光纤到户多场景方案分析

文｜福建省邮电规划设计院有限公司泉州分公司 林广宏

1 引言

全球信息化的到来促使FTTH技术获得急速的发展，FTTH+PON的方式在各种场景中得到广泛应用，但不同的应用场景也会影响FTTH的能力、造价、演进的进程，这就需要有针对性地加以分析论证，寻找最优或最合适的方案。

2 FTTH发展趋势

随着光通信技术发展及用户对带宽需求的增长，我国光纤接入网络在近10年当中得到了长足的发展，从FTTN向FTTB乃至于FTTH演进。在地域上也逐步从别墅等高档住宅区向普通小区、乡镇及至农村推进。而随着PON技术的发展应用，FTTH的大规模实现已经成为可能。

3 FTTH的ODN架构

（1）概念

光分配网（Optical Distribution Network，ODN）是指OLT 与ONT 之间的由光纤光缆及无源光元件（如光连接器和光分路器等）组成的无源光分配网络，简称ODN。

（2）分层架构（如图1所示）

ODN的分层架构一般为三层。第一层为OLT侧的ODF到FP（光灵活点，一般为较大容量光交接箱，通常设置在路边）的光缆，称为主干层；第二层为FP到DP（光分配点，一般为较大容量光交接箱，通常设置在小区）的光缆，称为配线层；第三层为DP到AP（光接入点，一般为较小容量的光分纤箱，通常设置在楼层）再到用户的光缆，称为引入层。其中，引入层又可细分为入楼光缆和入户光缆，入楼光缆是从DP到AP的光缆，也称垂直光缆，基于性价比关系，一般采用通用室外管道型光缆如GYTA、GYTS、GYXTW等。入户光缆是从AP到用户的光缆，也称水平光缆，一般采用G.657光纤皮线光缆。

图1 FTTH ODN分层架构

本文讨论的重点主要集中在引入层，即DP到AP到用户。对各光节点和光缆段的容量、光分路器的大小及数量搭配等进行深入分析探讨。

（3）光分路器（Optcal Fiber Splitter）

光分路器是一种可以将一路或两路光信号分成多路光信号以及完成相反过程的无源器件，本文中的光分路器指的是基于光功率分路的器件。光分路器连接业务网络侧端口称为合路侧，连接用户侧的端口称为支路侧端口。目前无论采用EPON还是GPON，其有效总分光比均为64路（1： 128 Class C+模式尚未商用），在一级分光模式下可采用1个1：64的光分路器。在二级分光模式下也可以采用第一级1个1：4光分路器加第二级4个1：16光分路器的搭配方式，或者第一级1个1：8光分路器加第二级8个1：8光分路器的搭配方式，不同的分光模式对FTTH的能力、造价、演进等将带来不一样的效果。

4 FTTH分光模式分析

很多人在比较同一场景下一二级分光的端口造价后得出二级分光更能节省投资的结论。实际上是片面和武断的，最明显的地方就是忘记了PON网络的最大优点——收敛，越往下收敛越能节省投资。如果一级集中分布在AP，则投资达到最优，但在不确定的市场占有率和光纤渗透率两个指标的制约下，灵活性降低，造成很多投资无效益。因此，分光模式的选择主要在实施性、扩展性、经济性、利用率几个方面因素之间平衡，在实施当中还要兼顾安全性与维护便利。

主要分光模式比较分析表如表1所示。

5 FTTH不同场景案例分析

通过对上述分光模式的归纳总结，为了更好地对不同方案在经济性、可扩展性、可实施性等进行全方位的比较，本文列举城市的公寓小区和城中村的实际案例加以分析。同时为了突出可比性，对案例的场景及方案配置做了相对理想化的调整。

5.1 公寓小区场景案例分析

笔者作为项目负责人指导完成的福建沿海某城市小区FTTH试点工程，以城市公寓小区案例进行分析。

该小区FTTH工程是大规模采用PON为传输手段的光纤到户工程，工程地点选择在经济发达的中心城区某小区，总户数800户，主要解决FTTH全覆盖，线路总投资约50万元。

工程结合FTTH规划思路，针对PON系统的特性，按该场景的用户分布特点进行规划设计，本文主要讨论ODN部分。

5.1.1 方案一：采用一级集中DP分光（如图2所示）

13个1：64的一级光分路器集中设置于DP中。

DP设置：引入层光缆需要800芯以上，DP往FP的配线层光缆需要24芯。本工程采用无跳接光交，加上适当的冗余，得出DP的总容量需1000芯以上，可设置两个容量为576芯的光交接箱作为DP。

AP设置：AP总容量需达到800芯以上，可设置34个容量为24芯的光分纤箱作为AP。5.1.2 方案二：采用一级分散AP分光（如图3所示）

表1

图2 城市住宅FTTH分光模式（DP一级分光）

13个1：64的一级光分路器分散设置于13个AP中。

DP设置：引入层光缆仅需要13芯以上，DP往FP的配线层光缆需要24芯。加上适当的冗余，得出DP的总容量需70芯以上，可设置1个容量为72芯的光分纤箱作为DP。

AP设置：AP总容量需达到800芯以上，可设置13个容量为72芯的光分纤箱作为AP。

5.1.3 方案三：采用二级分光模式4×16（如图4所示）

13个1：4的一级光分路器设置于DP中，50个1：16的二级光分路器设置于AP中。

DP设置：引入层光缆需要50芯以上，DP往FP的配线层光缆需要24芯。加上适当的冗余，得出DP的总容量需124芯以上，可设置1个容量为144芯的光交接箱作为DP。

AP设置：AP总容量需达到800芯以上，可设置50个容量为24芯的光分纤箱作为AP。

5.1.4 三种方案的比较分析

（1）实施性：由于方案二的DP容量少，AP数量少，可实施性明显优于其他两个方案。方案三的DP数量及容量均较方案一少，因此，在实施性上方案二最优，方案三次之，方案一相对较弱。

（2）扩展性：如果将来PON分光比提升到128路，方案一和方案二均可在FP或DP直接增加一级光分路器来实现。而方案三如果在FP增加一级光分路器，则变成三级分光，网络复杂性增加，所以需要对DP的光分路器进行替换。因此，扩展性上方案三不如其他方案。

（3）经济性：三种方案在AP—用户段的造价十分接近，而DP—AP段的造价差异很大，主要原因是方案一DP容量过大，光缆成端接续工日很高。三种方案端口造价比较分析表如图5所示。

方案二将PON网络的收敛特性发挥到极致，在DP到AP段的投入最少，经济性达到最优，方案三次之，方案一相对较差。

图3 城市住宅FTTH分光模式（AP一级分光）

图4 城市住宅FTTH分光模式（DP/AP二级分光）

（4）资源利用率：方案一的光分路器覆盖整个DP网格，范围较其他两个方案大，用户的资源利用率可调节性高，初期甚至可只装一个光分路器，等将来视业务发展情况添加，资源利用率优于其他两个方案。其他两种方案虽也可视业务情况逐渐增加光分路器，但由于所覆盖用户数与光节点端口数接近1：1，只要AP上有一个用户开通，则必须增加光分路器，空置率较高且开通维护较为繁琐。因此，在资源利用率上方案一最优，方案三次之，方案二相对较差。

图5

（5）综述：根据上述三种方案在同一场景下的比较分析，可以很容易得出结论。如果该小区是新建小区，入住率不高且市场占有率不高，但有合适位置设置大容量DP，则方案一为最优选择。

如果该小区是入住率高且宽带渗透率高的旧小区，可以采用方案三，即能实现较低的户均造价与较高的资源利用率的统一，并且可实施性也较好。

如果该小区以单身公寓为主，用户密度及市场占有率更高，并且不容易设置大容量DP，则可大胆采用方案二，实现单位造价最优。

5.2 城中村场景案例分析

笔者作为项目负责人指导完成的福建沿海某城市城中村FTTH试点工程作为城中村案例进行分析，通过该案例的分析也可对发达农村的场景有指导作用。

该城中村FTTH工程是大规模采用PON为传输手段的光纤到户工程，工程地点选择在经济发达的中心城区某城中村，总户数800户，主要解决FTTH薄覆盖（光缆敷设到AP，入户皮缆在用户开通时布放），线路部分总投资约40万元。

工程结合FTTH规划思路，针对PON系统的特性，按该场景的用户分布特点进行规划设计，本文主要讨论ODN部分。

5.2.1 方案一：采用一级分散DP分光（如图6所示）

由于该城中村道路狭窄，不适合设置大容量DP，因此13个1：64的一级光分路器分散设置于13个DP中。

DP设置：引入层光缆需要800芯以上，DP往FP的配线层光缆需要24芯。本工程采用壁挂式光分纤箱，加上适当的冗余，得出DP的总容量需1000芯以上，可设置13个容量为96芯的光交接箱作为DP。

AP设置：AP总容量需达到800芯以上，可设置67个容量为12芯的光分纤箱作为AP。

5.2.2 方案二：采用二级分光模式8×8（如图7所示）

图6 城中村FTTH分光模式（DP一级分光）

13个1：8的一级光分路器分散设置于2－3个DP中，104个1：8的二级光分路器分散设置于104个AP中。

DP设置：引入层光缆需要104芯以上，DP往FP的配线层光缆需要24芯。本工程采用壁挂式光分纤箱，加上适当的冗余，得出DP的总容量需232芯以上，可设置两个容量为72芯的光交接箱作为DP。

图7 城中村FTTH分光模式（DP/AP二级分光）

AP设置：AP总容量需达到800芯以上，可设置104个容量为12芯的光分纤箱作为AP。

5.2.3 两种方案的比较分析

（1）实施性：由于方案一比方案二的DP数量多，AP数量少，可实施性两者差别不大。

（2）扩展性：如果将来PON分光比提升到128路，方案一可在FP直接增加一级光分路器来实现。而方案二如果在FP增加一级光分路器，则变成三级分光，网络复杂性增加，所以需要对DP的光分路器进行替换。因此，扩展性上方案二不如方案一。

（3）经济性：两种方案在AP—用户段均采用放装模式，本工程没有计入投资，但由于方案二的AP数量较多，因此今后的皮缆入户部分的投资可能会较低。

DP—AP段的造价差异也不大，主要原因是方案一DP数量多，但方案二AP数量更多，他们的差距主要体现在该段光缆成端接续工日上方案一较多，因此在经济性上方案二略占优。

两种方案端口造价比较分析表如图8所示。

（4）资源利用率：方案一的光分路器覆盖的DP网格较小（分散为13个），只有一个光分路器，不存在分步实施的可能。方案二AP上只要有一个用户开通，则必须增加光分路器，空置率较高且开通维护较为繁琐。因此，在资源利用率上两者无太大差别。

图8

（5）综述：根据上述两种方案在同一场景下的比较分析，可以很容易得出结论。

因为均采用分散的分光模式，所以两种方案均适合于城中村或密集农村的建设，可实施性较强。对于城中村受拆迁改造影响的情况也均能较好地布局，灵活性较好。

方案一的优势在于升级容易，维护方便；方案二的优势在于端口造价略低。建设方可根据维护习惯和成本要求加以选择。

6 结束语

通过对不同场景下FTTH设计方案的比较，可以很清楚地发现不同模式各自的优势和劣势，对当地建设方决策具有很好的指导意义。但在具体实施时应注意避免在同一个DP网格内采用不同的方案混合组网，这样容易造成建设和维护的混乱，反而不利于突出各种方案的优势。本文列举的应用模式来自实际工作的总结，充分考虑了市场需求与资源状况。而随着FTTH开始进入加速期，光纤容量呈几何级数增长，需要更多、更新的课题来解决光纤的建设、管理和维护等问题。