基于光纖物理網(wǎng)規(guī)劃建設方案的研究

汪永兵 溫晨鷹 田禮銘

杭州市地下管道開發(fā)有限公司 浙江 杭州 310000

引言

浙江省為推進國家數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)建設，制定了《浙江省數(shù)字經(jīng)濟促進條例》，大力發(fā)展以新技術、新制造、新基建、新業(yè)態(tài)和新治理為主要特征的數(shù)字經(jīng)濟，推動工農(nóng)業(yè)和服務業(yè)的數(shù)字化轉型，勢必要求加快部署以5G、數(shù)據(jù)中心、下一代互聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)字基礎設施，并推進其在國民經(jīng)濟各領域的廣泛應用，為我省經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供新動能。

杭州是政府數(shù)字化轉型先行城市，先后承擔了國家電子政務綜合試點、“互聯(lián)網(wǎng)+政務服務”試點、公共信息資源開放試點等工作?！笆奈濉逼陂g，杭州將以數(shù)字化改革帶動各領域、各方面改革，運用數(shù)字技術、數(shù)字思維、數(shù)字認知對省域治理的體制機制、組織架構、方式流程、手段工具進行全方位系統(tǒng)性重塑，推動各地各部門流程再造、數(shù)字賦能、高效協(xié)同、整體智治，這就需要數(shù)字基礎設施建設先行一步，打下良好的基礎[1]。

“十四五”期間，杭州市城市建設投資集團有限公司將依托通信智慧板塊的內(nèi)部優(yōu)勢，大力發(fā)展5G基站、通信專網(wǎng)、智慧樓宇、智慧社區(qū)、智慧工地等數(shù)字信息基礎設施、數(shù)字管理產(chǎn)品和平臺。城投數(shù)字專網(wǎng)建設，能通過信息技術切實提高公共服務水平，大大提升集團內(nèi)部門的行政效率和決策水平，有助于實現(xiàn)集團從管理到服務，從治理到運營，從碎片化的本地應用到協(xié)同平臺服務的三大飛躍。

1 光纖物理網(wǎng)

1.1 光纖物理網(wǎng)的定義

光纖物理網(wǎng)分為中繼調(diào)度層和接入層光纜。接入層光纜又細分為骨干層、配線層和引入層。

1.1.1 中繼調(diào)度層。中繼調(diào)度層光纜統(tǒng)稱中繼光纜，主要用于核心機房、匯聚機房光纜中繼和光纖調(diào)度使用。核心機房、匯聚機房一般應具備如下條件[2]：①大容量的傳輸節(jié)點；②數(shù)據(jù)城域網(wǎng)節(jié)點；③具備較好的局房和管道資源條件。中繼調(diào)度層光纜的作用有兩方面。其一作為局間中繼光纜使用；其二是作為區(qū)域間光纖調(diào)度使用，主要考慮那些在全市范圍內(nèi)的租纖業(yè)務。中繼調(diào)度層光纜的芯數(shù)，建議市區(qū)一般不小于144芯，縣（市）城區(qū)間一般不小于96芯，鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域一般不小于48芯。

1.1.2 接入層。接入層光纜分為主干層、配線層和引入層。①主干層：主干層是指匯聚機房與接入機房、光交節(jié)點之間，以及接入機房與光交節(jié)點之間光纜及其交接設備。城區(qū)主干光纜一般不小于288芯，縣（市）一般不小于48芯。②配線層：連接光交節(jié)點與光配線節(jié)點的光纜及其分線設備。③引入層：光配線節(jié)點至用戶會聚設備以下的光纜，引入層光纜建設同用戶接入設備位置相關，建設周期短，可根據(jù)需求布放。

本期規(guī)劃的重點為接入層中的主干層與配線層，中繼調(diào)度層做結構性建議。

1.2 光纖物理網(wǎng)組網(wǎng)結構

1.2.1 光纜組網(wǎng)方式[3]。①中繼調(diào)度層網(wǎng)絡結構應逐步從星型和環(huán)型向網(wǎng)狀加星型和環(huán)型網(wǎng)的混合網(wǎng)過渡。②骨干層光纜通常為環(huán)形，配纖采用交接方式，加強靈活配纖功能。對暫時不能形成環(huán)路的地區(qū)，要按總體規(guī)劃分部實施，骨干光纜在同一路由中應根據(jù)實際需要考慮纖芯的增減，也可用適當數(shù)量的纖芯組環(huán)。③從光配線節(jié)點到用戶端一般采用星型結構，重要用戶應選擇兩條不同的物理路由進入光纖，形成環(huán)形結構，以保證光通路的安全。

1.2.2 光纜交接區(qū)劃分。光纜交接區(qū)應以光交接點為中心，依附于城市規(guī)劃，以城市河流、湖泊、公園、綠化帶、主要街道等阻礙光纜線路通行的大型障礙為界，并結合城市中現(xiàn)有的通信管道的實際情況進行劃分。

1.2.3 光交節(jié)點的設置。光交節(jié)點是用戶光纜網(wǎng)的基礎，是骨干光纜與配線光纜的交匯點，并通過設定的ODF架進行跳接，以適應靈活多變的需求。本次規(guī)劃以業(yè)務為導向，光交設置覆蓋在滿足集團各子分公司需求點位基礎上，結合考慮周邊重要客戶需求。光交節(jié)點城區(qū)服務的覆蓋半徑通常考慮1500-2000m、每一個光交節(jié)點以帶4個配線光節(jié)點的容量為佳。郊區(qū)服務范圍可適應增大，箱體采用大容量、模塊化結構一步到位，為滿足中長期擴容需求，內(nèi)部機框和配線單元根據(jù)近期業(yè)務需求進行配置，未來逐步擴容。

1.2.4 配線光節(jié)點設置。配線光節(jié)點盡可能靠近用戶，城區(qū)節(jié)點的服務范圍通常在500m左右。

1.2.5 交接箱容量的計算。交接箱容量是覆蓋的用戶纖芯需求以及進出交接箱的全部光纜的芯數(shù)總和為依據(jù)來確定的，除直連光纖、備用光纖以外，其余所有光纖包括接入用戶的引入光纖均考慮成端進行交接，其中引入層光纜芯數(shù)按成端的主干、配線光纜芯數(shù)的1.5倍來確定，并以此確定交接箱容量后選擇符合要求的額定容量。本次規(guī)劃中配線光節(jié)點主要覆蓋4個及以上接入用戶，每個用戶按6芯纖需求考慮，同時考慮的管孔資源的因素，配線光節(jié)點考慮布放48芯光纜，采用144芯光交；主干光節(jié)點規(guī)劃覆蓋4個左右的配線節(jié)點，且主干光纖成端72芯，采用288芯光交。

2 光纖物理網(wǎng)規(guī)劃建設方案

2.1 規(guī)劃建設原則

總體遵循“自上而下規(guī)劃、自下而上建設”規(guī)劃建設原則。光纖物理網(wǎng)的建設是一個龐大工程，其建設的內(nèi)在邏輯，應該是將已有的共識、已可操作的理念、模式和方法進行自上而下的規(guī)劃。在此基礎上，還有更多尚未達成共識、不易操作的工作，只能自下而上、積少成多的去實現(xiàn)。光纖物理網(wǎng)建設要在規(guī)劃，“優(yōu)化網(wǎng)絡、分層建設、分區(qū)建設、突出重點、適度推進、分步實施”。目標網(wǎng)絡應保持層次清晰、布局合理、調(diào)度靈活、管理方便，并盡可能靠近用戶使用光纖，以滿足網(wǎng)絡的可持續(xù)發(fā)展和用戶多業(yè)務綜合接入的需求。

2.2 規(guī)劃建設策略

①附城市規(guī)劃，以城市的河流、湖泊、公園、綠化帶、主要街道等阻礙光纜線路通行的大型障礙進行界定，并結合現(xiàn)有管道光纜的實際情況和網(wǎng)絡運維的便捷性。②光交節(jié)點接入?yún)^(qū)的覆蓋范圍一般為半徑1.5～2km的區(qū)域以滿足業(yè)務快速接入需求。具體應根據(jù)城區(qū)各功能區(qū)用戶密度和類型合理布置，可根據(jù)業(yè)務實際需求在郊區(qū)或鄉(xiāng)村進一步擴大覆蓋范圍。③每個光交節(jié)點接入?yún)^(qū)對應形成一個小的線路中心，并在其周圍鋪設光纜和管道，形成整個匯聚范圍的覆蓋。④以接入?yún)^(qū)為基本單位進行需求預測和網(wǎng)絡建設；接入?yún)^(qū)一旦劃定，應是相對保持穩(wěn)定的。

2.3 總體規(guī)劃方案

根據(jù)城區(qū)既有管道資源和光纜網(wǎng)的現(xiàn)狀，按照光纖物理網(wǎng)的分層、分步建設原則，本次規(guī)劃將光纖物理網(wǎng)按中繼調(diào)度層、主干層、配線層、引入層來劃分。中繼調(diào)度層光纜主要負責核心機房、匯聚層機房之間的連接。主干層光纜負責匯聚機房至接入機房或光交接箱的線路連接；配線層光纜負責主干光交節(jié)點至光配線節(jié)點之間的連接；引入層光纜負責接入用戶。

光纜建設盡量利用現(xiàn)有管道網(wǎng)絡資源，要有較強的可實施性。中繼層和主干層光纜從結構上以環(huán)形、樹形網(wǎng)絡結構為主，保證網(wǎng)絡安全性。光纜交接箱設置在接入用戶較多、光纜引入方便的地方，交接箱容量設置適當超前，方便今后光纜擴容和用戶接入。光纖容量設置合適，并可根據(jù)需要進行優(yōu)化、擴容。

2.4 項目建設方案

2.4.1 整體建設方案。規(guī)劃按西湖、拱墅、臨平、上城、濱江、錢塘新區(qū)分為六個大區(qū)，通過前期調(diào)研集團下各子分公司提供的近期及遠期的需求點位，在6個大區(qū)內(nèi)按照需求點位的密集度進行網(wǎng)格劃分。

在網(wǎng)格內(nèi)，規(guī)劃設立輔配光交和主干光交，輔配光交解決網(wǎng)格內(nèi)需求點位密集的區(qū)域，以減少光纜的使用浪費，管道的復用率，主干光交解決2km內(nèi)的需求點位（一個網(wǎng)格內(nèi)需求點位不超過12個），主干光交與輔配光交采用樹形結構的組網(wǎng)方式，共計規(guī)劃91只主干光交，53只配線光交。

規(guī)劃建設接入機房（拱墅區(qū)3個，臨平區(qū)1個，錢江新區(qū)1個，上城區(qū)4個、西湖區(qū)6個、濱江區(qū)2個）共17個，區(qū)域內(nèi)的主干光交與接入機房，采用環(huán)形加樹形組網(wǎng)結構。

根據(jù)各區(qū)塊接入機房的規(guī)劃建設情況，在每個區(qū)內(nèi)規(guī)劃建設了匯聚機房（濱江區(qū)1個、西湖區(qū)1個、上城區(qū)1個、拱墅區(qū)1個）共4個。

在城東與城西規(guī)劃設立了兩個核心機房，城東的核心機房以杭州地下管道公司為規(guī)劃地址，城西的核心機房以杭州城投公司為規(guī)劃地址，后期考慮到城投公司的搬遷，規(guī)劃地址改到了焦家村，匯聚機房與城東城西的核心機房互聯(lián)，且城東與城西也進行互聯(lián)，以此形成雙路由保護。

圖1 規(guī)劃總圖

2.4.2 分期建設方案。本次規(guī)劃建設以業(yè)務需求為導向，突出重點，適度超前建設，計劃分三期實施。

一期建設：根據(jù)前期調(diào)研水務、燃氣、公交、環(huán)境、管道公司需求共計530點位，結合周邊網(wǎng)格情況，依據(jù)光纜需求測算原則設置主輔配光交，主干光交采用大芯數(shù)光纜敷設組成環(huán)，通過樹形結構，下拉光纜至輔配光交，連接至一期需求點位，解決集團各子分公司及地下管道公司現(xiàn)有需求，一期共設立288芯光交91只、144芯光交53只，敷設光纜1680.9km。

二期建設：綜合考慮接入后期集團下各子分公司和杭州地下管道公司的需求點位，包含但不限于水務126個、公交295個、燃氣9個、環(huán)境61個，結合一期建設進一步完善光纜層，在任意網(wǎng)格內(nèi)，解決最后一公里的需求點位，方便日后業(yè)務接入，二期建設光纜834km。

三期建設：主要根據(jù)業(yè)務發(fā)展規(guī)模情況，完成機房建設布局城域網(wǎng)設備收斂業(yè)務，釋放纖芯，構建完整的城投光纖物理網(wǎng)。

表1 建設規(guī)模統(tǒng)計表

3 預期成果

城投光纖物理網(wǎng)建成后，將實現(xiàn)安全性、擴展性、管控性、集約性協(xié)同一體的平臺服務。①安全性。鏈路與公網(wǎng)物理隔離，數(shù)據(jù)安全，再結合擬建的分布式數(shù)據(jù)機房，形成一個數(shù)據(jù)產(chǎn)生、傳輸?shù)酱鎯Φ陌踩]環(huán)，保證數(shù)據(jù)的全鏈可靠；不與運營商公網(wǎng)設備共用，保證網(wǎng)絡穩(wěn)定；自有的基礎管線和各類機房，保證運行可靠。②擴展性。自組光纖網(wǎng)，統(tǒng)一規(guī)劃、傳輸能力強，業(yè)務擴展便捷，可依據(jù)業(yè)務拓展，同步對網(wǎng)絡進行擴展；自主設備組網(wǎng)靈活，各單位可隨時按需進行網(wǎng)絡調(diào)整。③管控性。自有網(wǎng)絡實時掌握網(wǎng)絡組網(wǎng)及運行情況，能夠及時處理網(wǎng)絡問題，響應及時。④集約性。自組通信專網(wǎng)集約性高，長期可降低建設成本；統(tǒng)一出口，降低帶寬采購成本。

4 結束語

最終，通過城投光纖物理網(wǎng)建設，形成一張城投管網(wǎng)基礎網(wǎng)絡；在此基礎上，搭建全方位、立體化的城市網(wǎng)絡，滿足自身城市數(shù)字化管理各項需求，支撐全域數(shù)字化開拓發(fā)展。