宽带光纤接入网规划原则

周子义

湖南省邮电规划设计院
　　摘要　本文根据宽带用户分类和业务预测，结合宽带接入技术和城市发展现状探讨宽带光纤接入网规划及相关原则。

　　关键词　宽带　光纤接入网　规划　FTTLAN　网络结构

　　随着IP业务的爆炸式增长和我国电信运营市场的日益开放，无论是传统电信运营商还是新兴运营商，为了在新的竞争环境中立于不败之地，都把建设面向IP业务的电信基础网作为他们的网络建设重点。作为宽带城域网的重要组成部分，宽带接入网是业务节点与数据用户端设备之间、为用户供给电信业务而提供所传送承载能力的实施系统。目前，接入层技术方案以光纤接入网为主，使光纤进一步向用户靠近，便于为用户提供高质量的综合业务。但宽带光纤接入网是一个对业务、技术、成本十分敏感的领域，而且投资比重大、建设周期长。因此，结合当地现有电信网络和国民经济发展的具体情况，总体布局、网络结构、规模容量，充分考虑建设成本和网络的灵活性，制定出一套合理的宽带接入网规划方案尤为重要。本文主要以中等城市为模型来探讨宽带光纤接入网规划及相关原则。

　　1用户分类与业务预测

　　由于地区间发展的不均衡性，不同城市在宽带城域网建设中所提供的服务平台也有所不同，这主要取决于城市特点、发展程度、服务重点等方面，同时业务内容主要取决于需求对象及工程重点项目内容。根据业务需求对象即用户类型的不同，将宽带用户类型大致分为以下七类：政府机关、金融证券、智能大厦、住宅小区、宾馆酒店、学校医院和企业科研。

　　（1）政府机关用户

　　政府机关是一个重要的市场领域，由于其地位特殊，对社会的影响力较大，他们对宽带接入的需求主要是来源于“政府上网工程”和办公的信息化，公开化。随着各行各业信息化进程的加快，城市范围内计算机网络互联业务需求变是更加迫切。

　　（2）金融证券用户

　　金融证券用户是电信运营商一大客户，主要开展数据通信、计算机联网等各类交互式多媒体业务，为金融、银行及证券公司等提供专网服务，实现银行、信用社的通存通兑等业务。

　　（3）智能大厦用户

　　智能大厦、高层写字楼是商业客户等集团用户最密集的地方，这些集团用户一般都是电信运营商的大客户，集团用户对资费的敏感度低于家庭用户，用户的需求是要能提供综合、可靠、安全的网络业务，宽带高速互联接入、局域网互联及其他基于宽带接入网的业务如高速数据传输、数据中心、视频会议等都有广阔的市场前景，这些用户同样会有IP电话的需求。

　　（4）住宅小区用户

　　随着人们对信息渴望程度的日益提高，在智能小区、生活小区建设宽带信息化小区已成为各电信运营商竞争的一大焦点，对于各电信运营商而言，这既是增值业务的发展点，也是一个介入电信业务新领域的切入点。在这些商住小区建设宽带信息化，向用户提供高速上网业务、小区的信息社区服务包括社区管理、电子商务、VOD、事务处理等等。

　　（5）宾馆酒店用户

　　随着酒店管理系统的不断完善，酒店上网业务必将成为今后的热门话题。酒店上网业务提高了宾馆酒店的知名度以及服务档次，在为顾客提供优质服务的同时，在增加了其自身的效益。客人可以在酒店上Internet进行工作和商务活动，也可以通过Internet查询酒店情况，进行酒店的预定、结帐等活动，极大地方便了顾客。

　　（6）学校医院用户

　　学校医院对宽带接入的需求来源于电子化教学、远程教育、远程医疗和信息化社区等。

　　（7）企业科研用户

　　企业上网主要是通过上网了解国内外经济形式，在网上捕捉商机，发掘新的市场空间，同时还可以在网上宣传企业。科研单位通过上网实现远程数据处理、监测控制及异地科研合作等业务。

　　2宽带接入方式

　　宽带接入网按接入方式可分为如下几类：

　　FWA技术主要有3种，即MMDS（多路多点分配业务）、DBS（直播卫星系统）和LMDS（本地多点分配业务）。其中LMDS技术最受关注。但由于我国还未划定无线频段，技术标准不统一，成本较高，网络规划较难，目前尚未规模投入商用。

　　FSO接入方式是利用光纤通信技术以空气为传播媒介进行光信息发送接收的技术。具有建设成本低，通信速度快、结构简单灵活、网络升级容易等优点。能很好地解决无线接入的瓶颈问题。但容易受天气的影响，服务质量难以保证。因此，FSO主要运用在应急通信和现有光纤网络的备份上。

　　xDSL（x数字用户线）属于铜线传输技术，根据信号传输速度和距离的不同以及上行和下行速率对称性的不同，xDSL技术可分为HDSL（高速数字用户线）、SDSL（单线数字用户线）、VDSL（甚高速数字用户线）和ADSL（非对称数字用户线）等。其中ADSL技术最为成熟。ADSL利用FDM（频分复用）技术，分别在不同的频段上传送话音信号（0-4KHz）、上行数据（20-50KHz）、下行数据（150-550KHz或140KHz-1.1MHz）。ADSL传输系统的下行速率为8Mbit/s，上行速率为640kbit/s，主要解决由交换机到用户传输不对称的交互式宽带业务的传输问题。目前，ADSL设备的费用还比较昂贵，难为普通用户所接受。在宽带光纤接入网建成之前，主要作为过渡阶段解决散居用户宽带业务的需求。

　　PON技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，采用光纤到户和光纤到办公室，利用无源光器件，采用波分复用和无源光功率分离技术灵活组网。基于ATM的PON称为APON，APON系统的核心是在PON上采用TDMA方式传输ATM信元，物理层上下行方向一般采用TDM/TDMA技术。APON可提供全业务接入能力、灵活的业务接入接口和提高带宽利用率，满足不同用户的需求。但APON标准不刊登本地环，并具有缺少视频传输功能、结构复杂、造价昂贵等不足。基于Ethernet（以太网）的PON称为EPON，EPON技术是基于APON技术提出的，它利用以太网技术，将ONU（光网络单元）取代用户侧SONET分插复用器和路由器，OLT（光线路终端）取代端局的SONET分插复用器和ATM交换机。EPON技术具有前端设备和维护费用低、网络结构灵活、允许多层安全保证等特点。但EPON现在还面临实时话音传输中和IP图像业务传输平台等技术挑战，同时EPON技术正处于商业开发的起始阶段，预计离商用化还有一定的距离。

　　HFC利用Cable Modem技术，采用模拟传输方式，综合接入多种业务信息。HFC网络结构在光纤层采用星型，同轴电缆部分为树型，上行速率为512kbit/s，下行速率为10Mbit/s。HFC的优点是下行可同时传送模拟广播电视节目，另外初次投资不高就可覆盖较大用户群。但由于HFC基于模拟调制技术，存在如漏斗嘈声等技术缺陷，当用户数多时每用户可用的带宽下降，此外Cable modem仅有地区标准且不统一，不代表技术发展方向。
　　FTTLAN是利用以太网技术，采用光纤到ONU、然后利用UTP五类线分配接入方式，为用户提供电话、电视和数据等宽带接入服务。以太网技术具有技术成熟、成本低、结构简单、速率快、稳定性高、共享性能好、可护充性好、便于网络升级，又特别适合于突发性数据业务等特点。但它的不足之处是用户隔离方法较为烦琐且广播包较多，只有通过细致的网络规虹和管理以及选择高性能设备来弥补。FTTLAN根据ONU的位置不同，主要可分为FTTZ（光纤到小区）＋LAN和FTTB（光纤到大楼）＋LAN两种接入方式。目前FTTH（纤到家）成本过高，普通用户无力承担，因此只能部分实现光纤化。从总的发展趋势看，在接入网中光纤必将代替电缆，直接面向用户，实现纯光纤接入，即FTTH方式。

　　总的来说，随着信息传输向全数字化过渡，以太网技术将成为城域网的主要接入层技术，光纤接入方式必然成为宽带接入网的最终解决方法。

　　3组网原则

　　（1）组网指导思想

　　满足当前迅速增长的多种业务需求和承载各种应用系统。提供网络能力、优化网络结构、加强网管功能、完善支撑系统和业务平台，满足用户对网络层面的业务需求，同时为应用层面的业务拓展提供基础保证。保证网络的可靠性和可管理性。

　　（2）组网基本原则

　　宽带光纤接入网规划应结合现有光缆网络结构，以近中期相结合为原则。

　　现在宽带城域网的建设正处于初级阶段，因各地区和城市内各区域发展不平衡，对业务需求不一，并且用户比较分散，呈现不确定性。考虑到占领市场和投资的经济性，组建宽带城多应按分布规划实施的原则。

　　4汇接节点设置选址原则

　　由于宽带光纤接入网工程建设目前尚未形成既定的技术标准和规范根据，汇接节点设置选址主要遵循以下原则

　　（1）一个汇接节点覆盖范围为以500m为半径组成的小区或5-15幢多层住宅楼群。

　　（2）一个汇接节点的收容用户数量一般为300-1000户，最多不超过1000户。

　　（3）汇接节点尽量与其他电信设施合用，以解决节点设备机房问题。

　　（4）汇接节点的位置应便于光缆和电缆的出入。

　　（5）汇接节点的位置应避免有腐蚀性气体、易遭雷击、高压输电线下、强干扰区、潮湿地区、低洼地、防洪堤坝附近等易遭破坏的地方，设备必须放在室内。

　　5节点带宽分配原则

　　从目前宽带用户的实际流量考虑，在规划过程中，核心节点之间分配一个1000Mbit/s带宽，汇接节点按需要增加相应的接口板或交换机，以提供足够的用户接入端口，当用户流量达到一定规模以后，采用中继流量的负荷分担。近期规划（1年），10Mbit/s的端口总数量应该和收容用户数量相当，楼道交换机上行接口速率至少应按接入速率总和的1/5收敛配置，即每个宽带用户至少分配2Mbit/s带宽。对于住宅小区，按20％宽带接入率分配带宽。对于党政机关、金融证券、智能大厦、宾馆酒店、学校医院和企业科研用户，考虑其内部已有局域网、上行可分配100M-1000Mbit/s带宽。

　　6设备端口配置要求

　　（1）园区交换机；

　　上行端口：1-2个1000Base-Sx

　　下行端口：20-50个10-100Base-Tx、2-10个100/1000Base-Sx。

　　（2）楼道交换机

　　上行端口：1-2个100/1000Base-Sx

　　下行端口：20-50个100/100Base-Tx。

　　7光缆网络结构

　　根据RBB模型，宽带城域网可分为核心层、汇接层和接入层三层。核心层主要完成数据的传输功能，负责全网业务的转接和业务疏通，实现城域内数据交换及与IP网络互联。汇接层主要负责区域内业务的汇聚和疏导，要求提供业务调度和路由能力、多协议处理能力和多业务接入能力。接入层负责将业务就近接入汇接节点，要求设备具有多业务接入能力、多种接入手段和良好组网能力，可以迅速灵活的接入用户。

　　在传统电信网络中，一个城市有多个母局，每个母局又带有多个邮电所、模块局窄带接入点。一般情况下，在母局中选出两个设为核心节点，核心节点原则上不直接进行业务接入，但考虑建设初期业务量不大，为了节省投资，也可以考虑承担汇接节点的功能，以后当业务量大了再进行功能分离。其他母局、现有邮电所、模块局和窄带接入点等设备为汇接节点、汇接节点采用中等容量的具有多业务汇接与分发能力的宽带交换机，与核心节点采用双归属的方式连接，以减少核心节点故障可能造成的不利用影响。用户接入点主要设备为楼道交换机，具备切实可行的数据业务解决方案和多种宽带业务接入能力。对于可靠性要求高或有条件的宽带用户，可考虑采用两个方向路由接入两个不同物理位置汇接节点。

　　在现有电信网络中，各电信母局之间一般都已有中继光缆，同时各电信母局自身已有主干光缆环，交设置了不少窄带接入点。若每个汇接节点都和核心节点有光缆相连，那样将需要敷设大量的光缆和占用大量的管道资源，光缆网络势必也将非常复杂。

　　在规划中，光缆敷设采用一步以位方式。宽带按入网网络结构的选择应结合宽带接入点分布的特点、路由情况及业务要求，综合考虑、适当选择。既要充分考虑到网络的经济性和技术性，又要顾及发展的需要，同时还要考虑宽带接入的窄带需求以及网络的运行和调配灵活性，如扩容、调度及应急等因素，宽带接入网光缆网络结构，主要考虑以下两种方案。

　　（1）星型方式

　　母局汇接节点到汇接节点按星型点到点连接、构成有源星型或双星型网络结构。

　　该结构的优点是：结构简单、容易规划、光缆的投资相对较小、缺点是；占用管孔多，每个用户是单路由，安全可靠性差。对一些用户密度代、近期变化大且离局较远的地区不失为一种行之有效的方式。

　　（2）环型与总线型结合方式

　　母局汇接节点采用从本节点出来的光缆双向进纤方式，汇接环由大芯数主干光缆构成，环上光缆采用不递减方式，每个汇接环上一般接4-6个汇接节点。汇接节点至楼道交换机采用星形点到点连接。该结构的主要优点是汇接环光缆占用管孔少，纤芯使用率高，易于调度，安全性高。

　　对一些在母局汇接节点间总线上的重要其他汇接节点，为解决单一物理路由的不安全性，每个光节点可采用通向两个母局汇接节点方向的进纤方式，形成对该汇接节点的双向接入方式，当其中一个母局汇接节点出现故障时，可通过另一母局汇接节点疏通，增加了接入业务的可靠性，同时，当用户光缆有富余时可作为局间中继用。但该方式增加了汇接节点设备负载，同时使网络构造复杂，不宜大量使用。

　　对于该母局内一些距离较远，用户较分散，有待进一步规划、开发的区域、汇接节点可采用星型方式来组网。对于现有管孔数量不足，用户数量集中在本局范围，而城市规划基本成形的区域，应优先考虑采用环型与总线型结合方式组网。

　　8纤芯配置原则

　　（1）汇接节点

　　对于星型组网方式，每个汇接节点下6芯光缆，从主干到分支光缆逐级递减。

　　对于环型与总线型结合组网方式，汇接节点从汇接环上双向24芯，同时汇接环上至少预留12-24芯。

　　汇接环采用单模光纤光缆，通常从几十到几百芯不等，建议采用带状光缆。

　　（2）汇接节点至楼道交换机

　　根据业务需求配置纤芯数：每一个100M/1000Mbit/s以太网端口占用2芯，并用适当纤芯预留。建议采用多模光纤光缆。

　　9总结

　　本文主要根据现有电信网络和城市各区域经济发展的具体情况，在宽带城域网建设初期，为宽带光纤接入网规划提供原则指导。

摘自《电信工程技术与标准化》2002.2