PON全業(yè)務網絡規(guī)劃設計和建設研究

山西信息規(guī)劃設計院有限公司 侯翠萍 郭永強 連瑞峰

PON全業(yè)務網絡規(guī)劃設計和建設研究

山西信息規(guī)劃設計院有限公司 侯翠萍 郭永強 連瑞峰

在光纖接入網絡中，PON技術由于具有傳輸距離遠、速率高、成本低等優(yōu)勢，其在推動網絡發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。本文以PON技術為研究視角，詳細介紹PON全業(yè)務網絡規(guī)劃設計應遵循的原則，并提出PON各組成部分（OLT、ODU、ONU）規(guī)劃設計及建設情況，以期為PON技術的發(fā)展提供一定借鑒和指導。

PON；全業(yè)務網絡規(guī)劃；OLT；ONU；規(guī)劃與部署

隨著互聯網技術的快速發(fā)展，用戶對數據業(yè)務的需求日益增加，對網絡帶寬提出更高的要求。為滿足市場的實際需求，通信技術也隨之發(fā)展。其中，光通信技術則成為發(fā)展的主方向，通信主干網絡通過多年變化，主干層則向著高速率、智能化全光網絡方向發(fā)展。而接入網也要向著光纖化、低成本、寬帶化的方向發(fā)現，其中，PON作為新型光纖接入網技術脫穎而出。PON核心技術就是信道共享技術，展現在雙向傳輸、多址接入兩個方面。PON是指在光配線網內只包含光分路器等無源器件，無需配置比較貴重的有源電子設備，不具有各類電子器件和電源。本次研究在深入分析PON技術基礎上，介紹PON全業(yè)務網絡規(guī)劃及建設策略，對PON發(fā)展具有重要的意義。

1.概述PON技術

PON (無源光網絡)就是光纖分布網內不包含任意一個有源設備，其核心技術為信道共享技術。PON系統(tǒng)包括OLT（光線路終端）、ONU（光網絡單元）、ODN（光分配網絡）三部分組成，見圖1。其中，OLT一般設置在中心機房，ONU則放置在用戶側，ODN作為連接ONU與OLT的無源設備，其實際應用要針對相應的場景展開操作[1]。PON系統(tǒng)能夠提供語音、視頻等業(yè)務接入，業(yè)務具有較好的透明性，達到全業(yè)務接入與三網合一的效果。由于光纖傳輸距離能夠達到數百公里，因此，實際物理傳輸層距離瓶頸在收發(fā)光信號設備上，其標準距離為20km[2]。此外，PON系統(tǒng)中ODN部分并未設置電子部件，不需要電源供應，因此，極易展開鋪設，基本上無需維護且維護成本較低。而其設備比較簡單，PON系統(tǒng)對于局部資源占用較少，系統(tǒng)初期投入較低，容易進行擴展，投資回報率更高。加之，PON系統(tǒng)進行設計時，因自身就是為電信運營上提供各種業(yè)務接入而設計的技術方案，其對帶寬的分配及保證均要有一套完整的體系。在各業(yè)務服務質量、優(yōu)先級保證等技術支持上，提供各類應用解決手段。這種情況下，用戶可依據接入設備的重要性，分別設定相應的服務等級，對重要的用戶及應用設備，設計及時、可靠的響應機制，從而設計多業(yè)務、不同服務等級的接入系統(tǒng)。如今，PON網絡通常采用樹形網絡結構，這種帶寬共享的網絡結構能提供更靈活的帶寬分配。對終端接入不需要增設主干線路，系統(tǒng)在設置增加動態(tài)測距及分配時隙技術時， 增設或拆除終端均不會影響整個系統(tǒng)的安全運行[3]。所以，如果系統(tǒng)需要進行擴展，只需改動一小部分即可，為落實工程提供更靈活的解決方案。總之，由于PON系統(tǒng)具有服務范圍廣、占用資源量少、維護簡單、運營及管理成本低等優(yōu)點，成為實現光纖接入最佳的方案。

圖1 PON系統(tǒng)結構組成

2.PON全業(yè)務網絡規(guī)劃遵循的原則

2.1 遵循市場驅動的原則

市場驅動就是實施PON全業(yè)務網絡規(guī)劃時，要求進一步明確建設全業(yè)務網絡業(yè)務需求、對應網絡模式、預計目標等。創(chuàng)建PON全業(yè)務網絡的原動力就是市場，為滿足市場實際需求，電信運營商建設多樣性主要針對業(yè)務需求的差異性展開。即使對相同運營商而言，基于不同地域和時期，也會出現各不相同的網絡建設模式。

2.2 遵循易擴展及可實施原則

PON全業(yè)務網絡是一個逐漸把光終端設備向終端使用者延伸的過程，在實施PON全業(yè)務網絡規(guī)劃中，要將光纖網絡具體要求考慮在內，以此保障PON全業(yè)務網絡容易擴展的特點。加之，不同技術光源網絡因光功率衰耗問題，自OLT至ONU之間的傳輸有一定局限性，例如：EPON理論傳輸最大距離為20km，GPON能夠達到50-60km、實施PON全業(yè)務網絡規(guī)劃過程中，應在具體了解各廠家產品基礎上，開展科學合理的計算，以獲得可行的規(guī)劃方案[4]。

2.3 遵循投資有效性原則

該原則就是開展PON全業(yè)務網絡規(guī)劃時，網絡運營不僅要為社會提供最優(yōu)的服務，也能為企業(yè)獲取經濟利益。而只是獲得較低回報率或無投資回報的全業(yè)務網絡，表明其并未按照投資有效性原則展開設計。因此，對PON全業(yè)務網絡進行規(guī)劃操作時，必須深入分析建設、運營成本及收入預期狀況，考慮其最終獲得經濟效益。

3.OLT、ODU及ONU規(guī)劃設計及建設

PON接入網絡依據用戶的不同類型，配置各不相同的物理拓撲結構及類型。主要劃分為以下三種場景，（1）FTTH（光纖到每戶）、FTT0（光纖至辦公室）、FTTB(光纖到每棟樓)，應用場景如圖2所示。

圖2 PON系統(tǒng)具有應用場景

3.1 OLT規(guī)劃設計與詳細部署

推薦OLT運用機架式大容量OLT設備，每一個匯聚機房均設置1套OLT設備，設定雙主控、雙電源，大大提升設備運行可靠性。OLT最合理的覆蓋半徑處在5km以下，其覆蓋用戶達到1-2萬左右[5]。依托FTTH方法，每一個EPON、GPON分別能夠接入32用戶、64-128用戶。

進行全業(yè)務設備組網，要基于實際需求下，充分調查所有用戶，以此明確最終的目標用戶，并開展網絡規(guī)劃及建設。全業(yè)務網絡總規(guī)劃要以目標網絡為基礎，對于遠期建設規(guī)劃，應以準確把握方向為主，而近期規(guī)劃則以目標客戶接入計劃，詳細設計相應的建設方案，以此指導合理分配投資和建設安排。每一個本地網均按照目標用戶數量、覆蓋距離及業(yè)務發(fā)展劃分為各大區(qū)，目標客戶主要包含兩類：（1）政府或企業(yè)用戶、物理樓宇、高校等，這類用戶依據效益優(yōu)先的原則，根據運營收入、成員規(guī)模等展開排序，排名處在前30%左右在網政企客戶屬于目標客戶；（2）家庭用戶，這類客戶中老小區(qū)或不具有改造條件的小區(qū)，不考慮強制性接入新建小區(qū)以無線網絡覆蓋及接入需求為主。明確客戶目標后，要實施全業(yè)務接入區(qū)劃分。分區(qū)原則依據規(guī)劃目標客戶分布狀況，城市的行政區(qū)主要根據鐵路、河流、公園及妨礙光纜線路穿過的大型障礙為界限，并結合城市已有的通信管道，將城市劃分為網絡狀區(qū)塊。每個區(qū)塊作為一個全業(yè)務接入區(qū)，其接入面積建議控制在密集城區(qū)、郊區(qū)分別為5-10km2、15-30km2，一般城區(qū)建議為10-15km2[7]。

全業(yè)務分區(qū)完成后，挑選光纜條件較好或具有裝機條件的機房設置OLT設備，這種設備對日常維護工作有較高的要求，不適宜在基站、小區(qū)機房等方面進行部署，可以單獨規(guī)劃出綜合業(yè)務機房。建議每一個OLT節(jié)點設定一套OTN設備，運用OTN+PON聯合組網方法，隨之把OTN設備組成城域傳輸網絡匯聚環(huán)，并將OLT業(yè)務借助OTN承載至中心機房數據網絡交換設備上，組網結構如圖3所示。

圖3 全業(yè)務設備組網具體結構

3.2 ODU規(guī)劃設計及部署

ODU主要由光纖光纜、光分路器、光纜交接箱等無源器件組成，OLT到達光交接點屬于主配線光纜，光交接點至網絡箱及光分路器為輔配線光纜[8]。接入層光纜就是由匯聚節(jié)點至信息點之間光纜，其主要分為主配線層、輔配線層及引入層光纜三部分。實際組網要按照“主干穩(wěn)定、配線靈活”原則展開，必須優(yōu)先考慮充分運用已有資源，先創(chuàng)建主配線層光纜，明確主配線層光纜具體的網絡結構，再依據具體情況發(fā)展輔配線層。主配線層光纜可直接運用已有的主干光纜資源，依據光交接區(qū)域用戶業(yè)務分布狀況設計恰當的光纜芯數，通常選定48-144芯[9]。如果并未達到光纜的條件，必須考慮重新設置主配層光纜，建議運用環(huán)網型結構建設模式。輔配線層光纜特別是城郊地區(qū)或小城鎮(zhèn)，因用戶密度較低，業(yè)務種類相對簡單，建設初期可考慮使用樹狀型或星型結構，等到用戶真正發(fā)展起來后，逐步建設為環(huán)網。

引入層主要包括光分配點及用戶接入點，實現最終用戶接入。引入層光纜需要不斷減輕光纜重量、減少外徑，促使其便于施工。通常運用樹形或者星形結果，對某些纖芯具有特殊要求的用戶，可考慮使用環(huán)形。引入光纜要以大力發(fā)展業(yè)務為主要驅動力，芯數通常由客戶性質決定，例如：重要且忠誠度較高的企業(yè)對纖芯有額外要求，一般考慮用8芯，2芯使用，6芯作為備用[9]。一般用戶采用6芯，2芯運用，4芯備用。

光交接點就是對接入層光纜實施靈活調度的節(jié)點，其從業(yè)務需求、網絡安全、管理資源等方面展開設置。光交接點通常選定用戶密度比較大、管孔資源豐富處，便于光纜出入和配線建設。一個光交接節(jié)點的覆蓋面是以500-1000m為半徑的工業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)或住宅區(qū)等，具體要依據光交接區(qū)域用戶分布密度展開設計，郊區(qū)或鄉(xiāng)村則依據業(yè)務需求逐步擴大覆蓋范圍。光交接點挑選在具有豐富光纜資源、施工方便、面積較大的自有基站，在基站中設定室內ODF開展調度工作。而室外光交接箱要選定在地理位置穩(wěn)定、光纜出入方便等不受市政建設影響的區(qū)域。此外，盡可能避開高壓產生的干擾，也不要設置在高溫、易燃易爆的區(qū)域。設計室外光交接箱時，要綜合考慮與各種廣告、車站牌及燈箱，有效解決妨礙市政建設、影響市容等問題。

光分配點作為不同級別輔配線層光纜或輔配線層和引入層光纜的交匯點，輔助光交接點調度及光纖資源。光分配點通常以獨處的建筑物或建筑群作為接入區(qū)，在城市建筑中相對密集的區(qū)域，充分考慮商務樓、辦公樓、金融結構等單一設計光分配點。接入集團客戶時，ODN極易運用1級分光部署方法。由于家庭用戶比較密切，ODN網絡建議使用1級分光方法展開部署。此外，為有效提升PON口利用率，光分路器可應用二級分光模式，以此滿足不同距離和區(qū)域ONU終端接入，不建議運用三級或者三級以上的分光模式。

3.3 ONU規(guī)劃設計及部署

ONU規(guī)劃及部署要依據不同類型用戶的需求及應用場景，配置在不同的地方，具體要針對不同應用場景展開分析：（1）FTTH：一般情況下，高檔別墅區(qū)、家庭用戶及重要政企客戶比較適用這種模式，ONU直接設置在用戶室內，依據用戶要求進行配置，如：USB接口、10/100/1000BASE_T/X及POTS接口等。（2）FTTB：用戶相對集中的小區(qū)比較適用此種模式，通過多用戶ONU集中進行放置，其能夠直接對24個10/100MBase — T接口進行配置，也能設置POTS有效解決VoIP語音業(yè)務，可以利用PON+WIFI形式接入用戶。對于僅有雙絞線的老式樓房，建議設置FTTB+DSL接入模式[10]。但考慮小區(qū)及商務樓盤用戶入住率比較低，初期ONU設備端口數量可根據總用戶50%確定，后期ONU設置依據用戶業(yè)務逐漸增加。（3）FTT0：物理樓宇、大型公司及酒店比較適合這種模式，ONU能夠直接設置在辦公區(qū)域，其可以直接配置24個10/100MBase — T接口，也能夠配置POTS對VoIP語音業(yè)務進行解決，通過五類線鋪設至用戶終端設備，部署位置見圖4。

圖4 ONU具體部署位置簡圖

結論

綜上所述，全業(yè)務網絡規(guī)劃及建設涉及多個方面的問題，對PON全業(yè)務網絡進行規(guī)劃時，不僅要考慮已有及未來業(yè)務發(fā)展需求，也應把投資、產出合理性考慮在內，通過對市場細致的分析和調查，運用合理的規(guī)劃設計方案方可建設更優(yōu)化的網絡。本文以PON結構為研究視角，進一步闡述PON全業(yè)務網絡規(guī)劃應遵循的原則，并提出PON系統(tǒng)中OLT、ONU等部分規(guī)劃設計及建設情況，以期為類似研究提供一定指導。

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侯翠萍（1974—），女，山西平遙人，本科，山西信息規(guī)劃設計院有限公司數據通信工程師，研究方向：數據通信接入。