住宅建筑光纖入戶設計探究

賈云超， 逄 京

(1.中冶置業集團北京公司，北京100088；

1 PON系統技術原理

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

1.1 系統架構

以太網無源光網絡(PON)是一種采用點到多點(P2MP)結構單纖雙向光接入網絡，其典型拓撲結構為樹型，詳見圖2。

圖1 網絡接入系統詳圖

圖2 PON典型拓撲結構

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

1.2 網絡系統通訊

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、NGN等業務通信網絡對接。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，所有以太網接口均支持自協商功能、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接口可實現多家運營商的網絡接入條件。

1.3 系統網絡安全

OLT中核心交換模塊對業務流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的上行網絡中，通過每個ONU分配多個LLID(Logical Link Identification邏輯鏈路標識)，每個LLID靈活配置不同的業務通道，在不做特殊的設置或借助其他三層設備情況下，可將各ONU之間進行二層邏輯隔離，各ONU設備的信息終結在局端OLT上，其MAC地址等信息不會發布到網絡外部，可有效的保護ONU設備信息安全。在OLI與ONU的下行網絡中，因下行數據通常采用廣播TDM方式實現，存在網絡信息被全部截取接收的風險，通過對下行網絡進行標準AES-128或三重churning加密算法，可保證有效數據不會被竊取。

1.4 系統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，分光設備建議采用1:32分光設備或1:64分光設備(運營商網路采用設備)，不推薦使用1:128分光設置。為降低一點到多點的單點故障隱患，提高系統的可靠性，可將分光網絡中骨干光纖按照2:N網絡設置，即PON網絡端口分別連接到2:N分路器的兩個端口，以提高系統可靠性。

2 工程設計思考

2.1 設備選型

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

某產品設備選型表 表1

2.2 通訊機房設置需求

早期在運營商的接入網絡當中，OLT設備通常部署在運營商模塊局中，以滿足周邊5～10km小區網絡覆蓋使用需求。按照《住宅光纖規范》中1.0.3條要求，同時衍生出多種設計方案。

方案一:將OLT設備仍安裝于運營商模塊局當中，在住宅小區內預留多家運營商ODN網絡中上行網絡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。如圖3所示，在園區電信機房內通過部署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或預留至通訊豎井內，滿足樓內運營商的接入需求。這種部署方案可降低開發商對OLT設備的投資成本，以及降低園區通訊機房的使用面積，并且住宅樓內通訊豎井僅需預留管線橋架接，不需再設置其他設備，但此系統網絡需至少部署3套光纖網絡以滿足用戶對不同運營商的接入使用需求。

圖3 PON網絡系統架構(一)

方案二:將OLT設備安裝于住宅小區通訊機房內，并在電信機房內預留運營商接入光纖配線架，在各住宅樓內通訊機房設置ODN光分路設備或在多棟樓間的綠地集中設置光分路設備，通過室外管線及樓內管井將光纖傳輸至各住戶內，不同運營商的網絡接入由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。此種網絡部署方案可降低ODN網絡中光分器上口骨干光纖布置數量以及各住宅樓內分光器部署的數量，同樣樓棟內通訊豎井除部署管線橋架外，不需部署任何光分設備，提高建筑面積利用率。但在園區通訊機房需增加OLT設備的投資成本以及1臺OLT設備安裝機柜，通常滿足中等密度網絡接入OLT設備(可提供128×10G GPON)高度為11U，低密度網絡接入OLT設備(可提供16×10G GPON)高度為2U。

圖4 PON網絡接入方案(二)

2.3 住宅內點位預留及網絡穿線思考

圖5～6為某住宅內網絡平面布線方案及網絡系統圖，即豎井光纖接入至住戶家居配線箱內，經住宅內家居配線箱穿線敷設至末端網絡電話插孔。在運營商PON網絡接入方案中，通常將末端ONU設備安裝于戶內客廳、書房等業主需求位置，在經ONU與業主提供路由器連接實現戶內上網需求，而住戶內家居配線箱僅做為過線盒使用，且由于網絡布線設計與后期實際接入方案不匹配，也會出現前期預留信息點位無法使用的情況。

因此在進行住宅內網絡布線規劃時，戶內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設備以及日后業主下接交換機安裝條件，以滿足設備接入和末端接線條件使用需求，避免出現前期雖以部署網絡點位條件，但無法滿足后期使用需求的情況。

圖5 住宅網絡接線方案

3 結束語

本文中筆者針對住宅內光纖入戶網絡系統架構、網絡安全等內容進行了分析和總結，并結合網絡系統結構的分析，對住宅小區光纖入戶設備安裝

圖6 ONU網絡系統圖

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，深化電氣設計內容，為實現高質量、節約型住宅建筑設計貢獻一份力量。