邢 燕

(中國五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京100053)

0 引言

當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展，網(wǎng)路、智能、云逐漸融入人們的生活和工作中。目前信息傳送的“最后一公里”——互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面，在接入時(shí)仍有瓶頸現(xiàn)象。而采用FTTP光纖到戶“基于PON技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纖到戶”將光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)安裝在家庭中，是目前解決此現(xiàn)象的最佳方案。本文主要探討光纖到戶相關(guān)技術(shù)及設(shè)計(jì)方案。

1 光纖接入網(wǎng)技術(shù)

光纖接入是指用戶完全以光纖作為傳輸?shù)拿劫|(zhì)，與局端相關(guān)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口相連接；或者主干傳輸媒質(zhì)采用光纖、用戶末端傳輸媒質(zhì)采用金屬線或者是無線接入的承載方式。無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于寬帶光纖接入網(wǎng)，根據(jù)技術(shù)和服務(wù)對(duì)象的區(qū)別又分為以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)、吉比無源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)。

無源光網(wǎng)絡(luò)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，它的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)是由服務(wù)提供商側(cè)的光線路終端(OLT)、用戶側(cè)的無源光分配網(wǎng)(ODN)、光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)組成的點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)，單纖雙向傳輸，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。樹型是從局端OLT設(shè)備的一個(gè)接入側(cè)光接口及其下帶的ODN，連接多個(gè)ONT設(shè)備，進(jìn)行連接和通信的拓?fù)?。PON參考結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 PON參考結(jié)構(gòu)圖

EPON、GPON采用PON樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)以太網(wǎng)的接入。二者在物理層采用PON技術(shù)，在鏈路層基于以太網(wǎng)協(xié)議，因此綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以快速靈活的服務(wù)重組。與現(xiàn)有的以太網(wǎng)能夠兼容、管理方便，且沒有用電源的電子設(shè)備，避免了電磁干擾和雷電影響等。EPON的下行速率為1.25Gbps，上行速率為1.25Gbps。GPON的下行速率更高達(dá)2.5Gbps，上行速率為1.25Gbps。

2 光分配網(wǎng)

光分配網(wǎng)(ODN)是指OLT與ONT之間，由光纖、光纜及光配線產(chǎn)品無源光元件(如光連接器和光分路器等)組成的無源光分配網(wǎng)絡(luò)。下行方向?yàn)镺LT到ONT，采用廣播方式，OLT發(fā)送的信息通過ODN內(nèi)的無源光分路器(OBD)1:N(或2:N)送達(dá)到各個(gè)ONT。無源光分路器(OBD)是光接入的核心部分，這種無源器件可以將1路或2路光信號(hào)分成多路光信號(hào)傳至ONT，同時(shí)也可反向?qū)⒍嗦饭庑盘?hào)合成1路或2路光信號(hào)送至OLT。上行方向?yàn)镺NT到OLT，采用時(shí)分多址方式，ONT會(huì)依據(jù)OLT指定的時(shí)間發(fā)送信息，該信息只送到OLT，而不會(huì)送到其他ONT。

3 光纖到戶通信系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用及構(gòu)成

光纖到戶通信系統(tǒng)為用戶提供話音、數(shù)據(jù)、和視頻融合的寬帶接入系統(tǒng)。它將PON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)運(yùn)用到系統(tǒng)中，并具備話音、數(shù)據(jù)和視頻三種信號(hào)在同一網(wǎng)絡(luò)傳送的能力。其系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

圖2 寬帶光纖接入到戶通信系統(tǒng)框圖

3.2 系統(tǒng)接口

業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口SNI(Service Node Interfac)是寬帶光纖接入網(wǎng)與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)(SN)相連接的接口，可分別接入多個(gè)提供特定業(yè)務(wù)SN和提供綜合業(yè)務(wù)SN，或接入支持相同業(yè)務(wù)的多個(gè)SN。

用戶終端設(shè)備或者用戶網(wǎng)通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI(User Network Interface)接入寬帶光纖接入網(wǎng)。

光線路終端設(shè)備(OLT)是接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)側(cè)設(shè)備，設(shè)置在服務(wù)提供商(電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者)，將各種業(yè)務(wù)信號(hào)(公用電話交換網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)視頻等)匯聚后傳輸給終端用戶、并將終端用戶的信號(hào)按照業(yè)務(wù)類型分別匯聚再返回各業(yè)務(wù)網(wǎng)。局端設(shè)備OLT端口單根光纖通過OBD分為多根光纖引至多個(gè)用戶 ONT(如 16、32、64、128 個(gè))。

ONT是用戶節(jié)點(diǎn)側(cè)設(shè)備，設(shè)置在用戶家中，安裝在用戶家居配線箱內(nèi)?？芍苯訛橛脩艚K端提供話音、數(shù)據(jù)接口，通過銅纜配線或無線方式對(duì)連接的用戶群提供話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，或在用戶端分別增加NT設(shè)備(如家庭網(wǎng)關(guān))提供話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

4 有線電視光纖到戶系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用

光纖到戶有線電視系統(tǒng)是應(yīng)用PON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)構(gòu)成見圖3。

有線電視網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)類型可包括三大類。

(1)應(yīng)用類業(yè)務(wù):包括有線電視廣播類和互動(dòng)電視類業(yè)務(wù)。

(2)傳輸類業(yè)務(wù):包括基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、安防服務(wù)、多媒體通信、互聯(lián)網(wǎng)接入、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送增值、多媒體通信、媒體內(nèi)容中心服務(wù)和信息中心業(yè)務(wù)。

圖3 有線電視光纖到戶系統(tǒng)框圖

(3)信息服務(wù)類業(yè)務(wù):可包括家庭遠(yuǎn)程教育、家庭跨屏分享娛樂、電視信息服務(wù)業(yè)務(wù)、電視支付業(yè)務(wù)、家庭購物、電視電話社區(qū)服務(wù)、家庭安防服務(wù)、家庭遠(yuǎn)程醫(yī)療、家庭遠(yuǎn)程控制以及基于廣電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

4.2 系統(tǒng)組網(wǎng)及接口

FTTP接入分配網(wǎng)采用EPON、GPON組網(wǎng)，同時(shí)還需適應(yīng)時(shí)代，關(guān)注下一代EPON、GPON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展和設(shè)備商用進(jìn)程。

FTTP由OLT、ODN和ONT組成，通過網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)三部分的統(tǒng)一管理。OLT布置在分前端、接入節(jié)點(diǎn)機(jī)房。ONT設(shè)置于用戶家中。EPON的ODN一般采用32路分光，GPON采用64路分光。

FTTP支持IP數(shù)據(jù)、POTS或VoIP語音業(yè)務(wù)、廣播式和交互式視頻業(yè)務(wù)。

SNI應(yīng)支持 GbE，可支持10GbE、10/100 Base-t接口；以太網(wǎng)接口應(yīng)配置至少2個(gè)，且支持鏈路匯聚功能。SN1可支持 E1、CATV RF和 V5.2接口。UNI應(yīng)支持10/100 Base-T接口，可支持 E1、CATV RF和普通電話Z接口。

5 住宅小區(qū)光纖到戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

光纖到戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以現(xiàn)行國標(biāo)GB 50846-2012《住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)光纖到戶通信設(shè)施工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《住宅光纖到戶規(guī)范》)及GB/T 50200-2018《有線電視網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為設(shè)計(jì)依據(jù)。規(guī)范中關(guān)于設(shè)計(jì)光纖到戶系統(tǒng)的強(qiáng)制性條文設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行。

在已實(shí)現(xiàn)光纖傳輸?shù)牡貐^(qū)，通信應(yīng)采用光纖到戶方式。多家電信運(yùn)營商平等接入、住戶自由選擇。室外的地下通信管道、有線廣播電視管道、人(手)孔井、設(shè)備間、光纜交接箱等基礎(chǔ)設(shè)施，須與小區(qū)同步建設(shè)。

(2)用戶光纜配置

設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)住戶對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求及當(dāng)?shù)氐臓顩r配置用戶光纜。高配置方案，為用戶提供入戶光纖為2根2芯光纜，一根為寬帶光纖接入、一根為有線電視網(wǎng)絡(luò)接入，其中1芯可根據(jù)住戶通信業(yè)務(wù)要求接入不同的電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者網(wǎng)絡(luò)或各預(yù)留1芯作為備份。低配置方案，入戶光纜為每家2根1芯光纜，一根為寬帶光纖接入、一根為有線電視網(wǎng)絡(luò)接入。

(3)用戶接入點(diǎn)及用戶接入點(diǎn)位置的確定

用戶接入點(diǎn)為多家(一般按3家)電信運(yùn)營商共同接入的場(chǎng)所。用戶接入點(diǎn)的位置設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)建筑形成的配線區(qū)以及所轄的用戶數(shù)量來確定，宜按下列原則設(shè)置。

單棟高層住宅宜設(shè)置在本建筑物的電信間內(nèi)；多棟住宅宜設(shè)置在共用的電信間內(nèi)；別墅區(qū)宜設(shè)置在室外光纜交接箱或設(shè)備間內(nèi)。

住戶數(shù)量＜300戶的小區(qū)，可只設(shè)置一個(gè)配線區(qū)，設(shè)置在較中心位置，由設(shè)備間(用戶接入點(diǎn))直接布放光纜至每棟住宅樓。

住戶＜120戶的別墅小區(qū)，可只設(shè)置一個(gè)配線區(qū)，設(shè)置在較中心位置，由光纜交接箱或設(shè)備間(用戶接入點(diǎn))直接布放光纜至每棟別墅。光纜交接箱宜安裝在安全隱蔽、不影響環(huán)境美觀、不易受外界損傷的位置。

(4)設(shè)備間設(shè)計(jì)

設(shè)備間是住宅小區(qū)內(nèi)安裝運(yùn)營商通信配線設(shè)備的場(chǎng)所，也是配線光纜的匯聚點(diǎn)。每個(gè)住宅小區(qū)應(yīng)設(shè)置1個(gè)設(shè)備間。設(shè)備間考慮靠近物業(yè)管理中心機(jī)房，且宜設(shè)置在小區(qū)中心位置。

電信間是放置配線設(shè)備并進(jìn)行室內(nèi)外線纜交換的場(chǎng)所。一般住宅小區(qū)可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)電信間，電信間宜設(shè)置在首層或地下一層。

電信間、設(shè)備間內(nèi)應(yīng)設(shè)置1個(gè)住宅建設(shè)方機(jī)柜和3家電信運(yùn)營商機(jī)柜，共4個(gè)機(jī)柜。機(jī)房?jī)?nèi)采用600 mm(寬)×600mm(深)小機(jī)柜時(shí)，面積為 10m2，尺寸為4m×2.5m。采用800 mm(寬)×800mm(深)大機(jī)柜時(shí)，面積為15m2，尺寸為5m×3m。

(5)家居配線箱

家居配線箱安裝于用戶室內(nèi)，是完成信息互通與通信業(yè)務(wù)接入的多功能配線箱體。箱體滿足家庭內(nèi)部的各種弱電智能設(shè)備集中布放，并對(duì)弱電信號(hào)線統(tǒng)一布放管理。考慮長遠(yuǎn)發(fā)展，由電信間至少引入2根暗管至每戶箱體。

家居箱內(nèi)安裝有光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，并根據(jù)用戶需要選擇安裝各種智能弱電系統(tǒng)設(shè)備，且箱體內(nèi)部應(yīng)安裝AC220V單相交流電源插座，并采取強(qiáng)弱電安全隔離措施。

家居配線箱根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求、信息點(diǎn)及引入線纜、戶內(nèi)線纜的數(shù)量來確定箱體規(guī)格。家居配線箱所占用空間參照尺寸為400mm(高)×300mm(寬)×120 mm(深)。設(shè)計(jì)家居配線箱時(shí)，建議安裝在便于維護(hù)的地方，例如暗裝在門廳、客廳或壁柜墻內(nèi)等。

(6)地下通信管道

地下通信管道的管孔、電信間及設(shè)備間面積，均應(yīng)滿足至少3家電信運(yùn)營商業(yè)務(wù)接入。地下通信管道的總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)線纜的終期容量確定，并應(yīng)符合規(guī)定:地下通信管道的管孔可選用單孔管、單孔管內(nèi)穿放子管或多孔管。每條光纜應(yīng)單獨(dú)占用多孔管的一個(gè)管孔或單孔管內(nèi)的一個(gè)子管。同時(shí)地下通信管道應(yīng)預(yù)留一個(gè)到兩個(gè)備用管孔。

(7)配線光纜及配線設(shè)備的容量

用戶光纜、配線設(shè)備及配線光纜的容量應(yīng)滿足遠(yuǎn)期通信業(yè)務(wù)的需求，并應(yīng)預(yù)留10%的維修余量。

6 住宅小區(qū)光纖到戶設(shè)計(jì)工程案例

(1)工程概況

某住宅小區(qū)共1 620戶，由18棟多層住宅樓組成。每棟住宅樓共90戶、住宅樓高為6層、5個(gè)樓宇單元、每層3個(gè)住戶。下面以光纖到戶通信系統(tǒng)為例探討住宅小區(qū)光纖到戶設(shè)計(jì)。

(2)用戶接入點(diǎn)和用戶光纜配置

本項(xiàng)目接入點(diǎn)按引出1芯光纖至每戶家居配線箱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，按低配置用戶光纜標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。3棟多層住宅樓組成1個(gè)配線區(qū)，設(shè)置1個(gè)接入點(diǎn)。每個(gè)配線區(qū)管轄住戶數(shù)量均為270戶。

3家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者各配置5個(gè)1:64光分路器，并從設(shè)備間引來1根8芯配線光纜。每家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者各配置一個(gè)機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜內(nèi)需滿足安裝24個(gè)12端口的光纖配線架和5個(gè)1:64光分器及278芯光纖(8芯備用)的接續(xù)及盤留的空間。

住宅建設(shè)方配置一個(gè)機(jī)柜，機(jī)柜需滿足408芯光纖的引出、成端及盤留，其中本住宅樓5根24芯光纖，另兩棟住宅樓各一根144芯光纜，并滿足35個(gè)12端口的光纖配線架的安裝及至少278根光纖跳線引入。

(3)電信間

電信間設(shè)置在本配線區(qū)某一多層住宅樓內(nèi)，每3棟住宅樓設(shè)一個(gè)機(jī)柜，機(jī)柜規(guī)格選用600 mm(寬)×600mm(深)小機(jī)柜，共需放置4個(gè)機(jī)柜。電信間面積均為10m2。

(4)住宅樓配線設(shè)計(jì)

未設(shè)置電信間的住宅樓，在三單元的一層設(shè)置144芯總光纖配線箱為本樓服務(wù)。在其他單元一層分別設(shè)置24芯單元光纖配線箱。從電信間引來一根144芯用戶光纜經(jīng)總光纖配線箱分配至各單元配線箱1根24芯光纜，從單元配線箱再分別引出18根1芯光纜至各住戶室內(nèi)的家居配線箱。

(5)設(shè)備間

本小區(qū)共設(shè)6個(gè)配線區(qū)，6個(gè)配線區(qū)的配線光纜匯聚于設(shè)備間。每家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者需從公用電信網(wǎng)引入1根48芯的光纜。每家電信運(yùn)營商還要從設(shè)備間引出6根8芯光纜至各個(gè)用戶接入點(diǎn)，每個(gè)配線區(qū)1根8芯光纜，總芯數(shù)為48芯。

每家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者配置1個(gè)機(jī)柜，機(jī)柜滿足8個(gè)12端口光纖配線架的安裝及96芯光纖的出入、盤留。

設(shè)備間面積為10m2，在設(shè)備間內(nèi)設(shè)置3個(gè)600 mm(寬)×600mm(深)的小機(jī)柜，且機(jī)柜在設(shè)備間內(nèi)按列布置。

(6)設(shè)計(jì)總結(jié)

住宅小區(qū)用戶數(shù)量多、容量大。一般采用集中分光模式。設(shè)計(jì)時(shí)，首先確認(rèn)用戶光纜配置、統(tǒng)計(jì)用戶接入點(diǎn)。再確定小區(qū)設(shè)備間、電信間的位置和面積。最后確定小區(qū)地下通信管道的管孔容量、預(yù)留的配線設(shè)備安裝空間。將多家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者的市政主光纖引入小區(qū)的機(jī)房，通過無源光傳輸網(wǎng)路引至家居配線箱。家居配線箱箱內(nèi)安裝光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)等設(shè)備。ONT設(shè)備通過室內(nèi)的電纜、數(shù)據(jù)線或無線接入連接至戶內(nèi)的電視機(jī)和計(jì)算機(jī)，即可同時(shí)接收電視與數(shù)據(jù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光纖到戶設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)束語

國家大力發(fā)展有線電視及寬帶網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)時(shí)需采用成熟、先進(jìn)的國內(nèi)、國際通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有承載雙向、交互式多業(yè)務(wù)的能力滿足電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合的技術(shù)要求。設(shè)計(jì)住宅小區(qū)光纖到戶系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)規(guī)范確定用戶光纜容量，規(guī)劃用戶接入點(diǎn)、配線區(qū)、設(shè)備間和電信間，并根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，做好配線設(shè)備和光纜選型。滿足居民對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求，推進(jìn)“寬帶中國”的戰(zhàn)略實(shí)施。