蔡厚剛 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 南昌市 330000

0 千兆接入時(shí)代的來臨

隨著各大運(yùn)營(yíng)商“光網(wǎng)”基礎(chǔ)建設(shè)的不斷深入部署，寬帶網(wǎng)絡(luò)的接入帶寬能力也在不斷增強(qiáng)。伴隨4K視頻業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，未來以4K視頻為主流的大帶寬業(yè)務(wù)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和差異化競(jìng)爭(zhēng)的新錨點(diǎn)。

相比傳統(tǒng)視頻，4K視頻業(yè)務(wù)需要更高帶寬、更低時(shí)延和更低丟包率的承載網(wǎng)絡(luò)。而現(xiàn)存的PON網(wǎng)絡(luò)，以EPON 和GPON網(wǎng)絡(luò)為主。由于各地“光改”的進(jìn)展程度不同，部分試點(diǎn)城市開展光網(wǎng)建設(shè)較早，以EPON網(wǎng)絡(luò)為主；而大多數(shù)城市以E/GPON兩種網(wǎng)絡(luò)混合共存。PON網(wǎng)絡(luò)的初始建設(shè)能力與視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展在業(yè)務(wù)密集區(qū)域必然存在寬帶的瓶頸制約，因此需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，以迎接千兆時(shí)代的來臨。目前由于10G GPON產(chǎn)品尚處于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段，因此本文僅對(duì)EPON 網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造方式進(jìn)行探討。

1 寬帶業(yè)務(wù)的接入帶寬需求測(cè)算

運(yùn)營(yíng)商的客戶群大致分為普通家庭公眾用戶、政企客戶，政企業(yè)務(wù)由于保密性和獨(dú)立組網(wǎng)性的特殊性，本文不做重要闡述，僅對(duì)普通家庭用戶的接入帶寬需求進(jìn)行分析。目前家庭光網(wǎng)用戶寬帶需求主要以上網(wǎng)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)為主。

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)用戶的在網(wǎng)習(xí)慣、占用時(shí)長(zhǎng)分析，并結(jié)合網(wǎng)監(jiān)測(cè)試數(shù)據(jù)，大致測(cè)算戶均加權(quán)帶寬如下：

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其中，滲透率與忙時(shí)平均帶寬參數(shù)根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，可以進(jìn)行相應(yīng)的系數(shù)調(diào)整。

2 現(xiàn)網(wǎng)EPON網(wǎng)絡(luò)的接入能力

目前現(xiàn)存的EPON網(wǎng)絡(luò)，主要采用一級(jí)、二級(jí)分光模式，考慮傳輸衰耗、傳輸距離等因素，分光比一般控制在1:32以內(nèi)，江西電信早期的EPON網(wǎng)絡(luò)，一般采用1:4+1:8的二級(jí)分光模式進(jìn)行光網(wǎng)建設(shè)。上下行線路速率為1.25G，我們以下行帶寬作為研究對(duì)象，單PON樹下行有效帶寬為 900M；隨著視頻業(yè)務(wù)源的豐富，4K乃至8K視頻業(yè)務(wù)的帶寬需求急劇增加，以目前4K業(yè)務(wù)僅占23%的低滲透率測(cè)算，單家庭用戶平均帶寬約為34M，而現(xiàn)網(wǎng)EPON 單PON口下能實(shí)裝用戶數(shù)約為27戶。而隨著視頻業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，按照4K業(yè)務(wù)滲透率為50%測(cè)算，高清業(yè)務(wù)滲透率為40%測(cè)算，單家庭用戶平均帶寬約為46M，現(xiàn)網(wǎng)EPON 單PON口下能實(shí)裝用戶數(shù)僅為20戶。因此，在分光器端口實(shí)裝率超70%的區(qū)域，現(xiàn)網(wǎng)EPON網(wǎng)絡(luò)的1:32總分光比，無法滿足未來高帶寬業(yè)務(wù)需求，急需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造。

3 現(xiàn)網(wǎng)EPON網(wǎng)絡(luò)的改造方案

3.1 裂化升級(jí)改造模式

江西電信現(xiàn)網(wǎng)EPON網(wǎng)絡(luò)，多采用二級(jí)分光模式，根據(jù)覆蓋用戶數(shù)采用2槽位或者4槽位光纖分纖箱，考慮光纖使用率及投資等因素，分纖箱上行至配線光交均配足2芯光纜或者4芯光纜?，F(xiàn)網(wǎng)模式下，采用降分光比方式進(jìn)行裂化，減少單PON樹下實(shí)際承載用戶。由于分纖箱容量、配線光纜均根據(jù)業(yè)務(wù)需求，初次建設(shè)時(shí)已足量配置，因此不需要進(jìn)行再次重復(fù)建設(shè)。裂化方案如下：

3.1.1 局端根據(jù)機(jī)房空間冗余狀況，新增OLT PON端口；

3.1.2 一級(jí)分光器處增加一個(gè)1:2的分光器，原有的二級(jí)分光器中取1/2跳接至新增的1:2分光器，其他二級(jí)分光器不變；

3.1.3 新增的OLT PON口與1:2分光器之間增加主干光纖一芯；

升級(jí)改造方案如下圖所示：

方案優(yōu)點(diǎn)：ODN網(wǎng)絡(luò)，配線光交以下光纜不需要重新建設(shè)，施工難度較小。

方案缺點(diǎn)：OLT終端設(shè)備PON口需要重新規(guī)劃，PON口下掛用戶資料需核對(duì)及PON數(shù)據(jù)變更，工作量較大；需要按需升級(jí)更換客戶終端，光交側(cè)需要增配1：2的一級(jí)分光器，主干光纜需擴(kuò)容；

3.2 現(xiàn)網(wǎng)疊加GPON網(wǎng)絡(luò)模式

在現(xiàn)網(wǎng)已建有EPON網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域內(nèi)，疊加一套GPON網(wǎng)絡(luò)。采用二級(jí)分光模式配置，按照1:32的分光比嚴(yán)格控制所承載用戶數(shù)。在滲透率高的區(qū)域，現(xiàn)有分纖箱的旁側(cè)，新建二槽分纖箱，新建配線光纜，主干上行光纜；

方案優(yōu)點(diǎn)：在10G GPON標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟商用的階段，采用的一種過渡的方案。GPON網(wǎng)絡(luò)下行有效帶寬為2250M；按照64的分光比，控制實(shí)際承載用戶數(shù)后，同等條件下用戶忙時(shí)平均帶寬能達(dá)到35M，足以滿足未來視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展需求；

方案缺點(diǎn)：需要重新建設(shè)一套GPON網(wǎng)絡(luò)，投資較大；客戶終端需要更換為GPON網(wǎng)絡(luò)終端；屬于升級(jí)的中間形態(tài)，隨著視頻業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，為應(yīng)對(duì)未來100M以上甚至千兆網(wǎng)絡(luò)需求，需要升級(jí)至10G GPON網(wǎng)絡(luò)，需要再次更換終端及局端設(shè)備。所以，規(guī)模較小的小區(qū)，有提速需求則可考慮采用本方案，進(jìn)行過渡升級(jí)。

3.3 升級(jí)為10G EPON模式

3.3.1 10G EPON的寬帶接入能力

現(xiàn)階段10G EPON技術(shù)及規(guī)劃已經(jīng)成熟并商用。目前主要有對(duì)稱型和非對(duì)稱型兩種形式。對(duì)稱型10G EPON技術(shù)：上、下行線路速率均為10G；非對(duì)稱型10G EPON技術(shù)：上行線路速率為1.25G，下行線路速率均為10G；考慮到未來業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)稱與非對(duì)稱型設(shè)備的造價(jià)進(jìn)一步縮小，業(yè)界普遍習(xí)慣采用對(duì)稱型10G EPON進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造。

10G EPON PON口具備1490nm/1577nm兩個(gè)中心波長(zhǎng)的發(fā)送能力，可滿足EPON和10G EPON下行，傳輸方式均為廣播方式，PON口的總帶寬為EPON下行帶寬與10G EPON下行帶寬之和，達(dá)到11.25G帶寬。

對(duì)稱型10G EPON ONU和EPON ONU共存時(shí)，EPON的上行帶寬是1.25G，由于其所占用的時(shí)隙和10G EPON是相同的，所以這種情況下PON口的上行總帶寬實(shí)際上是達(dá)不到10G的。總的上行帶寬為：10G/64*M（10G EPON用戶）+1.25G/64*(64-M)(EPON用戶)；

3.3.2 10G EPON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式

10G EPON網(wǎng)絡(luò)，基本的原理本章不再過多闡述。10G EPON網(wǎng)絡(luò)、EPON網(wǎng)絡(luò)下行波長(zhǎng)域重疊，其最大的特點(diǎn)就是10G EPON網(wǎng)絡(luò)能與EPON網(wǎng)絡(luò)共存。10G EPON網(wǎng)絡(luò)如下所示：

在現(xiàn)網(wǎng)EPON區(qū)域，存在客戶高帶寬的提速需求，可以進(jìn)行10G EPON網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。主干、配線光纜均無需重復(fù)建設(shè)，ODN網(wǎng)絡(luò)可以維持現(xiàn)狀。

根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢(shì)，局端OLT側(cè)，需要新建10G EPON OLT設(shè)備。方案可以采用全替代整框替代模式，一次性采購足量的10G EPON PON板，全部替代現(xiàn)網(wǎng)EPON端口；可以采用逐步替代方式，根據(jù)客戶升級(jí)需求，逐步逐量替換現(xiàn)有EPON端口，做好端口的資源維護(hù)工作，隨著時(shí)間的推移，逐步將EPON設(shè)備退網(wǎng)。第一種全替代方式，前期設(shè)備投資較大，但是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)較為便捷，割接較為便利；第二種逐步替代方式，前期設(shè)備投資較小，根據(jù)客戶升級(jí)需求按需配置，兩種OLT設(shè)備長(zhǎng)期共存，維護(hù)量較大。另外，逐步替代方式中，需要依據(jù)現(xiàn)有OLT設(shè)備的帶寬接入能力，以及機(jī)房冗余條件合適地選擇逐步替代方案。目前華為5680T OLT設(shè)備，單槽位帶寬為40G，當(dāng)剩余業(yè)務(wù)槽位≥30%（5個(gè)槽位）時(shí)，可以考慮在現(xiàn)網(wǎng)OLT上混插10G EPON業(yè)務(wù)板實(shí)現(xiàn)改造升級(jí)，例如配置8口10G EPON板，實(shí)際能用端口僅為配置板卡能力的一半。所以，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)OLT設(shè)備槽位能力情況，結(jié)合前端業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)，合理選擇替代方案。不管是采用何種替代方式，客戶側(cè)ONU終端均可以按需配置，大大緩解全部更換10G EPON終端的資金壓力。

4 各種方案的費(fèi)用分析

采用多層場(chǎng)景進(jìn)行造價(jià)對(duì)比：XX小區(qū)共計(jì)8棟多層（7F）住層，戶型均為一梯兩戶，合計(jì)424戶，本工程按用戶100%滿配建設(shè)，主干布放24芯光纜（0.5KM）、新增30個(gè)2槽分纖箱，15個(gè)1：4盒 式分光器、60塊1：8插片式分光器、占用15個(gè)EPON口；一級(jí)分光采用1：4，二級(jí)分光采用1：8；總投資5.06萬，小區(qū)方案如下：

改造方式：

4.1 分光比裂化

原1：32分光比裂化為1：16，小區(qū)光交、分纖箱、配線光纜均不動(dòng)，本工程裂化新增15個(gè)EPON口、15個(gè)1：2分光器；至主干光交12芯光纜（0.5KM），至機(jī)房12芯光纜（0.6KM）；估列費(fèi)用如下；

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本工程裂化總投資需2.92萬，戶均改造價(jià)為69元；（優(yōu)勢(shì)：投資較低；劣勢(shì)：PON口、上行光纜增加較多，對(duì)機(jī)房空間要求較高，且用戶EPON終端達(dá)不到提100M以上要求，面臨后期再次改造）

4.2 疊加GPON共存

本工程疊加GPON網(wǎng)絡(luò)按用戶100%滿配建設(shè)，利舊原24芯上行主干光纜；新立144芯光交1座、光交至分纖箱配線光纜、30個(gè)2槽分纖箱，8個(gè)1：8盒式分光器、30塊1：8插片式分光器（50%利舊）、新增8個(gè)GPON口；一級(jí)分光采用1：8，二級(jí)分光采用1：8；總投資3.61萬，按60%滲透率配置GPON終端ONU；估列費(fèi)用如下；

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本工程疊加GPON共存總投資需11.8萬，戶均改造價(jià)為278.8元；（優(yōu)勢(shì)：GPON終端為千兆，支持用戶100M以上提速；劣勢(shì)：投資較高、疊加光纜建設(shè)，小區(qū)條件相對(duì)受限；GPON OLT上下行2.5G，帶寬受限，面臨后期再次改造）

4.3 升級(jí)10G EPON

采用10G EPON升級(jí)改造，利舊現(xiàn)有ODN、分光比、用戶配線光纜等，只需新增10G EPON PON口，用戶終端兩塊費(fèi)用，小區(qū)滲透率按60%考慮，初期10G EPON終端按用戶20%替換，合計(jì)51臺(tái)，估列費(fèi)用如下；

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本工程升級(jí)10G EPON總投資需6.97萬，戶均改造價(jià)為164.4元；（優(yōu)勢(shì)：節(jié)省ODN資源、上下行帶寬10G、現(xiàn)有1：32分光比用戶能實(shí)現(xiàn)真100M及以上需求、并能支持用戶1000M網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到用戶終期容量配置；劣勢(shì)：終端費(fèi)用較高、目前用戶真實(shí)流量較小，浪費(fèi)資源較大）。

5 小結(jié)

隨著視頻業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，視頻庫資源的更加豐富，運(yùn)營(yíng)商的接入網(wǎng)絡(luò)迫切需要平滑升級(jí)，以迎接千兆接入時(shí)代的到來。運(yùn)營(yíng)商們需密切關(guān)注市場(chǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，時(shí)時(shí)監(jiān)控客戶流量，按需進(jìn)行PON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新?lián)Q代，打造更高帶寬、更低時(shí)延和更低丟包率的承載網(wǎng)絡(luò)。