论一级集中分光(已发表于通信世界周刊)

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论一级集中分光

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2011-12-5

在OLT采购成本大为下降的今天，二级分散分光以低廉组网成本大行其道。此篇章从工程建设和运营管理的角度出发，分析长沙现在使用的二级分散分光ODN存在的几个问题，并相应的在一级集中分光ODN经改良后提出其解决的方法。目的在于降低FTTH网络建设成本、简化网络运营管理，以达快速推广FTTH网络的目的。
一级集中分光ODN的优势主要能够降低局端设备投资和简化FTTH网络的运营管理。
降低局端设备投资现在长沙所建设的ODN网络，大多采用二级分散分光的方式对用户进行30%左右的覆盖。一级分光器一般安装在路边的光交接箱内，二级分光器一般安装在靠近用户的楼道内，与传统铜网的分线盒基本上处于同一位置。
如下图所示：

图1

在上图中，二级分散分光网络的设计初衷就是使二级OBD尽可能的靠近用户，从而降低其组网成本。但是每个OBD的资源利用局限于它本身所覆盖的范围之内，OBD分散开来以后，想要把任何一个OBD的空闲端口资源调到别处使用，就很困难了。任何一种组网方式都存在分光器端口资源空闲的情况，但上图中的OBD1所覆盖的1栋空闲端口资源因为无法调度到别处使用，这就造成PON口资源利用率比其它任何一种组网方式都要低得多。
更有可能会出现这样一种情况：2栋的OBD端口用完了，第九个用户报装了，怎么办呢？明明在1栋有7个资源富余，却无法调度到2栋使用。最可能的办法是靠建设部门来解决：在机房的OLT上再规划一个PON口，加装一个一级OBD在OBD0处，加装一个二级OBD在OBD2处。这样下来，为了发展一个用户，直接的造成了更多的设备资源浪费，可能这8栋加起来还不足40个用户，却不得不投入了2个PON口、128个设备资源在这里。两级分散分光网络无法有效的调度资源，严重的造成了设备资源浪费。
那一级集中分光的ODN又如何来提高设备资源的利用率？

图2

一级集中分光网络如图2中，由一个一级分光器和到各栋楼盘的多纤芯光缆组成。只在光交接箱内安装一个1：64的分光器，空闲的资源全部集中在光交接箱内。光交接箱和各栋楼盘使用多纤芯的光缆相联，然后在各楼道内安装分纤箱，而分纤箱内只有活动接头，并无二级OBD。这种结构极其接近传统铜网的结构，开通业务时需要在OBD0处连接分光器和配线光缆，然后在楼道的分纤箱处连接配线光缆和皮线光缆，来开通整条光路。
因为空闲的端口资源全部集中在光交接箱内，所以资源的调度也和传统铜网一样简单。如上图2中，2栋的分纤箱资源耗尽，第九个用户报装了，这时只需在光交接箱和分纤箱2之间增加一条配线光缆，就可以调用光交接箱内OBD的空闲资源了。
可见，一级集中分光ODN提高了设备资源的利用率，同时也减轻了通信机房空间、电源等一系列配套设施的压力，最大限度的降低了局端设备投资。
简化FTTH网络运营管理ODN是FTTH维护的难点，它相比铜网有源的点对点结构，ODN采用无源点对多点的拓扑，网络维护手段和工具复杂。因此，对ODN进行完善的设计和建设至关重要。优秀的ODN要能够减轻相关运营管理系统的负担，要能够让管理系统较好的完成运营中所需要的资源预判、资源预警的功能。相应的，各种管理系统才能发挥作用：提高客户响应速度；确保FTTH网络的资源得到充分利用，保护长期投资。
在FTTH网络中，OBD端口就相当于局端设备的用户接口资源，所以资源管理系统最起码的能力是要能够管理到每个OBD的端口。这也是FTTH业务开通时全程自动化配置所必须的支撑条件。
在二级分散分光网络中（图１），OBD安装在每栋楼的楼道之中，覆盖范围太小，这对资源管理系统的准确性提出了很高的要求，它要准确的记录某一栋楼的哪些层是属于哪个OBD的覆盖范围，以及每个OBD每个端口的使用情况。二级分散分光网络中资源系统记录得如此详细、精确，我们完全有理由相信它能够实现诱人的业务开通时全程自动化配置的。但现实中相关配套的工作环节却无法达到资源管理系统的这种精度，无法和这个详细的资源管理系统实现对接，所以在实现操作中，这种精确管理的资源系统非但没有实现业务开通时全程自动化配置，还为运营徒增许多麻烦。
为了对接这个详细的资源管理系统，营业前台CRM系统中必须输入详细的用户地址，而且丝毫不能有错，不然可能会造成资源配置出错。因为自动激活系统只能把ONU的认证信息、数据生成在唯一的和地址相对应的PON口之下，如果资源配置错了（比如栋数错了，住在不同楼栋的用户，他们可能并不属于同一个PON口的覆盖范围），自动激活系统可能会把用户数据生成到另一个PON口上去，造成设备不能自动上线。而在这时，或者改正用户地址重新执行自动激活系统，或者靠技术人员人工干预PON网管修正ONU数据。这种栋数错误在现实中有个极端的案例是凯通国际。凯通国际以前有三栋楼分别叫做3栋、4栋、5栋，后来物业公司进场之后，把3栋变成了4栋，4栋变成了5栋，5栋变成了6栋。造成资源配置全部出错，业务无法顺利开通，引发了用户投诉。
这还不算完，因为地址不是精确到栋就结束了，还必须把用户住在几楼哪个房间也得作准确的记录。你得拿个测谎仪保证他说的是真的；或者往他脸上泼盆冷水，保证这家伙睡醒了，没有记错自己住在哪层楼；你的手还不能发抖，别把10输成11。这一切都是必须的，因为搞错了就会产生诸如下图的情况：

图3

OBD1覆盖范围是1-10楼，OBD2覆盖范围是11-20楼。如果用户住在10楼，但因为各种原因把他搞成了11楼，资源配置出错了：用户实际占用的是OBD1的端口，而在资源系统内却配置占用了OBD2的端口。如果这两个OBD同属于一个PON口，那就业务开通时是不会有任何出错的提示的。再接着发展下去，某一天资源系统中显示OBD2已经没有端口了，但现实中OBD2仍然有端口，这时11-20楼的业务开通单却无法配置下来；接着再看OBD1，资源系统中显示还有端口，但现实中OBD1所有端口都被占用了，而这时1-10楼的业务开通单配置下来，却无法装通了。此类和地址密切相关的问题层出不穷。这一切都由于二级分散分光的OBD过于靠近用户，覆盖范围太小，相关运营管理系统却无法适应对地址的精确管理而引发的。
如果任由其地址错误的而产生上述的情形，那这个记录详细、错误百出的资源管理系统根本无法支撑FTTH业务开通时的全程自动化配置。如果一定要保证资源记录的正确性，那得给整个运营系统增加多大的工作量？
正因为二级OBD的资源较少，此时的资源预警还不如现场的维护人员即时的判断来得有效，更何况我们无法保证资源系统的记录和单个二级OBD的实际情况相一致。
用户的详细地址，在二级分光网络中变得如此重要，但用户的详细地址却是不可靠的，二级分散分光ODN的资源管理系统正是建立在这样一种不可靠因素之上的，它把所有的运营管理系统变得复杂、繁琐起来。

图4

一级集中分光网络完全不需要对用户地址进行精确的掌握，却更能轻松的完成资源预判、资源预警的功能。
如图4中的一级集中分光网络，资源管理系统只需记录光接交箱的覆盖范围，和其中的OBD对应的PON口即可。相应的，营业前台CRM和资源管理系统对接，输入用户地址时，也只需记录用户住在这个小区，至于是这其中的哪一栋都不用过于精确了。至于自动激活系统，更简单了，它把用户数据生成在这两个OBD对应的任何一个PON口都可以，因为可以通过配线光缆来调度OBD端口资源。
而此时资源系统的预判预警也更加简单，也更加有实用价值。只要在资源管理系统中监控光交接箱内的用户数量，并与交接箱内的所有OBD的下行端口对比，一旦富余端口数量少于一定数量时，即发出预警。由于光交接箱较二级OBD的覆盖范围大，箱内端口资源较多，可以预留足够的端口用于预警，所以发出预警时，扩容主干光缆、扩容局端PON口的工程有充足的时间来完成。
而配线光缆资源不足时，由现场的维护人员来判断、报扩容。因为配线光缆扩容和传统铜网一样简单，并不涉及局端OLT设备的操作，一般24小时之内可以完成配线光缆的扩容，并不需要预警。
这样，在一级集中分光ODN中，相当于把扩容建设工程分作了两步：涉及到主干光缆和机房设备的扩容工程由资源系统发出预警，可提前动工；而配线光缆扩容工程的速度和传统铜网配线电缆扩容一样是相当快的。这对于推出了城区宽带五项服务承诺长沙电信来说，是一种加快客户响应速度的办法。
如上所述，一级集中分光ODN最大的好处正在于此：粗线条的资源管理模式，能够完成运营中所需要的资源预判、资源预警的功能，有利于加快客户响应速度；同时简化了运营管理流程，有利于实现自动化运营管理。
一级集中分光ODN的改良方法一级集中分光ODN需要加以改良，来加强自身资源利用率高的优势，同时弥补固有的缺陷。一是采用无跳纤光交接箱，减少ODN中的耦合点，加大PON口分光比至1：128，继续提高设备的利用率；二是合理设计OBD的位置，缩小光交接箱的覆盖范围，减轻一级集中分光ODN固有的线路成本上扬的压力，同时解决单点规模过大而维护压力上升的问题。
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减少ODN中耦合点、加大分光比
二级分散分光ODN，在整条光网络中，耦合点位置如下图：

二级分散分光ODN中，一般有7个耦合点，一、二级OBD是一种级联的方式。这样的联网方式，在工程中最大的分光比一般只能做到1：64。在CLASS C+等级光模块规模商用之前，难以加大ODN的分光比。二级分散分光的设备资源利用率低的缺点无法得到解决。



而一级集中分光ODN只使用一个大分光比的OBD，能有效的降低OBD级联带来的光损耗，并且可以采用无跳纤光交接箱，减少一个耦合点，控制到6个耦合点（如上图）。虽然目前常用的OBD最大分光比一般只有1：64，但技术是不断进步的，烽火通信今年上半年已经推出了单芯片1：128的OBD。按目前EPON目前常用的PX20+光模块的光功率预算29.5dB来计算，是完全可以规模商用1：128的ODN。
可见，一级集中分光ODN有进一步提高设备资源的利用率可能。
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合理设计OBD位置
一级集中分光虽然能够降低设备的投资，但缺点也显而易见，配线光缆的成本将大幅上升。把图1和图2作比较，可以看到，一级集中分光与二级分散分光与发生组网成本上升的有配线光缆部分，由少数纤芯变成了多数纤芯，同时熔接点也增多了；而发生成本下降的，有OLT端口利用率提高和分光器的数量减少。如果线路设计不合理，配线光缆投资、熔纤工费的上升幅度，将极有可能超过一级集中分光网络所节约的设备投资和分光器投资。不过控制一级集中分光网络配线光缆的投资也很简单，只要缩小光交接箱覆盖的范围即可。
现以300米作为为一级OBD覆盖的半径，来对比图1二级分散分光与图2一级集中分光不同设计方案的在建设工程中影响造价的情况。
图1中，实际工程需要采用4芯的光缆，采购价约为1.7元/米；1：8分光器9个，采购价约为300元/个；PON口需要配置2个（二级分散分光设备资源利用率只按50%计算，当用户开通率达到25%时，需要规划2个PON口）；熔纤点一共64个，按每个点熔接和测试的工费为22元/个。
图2中，实际工程需要采用12芯的光缆，采购价约为3元/米；1：64分光器1个，采购价约为2000元/个；PON口需要配置1个（一级集中分光设备资源利用率可以按95%计算，当用户开通率达到25%时，只需要规划1个PON口）；熔纤点一共192个，按每个点熔接和测试的工费为22元/个。
关于PON口的价格计算，在2010年江苏电信分析FTTH建设成本时，采购价为5556元/个，到2011年时，相关设备厂商的采购报价已经降到了2000元/个，甚至X为的报价只是象征性收取1元/个。但在网络建设之中，我认为造价对比不能只按采购价格来的，毕竟羊毛出在羊身上，何况OLT安装在机房，会对机房电源、空间等一系列配套设施产生相关需求。所以在对比建设成本时，PON口取值5000/个，应该是合适的。造价变化部分的对比如下图：

可见，只要合理设计好一级集中分光网络中OBD的位置，控制好每个光交接箱的覆盖范围，尽可能的缩短配线光缆的长度，一级集中分光的线路成本上升问题是可以得到控制的。而且光交接箱覆盖范围的缩小，同时也解决了单节点的规模太大而变得维护困难，甚至变得不可维护的问题。
结语综上所述，一级集中分光ODN有以下的优点：
1.
提高设备资源的利用率，最大限度的降低了局端设备投资，同时也减轻了通信机房空间、电源等一系列配套设施的压力。
2.
粗线条的资源管理模式，能够完成运营中所需要的资源预判、资源预警的功能，有利于加快客户响应速度；同时简化了运营管理流程，有利于实现自动化运营管理。
因此，在FTTH网络工程建设之中，考虑采用一级集中分光的ODN网络，不失为另外一种可能更好的选择。