住宅三網融合方案及其對目前住宅弱電設計的影響

文｜中國建筑東北設計研究院有限公司 李春光 沈陽市規劃設計研究院 李 凌

1 前言

2001年3月通過的十五計劃綱要，第一次明確提出三網融合；2006年3月通過的十一五規劃綱要，再度提出三網融合；2010年1月，國務院總理主持召開國務院常務會議，決定加快推進三網融合。三網融合是指廣播電視網、計算機通信網和電信網互相兼容、相互滲透，并逐步整合成為統一的信息通信網絡。在現階段它并不意味著廣播電視網、計算機通信網和電信網三大網絡的物理合一，而主要是指高層業務應用的融合。三網融合是為了實現網絡資源的共享，避免低水平的重復建設，形成適應性廣、維護容易、費用低、帶寬高的多媒體基礎平臺。三網融合后，人們可以通過手機、電視、電腦中的任意一個終端實現看電視、上網、打電話等應用，還可以享受視頻點播、交互式游戲、遠程教育、電子商務、遠程醫療等多媒體服務。

2 三網融合解決方案

2.1 EPON FTTH技術

FTTH（Fiber To The Home，光纖到戶）技術具有容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾、維護成本低等優點，是未來寬帶接入網的發展方向。以太網無源光網絡EPON（Ethernet Passive Optical Net）技術是FTTH點對多點的實現技術之一，是千兆以太網技術與無源光網絡（PON）技術的結合。隨著社會的發展和人民生活水平的提高，人們在音頻視頻流媒體和寬帶多媒體業務方面的需求越來越多，這就要求網絡服務商提供更高的入戶帶寬。表1是對未來住宅用戶帶寬需求的分析。

住宅用戶每戶業務需求為：同時收看1套SDTV（Standard Definition Television，標準清晰度電視）與1套HDTV（High Definition Television，高清晰度電視）節目，100%在線；點播高清/標清各1路，各30%在線；4M上下行對稱單播流量，2路語音100%并發。

表1 住宅用戶帶寬需求分析表

按照帶寬計算模型，根據每戶帶寬需求與并發率綜合測算：基于1:64分光比模型，用戶總下行帶寬為738.88MB，總上行帶寬為110.08MB，平均每戶下行帶寬為11.54MB，上行帶寬為1.72MB；基于1:128分光比模型，用戶總下行帶寬為1277.76MB，總上行帶寬為220.16MB，平均每戶下行帶寬為9.98MB，上行帶寬為1.72MB。從對住宅用戶帶寬需求的分析可知，基于雙絞線的ADSL技術能提供的2M、4M、8M帶寬不能滿足三網融合對帶寬的要求；隨著用戶視頻業務等多媒體業務需求的增加，對帶寬的要求也會越來越高，FTTH將是滿足用戶帶寬要求的最好的和最終的解決方案。

一個典型的EPON系統由OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）、ONU（Optical Network Unit，光網絡單元）、ODN（Optical Distribution Network，光配線網絡）組成。OLT放在中心機房；ONU為用戶端設備；ODN是光配線網，主要由一個或數個分光器（Splitter）來連接OLT和ONU。OLT既是一個交換機或路由器，又是一個多業務提供平臺，提供面向無源光纖網絡的光纖接口。分光器是一個簡單設備，它不需要電源，可以置于全天候的環境中，一般一個分光器的分線率為2、4、8、16和32，并可以多級連接。在EPON中，OLT到ONU間的距離最遠可達20km。EPON的網絡結構如圖1所示，FTTH的主要應用如圖2所示。

2.2 EPON+EoC（Ethernet Over Coax）技術

EPON+EoC技術方案如圖3所示，采用頻分復用技術，可實現以太網IP數據和有線電視射頻信號在一根同軸電纜內同時傳輸，混合信號在客戶端分離，射頻信號連接至電視機或數字機頂盒，IP數據信號連接至電腦，最終實現HFC雙向化改造及寬帶接入。

在分中心機房，OLT的PON口大約有640個，這些PON口四分光到2529個分光節點，再八分光到光節點。每個光節點可以得到的帶寬為39Mbps。根據業務發展情況，將四分光改為二分光，每個PON口帶16個ONU。由此每個光節點的帶寬可以擴展到80Mbps。如果取消分中心機房的四分光，每個PON口帶8個ONU，每個光節點的平均帶寬可達156Mbps。假設每個局端下有50戶（光纖到樓，FTTB），如果按照50%的并發率計算，每戶10Mbps的速率，可以滿足31戶的入戶要求，接入用戶達到62%。如果入戶帶寬要達到30Mbps，按照入戶率50%計算，并發率為50%，即12.5戶接入，局端需要的帶寬為375Mbps。在這種情況下，只要將每個PON口所帶的ONU數降低到兩個，令每個光節點的帶寬提高到625Mbps即可。

以一棟六層（三個單元，一梯二戶），共36戶的住宅為例，如果入戶帶寬要達到100Mbps，按照入戶率69%計算，并發率為50%，局端需要的帶寬為1242Mbps。在這種情況下，只要令每個PON口只帶一個ONU，每個光節點的帶寬達到1250Mbps即可。

由上述分析可知，通過減少每個PON口所帶ONU的數量及減少ONU所帶終端的數量最終可使入戶帶寬達到100Mbps。

3 三網融合對住宅弱電設計的影響

三網融合后住宅的弱電設計會發生較大的變化；目前在建住宅弱電系統的設計也要在滿足現有弱電系統需要的基礎上，為三網融合后的改造提供有利條件。

（1）智能家居布線箱的變化

目前，在一些大城市，戶內設置智能家居布線箱已成為一種相當普遍的做法；但在其他地方，由于缺乏對智能家居布線箱功能的認識及受到建設成本等因素的制約，只有別墅、洋房等項目上使用智能家居布線箱，絕大多數普通住宅仍采用較傳統的弱電布線方式。三網融合后，EOC或ONU等終端設備均設置在智能家居布線箱內，客廳、臥室、書房、廚房等房間的電話、電視、寬帶線路均從布線箱配出，住戶通過更換智能家居布線箱內的終端設備即可方便地選擇廣電或電信的服務。因此設有智能家居布線箱的住宅在三網融合后戶內布線的改動很小，這為三網融合的順利推廣創造了有利條件。三網融合后的智能家居布線箱如圖4所示，入戶線可能是光纖和同軸電纜或只有光纖。

（2）家居智能化系統的變化

隨著技術的進步，家居智能化系統（家電控制、安防系統、家庭娛樂、可視對講等）的應用越來越普遍。家居智能化系統通過網線或電話線接入小區局域網和Internet，令用戶可以在任何地點通過發郵件、發短信、打電話、上網對戶內設備進行監測、控制。三網融合后，網線和電話線合二為一，家居智能化系統接入小區局域網和Internet更加簡單。目前住宅弱電系統中必需的可視對講系統、安防系統的干線和器件箱在三網融合后都將被取消。圖5為海爾U-home的原理圖，圖中的智能終端通過電話線和網線接至智能家居布線箱即可。

（3）住宅樓弱電系統干線的變化

廣電系統可通過采用EPON+EOC技術、光纖到樓及更換器件箱內的設備滿足未來住戶的帶寬需求，而不必改造樓內的同軸電纜網絡；電信要實現光纖到戶才能滿足為住戶提供音視頻等多媒體服務的帶寬要求。三網融合后的住宅樓內，電信的光纜與廣電的同軸電纜將在一段時間內并存，訊井內只需設置電視器件箱、光纖分線箱，目前住宅弱電系統中存在的電話分線箱、寬帶器件箱、電話電纜等都將消失。最理想的結果是取消同軸電纜和電視器件箱，訊井內只剩光纖分線箱和由小區弱電機房配出至各戶的光纖。

圖5 海爾U-home組成原理圖

（4）智能電網的發展帶來的新變化

國家電網已與中國電信合作發展智能電網，雙方將在主要基礎設施領域實現資源互補，共同推進光纖到戶建設；同時共同推進市場資源合作，開展光纖接入、寬帶業務、融合業務、行業應用等綜合信息服務。國家電網已在14個省的20個城市開始電力光纖入戶試點建設，采用光纖復合低壓電纜（OPLC）實現電力光纖到戶（PFTTH）36700戶。試點成功后，將大面積推廣。使用電力光纖入戶的用戶可通過電力光纖撥打IP電話、寬帶上網、接收高清電視信號，并實現對空調、熱水器等智能家電進行控制的物聯網的應用。戶內設計將盡可能地使戶內配電箱與智能家居布線箱靠近布置，以便電力光纖由戶內配電箱敷設至智能家居布線箱。如果一個項目只接入電力光纖，住宅電訊井內可能不會存在目前弱電系統中必需的同軸電纜、電話電纜、光纖等線纜。

（5）住宅小區弱電管網的變化

三網融合后，住宅小區內的弱電管線將減少，可視對講系統總線、電話電纜等都將消失，只剩下廣電系統到各個住宅樓的光纖和電信到各戶的光纖，或者僅剩下廣電與電信合用的，由小區弱電機房到各戶的光纖。如果智能電網試點成功并能得到大力推廣，由小區弱電機房到各個住宅樓的弱電管線將會更少。

4 結束語

三網融合已經成為電信業和廣電業共同的發展方向，電信業和廣電業均有多種三網融合解決方案，不同的解決方案對住宅弱電設計會產生不同的影響。住宅弱電設計者應密切關注三網融合解決方案的變化，不斷調整住宅弱電設計的方案，為三網融合后改造已建成住宅小區弱電系統創造有利條件，同時為三網融合后新建住宅小區的弱電設計做好技術準備。目前我國已有12個城市正在進行三網融合試點，隨著試點工作的推進和技術的進步，三網融合將會給住宅弱電設計帶來更多的變化。