太原市FTTH网络建设方案探讨

渠怀玉

（太原有线电视网络有限公司，山西 太原 030012）

太原市FTTH网络建设方案探讨

渠怀玉

（太原有线电视网络有限公司，山西 太原 030012）

针对FTTH技术特点，结合太原有线电视网络实际情况，论述了EPON和GPON的技术对比，以及单纤三波和双纤三波在实际应用中的选择，并针对具体的实验小区详细探讨了二级分光和一级分光两种不同施工方案的优缺点。

FTTH；EPON；GPON

FTTH是为给用户提供光纤入户的网络解决方案，将光网络单元安装在用户家或企业用户处，为用户提供宽带、视频点播及语音业务，由于其波长和传输技术的先进性和高兼容性，为其引入各种新业务提供了良好基础，是理想的业务透明网络，是接入网发展的最终方式。

FTTH的技术特点是最大程度地提高用户端的接入带宽，是高清点播、高速上网业务以及其他大流量业务的不二选择；在满足大流量业务的同时，在数据封装的格式上，增强了速率、波长和协议的透明性，最大程度地简化了接入设备网络的结构，放宽了接入设备对环境条件和供电标准的苛刻要求。

1 太原市有线电视网现状

1.1 传输网络覆盖情况

目前，太原有线电视网络公司传输网络拥有光缆超过4 300 km，其中主干光缆827 km，环网光缆405 km，支线光缆3144 km；光节点4 578台，其中城网光节点2 311台，农网光节点2 267台；交接箱536台，其中架空49台，落地73台，壁挂414台；管道超过500 km。整个网络采用“环+星型网”的拓扑结构方式划分为一级光纤和二级光纤网。

一级光纤网除已有的三县一市4个分前端外，在太原城区新建了17个城区分前端，每个分前端通过主备两路光纤与总前端相连，网络覆盖区域如图1所示。

图1 一级光纤网络示意图

1.2 IP宽带城域网情况

该IP城域网采用三层网络结构，即核心层（中心机房）、汇聚层（各分前端机房）、接入层（光节点及以下）。核心层提供网络数据包的快速转发，实现汇聚层各节点之间的互联。汇聚层担负多业务开展，可实施网络控制策略，实现对多业务的管理与控制。接入层为终端用户提供接入服务。这种层次化结构的好处是网络结构清晰，拓扑简单，具有良好的稳定性和扩展性，便于扩充和管理，易于故障隔离和排除。逻辑结构如图2所示。

图2 三层网络结构逻辑模型

总前端机房部署2台NE5000E做冗余备份，每台设备单槽位可提供端到端40 G的快速路由转发能力，背板拥有2.56 T的数据交换能力，能满足三网融合时代对带宽性能、服务质量、业务能力的需要。

汇聚层选用华为多业务网关ME60-8，部署在各分前端机房。其中河西、城南、城北、高新、太钢、十三冶6个分前端采用万兆上行与总前端2台核心NE5000E连接，其余分前端采用千兆上行与总前端相连，目前可提供6×2×10 Gbit/s+11× 2×1 Gbit/s=142 Gbit/s的物理链路带宽。ME60-8具有完善的资源规划与调度能力、超强的用户管理能力和灵活的业务提供模式，能同时承载语音、数据、视频等多种业务，并启用基于业务、用户、VLAN组、端口的层次化QoS调度，可进行种类繁多、高精度的业务区分服务。

汇聚层除ME60-8外，还将在每个分前端各部署一台S7700系列高端智能路由交换机，构建交换路由一体化的端到端融合网络，实现与接入层光端机的数据交换。

接入层具有开放性、先进性、覆盖范围广等特点，可兼容同轴、光纤等多种组网方式。

2 太原市FTTH实验小区

本次试点小区是位于太原市西北部的优山美郡小区，小区目前已完工13栋楼，共2 553户。计划在其中三栋楼A-3-1、 A-3-2、A-3-3实施FTTH建设。其中A-3-1共3个单元，其中两个单元25层，另一个单元27层，一梯3户，共231户。A-3-2与A-3-3结构相同，均为两个单元，29层楼，一梯2户，每栋楼共116户，即该小区试点建设FTTH总户数为463户。

该小区为新建小区，经与开发商山西辰兴房地产公司协商，开发商提供地下室一间，用于小区光纤入户项目的机房使用，故OLT及光发、光放设备均置于小区机房中。目前小区内无光缆，方案实施时需要铺设小区机房至楼栋地下室交接箱光缆、楼栋地下室交接箱至楼层垂直光缆及用户侧皮线光缆。

2.1 EPON与GPON

EPON和GPON是光纤入户的主要两种技术方式，从技术层面上来说，EPON使用的是IEEE 802.3ah标准，是基于以太网的无源光接入技术，而GPON使用的是ITU-T G.987标准，是基于通信网ATM/GEM的无源光接入技术。EPON上下行速率为1.25 Gbit/s，GPON的上下行速率分别为1.25/2.5 Gbit/s；两种技术都已成熟并被广泛应用，两种技术不能兼容但可以并存于同一网中。从使用广泛性和价格成本上来说，EPON比 GPON具有优势，但从发展来说，GPON更具优势，目前电信运营商正逐步从EPON转向GPON，特别是新建的FTTH项目。

太原有线电视网络有限公司光纤入户试点采用EPON技术，原因是：1）用EPON将来可以有更广的供货选择范围；2）小区试点选GPON在规模和成本上没有必要性；3）目前广电FTTH试点绝大部分选择的是EPON。

2.2 单纤三波与双纤三波

从入户方式上有单纤三波和双纤三波（还有的地方采用复合缆，即一根光纤加一根同轴电缆的方式），建议采用双纤入户方式，一是节省成本，即可省去合波器、分波器的使用，降低用户端ONU的价格；二是减少光链路中的环节，从而减少故障隐患。

2.3 施工方案

1）机房与光缆情况

OLT及光发、光放设备均置于小区机房中。目前小区内尚未完成管线施工，方案实施时需要铺设小区机房至楼栋地下室交接箱光缆、楼栋地下室交接箱至楼层垂直光缆及用户侧皮线光缆。

2）FTTH覆盖方式

本次FTTH建网采用全覆盖方式，尽量对所有用户一次性铺设所有光缆，避免土建完成后、放装期间再次布线的施工困难。方案采用双纤入户，广播平台利用1 550 nm波长传输，数据平台利用EPON系统传输。在用户家中放置入户型接收机与ONU实现宽带数据与双向数字电视业务。由于市区网络采用1 310 nm系统传输有线电视信号，所以要在小区机房中将1 310 nm光信号转为RF信号输入1 550 nm发射机，转变为1 550 nm光信号，这里由于传输距离短且考虑成本原因，采用1 550 nm直调广播机。

3）方案设计

本项目为高层FTTH建设，由于高层每单元用户数较多，如果在楼栋交接箱内集中分光，出纤量过多，会导致施工时熔纤、铺缆的施工难度加大，而且交接箱的箱体也会很大且需要特制，成本过高。所以按楼层内分光的方式，提出两种具体方案，分析其中优劣以供参考选择。

方案1：二级分光

（1）分光结构：根据总用户数和每户20 Mbit/s的带宽要求，每PON口下可挂32个用户。此方案EPON系统采用2级分光即2×16结构，广播平台采用3级分光即2×8×16结构。EPON系统两级分路器均放置在交接箱中，广播平台第一级1∶2分路器放置在小区机房，第二、三级分路器放置在交接箱中。

（2）设备位置：广播平台的1 550 nm发射机、EDFA与数据平台的OLT均放置在小区机房。

（3）光缆部分：小区机房——地下室交接箱：1 km 24芯光缆。地下室交接箱——单元楼层交接箱：由于单元弱电井内无固定光缆设施，如铺设单根垂直布线光缆需要开缆，开缆处在重力的作用下容易老化，会损伤内部光纤，随着时间推移，整个网络的故障可能会升高。建议到每层的交接箱铺设一根4芯光缆。虽然施工量增大，但楼层内交接箱光缆相对独立。而且光缆无需开缆避免光缆损伤。

楼层交接箱——用户多媒体箱——电视墙：因多媒体箱内没有盘纤盘，皮线光缆经过多媒体箱后直接通到电视墙，然后从电视墙接到ONU，这样也可以方便ONU接电。

图3 方案一示意图

（4）方案示意图如图3所示。

（5）广播平台：小区机房放置1台1 550 nm直调发射机，下挂2台22 dBm光放大器。放大器后分路器结构为2×8×16，即一台放大器可带256户。入户光功率：8.5 dBm（1∶2分路器损耗4 dBm、1∶8分路器损耗10 dBm、1∶16分路器损耗12 dBm，线路共8个接头，每个接头0.5 dB，光缆损耗0.5 dBm，（22-4-10-12-4-0.5）dBm=-8.5 dBm）。入户型接收机接收最低光功率-15 dBm，留有足够裕量。数据平台：小区机房放置1台OLT设备，配备2块PON板共16个PON口。每PON口下挂32个ONU，2×16结构。入户光功率：18.5 dBm（1∶2分路器损耗4 dBm，1∶16分路器损耗12 dBm，线路共6个接头，每个接头0.5 dB，光缆损耗0.5 dB，（1-4-12-3-0.5）dBm=-18.5 dBm。ONU最低接收光功率-26 dB，留有足够裕量。

EPON上联采用光口上联，上联到市总前端汇聚交换机上。

带宽计算：EPON系统每PON口可用带宽1 000 M，按照100%并发率与100%接入率计算每用户可用带宽为1 000 Mbit/s/ 32=31.3 Mbit/s。

ODN：小区机房出纤量为20芯（数据16芯、广播4芯）：小区机房至地下室交接箱铺设24芯光缆。本方案楼内光缆铺设采用“一箱体一根缆”的方式，A-3-1需铺设16根4芯缆、A-3-2需铺设8根4芯缆、A-3-3需铺设8根4芯缆（4芯缆用两芯，数据与广播）。用户侧采用皮线光缆铺设。

箱体：地下室交接箱采用普通24芯交接箱即可。楼内交接箱内置2个1∶16分路器，一个用于广播平台，另一个用于数据平台。光缆引入后直熔至1∶16分路器。分光后通过法兰盘连接皮线光缆入户即可。楼层交接箱安装于楼道弱电井内。具体可见图4～图5。

图4 楼层交接箱

图5 楼内交接箱示意图

工程注意事项：

（1）1 550 nm直调发射机输入电平80 dBμV。

（2）地下室配线架与弱电井门见图6。可利用此配线架将光缆引至各单元，通过弱电井进行穿缆。

（3）家庭多媒体箱见图7。

从弱电井交接箱中引出皮线光缆穿管进入用户多媒体箱，再经多媒体箱中穿线至用户电视墙，从电视墙穿出连接ONU，实现FTTH业务。

（4）由于FTTH施工熔接量较多，且操作空间小。故需要外聘有电信FTTH施工经验的工程队。施工过程中要严格把控线路衰耗，保证业务可以正常开通。

图6 地下室配线架与弱电井门

图7 家庭多媒体箱

（5）优缺点分析。优点：二级分光比较灵活，弱电井交接箱中只放置两个1∶16分路器，箱体体积较小，箱内熔纤盘更整洁。楼层光缆实现“一箱一缆”，楼层光缆无需开缆，避免重力影响下的光缆损耗，保证整体网络的稳定性。缺点：光缆穿缆施工量大，楼内箱体多。

方案2：一级分光

（1）分光结构：根据带宽要求，为提高用户带宽，每PON口下挂32个用户。此方案EPON系统采用1级分光即1×32结构，广播平台采用3级分光即2×4×32结构，每放大器带256户。EPON系统1∶32分路器放置在楼内交接箱中，广播平台第一级1∶2分路器放置在小区机房，第二、三级分路器分别放置在地下室交接箱、楼内交接箱中。

由于1级分光不灵活，全部采用1∶32结构不能完全满足A-3-1其中2个单元的需求，这里还需要采用2×16结构覆盖两个单元的21～25层用户。

（2）设备位置：广播平台的1 550 nm发射机、EDFA与数据平台的OLT均放置在小区机房。

（3）光缆部分

小区机房——地下室交接箱：1 km 24芯光缆。

地下室交接箱——单元楼层交接箱：由于单元弱电井内无固定光缆设施，这里可以选择铺设特种垂直布线光缆，内有加强件可开缆。

楼层交接箱——用户多媒体箱：如果多媒体箱内有盘纤盘，可考虑铺设一根双芯皮线，这样可以节约成本；如果多媒体箱内没有盘纤盘，可考虑采用两根单芯皮线光缆（双芯皮线光缆裸线需要盘纤盘或其他器件保护固定）。

图8 方案二示意图

（4）方案示意图见图8。

（5）广播平台：小区机房放置1台1 550 nm直调发射机，下挂2台22 dBm光放大器。放大器后分路器结构为2×4× 32，即一台放大器可带256户。入户光功率：8.5 dBm（1∶2分路器损耗4 dBm、1∶4分路器损耗6 dBm、1∶32分路器损耗16 dBm，线路共8个接头，每个接头0.5 dB，光缆损耗0.5 dBm，（22-4-6-16-4-0.5）dBm=-8.5 dBm）。入户型接收机接收最低光功率-15 dBm，留有足够裕量。

数据平台：小区机房放置1台OLT设备，配备2块PON板共16个PON口。每PON口下挂32个ONU，其中15个PON口分光结构为1∶32、1个PON口为2×16。入户光功率分别为-18.5 dBm、-14.5 dBm。（1∶2分路器损耗4 dBm，1∶32分路器损耗16 dBm，线路共6个接头，每个接头0.5 dB，光缆损耗0.5 dB，（1-4-12-3-0.5）dBm=-18.5 dBm）。ONU最低接收光功率-26 dB，留有足够裕量。

EPON上联采用光口上联，上联到市总前端汇聚交换机上。

带宽计算：EPON系统每PON口可用带宽1 000 Mbit/s，按照100%并发率与100%接入率计算每用户可用带宽为1 000 Mbit/s/ 32=31.3 Mbit/s。

ODN：小区机房出纤量为20芯（数据16芯、广播4芯）：小区机房至地下室交接箱铺设24芯光缆。本方案每个单元只铺设一根垂直布线光缆，每单元光缆为1根8芯垂直布线光缆。用户侧采用皮线光缆铺设。

箱体：地下室交接箱采用普通24芯交接箱即可。楼内交接箱内置2个1∶32分路器，一个用于广播平台，另一个用于数据平台。光缆引入后直熔至1∶32分路器。分光后通过法兰盘连接皮线光缆入户即可。楼层交接箱安装于楼道弱电井内。

（6）优缺点分析

优点：楼内光交接箱数量少，光缆较少，铺设施工量少。

缺点：楼内箱体过大，内部熔接过多，整理不便。光缆为特种光缆，需要开缆，对施工队要求较高。每个楼内交接箱覆盖的楼层过多，皮线光缆的铺设量增加。

3 总结

本文结合实际用户需求和网络状况，开展了多种FTTH接入方式的技术对比，最终确定最适合实际网络情况及性价比最高的方案。经过以上试点试验后，太原有线将在全网大力推广FTTH接入技术。

[1]胡保民，刘德明，黄德修.EPON：下一代宽带光接入网[J].光通信研究，2002（5）：22-25.

[2]尹树华，张引发.光纤通信工程与工程管理[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[3]GLENCART Y宽带网络[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[4]唐纯贞.电信网与电信业务[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[5]朱祥华.现代通信基础与技术[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[6]陶智勇，周芳，胡先志.综合宽带接入技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2002.

[7]樊海东.烽火网络：量体裁衣-运营FTTH最佳模式[N].通信产业报，2004-12-05（3）.

[8]张中荃.接入网技术[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[9]韦毅梅，卢麟，王荣.EPON的体系结构和关键技术[J].光通信研究，2003（3）：20-24.

[10]敖立.EPON与GPON技术及产品比较[J].通信世界，2004（4）：37.

渠怀玉，高级工程师，现任太原有线电视网络公司副总经理，总工程师。

Discussion on Taiyun FTTH Network Building Solution

QU Huaiyu
（Taiyuan CATV Network Co.,Ltd.,Taiyuan 030012,China）

For FTTH technical characteristics,combined with the actual situation of Taiyuan CATV network,the technology comparison between EPON and GPON is discussed,as well as the selection of 3 waves in a single fiber or 3 waves in a pair of fiber in the practical application,and the advantages and disadvantages of different construction proposal are discussed through fiber splitter without cascade or cascaded fiber splitter in experimental plot.

FTTH;EPON;GPON

TN915 文献标志码：A DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.011

【本文献信息】渠怀玉.太原市FTTH网络建设方案探讨[J].电视技术，2015，39（6）.

闫雯雯

2014-01-20