光纖到戶多場景方案分析

文｜福建省郵電規劃設計院有限公司泉州分公司 林廣宏

1 引言

全球信息化的到來促使FTTH技術獲得急速的發展，FTTH+PON的方式在各種場景中得到廣泛應用，但不同的應用場景也會影響FTTH的能力、造價、演進的進程，這就需要有針對性地加以分析論證，尋找最優或最合適的方案。

2 FTTH發展趨勢

隨著光通信技術發展及用戶對帶寬需求的增長，我國光纖接入網絡在近10年當中得到了長足的發展，從FTTN向FTTB乃至于FTTH演進。在地域上也逐步從別墅等高檔住宅區向普通小區、鄉鎮及至農村推進。而隨著PON技術的發展應用，FTTH的大規模實現已經成為可能。

3 FTTH的ODN架構

（1）概念

光分配網（Optical Distribution Network，ODN）是指OLT 與ONT 之間的由光纖光纜及無源光元件（如光連接器和光分路器等）組成的無源光分配網絡，簡稱ODN。

（2）分層架構（如圖1所示）

ODN的分層架構一般為三層。第一層為OLT側的ODF到FP（光靈活點，一般為較大容量光交接箱，通常設置在路邊）的光纜，稱為主干層；第二層為FP到DP（光分配點，一般為較大容量光交接箱，通常設置在小區）的光纜，稱為配線層；第三層為DP到AP（光接入點，一般為較小容量的光分纖箱，通常設置在樓層）再到用戶的光纜，稱為引入層。其中，引入層又可細分為入樓光纜和入戶光纜，入樓光纜是從DP到AP的光纜，也稱垂直光纜，基于性價比關系，一般采用通用室外管道型光纜如GYTA、GYTS、GYXTW等。入戶光纜是從AP到用戶的光纜，也稱水平光纜，一般采用G.657光纖皮線光纜。

圖1 FTTH ODN分層架構

本文討論的重點主要集中在引入層，即DP到AP到用戶。對各光節點和光纜段的容量、光分路器的大小及數量搭配等進行深入分析探討。

（3）光分路器（Optcal Fiber Splitter）

光分路器是一種可以將一路或兩路光信號分成多路光信號以及完成相反過程的無源器件，本文中的光分路器指的是基于光功率分路的器件。光分路器連接業務網絡側端口稱為合路側，連接用戶側的端口稱為支路側端口。目前無論采用EPON還是GPON，其有效總分光比均為64路（1： 128 Class C+模式尚未商用），在一級分光模式下可采用1個1：64的光分路器。在二級分光模式下也可以采用第一級1個1：4光分路器加第二級4個1：16光分路器的搭配方式，或者第一級1個1：8光分路器加第二級8個1：8光分路器的搭配方式，不同的分光模式對FTTH的能力、造價、演進等將帶來不一樣的效果。

4 FTTH分光模式分析

很多人在比較同一場景下一二級分光的端口造價后得出二級分光更能節省投資的結論。實際上是片面和武斷的，最明顯的地方就是忘記了PON網絡的最大優點——收斂，越往下收斂越能節省投資。如果一級集中分布在AP，則投資達到最優，但在不確定的市場占有率和光纖滲透率兩個指標的制約下，靈活性降低，造成很多投資無效益。因此，分光模式的選擇主要在實施性、擴展性、經濟性、利用率幾個方面因素之間平衡，在實施當中還要兼顧安全性與維護便利。

主要分光模式比較分析表如表1所示。

5 FTTH不同場景案例分析

通過對上述分光模式的歸納總結，為了更好地對不同方案在經濟性、可擴展性、可實施性等進行全方位的比較，本文列舉城市的公寓小區和城中村的實際案例加以分析。同時為了突出可比性，對案例的場景及方案配置做了相對理想化的調整。

5.1 公寓小區場景案例分析

筆者作為項目負責人指導完成的福建沿海某城市小區FTTH試點工程，以城市公寓小區案例進行分析。

該小區FTTH工程是大規模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點選擇在經濟發達的中心城區某小區，總戶數800戶，主要解決FTTH全覆蓋，線路總投資約50萬元。

工程結合FTTH規劃思路，針對PON系統的特性，按該場景的用戶分布特點進行規劃設計，本文主要討論ODN部分。

5.1.1 方案一：采用一級集中DP分光（如圖2所示）

13個1：64的一級光分路器集中設置于DP中。

DP設置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用無跳接光交，加上適當的冗余，得出DP的總容量需1000芯以上，可設置兩個容量為576芯的光交接箱作為DP。

AP設置：AP總容量需達到800芯以上，可設置34個容量為24芯的光分纖箱作為AP。5.1.2 方案二：采用一級分散AP分光（如圖3所示）

表1

圖2 城市住宅FTTH分光模式（DP一級分光）

13個1：64的一級光分路器分散設置于13個AP中。

DP設置：引入層光纜僅需要13芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當的冗余，得出DP的總容量需70芯以上，可設置1個容量為72芯的光分纖箱作為DP。

AP設置：AP總容量需達到800芯以上，可設置13個容量為72芯的光分纖箱作為AP。

5.1.3 方案三：采用二級分光模式4×16（如圖4所示）

13個1：4的一級光分路器設置于DP中，50個1：16的二級光分路器設置于AP中。

DP設置：引入層光纜需要50芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當的冗余，得出DP的總容量需124芯以上，可設置1個容量為144芯的光交接箱作為DP。

AP設置：AP總容量需達到800芯以上，可設置50個容量為24芯的光分纖箱作為AP。

5.1.4 三種方案的比較分析

（1）實施性：由于方案二的DP容量少，AP數量少，可實施性明顯優于其他兩個方案。方案三的DP數量及容量均較方案一少，因此，在實施性上方案二最優，方案三次之，方案一相對較弱。

（2）擴展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一和方案二均可在FP或DP直接增加一級光分路器來實現。而方案三如果在FP增加一級光分路器，則變成三級分光，網絡復雜性增加，所以需要對DP的光分路器進行替換。因此，擴展性上方案三不如其他方案。

（3）經濟性：三種方案在AP—用戶段的造價十分接近，而DP—AP段的造價差異很大，主要原因是方案一DP容量過大，光纜成端接續工日很高。三種方案端口造價比較分析表如圖5所示。

方案二將PON網絡的收斂特性發揮到極致，在DP到AP段的投入最少，經濟性達到最優，方案三次之，方案一相對較差。

圖3 城市住宅FTTH分光模式（AP一級分光）

圖4 城市住宅FTTH分光模式（DP/AP二級分光）

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋整個DP網格，范圍較其他兩個方案大，用戶的資源利用率可調節性高，初期甚至可只裝一個光分路器，等將來視業務發展情況添加，資源利用率優于其他兩個方案。其他兩種方案雖也可視業務情況逐漸增加光分路器，但由于所覆蓋用戶數與光節點端口數接近1：1，只要AP上有一個用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護較為繁瑣。因此，在資源利用率上方案一最優，方案三次之，方案二相對較差。

圖5

（5）綜述：根據上述三種方案在同一場景下的比較分析，可以很容易得出結論。如果該小區是新建小區，入住率不高且市場占有率不高，但有合適位置設置大容量DP，則方案一為最優選擇。

如果該小區是入住率高且寬帶滲透率高的舊小區，可以采用方案三，即能實現較低的戶均造價與較高的資源利用率的統一，并且可實施性也較好。

如果該小區以單身公寓為主，用戶密度及市場占有率更高，并且不容易設置大容量DP，則可大膽采用方案二，實現單位造價最優。

5.2 城中村場景案例分析

筆者作為項目負責人指導完成的福建沿海某城市城中村FTTH試點工程作為城中村案例進行分析，通過該案例的分析也可對發達農村的場景有指導作用。

該城中村FTTH工程是大規模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點選擇在經濟發達的中心城區某城中村，總戶數800戶，主要解決FTTH薄覆蓋（光纜敷設到AP，入戶皮纜在用戶開通時布放），線路部分總投資約40萬元。

工程結合FTTH規劃思路，針對PON系統的特性，按該場景的用戶分布特點進行規劃設計，本文主要討論ODN部分。

5.2.1 方案一：采用一級分散DP分光（如圖6所示）

由于該城中村道路狹窄，不適合設置大容量DP，因此13個1：64的一級光分路器分散設置于13個DP中。

DP設置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當的冗余，得出DP的總容量需1000芯以上，可設置13個容量為96芯的光交接箱作為DP。

AP設置：AP總容量需達到800芯以上，可設置67個容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.2 方案二：采用二級分光模式8×8（如圖7所示）

圖6 城中村FTTH分光模式（DP一級分光）

13個1：8的一級光分路器分散設置于2－3個DP中，104個1：8的二級光分路器分散設置于104個AP中。

DP設置：引入層光纜需要104芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當的冗余，得出DP的總容量需232芯以上，可設置兩個容量為72芯的光交接箱作為DP。

圖7 城中村FTTH分光模式（DP/AP二級分光）

AP設置：AP總容量需達到800芯以上，可設置104個容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.3 兩種方案的比較分析

（1）實施性：由于方案一比方案二的DP數量多，AP數量少，可實施性兩者差別不大。

（2）擴展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一可在FP直接增加一級光分路器來實現。而方案二如果在FP增加一級光分路器，則變成三級分光，網絡復雜性增加，所以需要對DP的光分路器進行替換。因此，擴展性上方案二不如方案一。

（3）經濟性：兩種方案在AP—用戶段均采用放裝模式，本工程沒有計入投資，但由于方案二的AP數量較多，因此今后的皮纜入戶部分的投資可能會較低。

DP—AP段的造價差異也不大，主要原因是方案一DP數量多，但方案二AP數量更多，他們的差距主要體現在該段光纜成端接續工日上方案一較多，因此在經濟性上方案二略占優。

兩種方案端口造價比較分析表如圖8所示。

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋的DP網格較?。ǚ稚?3個），只有一個光分路器，不存在分步實施的可能。方案二AP上只要有一個用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護較為繁瑣。因此，在資源利用率上兩者無太大差別。

圖8

（5）綜述：根據上述兩種方案在同一場景下的比較分析，可以很容易得出結論。

因為均采用分散的分光模式，所以兩種方案均適合于城中村或密集農村的建設，可實施性較強。對于城中村受拆遷改造影響的情況也均能較好地布局，靈活性較好。

方案一的優勢在于升級容易，維護方便；方案二的優勢在于端口造價略低。建設方可根據維護習慣和成本要求加以選擇。

6 結束語

通過對不同場景下FTTH設計方案的比較，可以很清楚地發現不同模式各自的優勢和劣勢，對當地建設方決策具有很好的指導意義。但在具體實施時應注意避免在同一個DP網格內采用不同的方案混合組網，這樣容易造成建設和維護的混亂，反而不利于突出各種方案的優勢。本文列舉的應用模式來自實際工作的總結，充分考慮了市場需求與資源狀況。而隨著FTTH開始進入加速期，光纖容量呈幾何級數增長，需要更多、更新的課題來解決光纖的建設、管理和維護等問題。