光纖覆蓋的技術方案及應用

史文亭

摘? ? 要：盡管我國國內的網絡速率在不斷提高，但是與發達國家相比較仍然存在一定的差距。而包括網絡速率、穩定性、網絡延時在內的網絡性能是影響國家互聯網應用的重要因素。因此，國家大力倡導光進銅退，對原來的銅纜網絡進行改造，以實現全面光纖覆蓋。本文主要研究光纖網絡技術在光進銅退改造中的具體應用。

關鍵詞：光進銅退，光纖技術，改造方案

1? 前言

中國互聯網發展迅猛，用戶們對于網絡性能要求更高，不僅要更快，還要更穩。但是，不容忽視的一個問題就是目前我國固定寬帶平均速率還是比較低的，與世界范圍內的發達國家相比，存在一定差距。為了提高國內平均網速，實現光纖全覆蓋，要對原有的銅纜網絡進行改造，改造成光纖網絡。這一過程也可以稱為光進銅退。在光進銅退改造過程中，尤為重要的是對改造方案的設計，這也是本文研究的重點。

2? 銅纜技術概述

2.1? 簡介

銅纜技術誕生于上世紀九十年代，其中最為常見的技術就是ADSL，即非對稱數字用戶線路。ADSL由數字用戶線路接入復用器、主干電纜、交接箱、入戶配線電纜、分離器、寬帶貓連接而成，優勢是通過調制解調技術緩解了信號衰弱嚴重問題，實現了長距離傳輸，保證了寬帶速率。

2.2? 不足之處

銅纜技術存在一定的不足，具體有：ADSL寬帶質量容易受到銅纜質量的影響。一處有問題，處處受影響;以目前用戶使用需要來說，ADSL寬帶速率太低，已經無法滿足;裝機復雜，維修工作耗時耗力;局端設備覆蓋用戶數少。因此，急需要進行改造。

2.3? 改造現狀

目前的銅纜改造情況主要有兩種，一種是保留原有的銅纜線路，繼續讓它發揮作用，其中最為典型的就是G.fast方案;另一種就是進行光進銅退改造，利用光纖覆蓋技術來替換原來的銅纜技術，目前最常用的就是GPON與EPON技術。本文主要研究光進銅退改造技術。

3? 光纖技術概述

3.1? 簡介

光纖技術主要有LAN（以太網）技術與PON（無源光纖網絡）技術。LAN網絡一共有三種標準即 IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3z，這些分別代表了 10M，100M，1000M 的高速網絡。LAN技術的優勢是寬帶速率高、穩定性好、易擴展、成本低。PON網絡最主要的組成部分是 OLT（光線路終端設備）、MDF（光配線網絡） 和 ONU（光網絡單元）。PON技術的優勢是寬帶速率高、利用率好、成本低。PON技術也是本文的主要研究對象。

3.2? 改造應用

利用光纖技術對銅纜技術網絡進行改造主要是為了提高網絡速率、穩定性，降低延時，為用戶提供更好的網絡服務。固然，光纖技術不管是LAN技術還是PON技術都具有諸多優點，適合用于銅纜網絡改造。但是在改造過程中還是有需要問題需要解決，其中最為關鍵的就是要設計好改造方案。

4? 光纖技術組網方案選擇

4.1? PON設計方案

基于PON技術的光纖到樓設計方案，即PON，其拓撲圖如圖1所示。具體的操作是：保留原有機房，將原來的ADSL設備換成以太網交換機;在每一層樓新建A箱;利用原有電纜線開通業務，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一種設計方案的不足是所能夠提供的寬帶速率比較低，無法滿足當前改造需要。當然，也可以通過升級以太網來提高寬帶速率。這樣做雖然能夠提高寬帶速率，但是所需要的全光口交換機以及光模塊的數量大幅增加，成本也就上漲。

4.2? PON+FTTB設計方案

基于PON技術的光纖到樓設計方案，即PON+FTTB，其拓撲圖如圖2所示。具體的操作是：不再需要機房，因此可以退租;重新布線，根據覆蓋范圍決定光交箱數量;在每個樓道安裝A箱與MDU設備;用原有電纜線開通業務，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一設計方案中的寬帶速率達到了光進銅退改造的需要，是符合目前的改造項目的。

4.3? PON+FTTH設計方案

基于PON技術的光纖到戶設計方案，即PON+FTTH，其拓撲圖如圖3所示。具體的操作是：不再需要機房，因此可以退租;重新布線，根據覆蓋范圍決定光交箱數量;在每個樓道安裝光配箱;從光纜配線箱到進戶處做水平或垂直覆蓋，使用皮線光纜。與前三個方案相比較，這一設計方案最佳，十分適合光進銅退改造項目。主要是因為綜合寬帶速率、建設成本、工程效率、維護管理等各方面來看，具有顯著優勢。

5? 光纖技術組網方案設計

5.1? 設計思路

PON網絡由綜合接入機房里的光纖線路終端OLT、光分配網絡MDF和光網絡單元ONU組成。無源MDF通過光纖連接了OLT和安裝在用戶家里的ONU。而OLT往上通過SW或直連接入BRAS，最后再接入骨干網絡，整個網絡架構如圖4所示。

下面將按照圖中所標注的1技術標準、2PON網絡承載網、3OLT設備組網、4ODN網絡、5PON端口逐一進行設計與分析。

5.2? 技術標準

基于PON技術的標準有兩種，分別是EPON與GPON。其中EPON使用的是IEEE 802.3ah標準，優勢是低成本、高帶寬、擴展性強、與現有以太網兼容、方便管理等;GPON使用的是ITU-T G.987標準，優勢是傳輸距離遠、光特性強、寬帶速率高等。這兩種技術都比較成熟，完全適合運用于光進銅退項目中。

通過比較兩種技術標準可以發現：GPON的寬帶下行明顯高于EPON;GPON具有晚上的DBA機制，在寬帶飽和情況下能夠對寬帶進行科學分配，實現調度公平，提高寬帶利用率，較之EPON具有更高的服務質量;GPON的分光比更高。因此，選擇GPON技術標準為光進銅退改造的首選。

5.3? 光纖承載網改造設計

光進銅退核心改造的是接入網，即用OLT這種設備以及PON功能去替換

原ADSL銅纜接入方案。這其中就涉及到承載網的改造。為什么要改造承載網，主要是因為光進銅退改造后寬帶速率上提，原本的承載網已經無法需要或者說無法承受高寬帶、大流量的沖擊。只有先對承載網進行改造設計，提高其各方面性能，才能實現接入網的意義，才能真正落實光進銅退改造。

承載網改造有兩個目的：提供更高的網絡帶寬平臺支撐;提高網絡保護能力。其具體改造設計方案有四種：

（1）OLT通過雙路由裸纖或OTN上聯同一臺SW。

（2）OLT分別通過單路由裸纖上聯不同SW。

（3）OLT分別通過兩組雙路由裸纖或OTN上聯不同SW。

（4）在OLT附近機房新建BRAS核心業務節點，通過OTN或雙路由裸纖直接BRAS。這四種方案特點不同，優勢不同，適合的項目不同。

5.4? OLT布局設計

OLT布局設計主要包括三個方面：選址、覆蓋半徑、設備。

5.4.1? 選址

OLT安裝選址很重要，常見的方式是：綜合接入機房以及下沉在小區內。這兩種方式各具優劣勢。綜合接入機房優勢是無需新建機房可節省建設成本、安全性好;劣勢是使用光纜多、分光比低、收光功率范圍相對小、維護麻煩。下沉在小區內優勢是使用光纜少、分光比高、收光功率范圍相對大、維護方便;劣勢是需要新建機房、安全性差。

5.4.2? 覆蓋半徑

根據計算，城市OLT最佳覆蓋半徑是2km～3km，鄉村OLT最佳覆蓋半徑是在6km以內。

5.4.3? 設備

在OLT設備的選擇上，通過比較華為MA5680T、中心C300、貝爾7360三家的性能參數，最終選擇了華為MA5680T作為OLT設備，其具體的性能參數如表1。

5.5? PON端口設計

PON端口設計所指的端口是用戶端端口，具體包括了分光路器的端口與樓道ONU的端口。在設計PON端口是要考慮光路衰減與足額分配兩個因素。首先是光路衰減，端口數過多會導致光路衰減過大，容易發生故障。其次是足額分配，端口數過少就無法做到足額分配，導致成本增大。經過計算，1：64及1：128分光器光路衰減過大，因此不建議使用。光纖到樓情況下，建議選擇1：16及以下分光器。光纖到戶情況下，建議選擇1：32及以下分光器。

6? 光進銅退改造實例分析

6.1? 改造前基本狀況

北京國彬大廈，一共有310戶，網絡寬帶鏈接方式是租用大廈內機房，利用ADSL銅纜技術連接到各戶，所采用的的接入設備是華為SmartAX MA5605，接入容量為65戶，用戶可申請最高寬帶速率為4M。目前的現狀是設備老舊，故障率較高，寬帶速率太低無法滿足用戶需要，以及機房租金高漲，必須要進行光進銅退改造，除去老舊的銅纜，采用光纖來連接網絡。

6.2? 光纖承載網改造

由于大廈內機房租金高漲，所以光進銅退方案中不再續租機房，每年可節省租金2萬元。按照前文所分析，基于PON的光纖技術最為合適。本改造工程中采取了基于PON的光纖到樓方案。對于機房的選擇，根據第四章光纖技術組網方案設計中OLT覆蓋距離方案設定，選定本局內機房作為多業務接入點，接入設備為華為SmartAX MA5680T。

6.3? 光纖接入網改造

考慮到成本的關系，不再續租大廈內的機房，因此需要在大廈內新建一套無源光配線箱。對于高層建筑建筑來說，建設無源光配線箱須遵循一定原則：建設位置應選擇建筑中層偏下處。因此，最終確定在八樓新建一套無源光配線箱。本改造工程使用的是基于GPON技術標準的FTTH技術，310戶最終需要的端口數約為93個，網速速率要求是100M，根據分光配網絡原則，分光比可以選擇6個1：16分光器、3個1：32分光器、2個1：64分光器。根據計算最終選擇1：32分光器作為光分配網絡設備。

6.4? 改造后結果對比

之所以對國彬大廈進行光進銅退改造，就是為了解決之前的設施老舊、故障率高、維護成本大、寬帶速率低等問題，以提高網絡保護能力，提高寬帶速率，降低網絡延遲，減少成本。如果達不到預想的效果，那也就沒有改造的必要。下面將從寬帶速率、網絡延遲、故障率、成本等方面比較改造前后基本狀況，以驗證改造效果。

表2? 國彬大廈光進銅退網絡改造前后比較

[比較項目 改造前 改造后 網絡介質 銅纜 光纖 網絡技術 ADSL GPON 網絡模型 銅纜接入 光纖到戶 寬帶速率 4M 100M 網絡延遲 約50ms 約5ms 故障狀況 故障率約為2‰ 故障率約為0.01‰ 網絡保護 無保護 有保護 總體成本 有機房成本，維護成本高 無機房成本，維護成本低 ]

通過以上表中比較結果，可知光進銅退改造在各個方面都具有明顯優勢。可以說，在本工程中基于PON光纖技術的網絡改造是十分成功的，達到了預期的效果。

7? 結語

通過本文研究可以發現，以PON技術為基礎的光纖到戶設計方案最為適合光進銅退改造，不僅能夠提高網絡速率與穩定性，降低網絡延時，而且建設成本低，便于維護管理。總的來說，不同狀況的光進銅退改造情況適合的方案不同。在設計時要根據實際情況而定，選擇最合適的方案。

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