［王偉波］

1 引言

根據(jù)工信部十四五信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，進一步加快“千兆城市”建設(shè)持續(xù)擴大千兆網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍是各大運營商寬帶接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個重點工作。目前千兆寬帶主要采用XG-PON 技術(shù)部署，XG-PON 是在GPON技術(shù)的基礎(chǔ)上演進的升級版本[1]，XG-PON 與GPON 系統(tǒng)都是點到多點結(jié)構(gòu)，XG-PON 系統(tǒng)與GPON 系統(tǒng)在上下行波長范圍及采用波長上完全不重疊，兩者通過WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分復用）方式共存（以外置合分波器或者通過Combo 光模塊的方式來實現(xiàn)）。XG-PON 可以共享現(xiàn)有ODN（Optical Distribution Network，光配線網(wǎng)絡(luò)）（分光器、光纜）資源。由于各種原因，部分地市XG-GPON OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）設(shè)備下沉幅度過大，雖然節(jié)省了主干纖芯，但也造成覆蓋面窄、設(shè)備效益低、設(shè)備安全性不高等問題。為提高網(wǎng)絡(luò)能力和適應未來PON 網(wǎng)絡(luò)演進，需要及時推進XG-GPON 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提高寬帶接入網(wǎng)能力與效益。

本文以國內(nèi)某地市網(wǎng)絡(luò)為例，結(jié)合運營商極簡目標架構(gòu)、存在問題以及網(wǎng)絡(luò)降本增效、高品質(zhì)服務(wù)思路，探討XG-PON OLT 設(shè)備部署優(yōu)化思路，為千兆寬帶接入網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和優(yōu)化提供參考，助力千兆全光城市高效穩(wěn)質(zhì)建設(shè)。

2 千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)演進與發(fā)展需求

2.1 PON 技術(shù)演進

PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）是實現(xiàn)FTTx 光纖接入的主要技術(shù)，提供點對多點的光纖接入[2]。PON 網(wǎng)絡(luò)演進約每八至十年一代，現(xiàn)階段10G PON（XG-PON）已經(jīng)規(guī)模應用。為了滿足日益增長的 VR(虛擬現(xiàn)實)/AR(增強現(xiàn)實業(yè)務(wù))等新型業(yè)務(wù)需求，下一代光接入網(wǎng)系統(tǒng)朝著更大覆蓋范圍、超大容量、更多接入用戶數(shù)的方向演進。主要有兩個技術(shù)途徑，一是增加單波長的帶寬，TDM PON 向單波長50Gb/s 發(fā)展，通過單波長提供50Gb/s 速率能力，沿用點到多點的PON 的架構(gòu)以及TDM（Time-Division Multiplexing，時分復用）技術(shù)，兼容現(xiàn)有ODN 網(wǎng)絡(luò)。另一個是增加光纖的波長利用率，通過WDM PON 的方式，擴展使用更多頻點（波長），在同一根光纖上雙向采用頻點（波長）數(shù)目大于3 個以上，并利用波分復用技術(shù)實現(xiàn)上行接入，提高系統(tǒng)容量擴展和接入能力等。WDM PON 分為波長選擇方式波分復用無源光網(wǎng)絡(luò)（WS-WDM-PON）和波長路由方式波分復用無源光網(wǎng)絡(luò)（WR-WDM-PON），主要的區(qū)別在于濾波器件是位于ONU 還是在光分路器上。波長路由的特點是無源器件插損低，但是不兼容傳統(tǒng)的PON 的ODN；波長選擇方案可與傳統(tǒng)PON 的ODN 兼容，但系統(tǒng)插損高[3]。

未來PON OLT 設(shè)備能力都將得到極大提升，單臺OLT設(shè)備可支持的用戶數(shù)量和用戶帶寬更大，單纖芯可支持的用戶數(shù)量更多，主干纖芯的能力將得更大利用。

2.2 千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求

網(wǎng)業(yè)協(xié)同的低成本建網(wǎng)是目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)趨勢，在具體實踐中，減少用戶機房，降低機房租金、電費和維護等費用是落實低成本建網(wǎng)的主要手段，因此從網(wǎng)絡(luò)效益提升角度看，提高設(shè)備的機房集中度是主要趨勢。

從用戶體驗來看，網(wǎng)速快、時延低、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定是基本要求。對于網(wǎng)速、時延需要從全程全網(wǎng)的角度來看，任何一個環(huán)節(jié)都有可能影響用戶的體驗，在實踐中發(fā)現(xiàn)，除了運營商網(wǎng)絡(luò)外，用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、好壞也是決定用戶體驗的關(guān)鍵因素，目前運營商也在加大FTTR 服務(wù)的投入，從根本上解決用戶體驗的最大瓶頸。另外接入網(wǎng)OLT設(shè)備、PON 網(wǎng)絡(luò)安全性對用戶體驗也有較大影響，客戶希望網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、不中斷，因此提高網(wǎng)絡(luò)安全能力，減少因客觀因素導致的業(yè)務(wù)中斷也是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)優(yōu)化的一個重要考量因素。

3 千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路

3.1 目標網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)運營商機房架構(gòu)，綜合接入機房定義為主要的OLT 機房，綜合接入機房出入局路由、光纜資源、電源保障能力等方面均高于一般BBU 集中機房和普通基站。同時主干光纜主要圍繞綜合接入機房建設(shè)，OLT 設(shè)備部署在綜合接入機房可以充分利用機房主干光纜的業(yè)務(wù)收斂能力。未來接入層OTN 也將下沉至綜合接入機房，OLT 部署在綜合接入機房的效益最高，可以充分利用主干光纜的業(yè)務(wù)收斂能力，也可以通過OTN 解決OLT 上聯(lián)鏈路的安全問題，符合如圖1 所示的未來極簡網(wǎng)絡(luò)演進目標。

圖1 接入網(wǎng)、機房、OTN 目標架構(gòu)示意圖

3.2 千兆寬帶接入網(wǎng)建設(shè)思路

千兆寬帶接入網(wǎng)建設(shè)包括OLT 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、ODN 網(wǎng)建設(shè)和用戶端網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，任何一環(huán)節(jié)都會影響寬帶接入網(wǎng)的質(zhì)量和口碑。千兆寬帶接入網(wǎng)可以利舊共享現(xiàn)有ODN網(wǎng)絡(luò)，無需單獨新建；OLT 設(shè)備部署是運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點工作，決定了接入網(wǎng)的能力和效益；用戶端網(wǎng)絡(luò)雖然不在運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)范圍內(nèi)，但其對千兆寬帶業(yè)務(wù)的使用體驗口碑起關(guān)鍵作用，需重視解決。因此，為保障用戶獲得滿意的服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗，需要從用戶端家庭網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)等角度考慮端到端網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的方案[4]。

（1）網(wǎng)絡(luò)端OLT 建設(shè)思路

目前接入網(wǎng)OLT 設(shè)備有集中部署和下沉部署兩種思路，如圖2 所示。集中部署是指將OLT 設(shè)備部署在綜合接入機房（業(yè)務(wù)匯聚機房），通過綜合接入機房的主干光纜進行業(yè)務(wù)收斂，解決覆蓋區(qū)域業(yè)務(wù)接入需求。下沉部署是指將OLT 設(shè)備下沉至末端機房（如普通基站、接入間），解決現(xiàn)有綜合接入機房和主干光纜覆蓋不足區(qū)域的寬帶業(yè)務(wù)接入需求，下沉部署是集中部署的補充，兩種思路各有優(yōu)劣，適合不同場景部署。

圖2 網(wǎng)絡(luò)端 OLT 兩種部署思路示意圖

（2）用戶端網(wǎng)絡(luò)FTTR 部署思路

FTTR(Fiber to The Room，光纖到房間)是業(yè)界普遍認可的千兆寬帶用戶網(wǎng)絡(luò)，ITU-T 針對FTTR 的標準化工作已經(jīng)正式展開，主要包含網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、光層參數(shù)、交互協(xié)議和遠程管理等相關(guān)標準，將進一步推動FTTR 實現(xiàn)千兆光接入網(wǎng)向千兆家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。FTTR 的技術(shù)方案分為P2P 方案和P2MP 方案[5]，P2P 方案基于以太網(wǎng)技術(shù)，主、從光貓通過單芯雙向光模塊連接，最多可連接4 個從光貓，主/從光貓均為帶Wi-Fi6 路由功能[6]的一體機。P2MP 方案基于GPON 技術(shù)，通過不等比分光器，級聯(lián)多個從光貓，數(shù)量可達16 個。結(jié)合FTTR 實際開通情況看，不同的用戶對價格敏感度有較大差異，普通千兆寬帶大多數(shù)用戶價格敏感度更高，建議采用更便宜的P2P 方案，4 個從光貓基本可以滿足大多數(shù)家庭的使用需求。在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、酒店、餐飲、商超、小型工廠等應用場景中建議采用P2MP 方案，運營商應自身結(jié)合市場發(fā)展策略，對不同用戶提供差異化的產(chǎn)品服務(wù)。

家庭網(wǎng)絡(luò)已成為寬帶服務(wù)差異化的關(guān)鍵領(lǐng)域，運營商紛紛加大對FTTR 到房間的投入，依靠家庭光纖到房間（FTTR）和Wi-Fi 6 的技術(shù)結(jié)合來提升網(wǎng)絡(luò)體驗效果并獲得收益。

考慮到FTTR 實際用戶類型、戶型等差異比較大，在方案選擇和組網(wǎng)上有較高靈活性，故本文不對FTTR 的具體部署展開分析。

3.3 OLT 不同場景部署方式對比分析

本文探討OLT部署方案都是基于已有綜合接入機房、普通基站機房的情況下，因此OLT 部署主要受管道、主干光纜資源制約，在覆蓋相同的目標用戶時，XG-PON OLT 部署可以歸納為兩種建設(shè)場景，一是“具備管道子管”場景，二是“有管道無子管”場景。

（1）“具備管道子管”場景

該場景指管道資源可以滿足敷設(shè)主干光纜需要，結(jié)合目前綜合接入機房的分布情況，平均敷設(shè)2 公里主干光纜即可覆蓋綜合接入機房80%以上盲區(qū)，因此OLT 集中部署方案按2 公里144 芯主干光纜，并設(shè)置2 個主干光交考慮。下沉部署按新增1 臺XG-PON OLT 設(shè)備，配置1 塊16 口PON 板考慮，按利舊基站接入光纜解決OLT 上聯(lián)需求。該場景下兩種部署方案的對比情況如表1 所示。

表1 “具備管道子管”場景OLT 部署對比表

從表1 可以看出，集中部署與下沉部署投資相當，但集中部署通過設(shè)置沿路主干光交箱，覆蓋范圍更大，一并解決了沿路其他業(yè)務(wù)的潛在接入需求，另外由于OLT 設(shè)備部署在穩(wěn)定性更高的機房，設(shè)備安全性更高，設(shè)備后續(xù)設(shè)備擴容、疊加更簡便，后期維護也更簡單，下沉部署的唯一優(yōu)點是部署速度快。

（2）“有管道無子管”場景

在有管道無子管場景中，主干光纜敷設(shè)需要對現(xiàn)有管道光纜進行優(yōu)化，騰空子管資源后敷設(shè)主干光纜（甚至需要重新建設(shè)管道），因此，該場景下敷設(shè)主干光纜的成本和時間將大幅提高，業(yè)務(wù)開通時間難以保證。下沉部署雖然同樣存在諸多不足，但可以快速解決目標用戶覆蓋，快速具備與友商競爭條件，另外在投資方面有較大優(yōu)勢。該場景下兩種部署方案的對比情況如表2 所示。

表2 “有管道無子管”場景OLT 部署對比表

表3 設(shè)置OLT 的普通基站機房現(xiàn)狀分析表

綜上，在OLT 部署時重點考慮管道子管資源情況，當子管資源具備敷設(shè)主干光纜時，應采用敷設(shè)主干光纜覆蓋方案，當敷設(shè)主干光纜大于2 公里的，按每公里增加2.4萬元（1 公里光纜，1 個光交）測算投資。除分析投資外，還需要圍繞網(wǎng)絡(luò)長遠發(fā)展綜合考慮，不能為了短期效益犧牲長期效益。在不具備子管敷設(shè)主干光纜時，如迫切需要解決覆蓋時，可以采取下沉部署方式，否則應結(jié)合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標，對管道資源進行優(yōu)化后再解決覆蓋，因為下沉覆蓋無法解決已有管道沿線新增用戶需求，后續(xù)沿線其他需求還需要另外解決，增加不必要的投資[7]。

4 OLT 實際建設(shè)存在問題與優(yōu)化必要性

4.1 OLT 實際建設(shè)存在的問題

在實際建設(shè)來看，運營商為了快速完成寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，前期建設(shè)的GPON OLT 設(shè)備普遍下沉至基站，以某地市運營商XG-PON OLT 設(shè)備來看，下沉至基站OLT 設(shè)備占比達57%，該方式雖然開通速度快，由于設(shè)備過于下沉末端機房，無法利用主干光纜擴展業(yè)務(wù)覆蓋，在OLT 規(guī)模相當?shù)那闆r下，只占友商寬帶覆蓋效果的40%左右，主干光纜不能有效發(fā)揮其覆蓋能力，網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果不理想，

此外，從現(xiàn)有機房OLT 已開通用戶來看，在1000 戶以下的占比93%。OLT 設(shè)備能力利用率低，平均設(shè)備槽位利用率不足20%。

4.2 OLT 優(yōu)化必要性

（1）在國家“雙碳”和運營商推進降本增效大背景下，末端機房退租整合趨勢明確，OLT 過渡下沉不符合降本增效大背景。

目前運營商無線基站全面采用C-RAN（Cloud-Radio Access Network，云無線接入網(wǎng)）部署，對于末端機房、傳輸設(shè)備的需求降低，原有末端機房具備退租條件，BBU設(shè)備回撤至綜合接入機房和BBU 集中機房后，末端機房規(guī)模將進一步縮減，未來機房架構(gòu)將聚焦綜合接入機房，下沉至基站的OLT 在具備條件時應回撤綜合接入機房。

（2）OLT 下沉導致主干光纜建設(shè)分散，光纜網(wǎng)無法實現(xiàn)業(yè)務(wù)綜合承載目標。

主干光纜面向基站C-RAN、家寬、集客全業(yè)務(wù)承載，原則上圍繞綜合接入機房布局。OLT 下沉至基站后，無法利用主干光纜資源能力，還需要針對下沉OLT 機房重新敷設(shè)主干/配線光纜，形成BBU 集中至綜合接入機房、寬帶業(yè)務(wù)大量集中至普通機房的情況，與綜合承載的光纜網(wǎng)目標背道而馳，因此，有必要對OLT 設(shè)備進行回撤優(yōu)化部署。

5 千兆寬帶接入網(wǎng)優(yōu)化思路

5.1 接入網(wǎng)優(yōu)化范圍

根據(jù)XG-PON 系統(tǒng)參考模型，XG-PON 系統(tǒng)通常由局側(cè)的OLT、用戶側(cè)的ONU 和ODN 組成，采用點對多點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。ODN 由單模光纖和光分路器、光連接器等無源器件組成，為OLT 和ONU 之間的物理連接提供光傳輸媒介。當前XG-PON 系統(tǒng)建設(shè)范圍與系統(tǒng)組成如圖3所示。

圖3 XG-PON 系統(tǒng)建設(shè)范圍與系統(tǒng)組成示意圖

由圖3 可以看出，XG-PON 建設(shè)可以充分利舊現(xiàn)有ODN 網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)優(yōu)化目標聚焦XG-PON OLT 設(shè)備部署方案，用戶側(cè)ONU 跟隨業(yè)務(wù)更換，不做具體探討。

另外，客戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)（客戶設(shè)備/Wi-Fi），運營商主要以FTTR 部署方式對客戶家庭網(wǎng)絡(luò)進行改造建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)體驗優(yōu)化（綜合利用FTTR 和Wi-Fi 6 優(yōu)化家庭Wi-Fi 體驗，布放FTTR 室內(nèi)光纖線路，縮短Wi-Fi 點和終端之間的距離，減輕環(huán)境干擾和無線信號整體衰減，達到家庭Wi-Fi速率千兆體驗），此部分約1 500 元/戶的設(shè)備材料、裝維費用普遍納入客戶營銷運營成本，隨客戶業(yè)務(wù)套餐解決，與寬帶大網(wǎng)建設(shè)成本無關(guān)，不做具體探討。

上聯(lián)BRAS/SR/BNG 等網(wǎng)元建設(shè)優(yōu)化，據(jù)寬帶大網(wǎng)整體性能容量等規(guī)劃部署實施，不做具體探討。

5.2 接入網(wǎng)OLT 設(shè)備部署優(yōu)化思路

根據(jù)上述OLT 分場景部署方式對比分析，OLT 設(shè)備部署優(yōu)化首先考慮具備管道子管或主干光纜纖芯資源的OLT 設(shè)備回撤；需要新建管道、子管光纜優(yōu)化的，在投資允許情況下結(jié)合資源建設(shè)進度回撤?；爻匪悸啡缦拢?/p>

（1）首先看下沉OLT 機房位置是否在現(xiàn)有綜合機房近2 000 m 范圍[8]，通過新建主干光纜可以解決覆蓋時，將下沉的OLT 回撤綜合接入機房，超出綜合接入機房2 000 米以外，或管線資源建設(shè)難度或建設(shè)投資過大的，維持現(xiàn)狀。

（2）其次，看設(shè)備已出賬用戶（包含所有寬帶用戶），綜出賬用戶少于1 000 戶的，OLT 回撤綜合接入機房，設(shè)備回撤對現(xiàn)有主干光纜纖芯需求24 芯（主干光纜纖芯需求按1:64 分光[9]，分光器端口利用率按70%，1 000/64/70%=24 芯）?，F(xiàn)有主干光纜不滿足纖芯需求，但可敷設(shè)主干光纜時應回撤綜合接入機房。

（3）出賬用戶少于1 000 戶，但區(qū)域潛在價值用戶覆蓋需求大于5 000 戶時，且能有效補充現(xiàn)有綜合接入機房覆蓋盲區(qū)時，建議保留現(xiàn)狀。

（4）對于機房穩(wěn)定性低、設(shè)備無法解決雙上聯(lián)的，結(jié)合資源情況逐步回撤。

6 實施案例與效果

6.1 實施方案

以國內(nèi)某運營商某綜合接入?yún)^(qū)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)為例，驗證OLT 回撤效益。

（1）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前該綜合接入?yún)^(qū)已建綜合接入機房2 個（其中1 個機房已部署XG-PON OLT 設(shè)備），OLT 機房4 個，其中3 個為非綜合機房（已部署XG-PON OLT 設(shè)備）。單機房所有OLT 出賬用戶超過1 000 戶的OLT 設(shè)備1 個，普通基站機房主干纖芯能力都少于200 芯。該區(qū)域存量目標用戶包括政企、寬帶業(yè)務(wù)20 個，寬帶目標用戶6 350 戶。

（2）OLT 優(yōu)化部署方案

從圖4 可以看到，A、B 機房距離D 綜合接入機房分別為2.3 公里和2.6 公里，從地理分布看A、B 機房可以有效解決D 綜合接入機房覆蓋盲區(qū)，故A、B 基站機房OLT 不回撤；C 機房離現(xiàn)有綜合接入機房距離只有930 m，目前有空閑子管，考慮新建主干光纜將C 機房OLT 回撤至綜合接入機房，在回撤時，只考慮將XG-PON OLT 回撤綜合接入機房，同機房的已有GPON OLT 設(shè)備不考慮回撤綜合接入機房，結(jié)合千兆用戶升級，將業(yè)務(wù)割接調(diào)整至XG-PON OLT 以后下電退網(wǎng)。

6.2 實施效果

（1）帶來經(jīng)濟效益

參考運營商設(shè)備租金，回撤按減少設(shè)備租金0.24 萬元/年，設(shè)備維護費用按減少0.1 萬元/年，按10 年考慮，設(shè)備回撤需新建1.1 公里144 芯主干光纜，設(shè)置2 個光交箱。OLT 回撤對末端光纜、設(shè)備電費沒有影響。經(jīng)測算，OLT 回撤經(jīng)濟效益如表4 所示，需投資約3.09 萬元，維護費用節(jié)省約3.4 萬元，成本下降0.31 萬元。

表4 OLT 回撤經(jīng)濟效益表

表5 OLT 回撤后覆蓋效果與接入能力效果分析表

新建的主干光纜可以同時滿足該機房其他設(shè)備的回撤需要，為該機房無線BBU 設(shè)備、傳輸設(shè)備的回撤奠定基礎(chǔ)，后續(xù)機房退租可以進一步降低租金，符合極簡網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標。

（2）網(wǎng)絡(luò)能力提升

C 機房XG-PON OLT 回撤綜合接入機房后，利用現(xiàn)有綜合機房主干光纜實現(xiàn)更大范圍覆蓋，所帶來的覆蓋效果增加3.8 倍，纖芯能力增加3 倍，因此XG-PON OLT 回撤綜合接入機房不管從經(jīng)濟效益和網(wǎng)絡(luò)能力都有較大提升，符合運營商TCO 最優(yōu)建網(wǎng)目標。

7 結(jié)束語

目前運營商XG-PON OLT 在實際建設(shè)過程中，OLT的部署位置與理想目標總是存在一定差距，造成設(shè)備覆蓋面窄、組網(wǎng)安全性低、OLT 設(shè)備效能低、運維成本增加等問題，全面審視建設(shè)效果，及時進行總結(jié)優(yōu)化，提升千兆寬帶建設(shè)效益，是現(xiàn)階段運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要考慮的一個方向。

OLT 架構(gòu)優(yōu)化與新增覆蓋思路基本相同，主要從機房架構(gòu)廣覆蓋、重點用戶下沉覆蓋兩方面考慮，保證匹配機房架構(gòu)、光纜網(wǎng)的目標架構(gòu)，充分利用現(xiàn)有綜合接入機房與主干光纜的覆蓋廣度和深度實現(xiàn)用戶覆蓋能力最大化，對于現(xiàn)有綜合接入機房無法有效解決的業(yè)務(wù)目標需求，可結(jié)合距離、管道子管資源等因素采取下沉覆蓋方式，但應嚴格規(guī)范下沉覆蓋條件。XG-PON OLT 部署方案優(yōu)化需要從已下沉OLT 機房的位置、已出賬用戶規(guī)模、潛在用戶需求等多維度進行分析評價，確定XG-PON OLT回撤與否，對于早期建設(shè)的GPON OLT 建議不回撤，待后續(xù)業(yè)務(wù)升級為千兆寬帶業(yè)務(wù)后直接退網(wǎng)。

最后，從用戶體驗出發(fā)還需重點關(guān)注FTTR 家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，做好業(yè)務(wù)全程全網(wǎng)、業(yè)務(wù)端到端每個環(huán)節(jié)的性能質(zhì)量提升，才可能保障高質(zhì)量用戶體驗和滿意度。