基于光纖物理網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案的研究

汪永兵 溫晨鷹 田禮銘

杭州市地下管道開發(fā)有限公司 浙江 杭州 310000

引言

浙江省為推進(jìn)國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)區(qū)建設(shè)，制定了《浙江省數(shù)字經(jīng)濟(jì)促進(jìn)條例》，大力發(fā)展以新技術(shù)、新制造、新基建、新業(yè)態(tài)和新治理為主要特征的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)工農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，勢(shì)必要求加快部署以5G、數(shù)據(jù)中心、下一代互聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，并推進(jìn)其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為我省經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供新動(dòng)能。

杭州是政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型先行城市，先后承擔(dān)了國(guó)家電子政務(wù)綜合試點(diǎn)、“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”試點(diǎn)、公共信息資源開放試點(diǎn)等工作?！笆奈濉逼陂g，杭州將以數(shù)字化改革帶動(dòng)各領(lǐng)域、各方面改革，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)、數(shù)字思維、數(shù)字認(rèn)知對(duì)省域治理的體制機(jī)制、組織架構(gòu)、方式流程、手段工具進(jìn)行全方位系統(tǒng)性重塑，推動(dòng)各地各部門流程再造、數(shù)字賦能、高效協(xié)同、整體智治，這就需要數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)先行一步，打下良好的基礎(chǔ)[1]。

“十四五”期間，杭州市城市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司將依托通信智慧板塊的內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)，大力發(fā)展5G基站、通信專網(wǎng)、智慧樓宇、智慧社區(qū)、智慧工地等數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字管理產(chǎn)品和平臺(tái)。城投數(shù)字專網(wǎng)建設(shè)，能通過信息技術(shù)切實(shí)提高公共服務(wù)水平，大大提升集團(tuán)內(nèi)部門的行政效率和決策水平，有助于實(shí)現(xiàn)集團(tuán)從管理到服務(wù)，從治理到運(yùn)營(yíng)，從碎片化的本地應(yīng)用到協(xié)同平臺(tái)服務(wù)的三大飛躍。

1 光纖物理網(wǎng)

1.1 光纖物理網(wǎng)的定義

光纖物理網(wǎng)分為中繼調(diào)度層和接入層光纜。接入層光纜又細(xì)分為骨干層、配線層和引入層。

1.1.1 中繼調(diào)度層。中繼調(diào)度層光纜統(tǒng)稱中繼光纜，主要用于核心機(jī)房、匯聚機(jī)房光纜中繼和光纖調(diào)度使用。核心機(jī)房、匯聚機(jī)房一般應(yīng)具備如下條件[2]：①大容量的傳輸節(jié)點(diǎn)；②數(shù)據(jù)城域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；③具備較好的局房和管道資源條件。中繼調(diào)度層光纜的作用有兩方面。其一作為局間中繼光纜使用；其二是作為區(qū)域間光纖調(diào)度使用，主要考慮那些在全市范圍內(nèi)的租纖業(yè)務(wù)。中繼調(diào)度層光纜的芯數(shù)，建議市區(qū)一般不小于144芯，縣（市）城區(qū)間一般不小于96芯，鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域一般不小于48芯。

1.1.2 接入層。接入層光纜分為主干層、配線層和引入層。①主干層：主干層是指匯聚機(jī)房與接入機(jī)房、光交節(jié)點(diǎn)之間，以及接入機(jī)房與光交節(jié)點(diǎn)之間光纜及其交接設(shè)備。城區(qū)主干光纜一般不小于288芯，縣（市）一般不小于48芯。②配線層：連接光交節(jié)點(diǎn)與光配線節(jié)點(diǎn)的光纜及其分線設(shè)備。③引入層：光配線節(jié)點(diǎn)至用戶會(huì)聚設(shè)備以下的光纜，引入層光纜建設(shè)同用戶接入設(shè)備位置相關(guān)，建設(shè)周期短，可根據(jù)需求布放。

本期規(guī)劃的重點(diǎn)為接入層中的主干層與配線層，中繼調(diào)度層做結(jié)構(gòu)性建議。

1.2 光纖物理網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.2.1 光纜組網(wǎng)方式[3]。①中繼調(diào)度層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)逐步從星型和環(huán)型向網(wǎng)狀加星型和環(huán)型網(wǎng)的混合網(wǎng)過渡。②骨干層光纜通常為環(huán)形，配纖采用交接方式，加強(qiáng)靈活配纖功能。對(duì)暫時(shí)不能形成環(huán)路的地區(qū)，要按總體規(guī)劃分部實(shí)施，骨干光纜在同一路由中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要考慮纖芯的增減，也可用適當(dāng)數(shù)量的纖芯組環(huán)。③從光配線節(jié)點(diǎn)到用戶端一般采用星型結(jié)構(gòu)，重要用戶應(yīng)選擇兩條不同的物理路由進(jìn)入光纖，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，以保證光通路的安全。

1.2.2 光纜交接區(qū)劃分。光纜交接區(qū)應(yīng)以光交接點(diǎn)為中心，依附于城市規(guī)劃，以城市河流、湖泊、公園、綠化帶、主要街道等阻礙光纜線路通行的大型障礙為界，并結(jié)合城市中現(xiàn)有的通信管道的實(shí)際情況進(jìn)行劃分。

1.2.3 光交節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。光交節(jié)點(diǎn)是用戶光纜網(wǎng)的基礎(chǔ)，是骨干光纜與配線光纜的交匯點(diǎn)，并通過設(shè)定的ODF架進(jìn)行跳接，以適應(yīng)靈活多變的需求。本次規(guī)劃以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，光交設(shè)置覆蓋在滿足集團(tuán)各子分公司需求點(diǎn)位基礎(chǔ)上，結(jié)合考慮周邊重要客戶需求。光交節(jié)點(diǎn)城區(qū)服務(wù)的覆蓋半徑通?？紤]1500-2000m、每一個(gè)光交節(jié)點(diǎn)以帶4個(gè)配線光節(jié)點(diǎn)的容量為佳。郊區(qū)服務(wù)范圍可適應(yīng)增大，箱體采用大容量、模塊化結(jié)構(gòu)一步到位，為滿足中長(zhǎng)期擴(kuò)容需求，內(nèi)部機(jī)框和配線單元根據(jù)近期業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置，未來逐步擴(kuò)容。

1.2.4 配線光節(jié)點(diǎn)設(shè)置。配線光節(jié)點(diǎn)盡可能靠近用戶，城區(qū)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)范圍通常在500m左右。

1.2.5 交接箱容量的計(jì)算。交接箱容量是覆蓋的用戶纖芯需求以及進(jìn)出交接箱的全部光纜的芯數(shù)總和為依據(jù)來確定的，除直連光纖、備用光纖以外，其余所有光纖包括接入用戶的引入光纖均考慮成端進(jìn)行交接，其中引入層光纜芯數(shù)按成端的主干、配線光纜芯數(shù)的1.5倍來確定，并以此確定交接箱容量后選擇符合要求的額定容量。本次規(guī)劃中配線光節(jié)點(diǎn)主要覆蓋4個(gè)及以上接入用戶，每個(gè)用戶按6芯纖需求考慮，同時(shí)考慮的管孔資源的因素，配線光節(jié)點(diǎn)考慮布放48芯光纜，采用144芯光交；主干光節(jié)點(diǎn)規(guī)劃覆蓋4個(gè)左右的配線節(jié)點(diǎn)，且主干光纖成端72芯，采用288芯光交。

2 光纖物理網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案

2.1 規(guī)劃建設(shè)原則

總體遵循“自上而下規(guī)劃、自下而上建設(shè)”規(guī)劃建設(shè)原則。光纖物理網(wǎng)的建設(shè)是一個(gè)龐大工程，其建設(shè)的內(nèi)在邏輯，應(yīng)該是將已有的共識(shí)、已可操作的理念、模式和方法進(jìn)行自上而下的規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，還有更多尚未達(dá)成共識(shí)、不易操作的工作，只能自下而上、積少成多的去實(shí)現(xiàn)。光纖物理網(wǎng)建設(shè)要在規(guī)劃，“優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、分層建設(shè)、分區(qū)建設(shè)、突出重點(diǎn)、適度推進(jìn)、分步實(shí)施”。目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保持層次清晰、布局合理、調(diào)度靈活、管理方便，并盡可能靠近用戶使用光纖，以滿足網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展和用戶多業(yè)務(wù)綜合接入的需求。

2.2 規(guī)劃建設(shè)策略

①附城市規(guī)劃，以城市的河流、湖泊、公園、綠化帶、主要街道等阻礙光纜線路通行的大型障礙進(jìn)行界定，并結(jié)合現(xiàn)有管道光纜的實(shí)際情況和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的便捷性。②光交節(jié)點(diǎn)接入?yún)^(qū)的覆蓋范圍一般為半徑1.5～2km的區(qū)域以滿足業(yè)務(wù)快速接入需求。具體應(yīng)根據(jù)城區(qū)各功能區(qū)用戶密度和類型合理布置，可根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需求在郊區(qū)或鄉(xiāng)村進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋范圍。③每個(gè)光交節(jié)點(diǎn)接入?yún)^(qū)對(duì)應(yīng)形成一個(gè)小的線路中心，并在其周圍鋪設(shè)光纜和管道，形成整個(gè)匯聚范圍的覆蓋。④以接入?yún)^(qū)為基本單位進(jìn)行需求預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；接入?yún)^(qū)一旦劃定，應(yīng)是相對(duì)保持穩(wěn)定的。

2.3 總體規(guī)劃方案

根據(jù)城區(qū)既有管道資源和光纜網(wǎng)的現(xiàn)狀，按照光纖物理網(wǎng)的分層、分步建設(shè)原則，本次規(guī)劃將光纖物理網(wǎng)按中繼調(diào)度層、主干層、配線層、引入層來劃分。中繼調(diào)度層光纜主要負(fù)責(zé)核心機(jī)房、匯聚層機(jī)房之間的連接。主干層光纜負(fù)責(zé)匯聚機(jī)房至接入機(jī)房或光交接箱的線路連接；配線層光纜負(fù)責(zé)主干光交節(jié)點(diǎn)至光配線節(jié)點(diǎn)之間的連接；引入層光纜負(fù)責(zé)接入用戶。

光纜建設(shè)盡量利用現(xiàn)有管道網(wǎng)絡(luò)資源，要有較強(qiáng)的可實(shí)施性。中繼層和主干層光纜從結(jié)構(gòu)上以環(huán)形、樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，保證網(wǎng)絡(luò)安全性。光纜交接箱設(shè)置在接入用戶較多、光纜引入方便的地方，交接箱容量設(shè)置適當(dāng)超前，方便今后光纜擴(kuò)容和用戶接入。光纖容量設(shè)置合適，并可根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化、擴(kuò)容。

2.4 項(xiàng)目建設(shè)方案

2.4.1 整體建設(shè)方案。規(guī)劃按西湖、拱墅、臨平、上城、濱江、錢塘新區(qū)分為六個(gè)大區(qū)，通過前期調(diào)研集團(tuán)下各子分公司提供的近期及遠(yuǎn)期的需求點(diǎn)位，在6個(gè)大區(qū)內(nèi)按照需求點(diǎn)位的密集度進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

在網(wǎng)格內(nèi)，規(guī)劃設(shè)立輔配光交和主干光交，輔配光交解決網(wǎng)格內(nèi)需求點(diǎn)位密集的區(qū)域，以減少光纜的使用浪費(fèi)，管道的復(fù)用率，主干光交解決2km內(nèi)的需求點(diǎn)位（一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)需求點(diǎn)位不超過12個(gè)），主干光交與輔配光交采用樹形結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方式，共計(jì)規(guī)劃91只主干光交，53只配線光交。

規(guī)劃建設(shè)接入機(jī)房（拱墅區(qū)3個(gè)，臨平區(qū)1個(gè)，錢江新區(qū)1個(gè)，上城區(qū)4個(gè)、西湖區(qū)6個(gè)、濱江區(qū)2個(gè)）共17個(gè)，區(qū)域內(nèi)的主干光交與接入機(jī)房，采用環(huán)形加樹形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)各區(qū)塊接入機(jī)房的規(guī)劃建設(shè)情況，在每個(gè)區(qū)內(nèi)規(guī)劃建設(shè)了匯聚機(jī)房（濱江區(qū)1個(gè)、西湖區(qū)1個(gè)、上城區(qū)1個(gè)、拱墅區(qū)1個(gè)）共4個(gè)。

在城東與城西規(guī)劃設(shè)立了兩個(gè)核心機(jī)房，城東的核心機(jī)房以杭州地下管道公司為規(guī)劃地址，城西的核心機(jī)房以杭州城投公司為規(guī)劃地址，后期考慮到城投公司的搬遷，規(guī)劃地址改到了焦家村，匯聚機(jī)房與城東城西的核心機(jī)房互聯(lián)，且城東與城西也進(jìn)行互聯(lián)，以此形成雙路由保護(hù)。

圖1 規(guī)劃總圖

2.4.2 分期建設(shè)方案。本次規(guī)劃建設(shè)以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，突出重點(diǎn)，適度超前建設(shè)，計(jì)劃分三期實(shí)施。

一期建設(shè)：根據(jù)前期調(diào)研水務(wù)、燃?xì)?、公交、環(huán)境、管道公司需求共計(jì)530點(diǎn)位，結(jié)合周邊網(wǎng)格情況，依據(jù)光纜需求測(cè)算原則設(shè)置主輔配光交，主干光交采用大芯數(shù)光纜敷設(shè)組成環(huán)，通過樹形結(jié)構(gòu)，下拉光纜至輔配光交，連接至一期需求點(diǎn)位，解決集團(tuán)各子分公司及地下管道公司現(xiàn)有需求，一期共設(shè)立288芯光交91只、144芯光交53只，敷設(shè)光纜1680.9km。

二期建設(shè)：綜合考慮接入后期集團(tuán)下各子分公司和杭州地下管道公司的需求點(diǎn)位，包含但不限于水務(wù)126個(gè)、公交295個(gè)、燃?xì)?個(gè)、環(huán)境61個(gè)，結(jié)合一期建設(shè)進(jìn)一步完善光纜層，在任意網(wǎng)格內(nèi)，解決最后一公里的需求點(diǎn)位，方便日后業(yè)務(wù)接入，二期建設(shè)光纜834km。

三期建設(shè)：主要根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)模情況，完成機(jī)房建設(shè)布局城域網(wǎng)設(shè)備收斂業(yè)務(wù)，釋放纖芯，構(gòu)建完整的城投光纖物理網(wǎng)。

表1 建設(shè)規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

3 預(yù)期成果

城投光纖物理網(wǎng)建成后，將實(shí)現(xiàn)安全性、擴(kuò)展性、管控性、集約性協(xié)同一體的平臺(tái)服務(wù)。①安全性。鏈路與公網(wǎng)物理隔離，數(shù)據(jù)安全，再結(jié)合擬建的分布式數(shù)據(jù)機(jī)房，形成一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、傳輸?shù)酱鎯?chǔ)的安全閉環(huán)，保證數(shù)據(jù)的全鏈可靠；不與運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)設(shè)備共用，保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定；自有的基礎(chǔ)管線和各類機(jī)房，保證運(yùn)行可靠。②擴(kuò)展性。自組光纖網(wǎng)，統(tǒng)一規(guī)劃、傳輸能力強(qiáng)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展便捷，可依據(jù)業(yè)務(wù)拓展，同步對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展；自主設(shè)備組網(wǎng)靈活，各單位可隨時(shí)按需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。③管控性。自有網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及運(yùn)行情況，能夠及時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)問題，響應(yīng)及時(shí)。④集約性。自組通信專網(wǎng)集約性高，長(zhǎng)期可降低建設(shè)成本；統(tǒng)一出口，降低帶寬采購成本。

4 結(jié)束語

最終，通過城投光纖物理網(wǎng)建設(shè)，形成一張城投管網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)；在此基礎(chǔ)上，搭建全方位、立體化的城市網(wǎng)絡(luò)，滿足自身城市數(shù)字化管理各項(xiàng)需求，支撐全域數(shù)字化開拓發(fā)展。