光纖覆蓋的技術方案及應用

史文亭

摘? ? 要：盡管我國國內(nèi)的網(wǎng)絡速率在不斷提高，但是與發(fā)達國家相比較仍然存在一定的差距。而包括網(wǎng)絡速率、穩(wěn)定性、網(wǎng)絡延時在內(nèi)的網(wǎng)絡性能是影響國家互聯(lián)網(wǎng)應用的重要因素。因此，國家大力倡導光進銅退，對原來的銅纜網(wǎng)絡進行改造，以實現(xiàn)全面光纖覆蓋。本文主要研究光纖網(wǎng)絡技術在光進銅退改造中的具體應用。

關鍵詞：光進銅退，光纖技術，改造方案

1? 前言

中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，用戶們對于網(wǎng)絡性能要求更高，不僅要更快，還要更穩(wěn)。但是，不容忽視的一個問題就是目前我國固定寬帶平均速率還是比較低的，與世界范圍內(nèi)的發(fā)達國家相比，存在一定差距。為了提高國內(nèi)平均網(wǎng)速，實現(xiàn)光纖全覆蓋，要對原有的銅纜網(wǎng)絡進行改造，改造成光纖網(wǎng)絡。這一過程也可以稱為光進銅退。在光進銅退改造過程中，尤為重要的是對改造方案的設計，這也是本文研究的重點。

2? 銅纜技術概述

2.1? 簡介

銅纜技術誕生于上世紀九十年代，其中最為常見的技術就是ADSL，即非對稱數(shù)字用戶線路。ADSL由數(shù)字用戶線路接入復用器、主干電纜、交接箱、入戶配線電纜、分離器、寬帶貓連接而成，優(yōu)勢是通過調(diào)制解調(diào)技術緩解了信號衰弱嚴重問題，實現(xiàn)了長距離傳輸，保證了寬帶速率。

2.2? 不足之處

銅纜技術存在一定的不足，具體有：ADSL寬帶質(zhì)量容易受到銅纜質(zhì)量的影響。一處有問題，處處受影響;以目前用戶使用需要來說，ADSL寬帶速率太低，已經(jīng)無法滿足;裝機復雜，維修工作耗時耗力;局端設備覆蓋用戶數(shù)少。因此，急需要進行改造。

2.3? 改造現(xiàn)狀

目前的銅纜改造情況主要有兩種，一種是保留原有的銅纜線路，繼續(xù)讓它發(fā)揮作用，其中最為典型的就是G.fast方案;另一種就是進行光進銅退改造，利用光纖覆蓋技術來替換原來的銅纜技術，目前最常用的就是GPON與EPON技術。本文主要研究光進銅退改造技術。

3? 光纖技術概述

3.1? 簡介

光纖技術主要有LAN（以太網(wǎng)）技術與PON（無源光纖網(wǎng)絡）技術。LAN網(wǎng)絡一共有三種標準即 IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3z，這些分別代表了 10M，100M，1000M 的高速網(wǎng)絡。LAN技術的優(yōu)勢是寬帶速率高、穩(wěn)定性好、易擴展、成本低。PON網(wǎng)絡最主要的組成部分是 OLT（光線路終端設備）、MDF（光配線網(wǎng)絡） 和 ONU（光網(wǎng)絡單元）。PON技術的優(yōu)勢是寬帶速率高、利用率好、成本低。PON技術也是本文的主要研究對象。

3.2? 改造應用

利用光纖技術對銅纜技術網(wǎng)絡進行改造主要是為了提高網(wǎng)絡速率、穩(wěn)定性，降低延時，為用戶提供更好的網(wǎng)絡服務。固然，光纖技術不管是LAN技術還是PON技術都具有諸多優(yōu)點，適合用于銅纜網(wǎng)絡改造。但是在改造過程中還是有需要問題需要解決，其中最為關鍵的就是要設計好改造方案。

4? 光纖技術組網(wǎng)方案選擇

4.1? PON設計方案

基于PON技術的光纖到樓設計方案，即PON，其拓撲圖如圖1所示。具體的操作是：保留原有機房，將原來的ADSL設備換成以太網(wǎng)交換機;在每一層樓新建A箱;利用原有電纜線開通業(yè)務，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一種設計方案的不足是所能夠提供的寬帶速率比較低，無法滿足當前改造需要。當然，也可以通過升級以太網(wǎng)來提高寬帶速率。這樣做雖然能夠提高寬帶速率，但是所需要的全光口交換機以及光模塊的數(shù)量大幅增加，成本也就上漲。

4.2? PON+FTTB設計方案

基于PON技術的光纖到樓設計方案，即PON+FTTB，其拓撲圖如圖2所示。具體的操作是：不再需要機房，因此可以退租;重新布線，根據(jù)覆蓋范圍決定光交箱數(shù)量;在每個樓道安裝A箱與MDU設備;用原有電纜線開通業(yè)務，如果原有電纜只有兩芯則需要改造。這一設計方案中的寬帶速率達到了光進銅退改造的需要，是符合目前的改造項目的。

4.3? PON+FTTH設計方案

基于PON技術的光纖到戶設計方案，即PON+FTTH，其拓撲圖如圖3所示。具體的操作是：不再需要機房，因此可以退租;重新布線，根據(jù)覆蓋范圍決定光交箱數(shù)量;在每個樓道安裝光配箱;從光纜配線箱到進戶處做水平或垂直覆蓋，使用皮線光纜。與前三個方案相比較，這一設計方案最佳，十分適合光進銅退改造項目。主要是因為綜合寬帶速率、建設成本、工程效率、維護管理等各方面來看，具有顯著優(yōu)勢。

5? 光纖技術組網(wǎng)方案設計

5.1? 設計思路

PON網(wǎng)絡由綜合接入機房里的光纖線路終端OLT、光分配網(wǎng)絡MDF和光網(wǎng)絡單元ONU組成。無源MDF通過光纖連接了OLT和安裝在用戶家里的ONU。而OLT往上通過SW或直連接入BRAS，最后再接入骨干網(wǎng)絡，整個網(wǎng)絡架構如圖4所示。

下面將按照圖中所標注的1技術標準、2PON網(wǎng)絡承載網(wǎng)、3OLT設備組網(wǎng)、4ODN網(wǎng)絡、5PON端口逐一進行設計與分析。

5.2? 技術標準

基于PON技術的標準有兩種，分別是EPON與GPON。其中EPON使用的是IEEE 802.3ah標準，優(yōu)勢是低成本、高帶寬、擴展性強、與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容、方便管理等;GPON使用的是ITU-T G.987標準，優(yōu)勢是傳輸距離遠、光特性強、寬帶速率高等。這兩種技術都比較成熟，完全適合運用于光進銅退項目中。

通過比較兩種技術標準可以發(fā)現(xiàn)：GPON的寬帶下行明顯高于EPON;GPON具有晚上的DBA機制，在寬帶飽和情況下能夠?qū)拵нM行科學分配，實現(xiàn)調(diào)度公平，提高寬帶利用率，較之EPON具有更高的服務質(zhì)量;GPON的分光比更高。因此，選擇GPON技術標準為光進銅退改造的首選。

5.3? 光纖承載網(wǎng)改造設計

光進銅退核心改造的是接入網(wǎng)，即用OLT這種設備以及PON功能去替換

原ADSL銅纜接入方案。這其中就涉及到承載網(wǎng)的改造。為什么要改造承載網(wǎng)，主要是因為光進銅退改造后寬帶速率上提，原本的承載網(wǎng)已經(jīng)無法需要或者說無法承受高寬帶、大流量的沖擊。只有先對承載網(wǎng)進行改造設計，提高其各方面性能，才能實現(xiàn)接入網(wǎng)的意義，才能真正落實光進銅退改造。

承載網(wǎng)改造有兩個目的：提供更高的網(wǎng)絡帶寬平臺支撐;提高網(wǎng)絡保護能力。其具體改造設計方案有四種：

（1）OLT通過雙路由裸纖或OTN上聯(lián)同一臺SW。

（2）OLT分別通過單路由裸纖上聯(lián)不同SW。

（3）OLT分別通過兩組雙路由裸纖或OTN上聯(lián)不同SW。

（4）在OLT附近機房新建BRAS核心業(yè)務節(jié)點，通過OTN或雙路由裸纖直接BRAS。這四種方案特點不同，優(yōu)勢不同，適合的項目不同。

5.4? OLT布局設計

OLT布局設計主要包括三個方面：選址、覆蓋半徑、設備。

5.4.1? 選址

OLT安裝選址很重要，常見的方式是：綜合接入機房以及下沉在小區(qū)內(nèi)。這兩種方式各具優(yōu)劣勢。綜合接入機房優(yōu)勢是無需新建機房可節(jié)省建設成本、安全性好;劣勢是使用光纜多、分光比低、收光功率范圍相對小、維護麻煩。下沉在小區(qū)內(nèi)優(yōu)勢是使用光纜少、分光比高、收光功率范圍相對大、維護方便;劣勢是需要新建機房、安全性差。

5.4.2? 覆蓋半徑

根據(jù)計算，城市OLT最佳覆蓋半徑是2km～3km，鄉(xiāng)村OLT最佳覆蓋半徑是在6km以內(nèi)。

5.4.3? 設備

在OLT設備的選擇上，通過比較華為MA5680T、中心C300、貝爾7360三家的性能參數(shù)，最終選擇了華為MA5680T作為OLT設備，其具體的性能參數(shù)如表1。

5.5? PON端口設計

PON端口設計所指的端口是用戶端端口，具體包括了分光路器的端口與樓道ONU的端口。在設計PON端口是要考慮光路衰減與足額分配兩個因素。首先是光路衰減，端口數(shù)過多會導致光路衰減過大，容易發(fā)生故障。其次是足額分配，端口數(shù)過少就無法做到足額分配，導致成本增大。經(jīng)過計算，1：64及1：128分光器光路衰減過大，因此不建議使用。光纖到樓情況下，建議選擇1：16及以下分光器。光纖到戶情況下，建議選擇1：32及以下分光器。

6? 光進銅退改造實例分析

6.1? 改造前基本狀況

北京國彬大廈，一共有310戶，網(wǎng)絡寬帶鏈接方式是租用大廈內(nèi)機房，利用ADSL銅纜技術連接到各戶，所采用的的接入設備是華為SmartAX MA5605，接入容量為65戶，用戶可申請最高寬帶速率為4M。目前的現(xiàn)狀是設備老舊，故障率較高，寬帶速率太低無法滿足用戶需要，以及機房租金高漲，必須要進行光進銅退改造，除去老舊的銅纜，采用光纖來連接網(wǎng)絡。

6.2? 光纖承載網(wǎng)改造

由于大廈內(nèi)機房租金高漲，所以光進銅退方案中不再續(xù)租機房，每年可節(jié)省租金2萬元。按照前文所分析，基于PON的光纖技術最為合適。本改造工程中采取了基于PON的光纖到樓方案。對于機房的選擇，根據(jù)第四章光纖技術組網(wǎng)方案設計中OLT覆蓋距離方案設定，選定本局內(nèi)機房作為多業(yè)務接入點，接入設備為華為SmartAX MA5680T。

6.3? 光纖接入網(wǎng)改造

考慮到成本的關系，不再續(xù)租大廈內(nèi)的機房，因此需要在大廈內(nèi)新建一套無源光配線箱。對于高層建筑建筑來說，建設無源光配線箱須遵循一定原則：建設位置應選擇建筑中層偏下處。因此，最終確定在八樓新建一套無源光配線箱。本改造工程使用的是基于GPON技術標準的FTTH技術，310戶最終需要的端口數(shù)約為93個，網(wǎng)速速率要求是100M，根據(jù)分光配網(wǎng)絡原則，分光比可以選擇6個1：16分光器、3個1：32分光器、2個1：64分光器。根據(jù)計算最終選擇1：32分光器作為光分配網(wǎng)絡設備。

6.4? 改造后結果對比

之所以對國彬大廈進行光進銅退改造，就是為了解決之前的設施老舊、故障率高、維護成本大、寬帶速率低等問題，以提高網(wǎng)絡保護能力，提高寬帶速率，降低網(wǎng)絡延遲，減少成本。如果達不到預想的效果，那也就沒有改造的必要。下面將從寬帶速率、網(wǎng)絡延遲、故障率、成本等方面比較改造前后基本狀況，以驗證改造效果。

表2? 國彬大廈光進銅退網(wǎng)絡改造前后比較

[比較項目 改造前 改造后 網(wǎng)絡介質(zhì) 銅纜 光纖 網(wǎng)絡技術 ADSL GPON 網(wǎng)絡模型 銅纜接入 光纖到戶 寬帶速率 4M 100M 網(wǎng)絡延遲 約50ms 約5ms 故障狀況 故障率約為2‰ 故障率約為0.01‰ 網(wǎng)絡保護 無保護 有保護 總體成本 有機房成本，維護成本高 無機房成本，維護成本低 ]

通過以上表中比較結果，可知光進銅退改造在各個方面都具有明顯優(yōu)勢?？梢哉f，在本工程中基于PON光纖技術的網(wǎng)絡改造是十分成功的，達到了預期的效果。

7? 結語

通過本文研究可以發(fā)現(xiàn)，以PON技術為基礎的光纖到戶設計方案最為適合光進銅退改造，不僅能夠提高網(wǎng)絡速率與穩(wěn)定性，降低網(wǎng)絡延時，而且建設成本低，便于維護管理?？偟膩碚f，不同狀況的光進銅退改造情況適合的方案不同。在設計時要根據(jù)實際情況而定，選擇最合適的方案。

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