史文亭

摘? ? 要：盡管我國(guó)國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)速率在不斷提高，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較仍然存在一定的差距。而包括網(wǎng)絡(luò)速率、穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)性能是影響國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要因素。因此，國(guó)家大力倡導(dǎo)光進(jìn)銅退，對(duì)原來(lái)的銅纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)全面光纖覆蓋。本文主要研究光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在光進(jìn)銅退改造中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光進(jìn)銅退，光纖技術(shù)，改造方案

1? 前言

中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，用戶們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能要求更高，不僅要更快，還要更穩(wěn)。但是，不容忽視的一個(gè)問(wèn)題就是目前我國(guó)固定寬帶平均速率還是比較低的，與世界范圍內(nèi)的發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在一定差距。為了提高國(guó)內(nèi)平均網(wǎng)速，實(shí)現(xiàn)光纖全覆蓋，要對(duì)原有的銅纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，改造成光纖網(wǎng)絡(luò)。這一過(guò)程也可以稱為光進(jìn)銅退。在光進(jìn)銅退改造過(guò)程中，尤為重要的是對(duì)改造方案的設(shè)計(jì)，這也是本文研究的重點(diǎn)。

2? 銅纜技術(shù)概述

2.1? 簡(jiǎn)介

銅纜技術(shù)誕生于上世紀(jì)九十年代，其中最為常見的技術(shù)就是ADSL，即非對(duì)稱數(shù)字用戶線路。ADSL由數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器、主干電纜、交接箱、入戶配線電纜、分離器、寬帶貓連接而成，優(yōu)勢(shì)是通過(guò)調(diào)制解調(diào)技術(shù)緩解了信號(hào)衰弱嚴(yán)重問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離傳輸，保證了寬帶速率。

2.2? 不足之處

銅纜技術(shù)存在一定的不足，具體有：ADSL寬帶質(zhì)量容易受到銅纜質(zhì)量的影響。一處有問(wèn)題，處處受影響;以目前用戶使用需要來(lái)說(shuō)，ADSL寬帶速率太低，已經(jīng)無(wú)法滿足;裝機(jī)復(fù)雜，維修工作耗時(shí)耗力;局端設(shè)備覆蓋用戶數(shù)少。因此，急需要進(jìn)行改造。

2.3? 改造現(xiàn)狀

目前的銅纜改造情況主要有兩種，一種是保留原有的銅纜線路，繼續(xù)讓它發(fā)揮作用，其中最為典型的就是G.fast方案;另一種就是進(jìn)行光進(jìn)銅退改造，利用光纖覆蓋技術(shù)來(lái)替換原來(lái)的銅纜技術(shù)，目前最常用的就是GPON與EPON技術(shù)。本文主要研究光進(jìn)銅退改造技術(shù)。

3? 光纖技術(shù)概述

3.1? 簡(jiǎn)介

光纖技術(shù)主要有LAN（以太網(wǎng)）技術(shù)與PON（無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)。LAN網(wǎng)絡(luò)一共有三種標(biāo)準(zhǔn)即 IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3z，這些分別代表了 10M，100M，1000M 的高速網(wǎng)絡(luò)。LAN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是寬帶速率高、穩(wěn)定性好、易擴(kuò)展、成本低。PON網(wǎng)絡(luò)最主要的組成部分是 OLT（光線路終端設(shè)備）、MDF（光配線網(wǎng)絡(luò)） 和 ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）。PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是寬帶速率高、利用率好、成本低。PON技術(shù)也是本文的主要研究對(duì)象。

3.2? 改造應(yīng)用

利用光纖技術(shù)對(duì)銅纜技術(shù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造主要是為了提高網(wǎng)絡(luò)速率、穩(wěn)定性，降低延時(shí)，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。固然，光纖技術(shù)不管是LAN技術(shù)還是PON技術(shù)都具有諸多優(yōu)點(diǎn)，適合用于銅纜網(wǎng)絡(luò)改造。但是在改造過(guò)程中還是有需要問(wèn)題需要解決，其中最為關(guān)鍵的就是要設(shè)計(jì)好改造方案。

4? 光纖技術(shù)組網(wǎng)方案選擇

4.1? PON設(shè)計(jì)方案

基于PON技術(shù)的光纖到樓設(shè)計(jì)方案，即PON，其拓?fù)鋱D如圖1所示。具體的操作是：保留原有機(jī)房，將原來(lái)的ADSL設(shè)備換成以太網(wǎng)交換機(jī);在每一層樓新建A箱;利用原有電纜線開通業(yè)務(wù)，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一種設(shè)計(jì)方案的不足是所能夠提供的寬帶速率比較低，無(wú)法滿足當(dāng)前改造需要。當(dāng)然，也可以通過(guò)升級(jí)以太網(wǎng)來(lái)提高寬帶速率。這樣做雖然能夠提高寬帶速率，但是所需要的全光口交換機(jī)以及光模塊的數(shù)量大幅增加，成本也就上漲。

4.2? PON+FTTB設(shè)計(jì)方案

基于PON技術(shù)的光纖到樓設(shè)計(jì)方案，即PON+FTTB，其拓?fù)鋱D如圖2所示。具體的操作是：不再需要機(jī)房，因此可以退租;重新布線，根據(jù)覆蓋范圍決定光交箱數(shù)量;在每個(gè)樓道安裝A箱與MDU設(shè)備;用原有電纜線開通業(yè)務(wù)，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一設(shè)計(jì)方案中的寬帶速率達(dá)到了光進(jìn)銅退改造的需要，是符合目前的改造項(xiàng)目的。

4.3? PON+FTTH設(shè)計(jì)方案

基于PON技術(shù)的光纖到戶設(shè)計(jì)方案，即PON+FTTH，其拓?fù)鋱D如圖3所示。具體的操作是：不再需要機(jī)房，因此可以退租;重新布線，根據(jù)覆蓋范圍決定光交箱數(shù)量;在每個(gè)樓道安裝光配箱;從光纜配線箱到進(jìn)戶處做水平或垂直覆蓋，使用皮線光纜。與前三個(gè)方案相比較，這一設(shè)計(jì)方案最佳，十分適合光進(jìn)銅退改造項(xiàng)目。主要是因?yàn)榫C合寬帶速率、建設(shè)成本、工程效率、維護(hù)管理等各方面來(lái)看，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

5? 光纖技術(shù)組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

5.1? 設(shè)計(jì)思路

PON網(wǎng)絡(luò)由綜合接入機(jī)房里的光纖線路終端OLT、光分配網(wǎng)絡(luò)MDF和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU組成。無(wú)源MDF通過(guò)光纖連接了OLT和安裝在用戶家里的ONU。而OLT往上通過(guò)SW或直連接入BRAS，最后再接入骨干網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示。

下面將按照?qǐng)D中所標(biāo)注的1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、2PON網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)、3OLT設(shè)備組網(wǎng)、4ODN網(wǎng)絡(luò)、5PON端口逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。

5.2? 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

基于PON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有兩種，分別是EPON與GPON。其中EPON使用的是IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢(shì)是低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容、方便管理等;GPON使用的是ITU-T G.987標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢(shì)是傳輸距離遠(yuǎn)、光特性強(qiáng)、寬帶速率高等。這兩種技術(shù)都比較成熟，完全適合運(yùn)用于光進(jìn)銅退項(xiàng)目中。

通過(guò)比較兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)：GPON的寬帶下行明顯高于EPON;GPON具有晚上的DBA機(jī)制，在寬帶飽和情況下能夠?qū)拵нM(jìn)行科學(xué)分配，實(shí)現(xiàn)調(diào)度公平，提高寬帶利用率，較之EPON具有更高的服務(wù)質(zhì)量;GPON的分光比更高。因此，選擇GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為光進(jìn)銅退改造的首選。

5.3? 光纖承載網(wǎng)改造設(shè)計(jì)

光進(jìn)銅退核心改造的是接入網(wǎng)，即用OLT這種設(shè)備以及PON功能去替換

原ADSL銅纜接入方案。這其中就涉及到承載網(wǎng)的改造。為什么要改造承載網(wǎng)，主要是因?yàn)楣膺M(jìn)銅退改造后寬帶速率上提，原本的承載網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法需要或者說(shuō)無(wú)法承受高寬帶、大流量的沖擊。只有先對(duì)承載網(wǎng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高其各方面性能，才能實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的意義，才能真正落實(shí)光進(jìn)銅退改造。

承載網(wǎng)改造有兩個(gè)目的：提供更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬平臺(tái)支撐;提高網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力。其具體改造設(shè)計(jì)方案有四種：

（1）OLT通過(guò)雙路由裸纖或OTN上聯(lián)同一臺(tái)SW。

（2）OLT分別通過(guò)單路由裸纖上聯(lián)不同SW。

（3）OLT分別通過(guò)兩組雙路由裸纖或OTN上聯(lián)不同SW。

（4）在OLT附近機(jī)房新建BRAS核心業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)OTN或雙路由裸纖直接BRAS。這四種方案特點(diǎn)不同，優(yōu)勢(shì)不同，適合的項(xiàng)目不同。

5.4? OLT布局設(shè)計(jì)

OLT布局設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：選址、覆蓋半徑、設(shè)備。

5.4.1? 選址

OLT安裝選址很重要，常見的方式是：綜合接入機(jī)房以及下沉在小區(qū)內(nèi)。這兩種方式各具優(yōu)劣勢(shì)。綜合接入機(jī)房?jī)?yōu)勢(shì)是無(wú)需新建機(jī)房可節(jié)省建設(shè)成本、安全性好;劣勢(shì)是使用光纜多、分光比低、收光功率范圍相對(duì)小、維護(hù)麻煩。下沉在小區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)是使用光纜少、分光比高、收光功率范圍相對(duì)大、維護(hù)方便;劣勢(shì)是需要新建機(jī)房、安全性差。

5.4.2? 覆蓋半徑

根據(jù)計(jì)算，城市OLT最佳覆蓋半徑是2km～3km，鄉(xiāng)村OLT最佳覆蓋半徑是在6km以內(nèi)。

5.4.3? 設(shè)備

在OLT設(shè)備的選擇上，通過(guò)比較華為MA5680T、中心C300、貝爾7360三家的性能參數(shù)，最終選擇了華為MA5680T作為OLT設(shè)備，其具體的性能參數(shù)如表1。

5.5? PON端口設(shè)計(jì)

PON端口設(shè)計(jì)所指的端口是用戶端端口，具體包括了分光路器的端口與樓道ONU的端口。在設(shè)計(jì)PON端口是要考慮光路衰減與足額分配兩個(gè)因素。首先是光路衰減，端口數(shù)過(guò)多會(huì)導(dǎo)致光路衰減過(guò)大，容易發(fā)生故障。其次是足額分配，端口數(shù)過(guò)少就無(wú)法做到足額分配，導(dǎo)致成本增大。經(jīng)過(guò)計(jì)算，1：64及1：128分光器光路衰減過(guò)大，因此不建議使用。光纖到樓情況下，建議選擇1：16及以下分光器。光纖到戶情況下，建議選擇1：32及以下分光器。

6? 光進(jìn)銅退改造實(shí)例分析

6.1? 改造前基本狀況

北京國(guó)彬大廈，一共有310戶，網(wǎng)絡(luò)寬帶鏈接方式是租用大廈內(nèi)機(jī)房，利用ADSL銅纜技術(shù)連接到各戶，所采用的的接入設(shè)備是華為SmartAX MA5605，接入容量為65戶，用戶可申請(qǐng)最高寬帶速率為4M。目前的現(xiàn)狀是設(shè)備老舊，故障率較高，寬帶速率太低無(wú)法滿足用戶需要，以及機(jī)房租金高漲，必須要進(jìn)行光進(jìn)銅退改造，除去老舊的銅纜，采用光纖來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)。

6.2? 光纖承載網(wǎng)改造

由于大廈內(nèi)機(jī)房租金高漲，所以光進(jìn)銅退方案中不再續(xù)租機(jī)房，每年可節(jié)省租金2萬(wàn)元。按照前文所分析，基于PON的光纖技術(shù)最為合適。本改造工程中采取了基于PON的光纖到樓方案。對(duì)于機(jī)房的選擇，根據(jù)第四章光纖技術(shù)組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)中OLT覆蓋距離方案設(shè)定，選定本局內(nèi)機(jī)房作為多業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，接入設(shè)備為華為SmartAX MA5680T。

6.3? 光纖接入網(wǎng)改造

考慮到成本的關(guān)系，不再續(xù)租大廈內(nèi)的機(jī)房，因此需要在大廈內(nèi)新建一套無(wú)源光配線箱。對(duì)于高層建筑建筑來(lái)說(shuō)，建設(shè)無(wú)源光配線箱須遵循一定原則：建設(shè)位置應(yīng)選擇建筑中層偏下處。因此，最終確定在八樓新建一套無(wú)源光配線箱。本改造工程使用的是基于GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的FTTH技術(shù)，310戶最終需要的端口數(shù)約為93個(gè)，網(wǎng)速速率要求是100M，根據(jù)分光配網(wǎng)絡(luò)原則，分光比可以選擇6個(gè)1：16分光器、3個(gè)1：32分光器、2個(gè)1：64分光器。根據(jù)計(jì)算最終選擇1：32分光器作為光分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

6.4? 改造后結(jié)果對(duì)比

之所以對(duì)國(guó)彬大廈進(jìn)行光進(jìn)銅退改造，就是為了解決之前的設(shè)施老舊、故障率高、維護(hù)成本大、寬帶速率低等問(wèn)題，以提高網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力，提高寬帶速率，降低網(wǎng)絡(luò)延遲，減少成本。如果達(dá)不到預(yù)想的效果，那也就沒(méi)有改造的必要。下面將從寬帶速率、網(wǎng)絡(luò)延遲、故障率、成本等方面比較改造前后基本狀況，以驗(yàn)證改造效果。

表2? 國(guó)彬大廈光進(jìn)銅退網(wǎng)絡(luò)改造前后比較

[比較項(xiàng)目 改造前 改造后 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì) 銅纜 光纖 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ADSL GPON 網(wǎng)絡(luò)模型 銅纜接入 光纖到戶 寬帶速率 4M 100M 網(wǎng)絡(luò)延遲 約50ms 約5ms 故障狀況 故障率約為2‰ 故障率約為0.01‰ 網(wǎng)絡(luò)保護(hù) 無(wú)保護(hù) 有保護(hù) 總體成本 有機(jī)房成本，維護(hù)成本高 無(wú)機(jī)房成本，維護(hù)成本低 ]

通過(guò)以上表中比較結(jié)果，可知光進(jìn)銅退改造在各個(gè)方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)，在本工程中基于PON光纖技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)改造是十分成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果。

7? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文研究可以發(fā)現(xiàn)，以PON技術(shù)為基礎(chǔ)的光纖到戶設(shè)計(jì)方案最為適合光進(jìn)銅退改造，不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)速率與穩(wěn)定性，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，而且建設(shè)成本低，便于維護(hù)管理?？偟膩?lái)說(shuō)，不同狀況的光進(jìn)銅退改造情況適合的方案不同。在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況而定，選擇最合適的方案。

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