渠懷玉

（太原有線電視網(wǎng)絡有限公司，山西 太原 030012）

太原市FTTH網(wǎng)絡建設方案探討

渠懷玉

（太原有線電視網(wǎng)絡有限公司，山西 太原 030012）

針對FTTH技術特點，結合太原有線電視網(wǎng)絡實際情況，論述了EPON和GPON的技術對比，以及單纖三波和雙纖三波在實際應用中的選擇，并針對具體的實驗小區(qū)詳細探討了二級分光和一級分光兩種不同施工方案的優(yōu)缺點。

FTTH；EPON；GPON

FTTH是為給用戶提供光纖入戶的網(wǎng)絡解決方案，將光網(wǎng)絡單元安裝在用戶家或企業(yè)用戶處，為用戶提供寬帶、視頻點播及語音業(yè)務，由于其波長和傳輸技術的先進性和高兼容性，為其引入各種新業(yè)務提供了良好基礎，是理想的業(yè)務透明網(wǎng)絡，是接入網(wǎng)發(fā)展的最終方式。

FTTH的技術特點是最大程度地提高用戶端的接入帶寬，是高清點播、高速上網(wǎng)業(yè)務以及其他大流量業(yè)務的不二選擇；在滿足大流量業(yè)務的同時，在數(shù)據(jù)封裝的格式上，增強了速率、波長和協(xié)議的透明性，最大程度地簡化了接入設備網(wǎng)絡的結構，放寬了接入設備對環(huán)境條件和供電標準的苛刻要求。

1 太原市有線電視網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1 傳輸網(wǎng)絡覆蓋情況

目前，太原有線電視網(wǎng)絡公司傳輸網(wǎng)絡擁有光纜超過4 300 km，其中主干光纜827 km，環(huán)網(wǎng)光纜405 km，支線光纜3144 km；光節(jié)點4 578臺，其中城網(wǎng)光節(jié)點2 311臺，農(nóng)網(wǎng)光節(jié)點2 267臺；交接箱536臺，其中架空49臺，落地73臺，壁掛414臺；管道超過500 km。整個網(wǎng)絡采用“環(huán)+星型網(wǎng)”的拓撲結構方式劃分為一級光纖和二級光纖網(wǎng)。

一級光纖網(wǎng)除已有的三縣一市4個分前端外，在太原城區(qū)新建了17個城區(qū)分前端，每個分前端通過主備兩路光纖與總前端相連，網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域如圖1所示。

圖1 一級光纖網(wǎng)絡示意圖

1.2 IP寬帶城域網(wǎng)情況

該IP城域網(wǎng)采用三層網(wǎng)絡結構，即核心層（中心機房）、匯聚層（各分前端機房）、接入層（光節(jié)點及以下）。核心層提供網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的快速轉發(fā)，實現(xiàn)匯聚層各節(jié)點之間的互聯(lián)。匯聚層擔負多業(yè)務開展，可實施網(wǎng)絡控制策略，實現(xiàn)對多業(yè)務的管理與控制。接入層為終端用戶提供接入服務。這種層次化結構的好處是網(wǎng)絡結構清晰，拓撲簡單，具有良好的穩(wěn)定性和擴展性，便于擴充和管理，易于故障隔離和排除。邏輯結構如圖2所示。

圖2 三層網(wǎng)絡結構邏輯模型

總前端機房部署2臺NE5000E做冗余備份，每臺設備單槽位可提供端到端40 G的快速路由轉發(fā)能力，背板擁有2.56 T的數(shù)據(jù)交換能力，能滿足三網(wǎng)融合時代對帶寬性能、服務質量、業(yè)務能力的需要。

匯聚層選用華為多業(yè)務網(wǎng)關ME60-8，部署在各分前端機房。其中河西、城南、城北、高新、太鋼、十三冶6個分前端采用萬兆上行與總前端2臺核心NE5000E連接，其余分前端采用千兆上行與總前端相連，目前可提供6×2×10 Gbit/s+11× 2×1 Gbit/s=142 Gbit/s的物理鏈路帶寬。ME60-8具有完善的資源規(guī)劃與調度能力、超強的用戶管理能力和靈活的業(yè)務提供模式，能同時承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務，并啟用基于業(yè)務、用戶、VLAN組、端口的層次化QoS調度，可進行種類繁多、高精度的業(yè)務區(qū)分服務。

匯聚層除ME60-8外，還將在每個分前端各部署一臺S7700系列高端智能路由交換機，構建交換路由一體化的端到端融合網(wǎng)絡，實現(xiàn)與接入層光端機的數(shù)據(jù)交換。

接入層具有開放性、先進性、覆蓋范圍廣等特點，可兼容同軸、光纖等多種組網(wǎng)方式。

2 太原市FTTH實驗小區(qū)

本次試點小區(qū)是位于太原市西北部的優(yōu)山美郡小區(qū)，小區(qū)目前已完工13棟樓，共2 553戶。計劃在其中三棟樓A-3-1、 A-3-2、A-3-3實施FTTH建設。其中A-3-1共3個單元，其中兩個單元25層，另一個單元27層，一梯3戶，共231戶。A-3-2與A-3-3結構相同，均為兩個單元，29層樓，一梯2戶，每棟樓共116戶，即該小區(qū)試點建設FTTH總戶數(shù)為463戶。

該小區(qū)為新建小區(qū)，經(jīng)與開發(fā)商山西辰興房地產(chǎn)公司協(xié)商，開發(fā)商提供地下室一間，用于小區(qū)光纖入戶項目的機房使用，故OLT及光發(fā)、光放設備均置于小區(qū)機房中。目前小區(qū)內無光纜，方案實施時需要鋪設小區(qū)機房至樓棟地下室交接箱光纜、樓棟地下室交接箱至樓層垂直光纜及用戶側皮線光纜。

2.1 EPON與GPON

EPON和GPON是光纖入戶的主要兩種技術方式，從技術層面上來說，EPON使用的是IEEE 802.3ah標準，是基于以太網(wǎng)的無源光接入技術，而GPON使用的是ITU-T G.987標準，是基于通信網(wǎng)ATM/GEM的無源光接入技術。EPON上下行速率為1.25 Gbit/s，GPON的上下行速率分別為1.25/2.5 Gbit/s；兩種技術都已成熟并被廣泛應用，兩種技術不能兼容但可以并存于同一網(wǎng)中。從使用廣泛性和價格成本上來說，EPON比 GPON具有優(yōu)勢，但從發(fā)展來說，GPON更具優(yōu)勢，目前電信運營商正逐步從EPON轉向GPON，特別是新建的FTTH項目。

太原有線電視網(wǎng)絡有限公司光纖入戶試點采用EPON技術，原因是：1）用EPON將來可以有更廣的供貨選擇范圍；2）小區(qū)試點選GPON在規(guī)模和成本上沒有必要性；3）目前廣電FTTH試點絕大部分選擇的是EPON。

2.2 單纖三波與雙纖三波

從入戶方式上有單纖三波和雙纖三波（還有的地方采用復合纜，即一根光纖加一根同軸電纜的方式），建議采用雙纖入戶方式，一是節(jié)省成本，即可省去合波器、分波器的使用，降低用戶端ONU的價格；二是減少光鏈路中的環(huán)節(jié)，從而減少故障隱患。

2.3 施工方案

1）機房與光纜情況

OLT及光發(fā)、光放設備均置于小區(qū)機房中。目前小區(qū)內尚未完成管線施工，方案實施時需要鋪設小區(qū)機房至樓棟地下室交接箱光纜、樓棟地下室交接箱至樓層垂直光纜及用戶側皮線光纜。

2）FTTH覆蓋方式

本次FTTH建網(wǎng)采用全覆蓋方式，盡量對所有用戶一次性鋪設所有光纜，避免土建完成后、放裝期間再次布線的施工困難。方案采用雙纖入戶，廣播平臺利用1 550 nm波長傳輸，數(shù)據(jù)平臺利用EPON系統(tǒng)傳輸。在用戶家中放置入戶型接收機與ONU實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)與雙向數(shù)字電視業(yè)務。由于市區(qū)網(wǎng)絡采用1 310 nm系統(tǒng)傳輸有線電視信號，所以要在小區(qū)機房中將1 310 nm光信號轉為RF信號輸入1 550 nm發(fā)射機，轉變?yōu)? 550 nm光信號，這里由于傳輸距離短且考慮成本原因，采用1 550 nm直調廣播機。

3）方案設計

本項目為高層FTTH建設，由于高層每單元用戶數(shù)較多，如果在樓棟交接箱內集中分光，出纖量過多，會導致施工時熔纖、鋪纜的施工難度加大，而且交接箱的箱體也會很大且需要特制，成本過高。所以按樓層內分光的方式，提出兩種具體方案，分析其中優(yōu)劣以供參考選擇。

方案1：二級分光

（1）分光結構：根據(jù)總用戶數(shù)和每戶20 Mbit/s的帶寬要求，每PON口下可掛32個用戶。此方案EPON系統(tǒng)采用2級分光即2×16結構，廣播平臺采用3級分光即2×8×16結構。EPON系統(tǒng)兩級分路器均放置在交接箱中，廣播平臺第一級1∶2分路器放置在小區(qū)機房，第二、三級分路器放置在交接箱中。

（2）設備位置：廣播平臺的1 550 nm發(fā)射機、EDFA與數(shù)據(jù)平臺的OLT均放置在小區(qū)機房。

（3）光纜部分：小區(qū)機房——地下室交接箱：1 km 24芯光纜。地下室交接箱——單元樓層交接箱：由于單元弱電井內無固定光纜設施，如鋪設單根垂直布線光纜需要開纜，開纜處在重力的作用下容易老化，會損傷內部光纖，隨著時間推移，整個網(wǎng)絡的故障可能會升高。建議到每層的交接箱鋪設一根4芯光纜。雖然施工量增大，但樓層內交接箱光纜相對獨立。而且光纜無需開纜避免光纜損傷。

樓層交接箱——用戶多媒體箱——電視墻：因多媒體箱內沒有盤纖盤，皮線光纜經(jīng)過多媒體箱后直接通到電視墻，然后從電視墻接到ONU，這樣也可以方便ONU接電。

圖3 方案一示意圖

（4）方案示意圖如圖3所示。

（5）廣播平臺：小區(qū)機房放置1臺1 550 nm直調發(fā)射機，下掛2臺22 dBm光放大器。放大器后分路器結構為2×8×16，即一臺放大器可帶256戶。入戶光功率：8.5 dBm（1∶2分路器損耗4 dBm、1∶8分路器損耗10 dBm、1∶16分路器損耗12 dBm，線路共8個接頭，每個接頭0.5 dB，光纜損耗0.5 dBm，（22-4-10-12-4-0.5）dBm=-8.5 dBm）。入戶型接收機接收最低光功率-15 dBm，留有足夠裕量。數(shù)據(jù)平臺：小區(qū)機房放置1臺OLT設備，配備2塊PON板共16個PON口。每PON口下掛32個ONU，2×16結構。入戶光功率：18.5 dBm（1∶2分路器損耗4 dBm，1∶16分路器損耗12 dBm，線路共6個接頭，每個接頭0.5 dB，光纜損耗0.5 dB，（1-4-12-3-0.5）dBm=-18.5 dBm。ONU最低接收光功率-26 dB，留有足夠裕量。

EPON上聯(lián)采用光口上聯(lián)，上聯(lián)到市總前端匯聚交換機上。

帶寬計算：EPON系統(tǒng)每PON口可用帶寬1 000 M，按照100%并發(fā)率與100%接入率計算每用戶可用帶寬為1 000 Mbit/s/ 32=31.3 Mbit/s。

ODN：小區(qū)機房出纖量為20芯（數(shù)據(jù)16芯、廣播4芯）：小區(qū)機房至地下室交接箱鋪設24芯光纜。本方案樓內光纜鋪設采用“一箱體一根纜”的方式，A-3-1需鋪設16根4芯纜、A-3-2需鋪設8根4芯纜、A-3-3需鋪設8根4芯纜（4芯纜用兩芯，數(shù)據(jù)與廣播）。用戶側采用皮線光纜鋪設。

箱體：地下室交接箱采用普通24芯交接箱即可。樓內交接箱內置2個1∶16分路器，一個用于廣播平臺，另一個用于數(shù)據(jù)平臺。光纜引入后直熔至1∶16分路器。分光后通過法蘭盤連接皮線光纜入戶即可。樓層交接箱安裝于樓道弱電井內。具體可見圖4～圖5。

圖4 樓層交接箱

圖5 樓內交接箱示意圖

工程注意事項：

（1）1 550 nm直調發(fā)射機輸入電平80 dBμV。

（2）地下室配線架與弱電井門見圖6。可利用此配線架將光纜引至各單元，通過弱電井進行穿纜。

（3）家庭多媒體箱見圖7。

從弱電井交接箱中引出皮線光纜穿管進入用戶多媒體箱，再經(jīng)多媒體箱中穿線至用戶電視墻，從電視墻穿出連接ONU，實現(xiàn)FTTH業(yè)務。

（4）由于FTTH施工熔接量較多，且操作空間小。故需要外聘有電信FTTH施工經(jīng)驗的工程隊。施工過程中要嚴格把控線路衰耗，保證業(yè)務可以正常開通。

圖6 地下室配線架與弱電井門

圖7 家庭多媒體箱

（5）優(yōu)缺點分析。優(yōu)點：二級分光比較靈活，弱電井交接箱中只放置兩個1∶16分路器，箱體體積較小，箱內熔纖盤更整潔。樓層光纜實現(xiàn)“一箱一纜”，樓層光纜無需開纜，避免重力影響下的光纜損耗，保證整體網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。缺點：光纜穿纜施工量大，樓內箱體多。

方案2：一級分光

（1）分光結構：根據(jù)帶寬要求，為提高用戶帶寬，每PON口下掛32個用戶。此方案EPON系統(tǒng)采用1級分光即1×32結構，廣播平臺采用3級分光即2×4×32結構，每放大器帶256戶。EPON系統(tǒng)1∶32分路器放置在樓內交接箱中，廣播平臺第一級1∶2分路器放置在小區(qū)機房，第二、三級分路器分別放置在地下室交接箱、樓內交接箱中。

由于1級分光不靈活，全部采用1∶32結構不能完全滿足A-3-1其中2個單元的需求，這里還需要采用2×16結構覆蓋兩個單元的21～25層用戶。

（2）設備位置：廣播平臺的1 550 nm發(fā)射機、EDFA與數(shù)據(jù)平臺的OLT均放置在小區(qū)機房。

（3）光纜部分

小區(qū)機房——地下室交接箱：1 km 24芯光纜。

地下室交接箱——單元樓層交接箱：由于單元弱電井內無固定光纜設施，這里可以選擇鋪設特種垂直布線光纜，內有加強件可開纜。

樓層交接箱——用戶多媒體箱：如果多媒體箱內有盤纖盤，可考慮鋪設一根雙芯皮線，這樣可以節(jié)約成本；如果多媒體箱內沒有盤纖盤，可考慮采用兩根單芯皮線光纜（雙芯皮線光纜裸線需要盤纖盤或其他器件保護固定）。

圖8 方案二示意圖

（4）方案示意圖見圖8。

（5）廣播平臺：小區(qū)機房放置1臺1 550 nm直調發(fā)射機，下掛2臺22 dBm光放大器。放大器后分路器結構為2×4× 32，即一臺放大器可帶256戶。入戶光功率：8.5 dBm（1∶2分路器損耗4 dBm、1∶4分路器損耗6 dBm、1∶32分路器損耗16 dBm，線路共8個接頭，每個接頭0.5 dB，光纜損耗0.5 dBm，（22-4-6-16-4-0.5）dBm=-8.5 dBm）。入戶型接收機接收最低光功率-15 dBm，留有足夠裕量。

數(shù)據(jù)平臺：小區(qū)機房放置1臺OLT設備，配備2塊PON板共16個PON口。每PON口下掛32個ONU，其中15個PON口分光結構為1∶32、1個PON口為2×16。入戶光功率分別為-18.5 dBm、-14.5 dBm。（1∶2分路器損耗4 dBm，1∶32分路器損耗16 dBm，線路共6個接頭，每個接頭0.5 dB，光纜損耗0.5 dB，（1-4-12-3-0.5）dBm=-18.5 dBm）。ONU最低接收光功率-26 dB，留有足夠裕量。

EPON上聯(lián)采用光口上聯(lián)，上聯(lián)到市總前端匯聚交換機上。

帶寬計算：EPON系統(tǒng)每PON口可用帶寬1 000 Mbit/s，按照100%并發(fā)率與100%接入率計算每用戶可用帶寬為1 000 Mbit/s/ 32=31.3 Mbit/s。

ODN：小區(qū)機房出纖量為20芯（數(shù)據(jù)16芯、廣播4芯）：小區(qū)機房至地下室交接箱鋪設24芯光纜。本方案每個單元只鋪設一根垂直布線光纜，每單元光纜為1根8芯垂直布線光纜。用戶側采用皮線光纜鋪設。

箱體：地下室交接箱采用普通24芯交接箱即可。樓內交接箱內置2個1∶32分路器，一個用于廣播平臺，另一個用于數(shù)據(jù)平臺。光纜引入后直熔至1∶32分路器。分光后通過法蘭盤連接皮線光纜入戶即可。樓層交接箱安裝于樓道弱電井內。

（6）優(yōu)缺點分析

優(yōu)點：樓內光交接箱數(shù)量少，光纜較少，鋪設施工量少。

缺點：樓內箱體過大，內部熔接過多，整理不便。光纜為特種光纜，需要開纜，對施工隊要求較高。每個樓內交接箱覆蓋的樓層過多，皮線光纜的鋪設量增加。

3 總結

本文結合實際用戶需求和網(wǎng)絡狀況，開展了多種FTTH接入方式的技術對比，最終確定最適合實際網(wǎng)絡情況及性價比最高的方案。經(jīng)過以上試點試驗后，太原有線將在全網(wǎng)大力推廣FTTH接入技術。

[1]胡保民，劉德明，黃德修.EPON：下一代寬帶光接入網(wǎng)[J].光通信研究，2002（5）：22-25.

[2]尹樹華，張引發(fā).光纖通信工程與工程管理[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[3]GLENCART Y寬帶網(wǎng)絡[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[4]唐純貞.電信網(wǎng)與電信業(yè)務[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[5]朱祥華.現(xiàn)代通信基礎與技術[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[6]陶智勇，周芳，胡先志.綜合寬帶接入技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2002.

[7]樊海東.烽火網(wǎng)絡：量體裁衣-運營FTTH最佳模式[N].通信產(chǎn)業(yè)報，2004-12-05（3）.

[8]張中荃.接入網(wǎng)技術[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[9]韋毅梅，盧麟，王榮.EPON的體系結構和關鍵技術[J].光通信研究，2003（3）：20-24.

[10]敖立.EPON與GPON技術及產(chǎn)品比較[J].通信世界，2004（4）：37.

渠懷玉，高級工程師，現(xiàn)任太原有線電視網(wǎng)絡公司副總經(jīng)理，總工程師。

Discussion on Taiyun FTTH Network Building Solution

QU Huaiyu
（Taiyuan CATV Network Co.,Ltd.,Taiyuan 030012,China）

For FTTH technical characteristics,combined with the actual situation of Taiyuan CATV network,the technology comparison between EPON and GPON is discussed,as well as the selection of 3 waves in a single fiber or 3 waves in a pair of fiber in the practical application,and the advantages and disadvantages of different construction proposal are discussed through fiber splitter without cascade or cascaded fiber splitter in experimental plot.

FTTH;EPON;GPON

TN915 文獻標志碼：A DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.011

【本文獻信息】渠懷玉.太原市FTTH網(wǎng)絡建設方案探討[J].電視技術，2015，39（6）.

閆雯雯

2014-01-20