基于GPON技術下的家庭寬帶網絡的設計

胡炎垣

（廣東省廣播電視網絡股份有限公司江門鶴山分公司，廣東江門，529700）

0 引言

在互聯網技術飛速發展的當下，人們對寬度的要求也因此迅速升高，可以容納多人的用戶寬帶成為了行業主要技術痛點[1]。2021年在國務院常務會議上，李克強明確指出必須持續退靜網絡提速降費，嚴格按照《政府工作報告》相關要求，加速網路質量的整體提升，更好的落實千兆光網升級以及入戶改造，促使城市基本移動和固定網絡技術迅速增強[2]。為了滿足國家網絡方面的宏觀建設要求，以及現階段用戶對高清電視、遠程教育等方面的需求，必須持續加強家庭網絡寬帶建設[3]。千兆無源光網絡（GPON）技術是一項基于光纖到戶（FTTH）網絡下，入戶難度較大或者較為特殊情況的補充形式，不僅能夠充分滿足家庭網絡日常需求，同時也能夠促使基于IP的語音傳輸（VoIP）業務得到有效拓展[4]。GPON家庭寬帶網絡建設期間，主要根據實際需求來實現基本線路的設計，以便更好的發揮“按需建設”原則，提升整體網絡穩定性，增強用戶的使用感受。

1 工程背景

1.1 項目介紹

本項目處于鶴山市主干道，樓盤實際占地面積為22萬m2，共同共有4000戶家庭，是我市規模相對較大的社區之一。本項目是地方近段時間有著較代表性的新建樓盤，是家庭光寬帶建設的主要目標區域。本研究結合本項目實際情況，基于GPON技術完成家庭寬帶網絡設計。

1.2 用戶規模

因項目較大，主要針對一期項目的使用情況進行了解，一期共有12棟，共有1027戶家庭。具體分布情況見表1。

表1 項目一期家庭用戶分布情況

1.3 業務需求

項目屬于新建小區，樓棟均為高層建筑，現階段我國通信行業已經進入到了全速發展階段，且已經廣泛運用光纖入戶的高寬帶產品，運營商也逐步開啟了5G寬帶業務，為此，在本項目建設期間，需要完成FTTH模式的寬帶建設，確保后期用戶需求以及保證市場競爭力。除此之外，還必須加強數字電視等相關業務的進一步發展，在進行規劃期間，也必須為每位用戶預留出1000M的帶寬。而基于市場50%的占用率來看，預計一起用戶量可達514戶。

2 工程方案

2.1 建設方案分析

本項目因樓層數相對較多，用戶在地理空間上的分布也相對較為集中，結合實際情況來看，其分光器設置應當選取相對集中放置、一級分光形式，即每一棟樓都設置有相應的分光器，確保每棟樓用戶均能夠得到保障。配合該方案可實現對PON口寬帶整體效率的顯著提升，并實現對配線光纜設置的簡化處理，運行維護也更為便利。但配合該方案必須在不同樓宇之間鋪設相對較多的垂直配線，針對弱電井的設置可以提出相對更高的要求，這就需要通過分散建立光纖箱的方式來實現對樓宇之間配線光纖設置的簡化處理。

若高層樓宇的弱電井管孔資源相對較為欠缺，就很難假設更多的垂直配線，或者并沒有充足的空間來實現對光交接箱的安防處理，若用戶開通的比例相對較高，則可以配合分散放置的處理方式，促使分光器能夠散步到不同的樓層中，一個分光器必須配合若干樓層用戶服務[5]。通過該方案的合理運用，可極大程度上控制配線光纜的實際需求，但PON口的寬帶利用效率本身相對較低，同時初始投資也相對較多，增加運營管理難度，促使工作量迅速增長。

本項目作為全新的樓盤，在進行施工操作期間，通信商就可以參與其中，與建設單位建立起溝通交流關系，以便更好的保障網絡建設。與此同時，考慮到業務的開通率多在50%之間，最終確定通過一級分光、分光器較為集中的方式來構建FTTH覆蓋，同時在實施建設期間，預留出一定的位置與資源，以便業務需求得到更好的增長。

2.2 局端設備規劃

項目所在區域屬于鶴山市NH0.35編號綜合業務區域，與主城區有著一定的交通建立，是新建設項目，當前還無明確的家庭或者政企寬帶建設需求，故并未達到GPON技術的覆蓋。結合項目情況以及周邊發展情況實施調查研究，小區周圍鄰近綠地集團等項目處在施工期間，有著非常廣闊的發展潛力，預計在小區范圍內租用物業建設匯聚機房，其能夠促使線路終端、基站以及光纜等相關設施集中到一體。本系統在局端機房中配備了MA5680T型OLT設備，設備能夠保證14塊業務板、21個槽位共同使用，其中業務板能夠更好的實現對8端口GPON接口的完美支持，單框則能夠完成112個接口的對接。

在項目建設初期階段，針對線路的終端均采取標準配置，主要對應了2個業務板塊，能夠實現對16個接口的承載，配合64分光比時則能夠實現對1024個用戶的同時搭載，除此之外，還配備了2個GE上聯板，這就能夠促使IP城域以及鏈路網得到有效連接。

2.3 ODN網絡規劃

2.3.1 配線光纜規劃

配線光纜通常采取的是從弱電井鋪設線路，其能夠與每個樓層的分纖箱實現相互連接，這就能夠更好的控制光纜配線需求，確保高層住宅劃分為若干個底層住宅區域，從而達到較好的配線效果[6]。以項目第10棟樓宇的實際情況為案例，對其垂直布線進行明確。

（1）分纖箱位置規劃

項目第10棟樓宇共有33層，其中1-2層的用戶分別為2戶，其他每層樓則分別有4戶，共有128戶家庭。結合項目情況，將整個樓宇劃分為6個區域，每個區域中分別配備一臺相應的光纖箱，保障6個樓層用戶的家庭寬帶的接入需求。

（2）配線光纜纖芯規劃

結合配線光纜的基本規劃原則，1層的分纖箱需要確保8個用戶的服務需求，基于此對纖芯數進行計算，確定為2.88，即取4芯。其他五個光纖箱則就需要確保24個用戶的服務需求，基于此對纖芯數進行計算，確定為8.64，即取12芯。

基本結構見圖1。

圖1 配線光纜結構圖

項目一期工程共計12棟樓宇，這就需要根據樓宇的高度情況以及實際家庭戶數來配置分光箱，不同的分纖箱均能夠保障相應樓層范圍內的業務需求，具體見表2。

表2 各棟樓分纖箱配置情況

根據上表來看，一期項目中共計1027個用戶，其中32芯分纖箱共有7個，24芯分纖箱共有42個，共計配置49個分纖箱，

2.3.2 分光器和主干光纜規劃

本項目主要選用一級分光，各個樓宇中均設置了對應的分光器來承載對應用戶的接入服務，與此同時，保障后期業務增長的日常需求，提前預留出讀音的光交箱容量與光纖，這就能夠更好的為寬帶擴展作好準備工作。因每棟樓宇的用戶數量在40-128戶之間，假設業務所設定的開通率為50%，即意味著用戶數在12-38戶之間，每棟樓宇都需要配置一個32分光比的分光器，保障日常實際所需，同時各個樓宇均需要設置相應的光交箱和光纜連接，確保未來業務增長需求。

不同樓宇之間的終端連接情況，見圖2，其與分光器均放置于地下室。

圖2 主干光纜結構圖

項目中3棟因線路終端與分光器之間的距離非常接近，故未配置額外的主干光纜。另因6棟與8棟樓宇本身的住戶數量非常少，故并未配置相應的分光器，在有需求時以就近樓宇共享的方式來處理。因項目一期實際情況，最終配備了10個分光器，并基于此配備了10個OLT的PON口資源。

2.3.3 入戶光纜規劃

入戶光纜均屬于用戶與光纖盒實現連接的關鍵媒介，各個樓宇之間的線槽和樓層的暗管布線，這就不需要耗費較大的精力來實施規劃處理，通常情況下，每個用戶的光纜長度大約為30m左右。

2.4 ONU網絡規劃

結合FTTH模式的特點，在對家庭網絡寬帶實施建設期間，施工過程通常情況下并不會涉及到ONR的裝設，多在用戶開通了相關業務之后再進行配置，而為了控制設備的故障發生率[7]，所采用的OLT和ONU均以同一廠家為主，故最終本項目確定采用華為的ONU設備。

3 項目實施成效

3.1 系統光功率檢測

對本次工程做出相應的驗收處理時，需要對系統是否滿足標準規定來實施測試，一次測驗本次寬帶工程是否與要求相符合，具體的測試內容如下：

3.1.1 PON光功率測定

檢測方法：借助尾纖。將光功率計與接口連接起來，使得后者能夠歸零、選取最佳的波長，對儀器顯示的結果如實記錄，見表3。

表3 PON口光功率記錄

根據表3來看，項目各個PON口中最小的光功率為4.34dBm，最大的光功率為4.78dBm，這就與技術標準要求達到了一致。

3.1.2 光纜線路損耗測定

測試方法：配合光功率計，安排兩人來同時完成局端與用戶端的測試。其中局端的人開通光源并未針對波長做出相應的設置，用戶端的人通過光功率計來觀察功率的大小情況，二者的差值即表示損耗。在實施測量期間，若缺乏相應的光源裝置，也可對光纖箱出口部位的光功率進行測試，隨后扣除PON口的光功率，即可獲得相應的損耗結果[8]。

本項目共采用了49個分纖箱，不同的分纖箱均包含了相應的纖芯，并且均能夠基于相應的順序在分光器部位實現跳纖連接處理，這樣就能夠按照次序來做好檢測處理。本文主要對光纖箱出口光功率做出記錄，最終獲得相應測試結果。結合測試結果來看，處于樓道的分纖箱部位測量所獲得的線損范圍在20.53-25.98dBm之間。入戶光纜的長度普遍可達到30m左右，計及鏈路損耗情況之后，即可獲得家庭寬帶的總損耗，大約為21.53-26.98dBm，這與國家標準的13dBm-28dBm的標準相符合。而各個分纖箱的輸出功率范圍在-16.1dBm-21.3dBm之間，結合上述數據，通過推導即可確定光網絡單元相對應的輸入功率在-17.1dBm到-22.3dBm之間，這也與B+等級標準相一致（-8dM到-27dBm）。

3.2 寬帶容量分析

本項目各個PON口覆蓋用戶數量最大達到了120戶，結合GPON網絡性能，上行/下行有效帶寬分別為1.1Gbps、2.3Gbps，基于50%的業務需求量標準下，每戶上行/下行帶寬需要預留出500Mbps/100Mbps，這就能夠較好的滿足用戶高速上網的實際需求。

3.3 業務質量分析

采用360寬帶測速器分析，顯示網速能夠達到65.36MB/秒，符合500M寬帶標準。

4 結論

本研究基于GPON技術對其實際設計和應用效果進行研究，得出以下幾點結論：（1）GPON可設計出一套與當前用戶高質量需求的家庭寬帶網絡。（2）結合項目實際情況，合理運用相應分光器、OLT設備等組網結構，可取得與各項標準相符合的寬帶網絡。