適用于FTTH的用戶光纜建設方案初探

劉 健，賈 明（上海郵電設計咨詢研究院有限公司，上海 200093）

0 前言

2009年我國是全球光纖接入（FTTx）用戶數(shù)增長最多的國家，在基于無源光網絡（PON）的FTTx技術應用方面已走在世界前列。我國各大電信運營商正在進一步推行“光進銅退”戰(zhàn)略，上海、天津、北京、武漢等地相繼出臺了“城市光網”、“光城”等建設規(guī)劃，F(xiàn)TTx將在全國范圍內得到廣泛部署。光纖接入需求的快速增長，用戶光纜網建設規(guī)模和覆蓋范圍的擴大，必將對用戶光纜網的結構和配線方式提出新要求。

1 PON概述

PON是指由光纖、分光器、光連接器等無源光構件組成的點對多點（P2MP）的網絡。相較有源光接入技術，PON消除了局端與用戶端間的有源設備，不僅維護簡單、可靠性高、成本低，還能大量節(jié)約光纖資源，使之成為光纖到戶（FTTH）的主要解決方案。

PON 是由光線路終端（OLT）、光分配網（ODN）及光網絡單元（ONU）組成的信號傳輸系統(tǒng)。不同信號傳輸格式的PON系統(tǒng)統(tǒng)稱為xPON。目前，常用的xPON有以太網無源光網絡 （EPON）及千兆無源光網絡（GPON）等。

PON系統(tǒng)的典型拓撲結構是樹形或星形。在下行（OLT→ONU）方向上，OLT發(fā)送的信號會傳送到各ONU；在上行（ONU→OLT）方向上，各ONU根據(jù)OLT指定的時間發(fā)送信息，其信息只會傳送到OLT而不會傳送到其他ONU。PON系統(tǒng)的參考模型見圖1。

圖1 PON系統(tǒng)參考模型

2 傳統(tǒng)用戶光纜網的適用性分析

2.1 傳統(tǒng)用戶光纜網簡介

用戶光纜網由用戶主干光纜、用戶配線光纜、用戶引入光纜、光靈活點（FP）及光分配點（DP）等部分組成。用戶光纜網的物理參考模型見圖2。

2.1.1 主干光纜部分

用戶主干光纜是指從局所的ODF到FP間的光纜部分。用戶主干光纜常見的拓撲結構有環(huán)形、總線型及樹形。

a）環(huán)形拓撲結構。主干光纜物理路由閉合成環(huán)，終結在同一局點上，在環(huán)路上主干光纜纖芯無遞減，進入每個光纜交接箱的主干光纜屬同一局向，但有2個不同的物理路由。

b）總線型拓撲結構。主干光纜A、B端分別終結在2個不同的局點上，在路由上主干光纜纖芯無遞減，進入每個光纜交接箱的主干光纜分屬2個局向，具有2個不同的物理路由。

c）樹形拓撲結構。主干光纜起于局端、終于用戶側，芯數(shù)從局端起向用戶端逐級減少，進入每個光纜交接箱的主干光纜只有1個局向和1個物理路由。

2.1.2 其他部分

a）用戶配線光纜。用戶配線光纜是指從FP到一級DP間及從一級DP到二級DP間的光纜部分（前者為一級配線光纜，后者為二級配線光纜）。

b）用戶引入光纜。用戶引入光纜是指從DP到用戶側光纜終端盒間的光纜部分，屬用戶光纜網的末端。用戶端設備通過光跳纖/尾纖與光纜終端盒連接。

c）FP。用戶主干光纜與用戶配線光纜的交匯點稱為FP（相當于傳統(tǒng)用戶電纜網的交接箱所在位置）。

d）DP。配線光纜與配線光纜或配線光纜與引入光纜的交匯點稱為DP（相當于傳統(tǒng)用戶電纜網的分線盒所在位置）。

2.2 ODN與傳統(tǒng)光纜接入網的對應關系

圖2 用戶光纜網物理參考模型

ODN是在已有傳統(tǒng)光纜接入網基礎上建設起來的，二者結構既有交集也有區(qū)別。ODN由饋線、分光器和支線組成。分光器安裝在不同地點時，ODN各部分與傳統(tǒng)光纜接入網的對應關系見圖3。

2.3 拓撲結構分析

2.3.1 主干光纜網的拓撲結構

傳統(tǒng)用戶光纜網主要提供點對點（P2P）業(yè)務，為用戶側提供點到點直聯(lián)光纖，并連接至局端匯聚設備。其主要服務對象是對網絡安全性要求較高的政府部門、金融、學校、商務辦公等政企客戶和專線用戶。其主干光纜有環(huán)形、總線型及樹形等3種拓撲結構。

a）環(huán)形拓撲結構。環(huán)形拓撲的優(yōu)點是：物理路由成環(huán)，可為用戶至局間提供雙路由，網絡安全性高，通過交接箱間的聯(lián)光纜可在一定程度上實現(xiàn)主干光纖資源的靈活調度；缺點是：光纜全程無遞減，敷設量比較大，為兼顧用戶接入和路由成環(huán)，敷設路由往往較長，不但占用較多的管孔資源，建設成本也相對較高。

b）總線型拓撲結構?？偩€型拓撲的主要優(yōu)點與環(huán)形拓撲類似，可為用戶提供雙路由上聯(lián)至2個局向，網絡安全性高，通過交接箱間的聯(lián)光纜可在一定程度上實現(xiàn)光纖資源的靈活調度；缺點是：主干光纜跨分局區(qū)域敷設，光纜全程無遞減，路由較長，成本相對較高，用戶可歸屬至2個局向，有跨分局接入現(xiàn)象，運維管理較困難。

c）樹形拓撲結構。樹形拓撲結構在傳統(tǒng)用戶主干光纜網中應用的優(yōu)先級不高。主干光纜為單一路由，安全性相對較差，主干光纖資源難以靈活調度，用戶預測的偏差有可能造成部分節(jié)點纖芯過剩而新節(jié)點無剩余纖芯可用現(xiàn)象。因此，在以政企客戶為主或用戶需求較難準確預測區(qū)域，不適宜采用樹形拓撲結構，僅在個別的用戶分散或有明確需求區(qū)域，考慮投資、建設周期、快速部署等因素時才會予以應用。

圖3 ODN與傳統(tǒng)光纜接入網的對應關系

2.3.2 FTTH的拓撲結構

FTTH的主要服務對象是廣大的普通住宅用戶。這些用戶對網絡安全性的要求較政企客戶低，在覆蓋區(qū)域明確的情況下可較為準確地預測光纖需求。FTTH建設所關注的主要是如何方便、快捷地實現(xiàn)光纖接入，并盡可能以最低的建設成本實現(xiàn)普遍覆蓋目標。

鑒于以上原因，當環(huán)形與總線型拓撲結構應用于FTTH時缺點是比較明顯的：一是它們對光纜路由要求較高，無論用戶多少，主干光纜都需一次性建成，建設規(guī)模較大，建設工期較長，不便于及時快速地滿足用戶接入需求，并占用較多的管孔資源；二是主干光纜接頭較多（1個交接箱1個接頭），增加了傳輸衰耗；三是全程光纜容量無遞減，造成了纖芯及資金浪費。

樹形拓撲結構應用于FTTH時可充分發(fā)揮其優(yōu)勢：首先，主干光纜可根據(jù)用戶需求分期分批建設，及時為用戶提供接入；其次，光纜出局后可根據(jù)用戶分布遞減敷設，總的光纜路由也最為短捷，能減少大芯數(shù)光纜敷設長度、節(jié)省建設資金。雖然樹形拓撲的網絡安全性相對于環(huán)形和總線型拓撲稍差些，但對于安全性要求較高的重要用戶，可通過不同的樹形主干光纜引出配纜，從而實現(xiàn)其節(jié)點的雙路由保護。

綜上所述，樹形拓撲結構明顯地較傳統(tǒng)環(huán)形及總線型拓撲結構更加適合于FTTH的大規(guī)模部署。

2.4 光纜交接箱的適用性分析

在建設基于P2P業(yè)務的傳統(tǒng)用戶光纜網時，由于用戶的需求及用戶分布難以預測，因此宜采用靈活性較高的交接配線制。光纜交接箱通常安裝在路邊或需求較為集中的商務樓宇內，市區(qū)交接區(qū)一般為0.3~0.9 km2，郊區(qū)交接區(qū)一般為0.8~1.5 km2，農村地區(qū)一般為1.5~3.5 km2。配線光纜容量一般為主干光纜容量的1.5~3倍，主干光纜與配線光纜在交接箱內全部以尾纖成端上適配器，通過跳纖為用戶分配主干光纖。

在建設基于PON的FTTH光纜網時，傳統(tǒng)跳纖型光交接箱容量不足的問題會十分突出。由于采用了分路器，主干光纖（或分路器上聯(lián)光纖）的數(shù)量得以減少，而配線光纖（或分路器下聯(lián)光纖）的數(shù)量根據(jù)不同分路比可以是主干或上聯(lián)光纖的幾倍甚至幾十倍，傳統(tǒng)光交接箱沒有足夠的空間供所有主干和配線光纜成端，更沒有空間安裝光分路器。而采用無跳纖光交接箱則可較好地解決上述問題。其主要特點是配線光纜與尾纖熔接后，尾纖不再上適配器，而是盤留在儲纖盒內。當需要開通用戶業(yè)務時，在儲纖盒內找到對應的尾纖后，直接插入分路器對應的下行端口即可。其主要優(yōu)點是：省去了用于成端配線光纜的適配器安裝位置，不僅節(jié)省了箱體空間，且騰出的空間還可用于安裝光分路器；與傳統(tǒng)跳纖型光交接箱相比，無跳纖光交接箱在配線光纜側減少了1個跳接點，不僅減少了故障點，還減少了0.5 dB的傳輸損耗，這意味著光纜傳輸距離可增加近2.5 km。PON建設初期，在OLT部署相對較少、部分接入節(jié)點距離OLT較遠的情況下，為滿足PON口的光功率預算要求，減少跳接點對于部署FTTH網絡來說尤其具有積極意義。

綜上所述，基于PON的FTTH光纜網建設，傳統(tǒng)跳纖型交接箱已無法滿足使用要求，改用新型的無跳纖光交接箱是非常必要的。

2.5 FP配纖方式的適用性分析

由于對用戶需求及用戶分布較難預測，因此傳統(tǒng)光纜網采用交接配線制，在FP設置光纜交接箱來收容交接區(qū)內的用戶。光交接箱往往安裝在用戶相對集中易于分纖的路邊。若要實現(xiàn)FTTH用戶接入，需在住宅小區(qū)內設置1個DP來安裝光分路器，通過配線光纜接入FP的光纜交接箱，主干光纜通過光纜交接箱實現(xiàn)分路器上聯(lián)。

基于PON的FTTH光纜網面對的是住宅區(qū)內的普通用戶，其覆蓋范圍和用戶數(shù)比較明確。根據(jù)目標用戶數(shù)和選定的分路比，可較為準確地測算出小區(qū)配線光纜及上聯(lián)主干光纜的容量。在這種情況下，用戶主干光纜往往采用樹形結構，在FP再設置交接箱意義就不大了，可采用直接配線方式，在位于路邊的FP上以接頭盒取代交接箱，而在小區(qū)內的DP設置用于安裝光分路器的無跳纖光交接箱。FP采用直接配線的優(yōu)點：一是接頭盒體積小，安裝方便，較設置光纜交接箱大大降低了工程實施難度；二是接頭盒單價遠低于光纜交接箱，可顯著地降低建設成本；三是接頭盒內光纖以熱熔接方式連接，熔接損耗小于0.1 dB，遠低于光交接箱內光活動連接器的損耗 （無跳纖光交損耗為0.5 dB，傳統(tǒng)光交損耗為1 dB）?？梢?，在FP采用直接配線方式更適用于FTTH用戶光纜網建設。

3 適用于FTTH的用戶光纜建設方案

3.1 建設思路的變革

綜上所述，鑒于傳統(tǒng)用戶光纜方案無論是拓撲結構還是配纖方式均已不適宜FTTH的規(guī)?；渴穑虼藨鶕?jù)FTTH特點改變傳統(tǒng)的建設思路，以尋求適用于FTTH的用戶光纜建設方案。

首先，在主干光纜拓撲結構方面參照銅纜網設計思路，采用樹形拓撲結構更適宜于FTTH發(fā)展。主要優(yōu)點是路由靈活、節(jié)約投資、可擴展性強、實施相對容易。

其次，以無跳纖光交接設備取代傳統(tǒng)光交接箱。主要優(yōu)點是：減少跳纖和適配器，提高箱內空間利用率，降低光功率損耗，減少故障點，可內置分路器。

第三，以直接配線制代替交接配線制，在FP上以接頭盒代替原光交接設備。主要優(yōu)點是：降低建設成本，減少活接頭降低光功率損耗，降低實施難度。

3.2 FTTH工程用戶主干光纜建設方案的對比示例

圖4為FTTH工程2種用戶主干光纜建設方案對比示例。其中：紅色虛線為傳統(tǒng)建設方案，主干光纜采用環(huán)形拓撲結構，在FP上設置光纜交接箱；黑色實線為適用于FTTH的改進方案，主干光纜采用樹形拓撲結構，在FP上以接頭盒代替光纜交接箱，采用直接配線制分配光纜容量。由圖4可知，在覆蓋范圍相同的情況下，傳統(tǒng)方案中大容量光纜建設規(guī)模明顯大于改進方案，總的建設成本明顯高于后者。

4 結束語

隨著FTTH規(guī)?；渴疬M程的不斷加快，接入網的光纖化速度也日益提高。鑒于用戶光纜網的接入對象已不再僅僅局限于政企大客戶，而是要面向所有用戶，因此建設方案應針對不同用戶需求作相應改變。筆者根據(jù)多年來的FTTH建設工程規(guī)劃設計實踐經驗，針對目前常用的用戶光纜建設方案略作探討，旨在“拋磚引玉”、開拓思路，與同仁共同探尋適用于FTTH的用戶光纜建設方案。

圖4 FTTH工程用戶主干光纜方案對比示例

［1］楊豐瑞，劉輝，張勇.通信網絡規(guī)劃［M］.北京：人民郵電出版社，2005.

［2］信息產業(yè)部電信研究院.YD/T 1034-2000接入網名詞術語［S/OL］.［2011-01-15］.http://www.51zbz.com/biaozhun/96192.html.

［3］中國電信集團公司.FTTx及PON網絡規(guī)劃方法［S/OL］.［2011-01-15］.http://www.baisi.net/attachpage.php?tid=56330&aid=42326.

［4］張引發(fā)，王宏科，鄧大鵬，等.光纜線路工程設計、施工與維護［M］.北京：電子出版社，2004.

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