住宅建筑光纖入戶設(shè)計探究

賈云超， 逄 京

(1.中冶置業(yè)集團北京公司，北京100088；

1 PON系統(tǒng)技術(shù)原理

PON技術(shù)是按照IEEE802.3ah及相關(guān)技術(shù)標準，基于千兆以太網(wǎng)的電信及寬帶綜合接入技術(shù)，適用于較大范圍的覆蓋和高帶寬增值業(yè)務接入，為住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)光纖到戶最后10KM光纖接入主要技術(shù)手段。PON系統(tǒng)設(shè)備主要由局端光線路終端(OLT)、光傳輸網(wǎng)路(ODN)和遠端光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)組成。其中OLT設(shè)備與IP城域網(wǎng)、軟交換網(wǎng)絡(luò)(NGN)、DDN網(wǎng)絡(luò)及MSTP網(wǎng)絡(luò)等高速互聯(lián)；ONU設(shè)備提供與用戶側(cè)PC、以太網(wǎng)交換機、小型電話交換機(PBX)、數(shù)字電視等接口。PON技術(shù)主要是作為IP城域網(wǎng)的邊緣接入技術(shù)，早期是為了滿足較大范圍的覆蓋和高帶寬增值業(yè)務接入，一般運營商會建設(shè)多個匯聚局所，將OLT位置下沉到匯聚點或用戶邊緣。隨著GB 50846-2012《住宅區(qū)住宅建筑內(nèi)光纖到戶通信設(shè)施工程設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“《住宅光纖規(guī)范》”)，第1.0.3條要求“住宅區(qū)和住宅建筑光纖到戶通訊設(shè)施工程的設(shè)計，必須滿足多家電信業(yè)務經(jīng)營者平等接入、用戶可自由選擇電信業(yè)務經(jīng)營者的要求”，OLT設(shè)備或由模塊局所下沉至住宅小區(qū)通訊機房內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)詳圖1。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一種采用點到多點(P2MP)結(jié)構(gòu)單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)，其典型拓撲結(jié)構(gòu)為樹型，詳見圖2。

圖1 網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)詳圖

圖2 PON典型拓撲結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)原理:PON系統(tǒng)由局側(cè)的光線路終端(OLT)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)和光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)組成。在下行方向(OLT到ONU)，OLT發(fā)送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向(ONU到OLT)，ONU發(fā)送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用效率，上行方向采用TDMA(Timer Division Multiplexing Access)多地址接入方式并對各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進行仲裁。ODN由光纖和一個或多個無源光分路器和相關(guān)無源光器件等組成，在OLT和ONU間提供光傳輸通道。在已建小區(qū)運營商的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中，通常采用1:64光分網(wǎng)絡(luò)(ODN)，住宅用戶為單芯光纖入戶接入條件。

1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊

OLT的核心交換模塊通過 SNI(standard national interface國際標準通訊接口)接口提供與上層IP城域網(wǎng)、NGN等業(yè)務通信網(wǎng)絡(luò)對接。OLT中SNI接口模塊接口類型主要有10/100/1 000Base-T、1 000Base-LX/SX、10GE 接口、STM-1、E1，所有以太網(wǎng)接口均支持自協(xié)商功能、IEEE 802.3ad鏈路匯聚功能和IEEE 802.1d生成樹和快速生成樹功能以及STM-1接口具備光接口的1＋1自動保護倒換功能。通過SNI接口可實現(xiàn)多家運營商的網(wǎng)絡(luò)接入條件。

1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全

OLT中核心交換模塊對業(yè)務流QOS的控制具有很強的靈活性，既可以提供基于L2的目的源MAC地址、VLAN ID類型完整功能，也可以提供基于L3目的/源IP地址、協(xié)議類型，以及基于L4的TCP/UDP的源/目的端口。在ONU與OLT的上行網(wǎng)絡(luò)中，通過每個ONU分配多個LLID(Logical Link Identification邏輯鏈路標識)，每個LLID靈活配置不同的業(yè)務通道，在不做特殊的設(shè)置或借助其他三層設(shè)備情況下，可將各ONU之間進行二層邏輯隔離，各ONU設(shè)備的信息終結(jié)在局端OLT上，其MAC地址等信息不會發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)外部，可有效的保護ONU設(shè)備信息安全。在OLI與ONU的下行網(wǎng)絡(luò)中，因下行數(shù)據(jù)通常采用廣播TDM方式實現(xiàn)，存在網(wǎng)絡(luò)信息被全部截取接收的風險，通過對下行網(wǎng)絡(luò)進行標準AES-128或三重churning加密算法，可保證有效數(shù)據(jù)不會被竊取。

1.4 系統(tǒng)可靠性及分光器配置

通過采用一級分光方式以簡化光通路損耗和后期維護，受于光器件的限制，分光設(shè)備建議采用1:32分光設(shè)備或1:64分光設(shè)備(運營商網(wǎng)路采用設(shè)備)，不推薦使用1:128分光設(shè)置。為降低一點到多點的單點故障隱患，提高系統(tǒng)的可靠性，可將分光網(wǎng)絡(luò)中骨干光纖按照2:N網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，即PON網(wǎng)絡(luò)端口分別連接到2:N分路器的兩個端口，以提高系統(tǒng)可靠性。

2 工程設(shè)計思考

2.1 設(shè)備選型

分光器選型參照運營商設(shè)計標準擬采用1:64一級分光設(shè)備，單點至多點網(wǎng)絡(luò)配置。以表1某產(chǎn)品設(shè)備選型表為例，對于“OLT設(shè)備1”可提供128個10GPON接口數(shù)量，可實現(xiàn)8 000多家用戶百兆以上的上網(wǎng)需求，若提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性按照2:64網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置，可實現(xiàn)4 096家用戶百兆以上的上網(wǎng)需求；“OLT設(shè)備3”可提供16個10G GPON接口數(shù)量，可實現(xiàn)1 024家用戶百兆以上的上網(wǎng)需求，在提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的情況下可滿足512家用戶百兆上網(wǎng)需求，并可同時滿足至少4家運營接入的使用要求。

某產(chǎn)品設(shè)備選型表 表1

2.2 通訊機房設(shè)置需求

早期在運營商的接入網(wǎng)絡(luò)當中，OLT設(shè)備通常部署在運營商模塊局中，以滿足周邊5～10km小區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋使用需求。按照《住宅光纖規(guī)范》中1.0.3條要求，同時衍生出多種設(shè)計方案。

方案一:將OLT設(shè)備仍安裝于運營商模塊局當中，在住宅小區(qū)內(nèi)預留多家運營商ODN網(wǎng)絡(luò)中上行網(wǎng)絡(luò)接入條件即光纖配線架，將分光器ODN安裝至各住宅樓棟通訊機房內(nèi)。如圖3所示，在園區(qū)電信機房內(nèi)通過部署5臺光纖配線架以滿足不同運營商接入需求，在各住宅樓通訊機房集中部署不同運營商光分器，由通訊豎井橋架將光纖接入至各住戶內(nèi)或預留至通訊豎井內(nèi)，滿足樓內(nèi)運營商的接入需求。這種部署方案可降低開發(fā)商對OLT設(shè)備的投資成本，以及降低園區(qū)通訊機房的使用面積，并且住宅樓內(nèi)通訊豎井僅需預留管線橋架接，不需再設(shè)置其他設(shè)備，但此系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需至少部署3套光纖網(wǎng)絡(luò)以滿足用戶對不同運營商的接入使用需求。

圖3 PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)(一)

方案二:將OLT設(shè)備安裝于住宅小區(qū)通訊機房內(nèi)，并在電信機房內(nèi)預留運營商接入光纖配線架，在各住宅樓內(nèi)通訊機房設(shè)置ODN光分路設(shè)備或在多棟樓間的綠地集中設(shè)置光分路設(shè)備，通過室外管線及樓內(nèi)管井將光纖傳輸至各住戶內(nèi)，不同運營商的網(wǎng)絡(luò)接入由OLT的SNI上行接口與不同運營商進行對接和信息交換，詳見圖4。此種網(wǎng)絡(luò)部署方案可降低ODN網(wǎng)絡(luò)中光分器上口骨干光纖布置數(shù)量以及各住宅樓內(nèi)分光器部署的數(shù)量，同樣樓棟內(nèi)通訊豎井除部署管線橋架外，不需部署任何光分設(shè)備，提高建筑面積利用率。但在園區(qū)通訊機房需增加OLT設(shè)備的投資成本以及1臺OLT設(shè)備安裝機柜，通常滿足中等密度網(wǎng)絡(luò)接入OLT設(shè)備(可提供128×10G GPON)高度為11U，低密度網(wǎng)絡(luò)接入OLT設(shè)備(可提供16×10G GPON)高度為2U。

圖4 PON網(wǎng)絡(luò)接入方案(二)

2.3 住宅內(nèi)點位預留及網(wǎng)絡(luò)穿線思考

圖5～6為某住宅內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平面布線方案及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖，即豎井光纖接入至住戶家居配線箱內(nèi)，經(jīng)住宅內(nèi)家居配線箱穿線敷設(shè)至末端網(wǎng)絡(luò)電話插孔。在運營商PON網(wǎng)絡(luò)接入方案中，通常將末端ONU設(shè)備安裝于戶內(nèi)客廳、書房等業(yè)主需求位置，在經(jīng)ONU與業(yè)主提供路由器連接實現(xiàn)戶內(nèi)上網(wǎng)需求，而住戶內(nèi)家居配線箱僅做為過線盒使用，且由于網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計與后期實際接入方案不匹配，也會出現(xiàn)前期預留信息點位無法使用的情況。

因此在進行住宅內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布線規(guī)劃時，戶內(nèi)家居配線箱尺寸及家居配線箱土建預留尺寸應充分考慮ONU設(shè)備以及日后業(yè)主下接交換機安裝條件，以滿足設(shè)備接入和末端接線條件使用需求，避免出現(xiàn)前期雖以部署網(wǎng)絡(luò)點位條件，但無法滿足后期使用需求的情況。

圖5 住宅網(wǎng)絡(luò)接線方案

3 結(jié)束語

本文中筆者針對住宅內(nèi)光纖入戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全等內(nèi)容進行了分析和總結(jié)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，對住宅小區(qū)光纖入戶設(shè)備安裝

圖6 ONU網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖

位置、土建條件的預留等情況提出筆者自身的思考與建議。希望能為廣大電氣設(shè)計工作者提供借鑒與參考，通過大家共同的努力，深化電氣設(shè)計內(nèi)容，為實現(xiàn)高質(zhì)量、節(jié)約型住宅建筑設(shè)計貢獻一份力量。