中國(guó)移動(dòng)千兆寬帶接入方案探討

摘 要：截至2017年底，中國(guó)移動(dòng)家庭客戶達(dá)到1.09億，然而2018年，在堅(jiān)持“提速、提質(zhì)、定向”的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)及家庭寬帶用戶凈增2100萬(wàn)的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)面前，中國(guó)移動(dòng)目前主要采用的GPON技術(shù)及FTTH、FTTO及FTTB的接入方式，難以承載大量高帶寬用戶，因此本文主要探討10G PON及ONT網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：10G PON技術(shù)；ONT網(wǎng)絡(luò)；合波器

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 部署10G PON的意義

1.1 國(guó)家政策影響

隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，寬帶作為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)之一，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著直接聯(lián)系。

在2017年的全國(guó)兩會(huì)上，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)曾經(jīng)在政府工作報(bào)告中提出今年全國(guó)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)要邁出更大步伐，目前各運(yùn)營(yíng)商已全部取消手機(jī)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途和漫游費(fèi)，后期還要大幅降低中小企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專線接入資費(fèi)，降低國(guó)際長(zhǎng)途電話費(fèi)。推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”深入發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)加快成長(zhǎng)。

電信寬帶作為國(guó)家信息化的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是承載各種信息化應(yīng)用的重要載體。近幾年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)舉措的持續(xù)推進(jìn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)升級(jí)、促進(jìn)創(chuàng)業(yè)就業(yè)、拉動(dòng)消費(fèi)、便利和豐富群眾生活，發(fā)揮了積極作用。

1.2 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈

目前家庭客戶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，除了傳統(tǒng)的三大運(yùn)營(yíng)商外，還有廣電、長(zhǎng)城、方正等等一批相對(duì)較小的運(yùn)營(yíng)商也都將家庭客戶作為主要爭(zhēng)搶的方向。中國(guó)聯(lián)通更是推出了178元套餐（包括下行500M/上行20M寬帶接入，手機(jī)不限量）。

在此形式下，中國(guó)移動(dòng)在家庭寬帶方面，應(yīng)以千兆寬帶接入打開(kāi)新的局面。目前10GPON逐漸成為PON網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。中國(guó)聯(lián)通10G PON進(jìn)入全面部署階段，已經(jīng)明確了寬帶接入網(wǎng)的提速方案：以1GPON FTTH為主，10GPON FTTB補(bǔ)充，發(fā)達(dá)區(qū)域小規(guī)模部署1GPON FTTH。中國(guó)電信10G PON解決方案已進(jìn)行規(guī)模商用。

同時(shí)，面對(duì)目前大量的物聯(lián)網(wǎng)用戶以及即將到來(lái)的5G用戶，中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)的GPON網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以承載。

鑒于上述因素，中國(guó)移動(dòng)應(yīng)加快10G PON部署，以此提升用戶體驗(yàn)，為用戶提供更加快速、穩(wěn)定、流暢的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，打造更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，深化移動(dòng)品牌，挖掘潛在市場(chǎng)。

2 10G PON技術(shù)選擇

目前10G PON主要有10G EPON及10G GPON兩種技術(shù)，同時(shí)10G PON又存在對(duì)稱和非對(duì)稱兩種標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)稱標(biāo)準(zhǔn)尚不具備，如表1所示，非對(duì)稱10G GPON上下行帶寬比1∶4；非對(duì)稱10G EPON上下行帶寬比1∶8；10G GPON非對(duì)稱上行帶寬是10G EPON非對(duì)稱型的兩倍；10G EPON最大有效帶寬比10G GPON低10%；而且中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)采用的幾乎都是GPON技術(shù)，因此無(wú)論從技術(shù)平滑演進(jìn)，還是從設(shè)備升級(jí)節(jié)省投資考慮，10G GPON技術(shù)無(wú)疑是中國(guó)移動(dòng)的最佳選擇。

具體各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)請(qǐng)見(jiàn)表1。

3 接入方案對(duì)比

由于寬帶接入需滿足不同用戶的需求，因此GPON和10G PON混合組網(wǎng)成了目前的主流技術(shù)，混合組網(wǎng)通過(guò)對(duì)GPON和10G PON光模塊所發(fā)出的光進(jìn)行合波，使兩組波在一根光纖上傳播，從而達(dá)到利舊現(xiàn)有光纖和分光器的目的。混合組網(wǎng)主要有外置合波器和內(nèi)置合波器兩種方案。

3.1 外置合波器

在OLT設(shè)備上新增10G GPON單板，通過(guò)外置WDM1r合波（安裝在OLT或ODF機(jī)柜），通過(guò)外置合波器，將GPON PON口同10G PON PON口光模塊耦合。將光模塊耦合后實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光模塊發(fā)的光在一根光纖上傳播，可實(shí)現(xiàn)單芯光纖最大下行帶寬為12.5G。單個(gè)合波器可支持16個(gè)分光器同時(shí)工作。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)中增加了合波器，既增加了插損，又增加了故障點(diǎn)，如圖1所示。

ONT網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，用戶接入數(shù)量由現(xiàn)網(wǎng)分光器決定。

外置合波器引入后，可有效利用現(xiàn)有ONT網(wǎng)絡(luò)中的光纖及分光器資源，保護(hù)投資，同時(shí)其組網(wǎng)方式也相對(duì)靈活，可任意組合同一機(jī)房?jī)?nèi)的GPON PON口和10G PON PON口，同時(shí)該方案也是目前主流設(shè)備廠商主推的組網(wǎng)方案，技術(shù)相對(duì)成熟。

但外置合波器也存在一些劣勢(shì)，結(jié)合10GGPON技術(shù)可知，中國(guó)移動(dòng)目前大多使用的GPON光模塊是CLASSC+，其光功率預(yù)算為32dB，而10GGPON目前僅能提供N2a光模塊，其光功率預(yù)算為31dB，減少1dB，按照目前每公里光纖0.3dB衰耗計(jì)算，減少1dB將直接導(dǎo)致傳輸距離縮短3km，而外置合波器后，合波器還要在此基礎(chǔ)上再引入1.5dB衰減，將導(dǎo)致傳輸距離大大縮短，這樣原有OTN網(wǎng)絡(luò)中，將有一大部分用戶無(wú)法開(kāi)通，只能通過(guò)降低分光比，通過(guò)增加纖芯、分光器及新的PON口來(lái)改造現(xiàn)網(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證原有用戶開(kāi)通，因此引入外置合波器后并沒(méi)有節(jié)省投資。

同時(shí)使用外置合波器后，兩個(gè)光模塊接入的用戶數(shù)同之前一個(gè)光模塊開(kāi)通的用戶數(shù)一樣，由此導(dǎo)致光模塊利用率降至之前的一半。

引入外置合波器后，原有的OTN網(wǎng)絡(luò)中引入了新的器件，增加了新的故障隱患。

單個(gè)外置合波器3U高，并且每個(gè)合波器僅能支持16個(gè)分光器，即單個(gè)OLT需要配置8個(gè)外置合波器方能滿足需求。目前千兆客戶較多的一二線發(fā)達(dá)城市OLT機(jī)房空間尤為珍貴，大量部署外置合波器浪費(fèi)了大量空間。

因此，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，引入外置合波器后，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）組網(wǎng)靈活，可跨板、跨框合波。

（2）方案成熟，可規(guī)模商用。

缺點(diǎn)：

（1）引入1.5dB插損，傳輸距離縮短。

（2）需要安裝安裝空間。

（3）降低PON口利用率。

（4）增加了故障點(diǎn)。

選擇建議：機(jī)房有安裝空間，光功率預(yù)算余量較大（>3dB）的GPON提速改造項(xiàng)目方可使用外置合波器來(lái)進(jìn)行提速。

3.2 內(nèi)置合波器

COMBO PON方案，采用8口合一單GPON、10G PON、合波器集成在光模塊內(nèi)。將GPON光模塊、10G PON光模塊以及WDM1r器件三合一，集合成一個(gè)Combo光模塊。一個(gè)Combo PON端口是10G PON和GPON合一端口，雖然使用一根光纖鏈路，但內(nèi)部實(shí)際對(duì)應(yīng)兩個(gè)物理通道。下行兩路單獨(dú)的MAC進(jìn)行處理后，送到光模塊進(jìn)行合波然后發(fā)送到ONU，10G PON ONU則接收10G PON的信號(hào)，GPON ONU接收GPON的信號(hào)。上行10G PON和GPON采用不同的波長(zhǎng)，在光模塊內(nèi)部進(jìn)行分波，然后送到不同的MAC通道進(jìn)行處理，如圖3所示。

將光器件集成在一個(gè)光模塊中，既節(jié)省了空間，又消除了1.5 dB的光功率衰耗，是后期混合組網(wǎng)的最佳選擇。該方案是目前各主流設(shè)備廠商的主打產(chǎn)品，但由于該方案技術(shù)復(fù)雜，目前成本較高，單PON口較普通10G GPON PON價(jià)格相差1200多元，投資較大，同時(shí)由于技術(shù)尚不成熟，難以大規(guī)模商用。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）未引入差損。

（2）升級(jí)模式和10G EPON類似無(wú)需占用額外的安裝空間。

缺點(diǎn)：光模塊復(fù)雜，目前產(chǎn)能低，成本高。

3.3 單獨(dú)組網(wǎng)

單獨(dú)組網(wǎng)及通過(guò)新增分光器，獨(dú)立組成10G PON網(wǎng)絡(luò)。目前外置合波器和內(nèi)置合波器都屬于在現(xiàn)網(wǎng)分光器基礎(chǔ)上進(jìn)行的混合組網(wǎng)，達(dá)到節(jié)省分光器至OLT纖芯的目的，由于現(xiàn)階段中國(guó)移動(dòng)大部分省份已完成FTTH覆蓋的小區(qū)的用戶平均接入滲透率不超過(guò)20%，而分光器上聯(lián)至OLT設(shè)備的纖芯大都按照35%～50%配置，纖芯資源較充足，因此本文建議采用單獨(dú)組網(wǎng)方案，即利用現(xiàn)有的空余纖芯單獨(dú)新建10G PON網(wǎng)絡(luò)，具體方案圖4所示。

單獨(dú)組網(wǎng)方案建立在現(xiàn)有光纖資源充足基礎(chǔ)上，僅增加分光器即可，目前單個(gè)1∶64分光器價(jià)格約300元左右，單個(gè)PON口價(jià)格同COMBO PON相比節(jié)省900元。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）未引入差損。

（2）光纖為現(xiàn)網(wǎng)空余光纖。

（3）無(wú)需額外安裝空間。

缺點(diǎn)：光纖緊張區(qū)域難以實(shí)施。

選擇建議：千兆用戶需求較大，光纖資源較豐富區(qū)域。

結(jié)語(yǔ)

隨著光纖技術(shù)的逐步成熟，光纖成本逐漸下降，部署大芯數(shù)光纜已經(jīng)成為當(dāng)前光纖物理網(wǎng)建設(shè)的趨勢(shì)，中國(guó)移動(dòng)近幾年固網(wǎng)建設(shè)步伐逐漸加大，現(xiàn)網(wǎng)存在大量空余光纖資源，因此在10G PON部署時(shí)應(yīng)充分加以利用，相反機(jī)房安裝空間、用電量及選址日益成為困擾傳輸網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，單獨(dú)組網(wǎng)方案既充分利用了空余光纖資源，避免了光纖資源“用則通，不用則廢”的情況，又節(jié)省了機(jī)房空間、用電量及投資，是目前中國(guó)移動(dòng)快速部署千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選方案，待COMBO PON技術(shù)成熟，成本下降后可采用COMBO PON方案進(jìn)行組網(wǎng)。

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