FTTH建设中集中式分光和分散式分光的比较及应用

浙江省巨化衢州公用有限公司电信中心 汤向锋

一、光纤接入的发展趋势

在宽带接入领域，目前大多数家庭都是使用ADSL(非对称数字用户线路)技术来实现，用户的各种业务通过接入网进入核心网。随着互联网的持续快速发展，网上新业务层出不穷，特别是近年来开始风靡的网络游戏，视频点播，MSN和QQ等实时网络通信工具，使得人们对网络接入带宽的需求持续增加。由于普通的ADSL技术无法提供长距离及高速宽带等系列服务，渐渐已无法适应固网运营商在原有带宽基础上推出更多新的服务项目，满足用户需求。所以，可提供全业务、高速率的光纤到户(FTTH)光接入网就成为了宽带接入网的最有效的解决方案。光纤接入技术与其他接入技术相比，最大优势在于可用带宽高，传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高和节约管道资源等特点。所以说光纤接入是宽带发展的趋势，只有实现光纤到户(FTTH)才能最终发挥光纤网络的巨大潜力。

二、光纤接入的发展现状

综观国际，目前全球宽带用户数目最高的是中国、美国、日本和韩国，四者之和已经超过全球宽带用户的70%。除中国外，其它几个宽带发展较快的国家都已经开始大规模发展FTTH。日本是世界上对FTTH最热衷的国家，在FTTH上的发展一直处于领先地位，大力倡导FTTH的发展，并把FTTH的普及看成日本今后国家信息化的标志，看成提高日本经济竞争力的根本性武器。日本政府于2001年推出了著名的E-Japan计划，从此FTTH出现突飞猛进的增长，截至2003年底，FTTH用户已达1770万家庭；计划2010年将宽带用户总数提高到3000万，其中FTTH达1000万。美国是最大的宽带接入市场，其FTTH发展也处在加速的过程中。目前美国有270个FTTP项目，多半为政府项目，其宽带接入市场总用户数达2740万。

综观国内，借鉴美日等国FTTH的经验和光通信市场的变化趋势，中国的FTTH建设迎来了一个建设高峰，FTTH的发展对于光通信市场的带动有着不可低估的巨大作用，FTTH的出现导致的宽带生活甚至将深刻影响到我们根本生活方式。2010年工信部提出了《关于推进光纤宽带网络建设的意见》，将光纤网络建设列入了国家发展战略，更是加快了光纤接入业务的发展。2010年2月16日，中国电信集团公司宣布启动“宽带中国·光网城市”工程，计划到“十二五”末，南方城市地区实现家庭和政企用户光纤接入网络全覆盖，100Mbit/s以上光纤入户覆盖家庭超过1亿，位居世界领先。

截至2011年10月上海电信已实现300万以上用户的FTTH覆盖、100万以上用户的FTTH商用，其中10兆及以上用户超过50万。FTTH已经成为上海电信的主要接入模式，其发展势头大大超过其他地区。湖北省也已经在武汉光谷展开了光纤试点。从2005年下半年开始，这一市场将逐渐走向规模商用，FTTH很有可能在未来几年成为我国乃至全球宽带接入市场的另一支生力军。

三、光纤入户（FTTH）系统介绍

光纤入户（FTTH）系统主要由三部分构成，分别为：ONU，ODN和OLT。ONU英文全称为Optical Network Unit直译为光节点，我们通俗称为光终端，放置在家庭内，给用户提供接入服务。ODN英文全称为Optical Distribution Node，直译为光分配节点，我们通俗称为光网络，ODN是基于PON设备的FTTH光缆网络，其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。从功能上分，ODN从局端到用户端可分为馈线光缆子系统，配线光缆子系统，入户线光缆子系统和光纤终端子系统四个部分。OLT英文全称为optical line terminal直译为光线路终端，我们通俗称为局端设备。它是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM业务。放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。

从以上介绍可知，ODN网络是FTTH系统中的重要组成部分，其网络结构设计是否适宜直接关系到FTTH的投资。在日常FTTH建设中，根据小区结构和楼房分布的不同ODN网络结构可设计为集中式分光和分散式分光，利用分光方式的不同达到投资经济、网络高效、维护方便的建设目的。

四、集中式分光和分散式分光

下面介绍一下什么是集中式分光和分散式分光。

(一)集中分光就是OLT都统一放在中心机房，所有的光纤都是从中心机房拉出去，或拉少量的主干光缆到某个集中点如光交箱等，再从光交箱通过分光器拉配线光缆和入户光缆至用户家中，如图1所示。

集中式分光在ODN网络结构中主干光缆以分光器为单位配纤，一个分光器配一芯光缆，对应OLT上的一个PON口，因此主干光缆用量较少。配线光缆以用户数为单位配纤，一般以小区住户1：1或1：0.8配纤，用量较大。由于集中式分光实现了分光器的集中及位置的上移，该方式有以下优点：

1.节省PON口资源。集中式分光可以最大限度地发挥昂贵的OLT插件的最高效用。由于在这种方式下每个用户均通过光缆直接连接到光交箱的分光器，分光器可以对用户进行灵活覆盖，而不是一个分光器只可以对应一幢楼或一个单元，实现100%的效用，减少了分光器的数量，节省了PON口资源。这也让OLT端口实现更广范围的物理分布，在FTTH建设初期用户开通率水平较低的时候具有重要的意义。

2.方便进行网络测试。集中式分光的第二个好处在于其提供快速测试和故障诊断的能力。由于集中式分光实现了局端到用户端的点对点光缆连接，中间除了法兰等跳接设备以外没有其他设备，光功率计、光时域反射器(OTDR)等可以快速的对每个用户的光路情况进行衰耗测试和故障定位，从而提高了装维的速度和质量。

3.可最大限度地减少分光器信号损失。每次光信号遭遇分光器等网络部件连接的时候，都会产生一定程度的信号损失。因此，当分光器级联在一起时，在每个器件上都将发生损耗。累计的损耗效应将减少信号能够传输的距离，限制光纤传输的距离。集中式分光器通过从ODN网络中消除多余的接头或连接器，使这种信号损失最小化。

当然，集中式分光也有它的缺点。比如：(1)由于配线光缆用量较大，比较耗费管道和光缆资源；(2)投资资金大。

(二)分散分光就是以一幢楼或某片区域为一个分光点，从OLT引一根主干光缆至分光点，再从分光点拉引入光缆至用户家中，如图2。

从图2可以看出，分散式分光从局端OLT设备通过主干光缆与楼道分光器相连，一芯主干光缆连接一个分光器。和集中式分光相比有几大不同：1.去除了配线光缆，主干光缆延伸替代配线光缆；2.分光器由集中式改为分散式，并下沉至楼道单元；3.分光器放置于楼道，替代了光分线盒。这种方式有以下优点：

1.节省光缆和管道资源，减少投资。这是本方式最大的优点。由于分光器下沉至楼道，去除了配线光缆的用量，虽然主干光缆用量和集中式分光器相比有适当增加，但和减少的配线光缆相比可以忽略不计。

2.保证用户带宽。由于每个单元或每幢楼配置一个分光器，每个分光器上的用户数量比较少，所以每个用户占有网络带宽较高。一般来一个EPON口的带宽为1.25G，如果以一幢6层住宅楼一个单元12个用户计，则每个用户分到的带宽达到了106M，GPON口的带宽为2.5G，分到每个用户的带宽则更高。

分散式分光的缺点：因为每幢楼或每个单元就需要一个分光器，一个分光器对应一个PON口，所以PON口需求比较多。一般来说一个PON口只覆盖一幢楼或一个单元，如果该楼用户较少，则PON口的资源得不到充分利用。

五、不同分光形式在各类小区(场景)中的应用

从上述介绍来看，集中式分光和分散式分光各有优缺点，在FTTH建设中我们应根据小区结构，用户密度，楼道分布等不同情况选用合适的分光方式。下面介绍一下几种常见小区或场景集中式分光和分散分光的应用，以达到投资最少，回报最高、建设高效的目的。

(1)别墅小区

别墅小区通常存在建筑物分散，间距较远；用户密度低，单幢建筑物可能只有一两个用户；物业要求高，不允许空中拉线等特点。如果选用分散式分光则主干路由较长且每幢建筑物均需放置一个分光器，资源浪费严重。因此，别墅小区建议采用集中分光方式，在小区内设置集中点，主干光缆引至集中点的分光器，再通过配线光缆引至各建筑物分纤箱，然后通过入户光缆进入用户室内。

(2)多层住宅小区

多层住宅小区是我们FTTH建设应用最多的场景。其特点是建筑物分布规律，间距较短；用户密度较高。这类小区线路方案组合众多，既可以采用分散式分光也可以采用集中式分光，取决于小区离接入网机房的距离以及小区内是否有机房。在FTTH建设规划中，局端设备OLT的设置是有要求的，在直径5km里范围内一般只设置一个OLT机房，所以如果该小区没有OLT机房且距机房较远，建议采用分散式分光以节省光缆资源。从OLT机房直接放主干光缆至楼道，每个楼道内设置分光器，再从分光器内引入户光缆至用户室内。如果该小区距OLT机房很近或有条件建设OLT机房则可采用集中式分光，分光器设置于机房内，从机房拉配线光缆至楼道分纤箱，再用入户光缆引入室内，这样可以简化小区和楼内配线复杂程度，有利于减少施工及日后维护费用和难度。

图1 集中式分光示意图

图2 分散式分光示意图

(3)高层住宅小区

高层住宅用户高度集中，建筑物少，同时建筑物垂直高度比较高，如果选用集中分光方式则配线光缆和入户光缆用量比较大。所以建议选用分散式分光，从OLT机房拉主干光缆至高层建筑物中间楼层，根据住户多少设置分光器数量，然后从分光器拉入户光缆至用户室内，这样可以大大节约入户光缆长度，减少工程投资。同时由于光缆用量的减少可以腾出高层建筑宝贵的上下管路通道，降低楼内入户光缆复杂程度，有利于减少施工和日后维护难度。

(4)农村地区

农村地区跟别墅小区特点有点类似，也是建筑物分布较散且不规则，间距较远，用户密度低，适合采用集中式分光形式。在某一片较为集中的区域设置一个光集中点，配一个分光器，以此为辐射点，覆盖周边区域。这种改造方式一个比较突出的问题是主干光缆要从城区的OLT机房布放至光集中点，距离会非常长，投资较大，解决的方法是“利旧”。一般来说各运营商在前几年的移动网络建设中农村地区的移动基站建设应该来说还是比较完善的，光缆也已布放。基站的开通一般来说只需要2芯或4芯，有较多余的空芯，我们利用这些空芯做为FTTH建设的主干光缆，并以移动基站位置做为光集中点，覆盖周边区域，做到资源充分利用。