梁伟顺
广西华南通信股份有限公司 广西南宁
【摘要】：随着社会的发展进步，家庭宽带逐渐普及，FTTH已经成为当前家庭用户实现宽带接入的最理想方案。而ODN网络是整个FTTH工程建设的主要投资主体，因此，加强对ODN网络规划设计及实现方法研究，对FTTH 接入建网意义重大。
【关键词】：FTTH；ODN；网络规划；设计；
引言
FTTH宽带接入采用无源光网络(PON)技术，具体有无源特性、高带宽、易扩容的特点，能够实现高带宽数据接入的基本目标，为宽带光纤接入“最后一百米”瓶颈扫除了障碍。有数据显示，ODN网络的投资比例占到FTTH工程建设整体投资的50%-70%。因此，在满足业务发展需求的前提下，只有合理的ODN网络规划设计，才能有效指导FTTH工程建设，从而避免浪费大量投资。
一、FTTH以及ODN网络概述
FTTH即光纤到户，是指将用户终端设备(ONT)安装在用户家中或企业处，通过一根光纤提供传输通道把设备连接起来，全程实现无光源连接。FTTH网络由机房局端设备（OLT）、光网络单元设备(ONU）、光分配网络（ODN）三个部分组成。ODN作为FTTH网络的重要组成部分，是OLT和ONU之间的光传输物理通道，通常ODN由光纤光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备组成，ODN网络的光纤光缆主要包括主干光缆段、配线光缆段、引入光缆段和入户光缆段等【1】。FTTH的显著技术特点是提供了更大的带宽，增强了网络对数据、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。当前，FTTH接入主要采用EPON和GPON两种主流技术，它可以提供上行1.25G、下行2.5G的带宽，传输距离可达20km，系统分路比可以为1:16、1:32、1:64乃至1:128。FTTH不仅可以提供10/100Mbit/s、1Gbit/s的业务，而且可以提供VLAN业务和语音业务，能够适应任何现有业务和未来新业务高带宽要求。
二、ODN网络规划设计中常遇问题
在FTTH工程建设中，ODN网络规划设计工作并不是非常复杂，但是因其接入点相对较多，受用户建筑场地影响也较大，也很容易出现问题，致使建设成本相对偏高。所以在ODN网络规划设计中常遇到以下问题：（1）、城市老城区的光纤入户较难，管线资源相对较差，在建筑物中缺乏弱电井，导致光节点设置和光缆入户施工时较困难，影响了ODN的规划设计；（2）FTTH光缆接入相对较多，原有ODN配线光节点规模较小，或原区域内光交箱容量达到了使用饱和，无法满足ODN光节点的配置需求；（3）光节点设置或使用分路级数组合不合理、光缆纤芯数量配置不足等，影响到了工程建设质量；（4）配线光缆下挂分级配线过多，致使用活动接头增多，直接影响了传输距离，或因光链路损耗过大导致无法开通业务。
三、ODN网络规划指导原则
ODN网络规划应遵循“总体规划、分步实施、自下而上”总的指导原则，并充分考虑用户的实际需求和具体情况，包括FTTH用户使用数量、密度以及业务内容等。在对用户相关信息采集完毕之后，根据用户情况对ODN建设进行规划，其中包括光纤资源占用计算、系统带宽资源情况，将规划的方案与用户地区内的光缆路由、节点设备情况进行对比，实现ODN规划合理【2】。当前，ODN光缆网承载的主体已从政企客户转向众多家庭客户，OLT节点的布局会极大影响网络建设成本，因此，在ODN规划过程中，考虑的重要因素就是建设投资成本。FTTH工程建设中，要根据ODN网络的布局和结构等规划方案，在满足全业务需求的前提下，预估投资成本合理进行ODN建设。
四、ODN网络规划设计思路及方法
1、ODN网络覆盖规划。FTTH的覆盖方式分为全覆盖和薄覆盖,全覆盖是指引入光缆、光分路器端口、入户光缆按覆盖总家庭数一次建设到位。薄覆盖是指引入光缆按覆盖总家庭数一次建设到位，而光分路器端口按小于覆盖总家庭数分步建设，且入户光缆按需布放。覆盖方式选择需根据预测情况进行选择，新建小区的FTTH建设，一般按预测渗透率一年内超过60%时采用全覆盖万式，而新建区域预测渗透率不高、以及改造的区域则采用薄覆盖的方式。
2、光节点位置规划。ODN网络光节点位置规划要科学合理，减少光链路损耗和节省投资，同时方便施工，保证电路开通，一般按以下思路规划:（1）确定ODN光节点位置，要根据FTTH建网区域用户数量、以及ODN网络的总分光比进行；（2）对于旧城区，管道资源有限且缺少弱电井的情况，在设计规划ODN光节点时可以考虑楼梯、走廊和外墙作为光节点位置；（3）在选择一级分光或者二级分光过程中，从建网区域用户分布的密度确定分光比；（4）规划主干光节点时，应该考虑以下几点：①一个主干光节点可以下带3 -8个之内的配线光节点；②选择主干光节点位置时，要考虑到FTTH 建网地区的路由资源。一般可以选择在中心机房或接入机房，作为主干光节点位置；③主干光节点位置选择应该避免在电磁辐射干扰较大的地区，也要尽量躲避易燃、高温等危险地区；（5)配线光节点设置过程中，应靠近主干光节点，并方便光缆出入，起到聚集和分散作用，同时ODN配线光节点位置应该尽量选择行人较少的位置，并且不应面向交通线路[3]；（6）引入光节点的设置，关系到组网的稳定、施工的难度以及投资的合理。在FTTH工程具体应用场景中，具体的做法是：①引入光节点的分光／分纤结构宜控制在3次以内；②为节约上行光缆和保证光分路器利用率，原则上光分路器应设置在小区内部，并靠近用户建设；③二级分光方式下，第一级光分路器应靠近第二级光分路器，并设置在便于汇聚第二级光分路器的位置。末梢光节点设置宜靠近用户侧，以缩短入户光缆布放距离。二级分光时，为减少光分路箱数量，提高光分路器端口利用率，第二级光分路器应适当集中设置，楼层光分路箱覆盖楼层范围宜为上下各1-3层，原则上各不超过5层；④一级分光时，为便于汇聚入户光缆，可在楼层设置光缆分纤箱，覆盖楼层范围宜为上下各1-3 层，原则上各不超过5 层；⑤光分路箱内应尽量安装插片式光分路器，便于光分路器灵活组合扩容；⑥应尽量采用无跳纤方式，比如小区使用免跳接光缆交接箱，或入户光缆直接成端并与光分路器端口对接。
3、分光比组合设置。ODN网络的分光方式可以分为一级分光和二级分光，其中一级分光又可以分为一级集中分光和一级分散分光。用户规模较明确且分布密度相对较高时，应采用分散分光方式； 用户规模不明确或分布密度较低时，宜采用集中分光方式。一级分光仅适用于用户密度大、需求不明确或带宽需求相对较高等情况。总分光比一般应为I：64。在光功率受限或需提供高带宽业务时，总分光比可采用1: 32 或以下。二级分光具有分光灵活，扩容方便，对环境变化适应性强等优点，适用在用户不确定的区域和外部环境经常发生变化的区域，如城中村、乡镇、别墅区、拟拆迁区域等。在当前大规模推进FTTH的情况下，为了节省光缆的投资以及提高分光器端口的利用率，分光方式应该尽量以二级分光为主，且光分路器应靠近用户侧设置。在同一个PON端口下，如果采用二级分光方式，第一级光分路器不能直挂用户，第二级光分路器应采用相同分光比。采用二级分光且总分光比为1 :64时，光分路器大多可以直接选用l :4+1: 16组合或I :8+1: 8组合，这也是当前FTTH工程网络常见的典型分光组合模式。
4、不同覆盖应用情景下的光分路器配置。ODN网络建设中，光分路器的配置是非常关键的一环，合理的配置是节省投资提高利用率的关键。当采用全覆盖时光分路器端口应按覆盖总家庭数一次建设到位，光分路器端口可适当考虑冗余。薄覆盖时光分路器槽位及机架位按总家庭数用户容量配置，光分路器端口应按需分步配置。各种应用场景情况下分光器配置如下：(I）新建小区。一级分光时，一级光分路器端口初期按覆盖总家庭数x一年内市场预测渗透率配置；二级分光时，第二级光分路器端口初期按覆盖总家庭数x一年内市场预测渗透率配置，第一级光分路器端口初期按第二级光分路器端口／收敛比配置。(2）现有小区改造。一级分光时，一级光分路器端口初期按覆盖总家庭数x当前宽带渗透率x25%配置；二级分光时，第二级光分路器端口初期按覆盖总家庭数x当前宽带渗透率x 25%配置，第一级光分路器端口初期应按第二级光分路器端口／收敛比配置。
5、光缆配置规划。规划ODN配线光节点位置和光节点箱体容量要能够有效覆盖100～300米距离范围。在规划配线光缆时要注意两点：一是配线应该选择星型或树形的结构，配纤应呈递减分支趋势；二是在计算和规划ODN 配线光缆纤芯时可采用以下公式：纤芯需求=用户数量/50+(用户数量+基站数量)×2+预留纤芯需求值，通过计算可知道实际地区内配线光缆纤芯数量。对于引入光缆要建设到小区或楼宇内，光缆芯数按满足覆盖小区或楼宇内总用户数一次建设到位，光缆芯数按（覆盖总用户数／总分光比）配置，并应预留维护及非PON 业务使用的纤芯，一般直接选用6芯、12芯、24芯等光缆。对于楼内垂直光缆，其光缆芯数也要按满足覆盖楼内总用户数一次建设到位。楼层分光时，垂直光缆芯数按光分路箱终期光分路器数量配置，每个光分路箱预留1-2芯。楼层分纤时，垂直光缆芯数按光分纤箱覆盖总用户数数量配置，每个光缆分纤箱预留不低于2芯的纤芯。12层以上的高层楼宇，每条楼内垂直光缆可另预留2芯备用。同一光缆路由上需进行多次分纤时，宜采用光缆掏接熔纤方式。为降低施工难度、提高安全性，每条光缆掏接次数不宜超过4次。
6、ODN链路预算。进行ODN网络规划设计时，可根据以下公式计算ONU设备接收到的光功率以及ODN光链路损耗（ODN允许最大的损耗值）：
ONU接收侧光功率＝OLT发射光功率―ODN光链路损耗；
ODN光链路损耗=所有光分路器插入损耗之和+光纤本身损耗+光纤熔接头损耗+光活动连接器插入损耗+线路维护富余量。
其中：光分路器插入损耗参考分光器说明中的规格；
光纤本身损耗通常按1310NM工作窗口衰减计算，每公里损耗以0.4dB计算；
光纤熔接损耗，指光纤接头熔接点所造成的损耗，包括用户侧皮线光纤冷接续产生的损耗。束状光纤接头衰减取值为0.08dB/每个接头，带状光纤接头衰减取值为0.2dB/每个接头，冷接续损耗则取0.15dB/个接头；
光活动连接器插入损耗一般在0.4-0.6DB之间，设计时通常按0.5dB选取。通常光发射机、光放大器的标称输出功率是指在输出法兰盘上的实际输出功率，因此，计算损耗时不包括光发射机或光放大器输出端活接头的插入损耗，即OLT第一个外接的光活动连接器不在计算内。 在无源光网络设计时，通常需留出一定的线路维护余量，线路维护余量的选取一般如下：
当传输距离≤5公里时，线路维护富余量不小于1 dB;
当传输距离≤10公里时，线路维护富余量不小于2 dB;
当传输距离>10公里时，线路维护富余量不小于3 dB。
上述是比较理想环境下的ODN光链路损耗计算，实际中还存在不同种类损耗，将使PON系统传输距离比上述数值还要短些。
五、结语
总之，ODN网络规划设计是FTTH工程建设过程中非常重要的组成部分，对整个FTTH工程质量和投资效益有着决定性的影响。在ODN网络规划过程中，应当注意结合现网实际，因地制宜，有计划、分阶段地推进和实施，尽量降低总体FTTH工程建设成本。
【参考文献】：
[1]陈静来.FTTH规模应用的探讨[J]企业科技与发展.2010（16）
[2]樊朋.FTTH接入网的ODN规划设计及实现研究[J]西部广播电视.2020(03)
[3]刘春元.广电EPON+FTTB网络ODN光缆纤芯规划设计[J]中国有线电视,2015(04)
[4]作者简介：梁伟顺（1986-03），男，广西贵港人，中共党员，电子信息工程专业大学本科学历，工程师，主要研究方向：通信工程勘察及规划设计、工程造价预算、项目主持统筹管理、技术支撑及员工培训等。