论文部分内容阅读
摘 要：互联网的快速发展，新业务、新应用不断出现，特别是“三网融合”的推行，使得人们对网络接入带宽的需求持续增加。文章对FTTH家庭宽带扩容进行了研究，得出FTTH扩容最为简单有效的方法是进行ODN光分配网一二级分光扩容的结论。
关键词：光分配网;一二级分光;扩容
1 FTTH网络概述
FTTH是指将用户接入设备即光网络单元（ONU）安装在用户家中，通过入户的光纤接入网络中，通过光波分复用技术实现语音、数据、数字电视及各类智能化系统功能的一种接入方式。FTTH接入可提供全业务、高速率、长距离接入，已成为当今宽带接入网最有效的解决方案和发展方向[1]。
FTTH系统的基本组成包括FTTH光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）和FTTH光网络终端（ONT）3大部分，ONT即安装在家中的ONU设备[2]。图1为FTTH系统结构图。
2 ODN光分配网建设模式
2.1 ODN光分配网
ODN接入层建设总体思路参照铜缆网结构，将光接入网划分为主干、配线、接入3个层次[3]，整个ODN结构分为 3段，即：OLT至一级分光器定义为主干光缆段;一级分光器至二级分光器（含一级分光模式下分纤箱）定义为配线光缆段;二级分光器（含一级分光模式下分纤箱）以下定义为户线光缆。
从图2中可以看到，FTTH接入网是一种点到多点的网络结构，即利用分光器将中心局端信号传送到多个终端用户。分光器在FTTH网络中有两种不同的分布方式：集中分布和级联分布，分别对应一级分光和二级分光两种分光模式。
2.2 一二级分光建设区别
2.2.1 光缆布放及分光器分布区别
如图3所示，一级分光是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分路器是并行的，其基本表现形式为“OLT→光分路器→ONU”，这里使用的光分路器的分光比通常是1∶64。在一级分光应用中，为了节省光缆成本，分光器通常设置在配线光交处;局端和光分路器通过主干光缆连接，用户终端和光分路器通过配线光缆连接。其中，主干光缆一般选用通用室外光缆，纤芯数以144芯以上不等;配线光缆根据具体的应用环境选择，一般选用通用室外光缆，纤芯数从4芯到12芯不等。
二级分光是指OLT和ONU之间的光分路器，是级联的，其基本表现形式为“OLT→光分路器1→光分路 器2→ONU”，光分路器1的分光比通常是1∶4或1∶8，光分路器2的分光比通常是1∶8或1∶16。采用二级分光时，一级分光器常安装在光交接箱或分纤箱内，二级分光器常安装在离终端用户较近的驻地、小区的分纤箱处。分纤箱一般设置在楼单元内。
如上所述，一级分光应用中的分光器都集中分布在一个地方，因此能最大化地利用OLT端口，适合用在终端用户集中、数量较大的应用;二级分光应用中的光分路器呈级联分布，适合用在终端用户分散、数量较小的应用。
2.2.2 光纤分配纤芯数区别
采用一级分光时，分纤箱分配的纤芯数（从配线光交连接到分纤箱的纤芯）主要与分纤箱覆盖的住户数和配线比（配置的端口数/覆盖的住户数）有关。例如，当一个光缆分纤箱覆盖一个12户的住宅单元，如果配线比为50%，则分纤箱分配的纤芯数为12×50%=6芯;分纤箱分配的光缆纤芯一般为6，8，12芯（见图4）。这3幢楼共有7个分纤箱，总户数84户，开通率50%。
当采用二级分光时，无论分纤箱覆盖的住户数多少，分纤箱分配的纤芯数均为两芯，其中一芯连接分路器，另一芯备用。应注意，光缆中分配的纤芯是指该段光缆在光交成端的纤芯数，与光缆的芯数不一定相同。
上例中同样都设置了7个分纤箱，每个分纤箱覆盖的平均住户数为12户，配线比为50%，则采用一级分光时的引入光缆总芯数不少于7×12×0.5=42芯，而采用二级分光时的引入光缆总芯数不少于7×2=14芯。即从光交布放出来的一级分光必须大于42芯光缆，二级分光必须大于14芯光缆才能满足用户放装要求。显然，采用一级分光时，引入光缆的纤芯数随覆盖的住户数增加而增加;采用二级分光时，引入光缆的纤芯数只和分纤箱的数量有关。
2.2.3 PON口及主干纤芯的占用区别
以一个实例来说明采用不同分光方式时PON口及主干纤芯的占用。某一多层小区，共60个单元，层高均为6层，每单元总户数12户，小区总户数720户;每个单元设置一个分纤箱。工程阶段，采用一级分光方式时，如果用户放装需求低时，只需安装一个1×64分光器，占用1芯主干和1个PON口;采用二级分光方式时，如果每个分纤箱安装一个1×8分光器，则在配线光交处还需安装8（60/8向上取整）个分光器，才能满足用户放装需求，共要占用8芯主干即8个PON口。随着渗透率（实装用户/覆盖住户）的提高，达到30%，即219户，当采用一级分光时，则需占用4（219/64向上取整）芯主干和4个PON口;当采用二级分光时，则占用的主干光缆芯数和PON口依然为8。可见，采用二级分光方式时PON口及主干纤芯的占用要大于一级分光。
3 ODN网一二级分光扩容
从目前FTTH建设场景来看，主要有城市新建小区、城市改造小区、农村地区、共建共享小区4类情况。
新建小区多为高层住宅，每幢楼用户数较多，住户密度较大，且接入管道占孔富余，可以采用二级分光模式，在小区内设光缆交接箱，在光交内安装1∶8或1∶16分光器（一级分光器），单元分纤箱内安装1∶8或1∶4分光器（二级分光器），一级分光器与单元内二级分光器用光纤跳接好。
城市改造小区多为老小区，主要为多层住宅。小区内楼房多，但每幢楼用户数较少，住户密度相对较小，且原先以铜纜网为布放结构，这需要实施铜退光进的建设模式，且管道占孔紧张，故每户分摊的光缆、管道等基础资源的费用会很高。根据投资需要合理进行一二级分光规划与原有基础设施改造。通过合理规划，如光缆的各级分光点在小区的分布，主干光缆、汇聚节点与分纤点的位置等，保证一二级分光扩容的合理实施。 农村地区因距离局端远，用户比较分散，一级分光相对集中分光分配困难，光缆线路投资成本也较高，可以采用二级分光模式在农村地区相对集中的分纤点或光交接箱设分光器，从光交布放小芯数光缆或皮线光缆入户。
共建共享的小区因内部管线共建共享，运营商与开发商网络的分界点为配线光交，分纤箱内引入光缆和每个住户的入户光缆是一一对应熔接的，所以，这种情况下宜采用一級分光。
4 投资及管理建议
4.1 投资
ODN光缆网建设是无源线路部分建设，建设成本一般高于有源设备部分，这也是FTTH不同于其他传统网络的特点，也是FTTH的突出优点。主要原因在于：一是线路的使用寿命更长。如光缆的使用寿命一般为10～20年，而设备的使用寿命一般仅有5～10年;二是线路投资更节能。相较于设备消耗的大量电能，线路投资不消耗能源，更有利于节能减排，有利于节约运营成本。作为基础网络的光缆网，可承载不同的专业业务，再利用率高。但也要考虑采用一二级分光方式的ODN建设投资差异影响较大的因素，如：一级分光方式下引入光缆的芯数较大，一级分光方式下在配线光交、分纤箱处成端的光缆芯数较多，二级分光对主干纤芯及PON口的占用较多。
4.2 管理建议
4.2.1 大力推进FTTH的扩容建设，在投资许可的情况下尽快完成全光覆盖
FTTH作为宽带网发展的方向和有效解决方案，为今后各种业务的开展提供支撑平台。而宽带业务作为运营商的利润之源，在目前市场竞争空前激烈的情况下，FTTH可以作为差异化经营的有效手段，提供优质高效的网络，有效发展和维系用户，保证业务快速发展。FTTH虽然投资略高，但能彻底解决光纤到户，可以减少因网络演进带来的升级，一劳永逸。
4.2.2 根据不同场景，合理选择组网模式
目前FTTH的建设模式分为“一级分光”和“二级分光”。“一级分光”在主干侧使用大对数光缆，大容量箱体;“二级分光”则使用小对数光缆，小容量箱体，因此集中分光造价偏高。“一级分光”PON口资源及主干纤芯可按需配置，按量开通，“二级分光”由于分光端口已与用户绑定，无法灵活调配。由此可见，虽然“二级分光”造价偏低，但资源利用率也相对较低，且不适应PON网络升级演变。对于用户占比较低的小区，采用“一级分光”更节省投资，而对于规模较大、用户渗透率较高的小区，则适合采用“二级分光”模式组网。
4.2.3 控制设备采购节奏，避免设备积压
从时间纵向比较看，随着产业链的成熟，FTTH建设中的设备和材料成本均呈现下降趋势。特别是终端设备成本下降，将进一步降低建设成本，促进FTTH的使用。考虑到电子产品贬值速度较快，且随着FTTH商用步伐的加快，终端及配套物资的采购数量不断加大，物资整体价格必然呈下降趋势。为了避免ONU等电子产品积压导致设备贬值，应控制设备采购节奏。特别是二级分光用户渗透率较低的小区，用户应按需采购分光器，做到既能满足业务放装的需求，又保持较低的库存，规避因物资积压而造成价值流失的风险。
FTTH是当今接入网络飞速发展的趋势，而选择一级分光还是二级分光，对于网络的投入和运营成本具有重大影响，应根据实际情况选择既能节省成本又能满足未来需求的分光方式。
[参考文献]
[1]柳春锋.光纤通信技术[M].北京：北京理工大学出版社，2009.
[2]佟卓.宽带城域网与MSTP技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[3]马丽华，蒙文.光纤通信系统 [M].北京：北京邮电大学出版社，2015.
（编辑 何 琳）
关键词：光分配网;一二级分光;扩容
1 FTTH网络概述
FTTH是指将用户接入设备即光网络单元（ONU）安装在用户家中，通过入户的光纤接入网络中，通过光波分复用技术实现语音、数据、数字电视及各类智能化系统功能的一种接入方式。FTTH接入可提供全业务、高速率、长距离接入，已成为当今宽带接入网最有效的解决方案和发展方向[1]。
FTTH系统的基本组成包括FTTH光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）和FTTH光网络终端（ONT）3大部分，ONT即安装在家中的ONU设备[2]。图1为FTTH系统结构图。
2 ODN光分配网建设模式
2.1 ODN光分配网
ODN接入层建设总体思路参照铜缆网结构，将光接入网划分为主干、配线、接入3个层次[3]，整个ODN结构分为 3段，即：OLT至一级分光器定义为主干光缆段;一级分光器至二级分光器（含一级分光模式下分纤箱）定义为配线光缆段;二级分光器（含一级分光模式下分纤箱）以下定义为户线光缆。
从图2中可以看到，FTTH接入网是一种点到多点的网络结构，即利用分光器将中心局端信号传送到多个终端用户。分光器在FTTH网络中有两种不同的分布方式：集中分布和级联分布，分别对应一级分光和二级分光两种分光模式。
2.2 一二级分光建设区别
2.2.1 光缆布放及分光器分布区别
如图3所示，一级分光是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分路器是并行的，其基本表现形式为“OLT→光分路器→ONU”，这里使用的光分路器的分光比通常是1∶64。在一级分光应用中，为了节省光缆成本，分光器通常设置在配线光交处;局端和光分路器通过主干光缆连接，用户终端和光分路器通过配线光缆连接。其中，主干光缆一般选用通用室外光缆，纤芯数以144芯以上不等;配线光缆根据具体的应用环境选择，一般选用通用室外光缆，纤芯数从4芯到12芯不等。
二级分光是指OLT和ONU之间的光分路器，是级联的，其基本表现形式为“OLT→光分路器1→光分路 器2→ONU”，光分路器1的分光比通常是1∶4或1∶8，光分路器2的分光比通常是1∶8或1∶16。采用二级分光时，一级分光器常安装在光交接箱或分纤箱内，二级分光器常安装在离终端用户较近的驻地、小区的分纤箱处。分纤箱一般设置在楼单元内。
如上所述，一级分光应用中的分光器都集中分布在一个地方，因此能最大化地利用OLT端口，适合用在终端用户集中、数量较大的应用;二级分光应用中的光分路器呈级联分布，适合用在终端用户分散、数量较小的应用。
2.2.2 光纤分配纤芯数区别
采用一级分光时，分纤箱分配的纤芯数（从配线光交连接到分纤箱的纤芯）主要与分纤箱覆盖的住户数和配线比（配置的端口数/覆盖的住户数）有关。例如，当一个光缆分纤箱覆盖一个12户的住宅单元，如果配线比为50%，则分纤箱分配的纤芯数为12×50%=6芯;分纤箱分配的光缆纤芯一般为6，8，12芯（见图4）。这3幢楼共有7个分纤箱，总户数84户，开通率50%。
当采用二级分光时，无论分纤箱覆盖的住户数多少，分纤箱分配的纤芯数均为两芯，其中一芯连接分路器，另一芯备用。应注意，光缆中分配的纤芯是指该段光缆在光交成端的纤芯数，与光缆的芯数不一定相同。
上例中同样都设置了7个分纤箱，每个分纤箱覆盖的平均住户数为12户，配线比为50%，则采用一级分光时的引入光缆总芯数不少于7×12×0.5=42芯，而采用二级分光时的引入光缆总芯数不少于7×2=14芯。即从光交布放出来的一级分光必须大于42芯光缆，二级分光必须大于14芯光缆才能满足用户放装要求。显然，采用一级分光时，引入光缆的纤芯数随覆盖的住户数增加而增加;采用二级分光时，引入光缆的纤芯数只和分纤箱的数量有关。
2.2.3 PON口及主干纤芯的占用区别
以一个实例来说明采用不同分光方式时PON口及主干纤芯的占用。某一多层小区，共60个单元，层高均为6层，每单元总户数12户，小区总户数720户;每个单元设置一个分纤箱。工程阶段，采用一级分光方式时，如果用户放装需求低时，只需安装一个1×64分光器，占用1芯主干和1个PON口;采用二级分光方式时，如果每个分纤箱安装一个1×8分光器，则在配线光交处还需安装8（60/8向上取整）个分光器，才能满足用户放装需求，共要占用8芯主干即8个PON口。随着渗透率（实装用户/覆盖住户）的提高，达到30%，即219户，当采用一级分光时，则需占用4（219/64向上取整）芯主干和4个PON口;当采用二级分光时，则占用的主干光缆芯数和PON口依然为8。可见，采用二级分光方式时PON口及主干纤芯的占用要大于一级分光。
3 ODN网一二级分光扩容
从目前FTTH建设场景来看，主要有城市新建小区、城市改造小区、农村地区、共建共享小区4类情况。
新建小区多为高层住宅，每幢楼用户数较多，住户密度较大，且接入管道占孔富余，可以采用二级分光模式，在小区内设光缆交接箱，在光交内安装1∶8或1∶16分光器（一级分光器），单元分纤箱内安装1∶8或1∶4分光器（二级分光器），一级分光器与单元内二级分光器用光纤跳接好。
城市改造小区多为老小区，主要为多层住宅。小区内楼房多，但每幢楼用户数较少，住户密度相对较小，且原先以铜纜网为布放结构，这需要实施铜退光进的建设模式，且管道占孔紧张，故每户分摊的光缆、管道等基础资源的费用会很高。根据投资需要合理进行一二级分光规划与原有基础设施改造。通过合理规划，如光缆的各级分光点在小区的分布，主干光缆、汇聚节点与分纤点的位置等，保证一二级分光扩容的合理实施。 农村地区因距离局端远，用户比较分散，一级分光相对集中分光分配困难，光缆线路投资成本也较高，可以采用二级分光模式在农村地区相对集中的分纤点或光交接箱设分光器，从光交布放小芯数光缆或皮线光缆入户。
共建共享的小区因内部管线共建共享，运营商与开发商网络的分界点为配线光交，分纤箱内引入光缆和每个住户的入户光缆是一一对应熔接的，所以，这种情况下宜采用一級分光。
4 投资及管理建议
4.1 投资
ODN光缆网建设是无源线路部分建设，建设成本一般高于有源设备部分，这也是FTTH不同于其他传统网络的特点，也是FTTH的突出优点。主要原因在于：一是线路的使用寿命更长。如光缆的使用寿命一般为10～20年，而设备的使用寿命一般仅有5～10年;二是线路投资更节能。相较于设备消耗的大量电能，线路投资不消耗能源，更有利于节能减排，有利于节约运营成本。作为基础网络的光缆网，可承载不同的专业业务，再利用率高。但也要考虑采用一二级分光方式的ODN建设投资差异影响较大的因素，如：一级分光方式下引入光缆的芯数较大，一级分光方式下在配线光交、分纤箱处成端的光缆芯数较多，二级分光对主干纤芯及PON口的占用较多。
4.2 管理建议
4.2.1 大力推进FTTH的扩容建设，在投资许可的情况下尽快完成全光覆盖
FTTH作为宽带网发展的方向和有效解决方案，为今后各种业务的开展提供支撑平台。而宽带业务作为运营商的利润之源，在目前市场竞争空前激烈的情况下，FTTH可以作为差异化经营的有效手段，提供优质高效的网络，有效发展和维系用户，保证业务快速发展。FTTH虽然投资略高，但能彻底解决光纤到户，可以减少因网络演进带来的升级，一劳永逸。
4.2.2 根据不同场景，合理选择组网模式
目前FTTH的建设模式分为“一级分光”和“二级分光”。“一级分光”在主干侧使用大对数光缆，大容量箱体;“二级分光”则使用小对数光缆，小容量箱体，因此集中分光造价偏高。“一级分光”PON口资源及主干纤芯可按需配置，按量开通，“二级分光”由于分光端口已与用户绑定，无法灵活调配。由此可见，虽然“二级分光”造价偏低，但资源利用率也相对较低，且不适应PON网络升级演变。对于用户占比较低的小区，采用“一级分光”更节省投资，而对于规模较大、用户渗透率较高的小区，则适合采用“二级分光”模式组网。
4.2.3 控制设备采购节奏，避免设备积压
从时间纵向比较看，随着产业链的成熟，FTTH建设中的设备和材料成本均呈现下降趋势。特别是终端设备成本下降，将进一步降低建设成本，促进FTTH的使用。考虑到电子产品贬值速度较快，且随着FTTH商用步伐的加快，终端及配套物资的采购数量不断加大，物资整体价格必然呈下降趋势。为了避免ONU等电子产品积压导致设备贬值，应控制设备采购节奏。特别是二级分光用户渗透率较低的小区，用户应按需采购分光器，做到既能满足业务放装的需求，又保持较低的库存，规避因物资积压而造成价值流失的风险。
FTTH是当今接入网络飞速发展的趋势，而选择一级分光还是二级分光，对于网络的投入和运营成本具有重大影响，应根据实际情况选择既能节省成本又能满足未来需求的分光方式。
[参考文献]
[1]柳春锋.光纤通信技术[M].北京：北京理工大学出版社，2009.
[2]佟卓.宽带城域网与MSTP技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[3]马丽华，蒙文.光纤通信系统 [M].北京：北京邮电大学出版社，2015.
（编辑 何 琳）