基于光纤物理网规划建设方案的研究

汪永兵 温晨鹰 田礼铭

杭州市地下管道开发有限公司 浙江 杭州 310000

引言

浙江省为推进国家数字经济创新发展试验区建设，制定了《浙江省数字经济促进条例》，大力发展以新技术、新制造、新基建、新业态和新治理为主要特征的数字经济，推动工农业和服务业的数字化转型，势必要求加快部署以5G、数据中心、下一代互联网为代表的数字基础设施，并推进其在国民经济各领域的广泛应用，为我省经济高质量发展提供新动能。

杭州是政府数字化转型先行城市，先后承担了国家电子政务综合试点、“互联网+政务服务”试点、公共信息资源开放试点等工作。“十四五”期间，杭州将以数字化改革带动各领域、各方面改革，运用数字技术、数字思维、数字认知对省域治理的体制机制、组织架构、方式流程、手段工具进行全方位系统性重塑，推动各地各部门流程再造、数字赋能、高效协同、整体智治，这就需要数字基础设施建设先行一步，打下良好的基础[1]。

“十四五”期间，杭州市城市建设投资集团有限公司将依托通信智慧板块的内部优势，大力发展5G基站、通信专网、智慧楼宇、智慧社区、智慧工地等数字信息基础设施、数字管理产品和平台。城投数字专网建设，能通过信息技术切实提高公共服务水平，大大提升集团内部门的行政效率和决策水平，有助于实现集团从管理到服务，从治理到运营，从碎片化的本地应用到协同平台服务的三大飞跃。

1 光纤物理网

1.1 光纤物理网的定义

光纤物理网分为中继调度层和接入层光缆。接入层光缆又细分为骨干层、配线层和引入层。

1.1.1 中继调度层。中继调度层光缆统称中继光缆，主要用于核心机房、汇聚机房光缆中继和光纤调度使用。核心机房、汇聚机房一般应具备如下条件[2]：①大容量的传输节点；②数据城域网节点；③具备较好的局房和管道资源条件。中继调度层光缆的作用有两方面。其一作为局间中继光缆使用；其二是作为区域间光纤调度使用，主要考虑那些在全市范围内的租纤业务。中继调度层光缆的芯数，建议市区一般不小于144芯，县（市）城区间一般不小于96芯，乡镇区域一般不小于48芯。

1.1.2 接入层。接入层光缆分为主干层、配线层和引入层。①主干层：主干层是指汇聚机房与接入机房、光交节点之间，以及接入机房与光交节点之间光缆及其交接设备。城区主干光缆一般不小于288芯，县（市）一般不小于48芯。②配线层：连接光交节点与光配线节点的光缆及其分线设备。③引入层：光配线节点至用户会聚设备以下的光缆，引入层光缆建设同用户接入设备位置相关，建设周期短，可根据需求布放。

本期规划的重点为接入层中的主干层与配线层，中继调度层做结构性建议。

1.2 光纤物理网组网结构

1.2.1 光缆组网方式[3]。①中继调度层网络结构应逐步从星型和环型向网状加星型和环型网的混合网过渡。②骨干层光缆通常为环形，配纤采用交接方式，加强灵活配纤功能。对暂时不能形成环路的地区，要按总体规划分部实施，骨干光缆在同一路由中应根据实际需要考虑纤芯的增减，也可用适当数量的纤芯组环。③从光配线节点到用户端一般采用星型结构，重要用户应选择两条不同的物理路由进入光纤，形成环形结构，以保证光通路的安全。

1.2.2 光缆交接区划分。光缆交接区应以光交接点为中心，依附于城市规划，以城市河流、湖泊、公园、绿化带、主要街道等阻碍光缆线路通行的大型障碍为界，并结合城市中现有的通信管道的实际情况进行划分。

1.2.3 光交节点的设置。光交节点是用户光缆网的基础，是骨干光缆与配线光缆的交汇点，并通过设定的ODF架进行跳接，以适应灵活多变的需求。本次规划以业务为导向，光交设置覆盖在满足集团各子分公司需求点位基础上，结合考虑周边重要客户需求。光交节点城区服务的覆盖半径通常考虑1500-2000m、每一个光交节点以带4个配线光节点的容量为佳。郊区服务范围可适应增大，箱体采用大容量、模块化结构一步到位，为满足中长期扩容需求，内部机框和配线单元根据近期业务需求进行配置，未来逐步扩容。

1.2.4 配线光节点设置。配线光节点尽可能靠近用户，城区节点的服务范围通常在500m左右。

1.2.5 交接箱容量的计算。交接箱容量是覆盖的用户纤芯需求以及进出交接箱的全部光缆的芯数总和为依据来确定的，除直连光纤、备用光纤以外，其余所有光纤包括接入用户的引入光纤均考虑成端进行交接，其中引入层光缆芯数按成端的主干、配线光缆芯数的1.5倍来确定，并以此确定交接箱容量后选择符合要求的额定容量。本次规划中配线光节点主要覆盖4个及以上接入用户，每个用户按6芯纤需求考虑，同时考虑的管孔资源的因素，配线光节点考虑布放48芯光缆，采用144芯光交；主干光节点规划覆盖4个左右的配线节点，且主干光纤成端72芯，采用288芯光交。

2 光纤物理网规划建设方案

2.1 规划建设原则

总体遵循“自上而下规划、自下而上建设”规划建设原则。光纤物理网的建设是一个庞大工程，其建设的内在逻辑，应该是将已有的共识、已可操作的理念、模式和方法进行自上而下的规划。在此基础上，还有更多尚未达成共识、不易操作的工作，只能自下而上、积少成多的去实现。光纤物理网建设要在规划，“优化网络、分层建设、分区建设、突出重点、适度推进、分步实施”。目标网络应保持层次清晰、布局合理、调度灵活、管理方便，并尽可能靠近用户使用光纤，以满足网络的可持续发展和用户多业务综合接入的需求。

2.2 规划建设策略

①附城市规划，以城市的河流、湖泊、公园、绿化带、主要街道等阻碍光缆线路通行的大型障碍进行界定，并结合现有管道光缆的实际情况和网络运维的便捷性。②光交节点接入区的覆盖范围一般为半径1.5～2km的区域以满足业务快速接入需求。具体应根据城区各功能区用户密度和类型合理布置，可根据业务实际需求在郊区或乡村进一步扩大覆盖范围。③每个光交节点接入区对应形成一个小的线路中心，并在其周围铺设光缆和管道，形成整个汇聚范围的覆盖。④以接入区为基本单位进行需求预测和网络建设；接入区一旦划定，应是相对保持稳定的。

2.3 总体规划方案

根据城区既有管道资源和光缆网的现状，按照光纤物理网的分层、分步建设原则，本次规划将光纤物理网按中继调度层、主干层、配线层、引入层来划分。中继调度层光缆主要负责核心机房、汇聚层机房之间的连接。主干层光缆负责汇聚机房至接入机房或光交接箱的线路连接；配线层光缆负责主干光交节点至光配线节点之间的连接；引入层光缆负责接入用户。

光缆建设尽量利用现有管道网络资源，要有较强的可实施性。中继层和主干层光缆从结构上以环形、树形网络结构为主，保证网络安全性。光缆交接箱设置在接入用户较多、光缆引入方便的地方，交接箱容量设置适当超前，方便今后光缆扩容和用户接入。光纤容量设置合适，并可根据需要进行优化、扩容。

2.4 项目建设方案

2.4.1 整体建设方案。规划按西湖、拱墅、临平、上城、滨江、钱塘新区分为六个大区，通过前期调研集团下各子分公司提供的近期及远期的需求点位，在6个大区内按照需求点位的密集度进行网格划分。

在网格内，规划设立辅配光交和主干光交，辅配光交解决网格内需求点位密集的区域，以减少光缆的使用浪费，管道的复用率，主干光交解决2km内的需求点位（一个网格内需求点位不超过12个），主干光交与辅配光交采用树形结构的组网方式，共计规划91只主干光交，53只配线光交。

规划建设接入机房（拱墅区3个，临平区1个，钱江新区1个，上城区4个、西湖区6个、滨江区2个）共17个，区域内的主干光交与接入机房，采用环形加树形组网结构。

根据各区块接入机房的规划建设情况，在每个区内规划建设了汇聚机房（滨江区1个、西湖区1个、上城区1个、拱墅区1个）共4个。

在城东与城西规划设立了两个核心机房，城东的核心机房以杭州地下管道公司为规划地址，城西的核心机房以杭州城投公司为规划地址，后期考虑到城投公司的搬迁，规划地址改到了焦家村，汇聚机房与城东城西的核心机房互联，且城东与城西也进行互联，以此形成双路由保护。

图1 规划总图

2.4.2 分期建设方案。本次规划建设以业务需求为导向，突出重点，适度超前建设，计划分三期实施。

一期建设：根据前期调研水务、燃气、公交、环境、管道公司需求共计530点位，结合周边网格情况，依据光缆需求测算原则设置主辅配光交，主干光交采用大芯数光缆敷设组成环，通过树形结构，下拉光缆至辅配光交，连接至一期需求点位，解决集团各子分公司及地下管道公司现有需求，一期共设立288芯光交91只、144芯光交53只，敷设光缆1680.9km。

二期建设：综合考虑接入后期集团下各子分公司和杭州地下管道公司的需求点位，包含但不限于水务126个、公交295个、燃气9个、环境61个，结合一期建设进一步完善光缆层，在任意网格内，解决最后一公里的需求点位，方便日后业务接入，二期建设光缆834km。

三期建设：主要根据业务发展规模情况，完成机房建设布局城域网设备收敛业务，释放纤芯，构建完整的城投光纤物理网。

表1 建设规模统计表

3 预期成果

城投光纤物理网建成后，将实现安全性、扩展性、管控性、集约性协同一体的平台服务。①安全性。链路与公网物理隔离，数据安全，再结合拟建的分布式数据机房，形成一个数据产生、传输到存储的安全闭环，保证数据的全链可靠；不与运营商公网设备共用，保证网络稳定；自有的基础管线和各类机房，保证运行可靠。②扩展性。自组光纤网，统一规划、传输能力强，业务扩展便捷，可依据业务拓展，同步对网络进行扩展；自主设备组网灵活，各单位可随时按需进行网络调整。③管控性。自有网络实时掌握网络组网及运行情况，能够及时处理网络问题，响应及时。④集约性。自组通信专网集约性高，长期可降低建设成本；统一出口，降低带宽采购成本。

4 结束语

最终，通过城投光纤物理网建设，形成一张城投管网基础网络；在此基础上，搭建全方位、立体化的城市网络，满足自身城市数字化管理各项需求，支撑全域数字化开拓发展。