FTTH建設(shè)中集中式分光和分散式分光的比較及應用

浙江省巨化衢州公用有限公司電信中心 湯向鋒

一、光纖接入的發(fā)展趨勢

在寬帶接入領(lǐng)域，目前大多數(shù)家庭都是使用ADSL(非對稱數(shù)字用戶線路)技術(shù)來實現(xiàn)，用戶的各種業(yè)務(wù)通過接入網(wǎng)進入核心網(wǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展，網(wǎng)上新業(yè)務(wù)層出不窮，特別是近年來開始風靡的網(wǎng)絡(luò)游戲，視頻點播，MSN和QQ等實時網(wǎng)絡(luò)通信工具，使得人們對網(wǎng)絡(luò)接入帶寬的需求持續(xù)增加。由于普通的ADSL技術(shù)無法提供長距離及高速寬帶等系列服務(wù)，漸漸已無法適應固網(wǎng)運營商在原有帶寬基礎(chǔ)上推出更多新的服務(wù)項目，滿足用戶需求。所以，可提供全業(yè)務(wù)、高速率的光纖到戶(FTTH)光接入網(wǎng)就成為了寬帶接入網(wǎng)的最有效的解決方案。光纖接入技術(shù)與其他接入技術(shù)相比，最大優(yōu)勢在于可用帶寬高，傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長、抗干擾能力強、網(wǎng)絡(luò)可靠性高和節(jié)約管道資源等特點。所以說光纖接入是寬帶發(fā)展的趨勢，只有實現(xiàn)光纖到戶(FTTH)才能最終發(fā)揮光纖網(wǎng)絡(luò)的巨大潛力。

二、光纖接入的發(fā)展現(xiàn)狀

綜觀國際，目前全球?qū)拵в脩魯?shù)目最高的是中國、美國、日本和韓國，四者之和已經(jīng)超過全球?qū)拵в脩舻?0%。除中國外，其它幾個寬帶發(fā)展較快的國家都已經(jīng)開始大規(guī)模發(fā)展FTTH。日本是世界上對FTTH最熱衷的國家，在FTTH上的發(fā)展一直處于領(lǐng)先地位，大力倡導FTTH的發(fā)展，并把FTTH的普及看成日本今后國家信息化的標志，看成提高日本經(jīng)濟競爭力的根本性武器。日本政府于2001年推出了著名的E-Japan計劃，從此FTTH出現(xiàn)突飛猛進的增長，截至2003年底，F(xiàn)TTH用戶已達1770萬家庭；計劃2010年將寬帶用戶總數(shù)提高到3000萬，其中FTTH達1000萬。美國是最大的寬帶接入市場，其FTTH發(fā)展也處在加速的過程中。目前美國有270個FTTP項目，多半為政府項目，其寬帶接入市場總用戶數(shù)達2740萬。

綜觀國內(nèi)，借鑒美日等國FTTH的經(jīng)驗和光通信市場的變化趨勢，中國的FTTH建設(shè)迎來了一個建設(shè)高峰，F(xiàn)TTH的發(fā)展對于光通信市場的帶動有著不可低估的巨大作用，F(xiàn)TTH的出現(xiàn)導致的寬帶生活甚至將深刻影響到我們根本生活方式。2010年工信部提出了《關(guān)于推進光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的意見》，將光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)列入了國家發(fā)展戰(zhàn)略，更是加快了光纖接入業(yè)務(wù)的發(fā)展。2010年2月16日，中國電信集團公司宣布啟動“寬帶中國·光網(wǎng)城市”工程，計劃到“十二五”末，南方城市地區(qū)實現(xiàn)家庭和政企用戶光纖接入網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，100Mbit/s以上光纖入戶覆蓋家庭超過1億，位居世界領(lǐng)先。

截至2011年10月上海電信已實現(xiàn)300萬以上用戶的FTTH覆蓋、100萬以上用戶的FTTH商用，其中10兆及以上用戶超過50萬。FTTH已經(jīng)成為上海電信的主要接入模式，其發(fā)展勢頭大大超過其他地區(qū)。湖北省也已經(jīng)在武漢光谷展開了光纖試點。從2005年下半年開始，這一市場將逐漸走向規(guī)模商用，F(xiàn)TTH很有可能在未來幾年成為我國乃至全球?qū)拵Ы尤胧袌龅牧硪恢姟?/p>

三、光纖入戶（FTTH）系統(tǒng)介紹

光纖入戶（FTTH）系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別為：ONU，ODN和OLT。ONU英文全稱為Optical Network Unit直譯為光節(jié)點，我們通俗稱為光終端，放置在家庭內(nèi)，給用戶提供接入服務(wù)。ODN英文全稱為Optical Distribution Node，直譯為光分配節(jié)點，我們通俗稱為光網(wǎng)絡(luò)，ODN是基于PON設(shè)備的FTTH光纜網(wǎng)絡(luò)，其作用是為OLT和ONU之間提供光傳輸通道。從功能上分，ODN從局端到用戶端可分為饋線光纜子系統(tǒng)，配線光纜子系統(tǒng)，入戶線光纜子系統(tǒng)和光纖終端子系統(tǒng)四個部分。OLT英文全稱為optical line terminal直譯為光線路終端，我們通俗稱為局端設(shè)備。它是一個多業(yè)務(wù)提供平臺，同時支持IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)。放置在城域網(wǎng)邊緣或社區(qū)接入網(wǎng)出口，收斂接入業(yè)務(wù)并分別傳遞到IP網(wǎng)。

從以上介紹可知，ODN網(wǎng)絡(luò)是FTTH系統(tǒng)中的重要組成部分，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計是否適宜直接關(guān)系到FTTH的投資。在日常FTTH建設(shè)中，根據(jù)小區(qū)結(jié)構(gòu)和樓房分布的不同ODN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可設(shè)計為集中式分光和分散式分光，利用分光方式的不同達到投資經(jīng)濟、網(wǎng)絡(luò)高效、維護方便的建設(shè)目的。

四、集中式分光和分散式分光

下面介紹一下什么是集中式分光和分散式分光。

(一)集中分光就是OLT都統(tǒng)一放在中心機房，所有的光纖都是從中心機房拉出去，或拉少量的主干光纜到某個集中點如光交箱等，再從光交箱通過分光器拉配線光纜和入戶光纜至用戶家中，如圖1所示。

集中式分光在ODN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中主干光纜以分光器為單位配纖，一個分光器配一芯光纜，對應OLT上的一個PON口，因此主干光纜用量較少。配線光纜以用戶數(shù)為單位配纖，一般以小區(qū)住戶1：1或1：0.8配纖，用量較大。由于集中式分光實現(xiàn)了分光器的集中及位置的上移，該方式有以下優(yōu)點：

1.節(jié)省PON口資源。集中式分光可以最大限度地發(fā)揮昂貴的OLT插件的最高效用。由于在這種方式下每個用戶均通過光纜直接連接到光交箱的分光器，分光器可以對用戶進行靈活覆蓋，而不是一個分光器只可以對應一幢樓或一個單元，實現(xiàn)100%的效用，減少了分光器的數(shù)量，節(jié)省了PON口資源。這也讓OLT端口實現(xiàn)更廣范圍的物理分布，在FTTH建設(shè)初期用戶開通率水平較低的時候具有重要的意義。

2.方便進行網(wǎng)絡(luò)測試。集中式分光的第二個好處在于其提供快速測試和故障診斷的能力。由于集中式分光實現(xiàn)了局端到用戶端的點對點光纜連接，中間除了法蘭等跳接設(shè)備以外沒有其他設(shè)備，光功率計、光時域反射器(OTDR)等可以快速的對每個用戶的光路情況進行衰耗測試和故障定位，從而提高了裝維的速度和質(zhì)量。

3.可最大限度地減少分光器信號損失。每次光信號遭遇分光器等網(wǎng)絡(luò)部件連接的時候，都會產(chǎn)生一定程度的信號損失。因此，當分光器級聯(lián)在一起時，在每個器件上都將發(fā)生損耗。累計的損耗效應將減少信號能夠傳輸?shù)木嚯x，限制光纖傳輸?shù)木嚯x。集中式分光器通過從ODN網(wǎng)絡(luò)中消除多余的接頭或連接器，使這種信號損失最小化。

當然，集中式分光也有它的缺點。比如：(1)由于配線光纜用量較大，比較耗費管道和光纜資源；(2)投資資金大。

(二)分散分光就是以一幢樓或某片區(qū)域為一個分光點，從OLT引一根主干光纜至分光點，再從分光點拉引入光纜至用戶家中，如圖2。

從圖2可以看出，分散式分光從局端OLT設(shè)備通過主干光纜與樓道分光器相連，一芯主干光纜連接一個分光器。和集中式分光相比有幾大不同：1.去除了配線光纜，主干光纜延伸替代配線光纜；2.分光器由集中式改為分散式，并下沉至樓道單元；3.分光器放置于樓道，替代了光分線盒。這種方式有以下優(yōu)點：

1.節(jié)省光纜和管道資源，減少投資。這是本方式最大的優(yōu)點。由于分光器下沉至樓道，去除了配線光纜的用量，雖然主干光纜用量和集中式分光器相比有適當增加，但和減少的配線光纜相比可以忽略不計。

2.保證用戶帶寬。由于每個單元或每幢樓配置一個分光器，每個分光器上的用戶數(shù)量比較少，所以每個用戶占有網(wǎng)絡(luò)帶寬較高。一般來一個EPON口的帶寬為1.25G，如果以一幢6層住宅樓一個單元12個用戶計，則每個用戶分到的帶寬達到了106M，GPON口的帶寬為2.5G，分到每個用戶的帶寬則更高。

分散式分光的缺點：因為每幢樓或每個單元就需要一個分光器，一個分光器對應一個PON口，所以PON口需求比較多。一般來說一個PON口只覆蓋一幢樓或一個單元，如果該樓用戶較少，則PON口的資源得不到充分利用。

五、不同分光形式在各類小區(qū)(場景)中的應用

從上述介紹來看，集中式分光和分散式分光各有優(yōu)缺點，在FTTH建設(shè)中我們應根據(jù)小區(qū)結(jié)構(gòu)，用戶密度，樓道分布等不同情況選用合適的分光方式。下面介紹一下幾種常見小區(qū)或場景集中式分光和分散分光的應用，以達到投資最少，回報最高、建設(shè)高效的目的。

(1)別墅小區(qū)

別墅小區(qū)通常存在建筑物分散，間距較遠；用戶密度低，單幢建筑物可能只有一兩個用戶；物業(yè)要求高，不允許空中拉線等特點。如果選用分散式分光則主干路由較長且每幢建筑物均需放置一個分光器，資源浪費嚴重。因此，別墅小區(qū)建議采用集中分光方式，在小區(qū)內(nèi)設(shè)置集中點，主干光纜引至集中點的分光器，再通過配線光纜引至各建筑物分纖箱，然后通過入戶光纜進入用戶室內(nèi)。

(2)多層住宅小區(qū)

多層住宅小區(qū)是我們FTTH建設(shè)應用最多的場景。其特點是建筑物分布規(guī)律，間距較短；用戶密度較高。這類小區(qū)線路方案組合眾多，既可以采用分散式分光也可以采用集中式分光，取決于小區(qū)離接入網(wǎng)機房的距離以及小區(qū)內(nèi)是否有機房。在FTTH建設(shè)規(guī)劃中，局端設(shè)備OLT的設(shè)置是有要求的，在直徑5km里范圍內(nèi)一般只設(shè)置一個OLT機房，所以如果該小區(qū)沒有OLT機房且距機房較遠，建議采用分散式分光以節(jié)省光纜資源。從OLT機房直接放主干光纜至樓道，每個樓道內(nèi)設(shè)置分光器，再從分光器內(nèi)引入戶光纜至用戶室內(nèi)。如果該小區(qū)距OLT機房很近或有條件建設(shè)OLT機房則可采用集中式分光，分光器設(shè)置于機房內(nèi)，從機房拉配線光纜至樓道分纖箱，再用入戶光纜引入室內(nèi)，這樣可以簡化小區(qū)和樓內(nèi)配線復雜程度，有利于減少施工及日后維護費用和難度。

圖1 集中式分光示意圖

圖2 分散式分光示意圖

(3)高層住宅小區(qū)

高層住宅用戶高度集中，建筑物少，同時建筑物垂直高度比較高，如果選用集中分光方式則配線光纜和入戶光纜用量比較大。所以建議選用分散式分光，從OLT機房拉主干光纜至高層建筑物中間樓層，根據(jù)住戶多少設(shè)置分光器數(shù)量，然后從分光器拉入戶光纜至用戶室內(nèi)，這樣可以大大節(jié)約入戶光纜長度，減少工程投資。同時由于光纜用量的減少可以騰出高層建筑寶貴的上下管路通道，降低樓內(nèi)入戶光纜復雜程度，有利于減少施工和日后維護難度。

(4)農(nóng)村地區(qū)

農(nóng)村地區(qū)跟別墅小區(qū)特點有點類似，也是建筑物分布較散且不規(guī)則，間距較遠，用戶密度低，適合采用集中式分光形式。在某一片較為集中的區(qū)域設(shè)置一個光集中點，配一個分光器，以此為輻射點，覆蓋周邊區(qū)域。這種改造方式一個比較突出的問題是主干光纜要從城區(qū)的OLT機房布放至光集中點，距離會非常長，投資較大，解決的方法是“利舊”。一般來說各運營商在前幾年的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中農(nóng)村地區(qū)的移動基站建設(shè)應該來說還是比較完善的，光纜也已布放。基站的開通一般來說只需要2芯或4芯，有較多余的空芯，我們利用這些空芯做為FTTH建設(shè)的主干光纜，并以移動基站位置做為光集中點，覆蓋周邊區(qū)域，做到資源充分利用。