網絡單元ONU朝向用戶端移動，而光線路終端OLT以及光分配節(jié)點ODN則擔任起了構成光網絡接入部分的主要職能。因此在對PON網絡的建設前，必須對于OLT以及ODN兩個類別的設備以及光纜網結構詳加規(guī)劃。

2 PON網絡覆蓋范圍規(guī)劃與建設

2.1 OLT 覆蓋范圍規(guī)劃與建設

OLT的設置是PON網絡規(guī)劃的重點，其設置內容主要包括OLT覆蓋范圍規(guī)劃以及上聯(lián)范圍規(guī)劃。在PON建設中，OLT設備首選的安裝地點應該在原有的數(shù)據(jù)匯聚點、網絡中心、基站等地。然后結合OLT的有效覆蓋半徑，在現(xiàn)有的設置點不能覆蓋到的區(qū)域處設置新的OLT節(jié)點，實現(xiàn)區(qū)域的全面覆蓋。OLT的覆蓋范圍根據(jù)城區(qū)與鄉(xiāng)村而不同，在城市如果以FT TH為例，當分光比為1∶32時，相應的OLT的覆蓋范圍為5Km；而在農村，為了得到大半徑的覆蓋，一般通過設置分光比，例如1∶8，從而將覆蓋范圍擴大到20Km 。

2.2 ODN 覆蓋范圍規(guī)劃與建設

ODN是基于PON設備上的光纜網絡，可以實現(xiàn)為OLT以及ONU提供光傳輸通道。ODN一般是以樹型結構為主，從局域段到用戶端可以劃分為主干光纜段、配線段以及駐地網段，同時還涉及到無源設備分光器。

PON網絡覆蓋范圍主要考慮的是ODN網絡覆蓋的范圍，因此在進行設計工作時要考慮到ODN光功率衰減的影響，采用最壞值法控制最大的ODN衰減量。ODN在光節(jié)點上分為光匯聚點、光靈活點、光分配點，在PON設計應參照ODN光功率最大衰減值，結合各節(jié)點功能作用、網絡技術和網絡容量等信息，確定各個光節(jié)點應滿足的覆蓋范圍。另外，在滿足現(xiàn)在覆蓋的用戶網絡容量需求的同時，還應該考慮到將來用戶網絡需求增加后的情況，因此主干網絡應在現(xiàn)有的用戶總需求上提高一些容量，以滿足將來PON網絡擴展的需要。

2.3 光交接區(qū)劃分規(guī)劃與建設

一個光交接箱的覆蓋半徑是500～800m，即在此半徑范圍內，可設置4～8個光節(jié)點，因此小區(qū)節(jié)點服務范圍相應為200m左右。在郊區(qū)或特殊情況下，此范圍可適當增大。

光纜交接區(qū)應依附城市規(guī)劃，以城市的河流、湖泊、公園、綠化帶、主要街道及其他妨礙光纜線路穿行的大型障礙物為界，并結合城市中現(xiàn)有通信管道的實際情況進行劃分。光纜交接區(qū)一旦劃定，應相對長期穩(wěn)定，不宜頻繁地調整，避免重復投資、重復建設。光纜交接箱應盡量設置在安全、隱蔽、靠近主干光纜路由、進出線方便的地方，并考慮長遠的維護便利、不易受外界損傷及自然災害影響。除此之外，光纜交接箱也應盡量設置在有良好防塵、防潮的地方。在高壓走廊，高溫、腐蝕嚴重、易燃易爆的工廠，易受淹沒的低洼地等場所不宜設置光纜交接箱。

光纜交接箱的箱體容量應考慮中、遠期需求，即采用大容量、模塊化結構，其配線單元可按滿足近期業(yè)務進行配置，這樣將來業(yè)務發(fā)展時可采用增加模塊的方式擴容。

2.4 分光器的規(guī)劃與建設

通過將分光器設置在靠近用戶接入點的位置，在一定程度上可以降低光纜芯數(shù)的占用，但是也要保障一定的PON口使用效率，ODN組網要盡可能的使用一級分光。而OLT的分光比一般要根據(jù)用戶與OLT的距離來決定，例如在城市， 由于用戶集中并且到OLT的距離較近，為此使用一級分光（即分光器1∶32）或二級分光（即 1∶8 + 1∶8 ）。而在農村區(qū)域，鑒于用戶較為分散以及到OLT的距離較遠，為此使用1∶8或1∶4的小分光比，以達到增加覆蓋率的目的。對于VIP用戶，如果需要主干光纖保護、PON 備份等方式保護，可以選用2∶N的分光器。

3 PON網絡設備規(guī)劃與建設

進行PON網絡規(guī)劃的主要原則是進行不同業(yè)務類型的分離，上行將數(shù)據(jù)與語音業(yè)務分開?？梢詫ON網絡的組成分為匯聚層、OLT、ODN以及ONU。接下來就分別對網絡結構進行分解規(guī)劃。

3.1 匯聚層網絡規(guī)劃

這一網絡結構主要通過業(yè)務類型將上網用戶連接到 BRAS，將語音用戶直接連接到城域網三層交換機，然后送到軟交換一側。

3.2 OLT 網絡規(guī)劃

OLT的上聯(lián)配置原則：OLT承載著數(shù)據(jù)和語音的業(yè)務，使用雙上聯(lián)的方式。如果出現(xiàn)雙上聯(lián)的平均帶寬利用率以及兩條鏈路峰值超過70%，那么此時就會對上聯(lián)鏈路進行擴容 。

OLT的下聯(lián)配置原則：OLT下聯(lián)保護要根據(jù)相應的業(yè)務需求進行選擇。在進行工程建設時要針對用戶安全可靠性的需求選擇相應的保護方式，其中主要利用的是主干光纖保護方式，通過主干光纖保護倒換方式以及全保護光纖倒換方式 。

OLT冗余保護功能：OLT所使用的是主控板與電源的1+1冗余保護功能，也就是保證主用電源模塊與主控板失效后，能發(fā)生自動倒換，系統(tǒng)可以進行正常的業(yè)務處理，同時系統(tǒng)會將倒換事件以及倒換觸發(fā)條件上報到網管系統(tǒng)。

4 PON網絡光纜線路規(guī)劃與建設

4.1 光纜線路規(guī)劃與建設的基本原則

首先建設主干光纜網，確定主干網絡的網絡結構，然后根據(jù)具體區(qū)域的實際情況規(guī)劃建設配線網。只要有業(yè)務需求，有可發(fā)展的用戶，就可建設配線網絡，使其就近接入主干網。

4.2 光纜路由選擇及纖芯數(shù)規(guī)劃

主干光纜的路由選擇方式要盡可能的遵循穩(wěn)定的原則，優(yōu)先使用管道的鋪設方式，其次可以使用直埋以及桿路。主干光纜在城市一般設計為環(huán)形結構，應分為兩個不同方向的路由，有條件時最好采用不同方向出局，而在農村可以成星形結構或者是鏈型結構。主干光纜纖芯數(shù)量的取定應充分滿足近期組網所需芯數(shù)，本著適度超前的原則，考慮期限應為5～10年，至少應為48芯。建議主干光纜的容量以滿足5～10個的光交接點的接入為宜，光纜的容量盡可能選擇大對數(shù)帶狀光纜，一般以96、144、192等芯數(shù)為主，對主干光纜長度較長、用戶密度較大、光交接點數(shù)量較多的段落，亦可選擇更大芯數(shù)的光纜，如216 、288芯等。對于用戶密度較低、用戶需求較為單一的地區(qū)，也可選擇48芯的光纜；

配線光纜要根據(jù)用戶的實際需求進行選用。同時為了減少投資，駐地網最好是由開發(fā)商投資并由運營商施工建設。

4.3 用戶光纖及光纜的選擇策略

光纖的選擇，接入網傳輸距離近，帶寬要求不很高，但成本要求很嚴格， 因此在接入網中使用 1310 n m波長性能最佳的單模光纖，G.652光纖。

4.4 光纜交接點進纖數(shù)量

光纜交接點的進纖數(shù)量（支路纖芯數(shù)量）以24～48芯為宜， 每個光交接點一般覆蓋 4個以上的光節(jié)點。光節(jié)點以6～12芯為基本單元。 高密度區(qū)以12芯為單位確定配線光纜芯數(shù)，郊區(qū)部分根據(jù)各村鎮(zhèn)的地理位置，引入的光纜芯數(shù)不應少于6芯。

4.5 用戶光纜的鋪設方式

配線光纜因其重要性比主干光纜低一個等級，所以可采用管道或架空敷設方式。城市中因受地下其他管線影響，盡量不采用直埋敷設方式。若主干光纜和配線光纜同路由，則建議兩者還是分纜為好。

5 中國電信武平分公司PON光網絡規(guī)劃與建設實例

武平電信分公司承載著全縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、214個行政村的通信保障任務，擁有各類機房84個，其中模塊機房20個、接入網機房64個。各機房之間建立了比較完整、清晰的光網絡架構，并通過三層光網絡（主干光纜網、配線光纜網、末梢光纜網）的覆蓋，來滿足和支撐電信各類網絡建設和業(yè)務發(fā)展的需求?，F(xiàn)就武平電信分公司PON網絡規(guī)劃建設作簡要介紹。

5.1 理清光網絡層級架構，分層規(guī)劃不斷完善和建設光網絡

（1）規(guī)劃原則

依據(jù)我縣現(xiàn)有機房的分布現(xiàn)狀，按每個機房覆蓋的行政村、人口數(shù)、電信業(yè)務需求量，結合機房所處地理位置、經濟發(fā)達情況進行光網絡建設的統(tǒng)籌規(guī)劃。

（2）光纜三個層級規(guī)劃

將光網絡的建設分成三個層級進行規(guī)劃安排

第一個層級為主干光纜層，主要有：城區(qū)主要機房到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)模塊局機房的光纜、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)模塊局機房到各接入網機房的光纜、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)模塊局機房之間及各接入網機房之間的光纜、環(huán)網保護的光纜等。

第二個層級為配線光纜層，主要有：各主機房、各模塊機房、接入網機房到各光交、分纖箱之間的光纜以及各機房、光交、分纖箱到各基站的光纜等。

第三個層級為末梢光纜層，主要有：各類政企客戶、專線業(yè)務、監(jiān)控類業(yè)務等的光纜以及FTTH到AP箱之間的光纜等。

各層級的光纜網絡之間清晰明了、互不交叉混用，方便日后電信各類業(yè)務的開通建設，如傳輸網絡業(yè)務、基站建設、H覆蓋建設、政企客戶的各類專線建設等，同時也為光纜的日常維護工作界面劃分得更清楚，維護責任更加明確清晰。

（3）光網絡建設規(guī)劃設備明確規(guī)定

光網絡建設規(guī)劃時對光總配、ODF架、光纜交接箱、分纖箱等各類光網絡終端設備的配置進行了明確規(guī)定。要求在不同場景使用不同的光網絡終端設備，如光總配、ODF架、光纜交接箱、分纖箱等按實際承載業(yè)務需求進行設置，使各層級的光網絡清晰實用，節(jié)省建設投資成本。在工程建設設計時要求光網絡終端設備配置一定按以下原則把握：光總配只安裝于母局及各模塊機房，ODF架或熔纖框安裝在接入網機房，光纜交接箱安裝于城區(qū)、集鎮(zhèn)所在地及較大行政村，分纖箱安裝于各行政村，且要求有H到位的行政村必須設置分纖箱，同時要求末梢光纜必須收斂在分纖箱以上的光網絡終端設備，以提高纖芯利用率和方便日后的維護管理。

（4）在光網絡建設時把握幾個原則

主干光纜或是配線光纜建設時必須點對點直通，光纜絕對不允許抽纖芯開業(yè)務。配線層光纜建設時，光交或分纖箱的設立一定要合理，要結合現(xiàn)有維護網格、城市或集鎮(zhèn)的片區(qū)為單元進行覆蓋，每個光網絡終端設備所覆蓋的用戶要條塊清楚、分界線要清晰，互相之間不交叉。末梢光纜的布放必須通過所在區(qū)域的光網絡終端設備引出，不得跨區(qū)布放。

（5）重視資源管理工作

近三年來結合省、市公司組織的資源整治工作安排，資源管理員牽頭組織，由設備中心成員、外包施工隊、裝維人員等組成的整治隊伍通力合作，對全縣各層級的光網絡資源進行了全面模排整治，并將資源整治中收集到的資源信息在資源系統(tǒng)中進行全面核對、補充和修正，建成了光網絡資源完整、纖芯資源準確、資源命名規(guī)范、光路標簽清楚的光網絡資源系統(tǒng)庫，為日常維護、業(yè)務開放、工程建設等提供了強有力支撐。

（6）建立光網絡資源預警機制

依據(jù)資源系統(tǒng)對主干、配線光纜的纖芯占用和使用信息進行管控和預警，對發(fā)現(xiàn)某段或某條主干或配線光纜其纖芯使用率達70%以上時，資源管理員便及時將情況上報網絡中心，由網絡中心依據(jù)業(yè)務發(fā)展需求、投資建設情況優(yōu)先列入建設規(guī)劃，確保光網絡資源能及時有效滿足業(yè)務發(fā)展和日常維護的需求。

5.2 整合光網絡資源，完善光網絡建設，提高光網絡健壯性

（1）對早期建設的光網絡重新梳理整合

按主干、配線、末梢光纜的分類按層級架構進行歸類調整，并組織人員對這些光纜進行模底、測試、查修，對中途抽纖芯開放業(yè)務的進行整改、還原，對通過終端盒熔接尾纖開業(yè)務的均改接到光纜熔纖框、ODF架或光總配上，確保原有光纜完整正常可用，并結合網絡建設需求，充分給予利用。

（2）重視環(huán)網保護光纜規(guī)劃建設

通過這幾年的努力，武平模塊局以上機房均已建成環(huán)網光纜保護，實現(xiàn)各模塊機房之間均有光纜雙路由互通，并開通了各類環(huán)網保護的電路業(yè)務，如SDH、OTN業(yè)務等，確保了網絡的安全性。

（3）加大重要機房節(jié)點光纜雙路由改造和建設

對現(xiàn)有的光纜資源進行模排，對光纜條件具備雙路由的機房優(yōu)先完成改接，對還不具備條件的機房節(jié)點結合光纜擴容工程項目按雙路由要求進行規(guī)劃建設。如：在雙路由光纜工程建設中，對有部分節(jié)點只有一條路由可選擇的，要實現(xiàn)雙路由只能采取同路由不同桿路來實現(xiàn)，而要新建一條桿路在目前環(huán)境下是很難的，為此，武平公司采取以下幾個方式來解決。一是如果有長途桿路經過，可借用其桿路附掛主干光纜解決；二是對個別點可利用配線桿路之間距離相近，通過補充部分桿路聯(lián)接起來變成主干桿路進行新建光纜建設；三是可利用原聯(lián)通CDMA資產交割給電信的桿路進行第二路由的建設。四是通過與其它運營商共享方式解決。

6 結束語

總之，光纖接入網的網絡規(guī)劃建設主要考慮用戶及業(yè)務的分布預測、主干光纜路由的選擇、光節(jié)點位置的設置，即先規(guī)劃接入網的光纜線路網絡，具體的接入設備在接入網實施過程中，根據(jù)接入網技術和業(yè)務的發(fā)展情況適時地進行實施，突出 “ 統(tǒng)一規(guī)劃，分布實施”的建網思路，這樣才能獲得較好的經濟效益。

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[3] 陳潔 PON技術及應用分析《通信管理與技術》2007（04）

[4] 孫維平、郁建生《FTTx與PON系統(tǒng)工程設計與實例》通信圖書編輯部 2013

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[6] 黃善國《光網絡規(guī)劃與優(yōu)化》人民郵電出版社2012