住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的分析

住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的分析一、摘要針對住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案不明確的問題，本文首先分析了住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)和各種設(shè)備材料的選取建議，然后結(jié)合普通住房內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)，分析了住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)不同組網(wǎng)方案的建設(shè)成本，最后給出了不同時期的建設(shè)建議。目前，工業(yè)和信息化部印發(fā)《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，提出2021年底千兆寬帶用戶突破1000萬戶的目標(biāo)。各大通信運營商積極推進政府的相關(guān)政策落地，提出了住房內(nèi)光纖到房間（FTTR）全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)理念。也就是光纖延伸到每個房間，并已在各省相繼建設(shè)首個千兆住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)，家庭客戶基數(shù)大，建設(shè)成本只要稍微偏差一點，就會造成巨大投資浪費。如何建設(shè)住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)，已成為各大通信運營商考慮的首要問題。因此，本文首先分析了住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)，然后分析了光纖光纜選擇、光鏈路衰耗、信息點和光分路器設(shè)置以及建設(shè)成本，并根據(jù)分析結(jié)果給出相關(guān)建議，最后綜合考慮并提出住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)不同時期的建設(shè)方案。二、住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)分析住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)是將光纖從室內(nèi)信息箱內(nèi)延伸到住房內(nèi)每個信息點，在室內(nèi)信息箱內(nèi)設(shè)置主網(wǎng)關(guān)或主網(wǎng)關(guān)和光分路器，在各個房間內(nèi)設(shè)置邊緣ONT設(shè)備，設(shè)備接口為GE接口，室內(nèi)空間采用第6代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行覆蓋。其中FTTR主網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)置ONT和Wi-Fi6，邊緣ONT設(shè)備內(nèi)置Wi-Fi6。住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)存在兩種組網(wǎng)方式。一是點到點直連組網(wǎng)，類似于集客接入光纖收發(fā)器組網(wǎng)，即從室內(nèi)信息箱分別敷設(shè)一條光纜至邊緣ONT設(shè)備，實現(xiàn)點到點傳輸。二是點到多點分支組網(wǎng)，類似于ODN架構(gòu)，是從信息箱分別敷設(shè)一條光纜至邊緣ONT設(shè)備，同時在信息箱內(nèi)設(shè)置光分路器，實現(xiàn)點到多點傳輸。以2室1廳住房為例，F(xiàn)TTR全光網(wǎng)絡(luò)典型組網(wǎng)架構(gòu)示意如圖1所示。圖12室1廳住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)典型組網(wǎng)架構(gòu)示意圖住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)兩種組網(wǎng)架構(gòu)簡單，均易實現(xiàn)。兩種組網(wǎng)架構(gòu)的差別主要在于方式1采用星型組網(wǎng)架構(gòu)，住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)需要6個GE光模板，建設(shè)成本高。方式2采用總線型組網(wǎng)架構(gòu)，住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)需要4個GE光模板和1個光分路器，建設(shè)成本低。另外，F(xiàn)TTR主網(wǎng)關(guān)設(shè)備僅配置1個下行GE接口，星型組網(wǎng)架構(gòu)暫時不能實現(xiàn)。因此住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)選取點到多點分支組網(wǎng)架構(gòu)。三、住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案分析住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案主要包括光纖光纜選擇、光纖鏈路衰減、信息點設(shè)置、光分路器設(shè)置和建設(shè)成本對比分析共5個部分內(nèi)容。3.1住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纖光纜選擇分析從住房內(nèi)信息箱敷設(shè)光纜至邊緣ONT設(shè)備，距離非常短，不超過100m，而OM3光纖在850nm窗口下10Gbit/s以太網(wǎng)鏈路長度可達(dá)到300m。OM4光纖在850nm窗口下10Gbit/s以太網(wǎng)鏈路長度可達(dá)到500m，因此住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纖既可以選取單模光纖作為傳輸介質(zhì)，也可以選取多模光纖作為傳輸介質(zhì)。住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纜可以通過暗管、明管、壁掛的其中一種或多種組合方式敷設(shè)。然而房屋建設(shè)或后期家庭客戶在房屋裝修時，一般習(xí)慣預(yù)埋暗管至臥室和客廳。因此住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纜一般是通過暗管敷設(shè)光纜，而室內(nèi)光纜因有不同型號具有各自不同抗拉伸力。光纜在暗管中敷設(shè)光纜示意如圖2所示。同時結(jié)合光纜在直線管道中敷設(shè)光纜公式和光纜在彎曲管道中敷設(shè)光纜公式，可以理論推算出人工敷設(shè)光纜時的拉伸力。圖2光纜在暗管中敷設(shè)光纜示意圖備注：某廠家室內(nèi)光纜單位自重7.5kg/km。光纜在直線管道中敷設(shè)光纜公式如下。Ta=WfL1光纜在彎曲管道中敷設(shè)光纜公式如下。Tb=W·r{sinh[fθ+arcsinhTa/(W·r)]}其中，Ta、Tb、Tc、Td、Te、Tf為光纜在a、b、c、d、e、f點上的敷設(shè)張力;L1、L2、L3為暗管的直線管道長度，本次L1和L3推算取值為3m；R為彎曲管道的曲率半徑，推算取值為0.03m。θ為彎曲管道的中心夾角，取值為π/2；W為光纜的單位自重；F為光纜與管壁的摩擦系數(shù)，因暗管內(nèi)灰塵多，推算取值0.7。根據(jù)公式可以推算出人工拉纜（Tf）的張力大小。人工拉纜張力理論計算結(jié)果統(tǒng)計見表1。根據(jù)表1，可以判斷出，隨著L2長度的增加，人工拉纜張力越來越大。隨著暗管中穿放條數(shù)的增加，人工拉纜張力越來越大。而《通信光纜第3部分：綜合布線用室內(nèi)光纜》中規(guī)定室內(nèi)光纜在導(dǎo)管里敷設(shè)時，短期抗拉伸力應(yīng)小于100N，長期抗拉伸力應(yīng)小于40N?！妒覂?nèi)光纜系列第3部分：房屋布線用單芯和雙芯光纜》中規(guī)定室內(nèi)光纜在光纜標(biāo)稱外徑小于2mm時。短期抗拉伸力應(yīng)小于80N，長期抗拉伸力應(yīng)小于40N。因此住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，可以選取任何型號的室內(nèi)光纜。3.2住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路衰減分析當(dāng)發(fā)送光功率大于接收段光模塊接收光功率上限時，需要在鏈路上連接光衰器，對光信號進行適當(dāng)衰減后，才能連接接收段光模塊，否則會燒壞光模塊。而住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)光纜的距離短，因此需要對住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路衰減進行分析。光纖鏈路衰減理論計算公式如下：光纖鏈路衰減=LBf+Ac×N+Bc其中，L為傳輸距離，從住房內(nèi)FTTR主網(wǎng)關(guān)到邊緣ONT設(shè)備之間間距均小于100m，取值100m。Ac為單個光纖活動連接器的衰耗，取值每個0.5dB；Bc為單個光分路器的插入衰耗值；Af為光纖線路（含固定接頭）衰減系數(shù)。單模光纖取值0.35dB/km，多模光纖取值3.5dB/km；N為FTTR主網(wǎng)關(guān)至邊緣ONT光鏈路中的光纖活動連接器數(shù)量。根據(jù)公式可以推算出在不同規(guī)格光分路器的全程光纖鏈路衰耗。主網(wǎng)關(guān)至邊緣ONT之間全程光纖鏈路衰耗理論計算見表2。根據(jù)表2計算結(jié)果，單模光纖和多模光纖的全程鏈路衰耗均較小。同時結(jié)合《xPON光收發(fā)合一模塊技術(shù)條件第3部分：用于GPON光線路終端/光網(wǎng)絡(luò)單元(OLT/ONU)的光收發(fā)合一模塊》中規(guī)定ClassB光模塊的功率預(yù)算最小值為10dB（其余類別光模塊的功率預(yù)算最小值均大于10dB），最大值為25dB，因此選擇ClassB光模板為最佳。但當(dāng)光分路器比為1×2時，需要增加相應(yīng)光衰器，使得全程光纖鏈路衰耗達(dá)到10dB以上，才能保證光模板不被燒壞。根據(jù)表2計算結(jié)果，在當(dāng)光分路器規(guī)格為1×2時，應(yīng)至少配置3dB型號的光衰器。3.3住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)信息點設(shè)置及光分路器配置分析住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)信息點設(shè)置與住房內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)有關(guān)。目前，140m2以下的普通住房室內(nèi)房型主要有1室1廳、2室1廳、3室2廳和4室2廳共4種房型。同時結(jié)合《住宅通信綜合布線系統(tǒng)》中規(guī)定客廳、臥室和廚房至少布置1個信息點。另外，由于住房內(nèi)信息箱的設(shè)計是由住房開發(fā)商建設(shè)，很多位置不合理，或既有住宅內(nèi)發(fā)展FTTR時，很多入戶光纜不能敷設(shè)到信息箱里，因此住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)信息點設(shè)置按照最大設(shè)置考慮。不同房型的信息點設(shè)置建議1室1廳房型室內(nèi)設(shè)置2個信息點；2室1廳房型室內(nèi)設(shè)置3個信息點。3室2廳房型室內(nèi)設(shè)置4個信息點；4室2廳房型室內(nèi)設(shè)置5個信息點。根據(jù)住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)信息點設(shè)置，住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光分路器選擇建議1室1廳房型選取1×2光分路器比的光分路器。2室1廳和3室2廳房型選擇1×4光分路器比的光分路器；4室2廳選擇1×8光分路器比的光分路器。3.4住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案對比分析根據(jù)住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)光纖光纜和全程光鏈路分析結(jié)果，住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案可以分為單模光纖方案和多模光纖方案。根據(jù)是否預(yù)制成端。又可以分為預(yù)制成端方案（預(yù)制成端方案是光纜兩端已在工廠做好光纖活動連接器接頭）和非預(yù)制成端方案（非預(yù)制成端方案是光纜兩端未做光纖活動連接器接頭）。另外，由于住房內(nèi)距離短，也可以直接采用軟跳線方案，類似于預(yù)制成端方案。不論哪種建設(shè)方案，建設(shè)思路基本一致，均是從信息箱內(nèi)的光分路器分別敷設(shè)1條光纜至邊緣ONT設(shè)備。預(yù)制好的光纖直接接入光纖面板或相關(guān)設(shè)備，未預(yù)制好的光纖需要先與尾纖直熔并成端于終端盒或光纖面板上。最后通過軟跳線分別與光分路器、主網(wǎng)關(guān)、邊緣ONT設(shè)備連通。但每種建設(shè)方案都存在不同的優(yōu)缺點，其中預(yù)制好的皮線光纜或尾纖含有光纖活動連接器。安裝敷設(shè)較困難，若一起穿放，可能損耗光纖活動連接器；若固定長度，可能存在長度長而浪費，不好盤留，安裝成本低。若非預(yù)制皮線光纜，安裝敷設(shè)方便，不存在配置長而浪費，但現(xiàn)場熔纖成本高，安裝時間長。以上每種建設(shè)方案均能滿足住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求，但不同建設(shè)方案存在不同的建設(shè)成本，而家庭客戶接入基數(shù)多，建設(shè)成本細(xì)微偏差，將帶來巨大的投資浪費。因此為了實現(xiàn)精準(zhǔn)投資，需對不同建設(shè)方案進行細(xì)致建設(shè)成本分析。不同房型結(jié)構(gòu)下，單個住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本分析見表3。根據(jù)表3可以判斷出尾纖或預(yù)制光纜方案建設(shè)成本均低于非預(yù)制光纜建設(shè)方案，預(yù)制單模皮線光纜方案建設(shè)成本與單模尾纖方案基本相同，偏差在于尾纖單價約高于預(yù)制單模皮線光纜的價格。尾纖或預(yù)制皮線光纜建設(shè)投資僅包含光纜、尾纖、光模塊和光分路器費用。非預(yù)制皮線光纜建設(shè)投資僅包含光纜、尾纖、光模塊、光分路器和接續(xù)費用。除了多模光分路器價格來自某網(wǎng)站，其余測算成本的單價均來自近期集采價格。而多模尾纖方案中建設(shè)成本比單模尾纖或預(yù)制單模皮線光纜高，主要是多模光分路器使用量少而較貴，尤其是1×8多模光分路器。隨著多模光分路推進及未來進入集采，多模尾纖方案價格變得最低。

因此，根據(jù)每種建設(shè)方案的優(yōu)缺點和建設(shè)成本分析，近期住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案還是以單模光纖方案為主，多模光纖方案為輔。其中通過管道敷設(shè)時，選取非預(yù)制成端光纜進行建設(shè)；壁掛明敷時，選取尾纖或預(yù)制成端光纜進行建設(shè)。中遠(yuǎn)期采用多模光纖方案進行建設(shè)。四、結(jié)語住房內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是新基建的重要組成部分，建設(shè)的好壞直接影響雙千兆的推進。本文系統(tǒng)分析普通住宅內(nèi)FTTR全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)和光纖光纜選取、信息點和