PON在陕西移动的应用策略

周 伟（中国移动通信集团设计院有限公司陕西分公司，陕西 西安 710077）

0 前言

随着宽带业务应用多元化及带宽需求的不断提升，近年来全球已掀起了光纤接入（FTTx）热潮。美国、日本等的一些著名运营商已开始大规模建设光纤接入网。随着国内运营商和设备厂家共同推进的FTTH试点项目在武汉、杭州、北京等地的展开，以千兆无源光网络（GPON）技术为代表的FTTH/FTTB应用已从试验阶段进入了试商用阶段。作为宽带接入的最新技术，GPON将为运营商的全面转型提供有力的支撑。

1 PON简介

1.1 基本概念

PON起始于前端的光线路终端（OLT），终止于光节点的光网络单元（ONU）。PON采用树形、星形拓扑结构，多个ONU共享1路光纤和前端OLT的回传光模块。下行采用TDM方式，信号以广播式下发（即一发多收）；上行采用TDMA方式，各个ONU或光节点共用1根光纤回传，前端只有1个回传光模块，各个ONU单元轮流发送（即多发一收），以实现光纤和回传光模块资源的共享。

1.2 组网模式与选择

目前PON有2种组网模式，一是由IEEE 802.3ah工作组制定的以太网无源光网络（EPON）标准，二是由ITU/FSAN制定的GPON标准。

GPON和EPON模式有如下共同特点。

a）高接入带宽。GPON下/上行速率为 2.5/1.25 Gbit/s，EPON 下/上行速率均为 1.25 Gbit/s，都能满足未来各种宽带业务的接入带宽需求。

b）节省光纤资源。都采用点到多点（P2MP）广播式的树形拓扑结构，局端1根光纤可分支到32/64个ONU设备，极大地节省了光纤资源。特别是在地域广阔或光纤资源受限地区，采用PON技术组网可大大提高光纤资源的利用率。

c）运维管理成本低。只有局端的OLT和用户侧的ONU为有源设备，其间的光分布网络是性能稳定、体积小巧、成本低廉的无源分光器。分光器无需电源、空调，不占用机房空间，只需安装在光交接箱或光缆配线架的适当位置即可，符合节能减排的指导思想。

GPON和EPON的技术比较见表1。

相对于EPON技术来说，GPON标准更加完善，更注重于对多业务的支持能力 （如TDM、IP、CATV等），上联业务接口及下联用户接口更为丰富 （如10GE、GE、FE、STM-1、E1、POTS 等）， 可提供 FTTH、FTTB、FTTO、FTTC+LAN（DSLAM）等多种接入方式，具有“源模式TDM”支持能力，能支持传统的TDM E1业务，可提供移动基站互联、PBX接入及大客户E1专线接入，能支持IEEE 1588 v2协议，可提供TD基站时钟同步及电信级QoS保证。

从应用场景来看，EPON较适合于以IP为主而对TDM业务要求不高的家庭及个人用户，建设模式以FTTC/FTTB+DSL为主；GPON较适合于对技术要求高的企业及集团用户。在中国移动机房少、光纤资源紧张的现实条件下，采用以FTTO/FTTH为主的建设模式更能满足扁平化接入网的建设要求。因此，GPON非常适合于中国移动全业务运营对高端用户的快速部署要求。移动用户基站回传见图1。

图1 移动用户基站回传

2 GPON的结构与部署

2.1 GPON的结构

GPON的基本网络结构与PON类似，也是由局端OLT、用户端ONU、连接这2种设备的由单模光纤和分光器构成的光分配网络 （ODN）及网管系统组成。GPON结构示意见图2。

2.2 GPON的部署

2.2.1 OLT

OLT的覆盖范围一般为5~10 km2。OLT通常采用以下3种安装方式。

a）安装在中心机房。该方式的优点是覆盖范围大、便于操作管理，较适合于用户较少或需集中管理的应用场景。

b）安装在现城域网汇聚机房。该方式的优点是覆盖范围适中、便于操作管理，能同时兼顾容量和资源。

表1 GPON和EPON的技术比较

图2 GPON结构示意

c）安装在户外机房或小区机房。该方式的优点是节省光纤，缺点是覆盖范围较小、管理维护困难、需解决供电问题。一般不建议采用该方式。

OLT安装位置的选择主要取决于实际应用场景：采用FTTB组网方式时，每个ONU覆盖8~16个用户，每个PON口至少可带512个用户。鉴于每个PON口覆盖用户较多，因此OLT的安装位置应首选中心机房或城域网汇聚交换机房，以充分发挥GPON传输距离远和集中维护的优势，减少机房建设、维护及设备费用；采用FTTH/FTTO组网方式时，每个PON口覆盖64~128个用户。鉴于每个PON口覆盖用户较少，因此OLT的安装位置应首选基站机房，可为用户提供百兆到桌面的优质服务，但应避免安装在搬迁频繁的基站机房内，以减少机房建设投资；对于用户密度高、数量在千户以上的大型住宅小区，则建议将OLT安装在小区综合机房内。

2.2.2 ONU

根据不同业务场景，ONU部署有FTTB（ONU安装在楼道）+DSL、FTTB+WLAN、FTTH （ONU 安装在用户家庭）和FTTO（ONU安装在办公室）等模式。

a）FTTB+DSL、FTTB+LAN。该模式主要适用于已有驻地网铜线资源，需重新布放光缆和布放电缆困难的小区场景。因中国移动在这方面不具备和原传统固网运营商的竞争优势，故原则上不建议采用该模式。

b）FTTB+LAN。该模式主要适用于新建个人用户有线宽带接入和语音接入，但其建设和运营成本较高。

c）FTTB+WLAN。随着WLAN的不断发展，用布放AP来实现Wi-Fi接入已成为城市商业区等公众场合宽带接入的重要手段。该模式不受限于固网铜线或五类线资源的可用性，且易实现、低成本、快速部署。随时随地的无缝接入已成为用户普遍的宽带接入诉求，符合于中国移动切入宽带接入领域的建设思路。

d）FTTH。该模式主要适用于高档别墅及公寓，可支持VoIP语音、宽带上网、高清电视、CATV、可视通信等综合业务接入，入户成本较高。但因该区域用户对建设投资和业务资费的可承受度相对较高，故该模式符合于中国移动重点发展高端家庭市场的建设策略。

e）FTTO。该模式主要适用于单个或多个商业集团客户共享1套ONU的应用场景，用于各种类型的办公室，可支持VoIP、宽带上网、高清电视、可视通信、TDM专线等综合业务接入。企业用户的ARPU值远高于家庭及个人用户，属价值客户。作为中国移动的长远发展战略，可以以企业用户接入作为切入市场的“敲门砖”，再逐步渗透到一般家庭市场，以作为固定移动融合的建设策略。

2.2.3 系统光链路的ODN设计

在GPON规划中，ODN属光缆线路部分，包括大芯数主干光缆和配线光缆环及环上所带的光交接箱。ODN一般采用1级（不超过2级）分光，分光器可安装在基站、光交接箱、小区机房或楼宇设备间。ODN应按FTTH/光纤到楼层（FTTF）的长远目标来规划，并同时满足近期FTTO、FTTB的建设需要。

分光器是GPON不可缺少的无源光纤分支器件。作为连接局端OLT和用户端ONU的无源设备，分光器把由馈线光纤输入的光信号按功率分配到若干输出的用户线光纤上。GPON的最大逻辑距离为69 km，分光器一般有 1∶16、1∶32 及 1∶64 等 3 种分支比，GPON应支持的最大光纤距离差最少应为20 km。

分光器不需外部能源，仅需要入射光束，但会增加光功率损耗。这主要是由其对入射光进行分光，分割了输入（下行）功率造成的。光路损耗的理论计算公式为：ONU接收侧光功率＝OLT发射光功率-光路损耗；光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度×0.4+熔纤点数目×0.1+法兰盘个数×0.2。

3 建设案例

西安市高新花园别墅区利用GPON技术为用户实现宽带接入。该区分为7个小区，共有各型别墅56套，其中:A型11套、B型6套、C型7套、D型8套、E型9套、F型8套、G型7套，另有高层及多层楼盘13栋，单元住户380户。

3.1 设计方案

高层及多层用户采用FTTB+LAN接入方式，业务模型为组播TV+VOD+高速宽带+VoIP，下行效率为94%，经计算单个PON口即可满足用户接入。单个PON口高速率用户数计算见表2。

表2 单个PON口高速率用户数计算

在满足1 939 Mbit/s-3.47 Mbit/s×用户数≥0的条件下，单个PON最大接入用户数=（2 339-300-100）/（4×33%+（3×50%+10×50%）×30%+0.2×100%）=558（个用户）。

别墅小区用户采用FTTH接入方式，分光比按1∶64考虑，每个用户实际下行带宽可达36 Mbit/s。

3.2 设备配置方案

a）OLT设备。OLT安装在高新移动枢纽楼中心机房，光缆线路长度为5 km，在小区物业信息机房的ODF上进行光纤跳接后到达小区内的各个光纤终端盒。初期设计2个PON光接口，配置1个1∶64分光器和2个1∶32分光器。其中：1∶64分光器用于别墅区用户接入，1∶32分光器用于覆盖高层及多层楼盘用户。

b）ONU设备。在13栋高层及多层楼盘地下车库的综合管理机房内各设置1台ONU（共13台），通过FE电接口接入小区内局域网，完成用户宽带数据业务的共享接入；在别墅区每户安装1台ONU（共56台），为每个用户提供4×FE+2×POTS接入。高新花园GPON示意见图3。

图3 高新花园GPON示意

4 结束语

全球各大运营商正在将PON作为一种提升高速宽带技术的应用和一种长期基础设施的选择。中国移动必须尽快部署固定宽带接入网络。GPON技术无疑能使缺少固网资源的中国移动具备宽带市场的竞争实力，可以更好地满足开展全业务的运营需求，为集团客户和家庭用户提供高质量的宽带接入。