北方电信县城综合业务接入光缆网建设策略及建设模型分析

王献森+吴昊

【摘 要】分析了北方电信在县城区域的传输资源情况及业务接入特点，并阐述了县城综合业务接入光缆网的建设策略。同时对不同场景下县城接入光缆网的总体造价进行评估，并给出了不同场景下县城综合业务接入光缆网的建设模型。

【关键词】县城 接入光缆网 综合业务 标准化模型

中图分类号：TN913.33 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-13-0067-05

1 引言

随着工信部正式发放4G牌照，3大运营商的4G网络建设如火如荼的展开。根据中国电信的4G网络规划，北方各省电信公司计划在2年内部署到位，实现市区、县城城区、4A及以上旅游景点的4G信号覆盖。

传输网作为通信网的基础网络，需要提前实施到位。2008年运营商重组之后，北方电信获得了联通划转的C网资源及部分传输资源。然而由于划转资源有限，且重组之后联通减少了划转部分的维护力量，导致北方电信在各大县城城区的可用传输资源几乎为0。

中国电信集团依据各省分公司的经济收入分配年度投资，作为经济收入排名末几位的北方各省电信公司每年所得投资远低于南方电信。如何利用有限的投资开展县城传输网建设，既能保障LTE网络的开通，又能实现投资效益的最大化，成为北方电信公司网络建设的决策问题。县城综合业务接入光缆网建设方案不能照搬城区建设模式。是一步到位完成城区全覆盖，还是有选择、分种类、分区域的逐步覆盖？光交覆盖半径多少米时整体接入网投资最节省？主干光缆敷设多少芯最合理？这些都需要进行科学的分析和评估。

2 北方县城特点及传输资源概况

区域特点：除了行政划分的县、地级市外，还有部分大型农场、林场等也作为“县”级考虑。大部分县城城区面积在2～10km2之间，少数经济发达的城区面积达到20km2。县城人口增速平缓，趋于稳定。人口密度不高，每平方公里人口数在8 000～10 000之间。

网络特点：

（1）08年后新建的基站以自建12芯光缆为主，但大部分基站接入光缆仍以08年老联通划转为主，虽然划转时协议签订有4～8芯，实际只有SDH在用的2芯可用。

（2）县城宽带接入方式仍以ADSL为主，接入铜缆使用了将近10年，资源老化，维护成本较高。

（3）县城管道资源以划转为主，划转基本只有2～3孔子管，且大部分段落使用已到饱和。在运营商拆分后，联通对原有的传输资源不再进行维护，少部分管孔出现断裂、阻塞等情况。

（4）在县城区域，电信业务收入中约80%来源于移动网业务，固网及宽带业务收入仅占20%。

总体来说，北方县城的基础传输资源非常薄弱，个别县城几近空白。

3 县城综合业务接入光缆网建设策略

（1）战略布局，传输先行

优先建设接入主干环，完成传输资源的战略布局；后期根据接入点的需求，逐步完善配线层规划和建设，提供快速接入能力；接入主干环与LTE基站接入协同规划。

（2）统一规划，分步实施

结合政企、宽带、基站等接入需求，明确接入方式和模型，统一规划建设一张光缆网；结合县城经济收入排名、LTE建设顺序等因素，分步骤、分批次建设实施。

（3）深度挖潜，充分利旧

摸清现有自建传输资源、划转资源，网络规划方案要充分利用原有资源；引入纺织子管等新技术，实现现有划转管孔的再利用。

（4）精打细算，实现投资效益最大化

纤芯规划满足未来3～5年的接入需求，合理预测，避免浪费。

统筹分析接入主干环、潜在接入点的投资造价，计算出最经济的光交覆盖半径，规划最合理的主干环模型。

4 县城综合业务接入光缆网建设原则

（1）结合LTE覆盖范围、政企小区需求，划定综合业务接入光缆网覆盖区域。原则上应优先覆盖业务相对明确的区域。对于即将进行的棚户改造区、经济开发区、工业区等应暂缓覆盖，待动工后结合市政建设，按需覆盖。

（2）IP RAN组网要求B节点成对设置，在机房条件满足情况下，优先选择双节点环形接入主干环，其次选择单节点接入主干环。

（3）接入主干光缆芯数需根据未来3～5年的接入需求进行测算，原则上应不低于144芯；配线光缆芯数可采用48～144芯，但不应超过主干光缆芯数。

（4）光交箱作为业务收敛点，应设置在接入点中心区域，不宜设置在县城边缘区域，避免接入点与主配线光缆重复敷设，增加投资。

（5）光交箱容量以288芯及以上为主。原则上主干光缆为144芯时，光交箱选用288芯；主干光缆为288芯时，光交箱选用576芯，配线光交选用288芯。对于接入点数量特别大的区域，可适当增加光交箱容量。

（6）按照“一张光缆网”的目标，建设“分层、分区”、“环形、链型”等多种保护方式相结合的光缆网。光缆网结构示意图如图1所示。

5 县城综合业务接入光缆网建设模型分析

5.1 接入主干纤芯需求预测分析

接入主干纤芯是为满足基站接入组网、家庭宽带接入、政企专业及政企宽带接入所用。在做需求分析时要结合接入点的网络承载方式、渗透率、市场占有率、目标接入点数量等因素进行科学预测。各类型的接入纤芯需求如表1所示：

表1 xx县接入主干纤芯需求预测表

业务类别 数量 单位 承载

方式 主干纤芯需求 渗透率 市场占有率 总纤芯需求

家庭宽带 - 户 PON 1/64 90% 30% -

政企专线

（高端） - 条 SDH/IP RAN 2 100% 30% -

政企宽带

（低端） - 个 PON 1/32 100% 30% -endprint

政府/学校/

公共设施 - 栋 PON/SDH 2 100% 30% -

基站接入 - 个 IP RAN 2 100% 100% -

总计 - - - - - - -

（1）家庭宽带业务采用PON接入方式，采用1：64分光比。在北方通信市场中，电信占有份额较少，本模型以电信能“三分天下取其一”估算市场占有率即30%。家庭宽带的总纤芯需求=住户数量*90%*30%/64，其中90%代表100户家庭有90户会进行宽带接入。如住户数量调研困难或调研太浪费资源时，可用“城区人口数量/3”代替。

（2）政企专线（高端）业务指专线业务，客户对电路质量、网络保护等级等要求较高，一般采用SDH/IP RAN接入方式，一个业务点通常需要2芯。

（3）政企宽带（低端）业务一般指网吧、商务楼内企业租用的宽带业务，通常采用PON接入方式。在商务楼内集中用户时通常采用1：64一级分光，非楼内分散用户时需适当缩小分光比，增加传输距离，本模型按照1：32计算。

（4）基站接入采用IP RAN承载方式，使用接入主干环的共享纤芯进行组网。平均单站按照使用2芯主干纤芯计算。

在计算了上述业务需求后，规划芯数时还需增加30%冗余，但切不能盲目成倍放大。一般144芯接入主干环可提供264～288芯主干纤芯，288芯接入主干环可提供528～576芯主干纤芯。

5.2 光缆覆盖半径及光交个数分析

在划定的一片区域内，光交数量和光交覆盖半径成反比。光交数量越多，接入主干环投资越大，但光交覆盖半径越短，未来接入点接入投资越少；反之光交数量越少，则接入点投资越大。为取定经济最优的光交数量和光交覆盖半径，需对规划期内的整个接入网投资进行计算分析。

假设县城面积为S，光交平均覆盖（无缝覆盖）整个业务区，取光交的覆盖面积为六边形，则光交数量a与光交覆盖半径r的关系为：

（1）

取接入点光缆单位公里造价1.75万元/km，接入主干环光缆单位公里造价3.7万元/km（144芯），光交箱造价2万元/个，管道单位公里造价17万元/km（按照某省电信运营商管道造价计算）。则：

单个接入点光缆投资

（2）

单个接入点管道投资

（3）

接入主干环光缆投资

（4）

入主干环管道投资

（5）

接入网总投资Iz=（I1+I2）*N+I3+I4

（N为目标接入点数量，为预测值） （6）

为取得最经济的光交覆盖半径和光交数量，总投资Iz应取最小值。

下面分别取北方典型的县城城区面积为2.5km2、5.5km2、8km2时的计算结果进行分析：

（1）县城面积S=2.5km2时，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=16个（目标站间距400m）；小区数量≈11个（按200户一个小区计算）；政企数量≈5～10个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=35，则：

（7）

此时Iz与a的关系如图2中（a）图所示。从图中可知，覆盖2.5km2的县城，在用5个左右光交进行收敛，光交覆盖半径约430m时，投资最经济。

（2）县城面积S=5.5km2，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=36个（目标站间距400m），小区数量≈25个（按200户一个小区计算），

政企数量≈10～15个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=73，则：

Iz （8）

此时Iz与a的关系如图2中（b）图所示。从图中可知，覆盖5.5km2的县城，在用11～12个光交进行收敛，光交覆盖半径约为450m时，投资最经济。

（3）县城面积S=8km2，区域内接入站点预估：

LTE基站数量=49个（目标站间距400m），小区数量≈36个（按200户一个小区计算），政企数量≈15～20个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=103，则

（9）

此时Iz与a的关系如图2中（c）图所示。从图中可知，覆盖8km2的县城，在用15～16个光交进行收敛，光交覆盖半径约为430～450m时，投资最经济。

5.3 县城接入光缆网标准化模型

取县城为标准的正方形，依据上述建设原则、纤芯预测模型和光交数量模型，勾勒以下3种典型县城面积下的接入主干层及配线层建设方案模型：

（1）标准化模型1：县城面积为2.5km2

选择1个汇聚机房，新建1个接入主干环下挂5个主干光交，新建144芯主干光缆3.2km。建成后光交覆盖半径438m，远期覆盖基站接入16个，小区及政企用户接入约20个。基站利用主干环的共享纤芯进行组网，初期边缘区域如城郊结合部的基站可暂时按链型接入。标准化模型1建设示意图如图3所示。

（2）标准化模型2：县城面积为5km2

选择1个汇聚机房，建设1个接入主干环加5条配线链，共下挂5个主干光交及5个配线光交。新建144芯主干光缆4.8km，72/96芯配线光缆1.4km。建成后光交覆盖半径450m。远期覆盖基站接入36个，小区及政企用户接入约40个。标准化模型2建设示意图如图4所示：

图4 标准化模型2建设示意图

（3）标准化模型3：县城面积为8km2

选择2个汇聚机房，建设1个主干环加8条配线链，新建6个主干光交及8个配线光交，新建144芯主干光缆4.8km，新建72/96芯配线光缆4.0km。建成后光交覆盖半径约450m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型3建设示意图如图5所示：

图5 标准化模型3建设示意图

（4）标准化模型4：县城面积为8km2

选择1个汇聚机房，建设2个主干环外加7条配线链，新建8个主干光交及7个配线光交，新建144芯主干光缆6.6km，新建72/96芯配线光缆2.1km。建成后光交覆盖半径约430m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型4建设示意图如图6所示：

图6 标准化模型4建设示意图

参考文献：

[1] 于海生，张嘉智. 关于综合业务接入区的规划与设计探讨[J]. 山东通信技术， 2012，32（4）： 10-13.

[2] 马培勇，阎璐，张渭. IP RAN与光缆网协同组网方案探讨[J]. 移动通信， 2013（22）： 21-25.

[3] 中国电信集团公司. 接入光缆与ODN网络规划方法[EB/OL]. （2010-09-05）. http：//wenku.baidu.com/view/598c864a852458fb770b5659.html.

[4] 王雪. 全业务接入网光缆建设思路与方案[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（3）： 12-15.

[5] 范跃进. 接入层光缆网物理架构分析[J]. 电信技术， 2012（7）： 107-109.endprint

政府/学校/

公共设施 - 栋 PON/SDH 2 100% 30% -

基站接入 - 个 IP RAN 2 100% 100% -

总计 - - - - - - -

（1）家庭宽带业务采用PON接入方式，采用1：64分光比。在北方通信市场中，电信占有份额较少，本模型以电信能“三分天下取其一”估算市场占有率即30%。家庭宽带的总纤芯需求=住户数量*90%*30%/64，其中90%代表100户家庭有90户会进行宽带接入。如住户数量调研困难或调研太浪费资源时，可用“城区人口数量/3”代替。

（2）政企专线（高端）业务指专线业务，客户对电路质量、网络保护等级等要求较高，一般采用SDH/IP RAN接入方式，一个业务点通常需要2芯。

（3）政企宽带（低端）业务一般指网吧、商务楼内企业租用的宽带业务，通常采用PON接入方式。在商务楼内集中用户时通常采用1：64一级分光，非楼内分散用户时需适当缩小分光比，增加传输距离，本模型按照1：32计算。

（4）基站接入采用IP RAN承载方式，使用接入主干环的共享纤芯进行组网。平均单站按照使用2芯主干纤芯计算。

在计算了上述业务需求后，规划芯数时还需增加30%冗余，但切不能盲目成倍放大。一般144芯接入主干环可提供264～288芯主干纤芯，288芯接入主干环可提供528～576芯主干纤芯。

5.2 光缆覆盖半径及光交个数分析

在划定的一片区域内，光交数量和光交覆盖半径成反比。光交数量越多，接入主干环投资越大，但光交覆盖半径越短，未来接入点接入投资越少；反之光交数量越少，则接入点投资越大。为取定经济最优的光交数量和光交覆盖半径，需对规划期内的整个接入网投资进行计算分析。

假设县城面积为S，光交平均覆盖（无缝覆盖）整个业务区，取光交的覆盖面积为六边形，则光交数量a与光交覆盖半径r的关系为：

（1）

取接入点光缆单位公里造价1.75万元/km，接入主干环光缆单位公里造价3.7万元/km（144芯），光交箱造价2万元/个，管道单位公里造价17万元/km（按照某省电信运营商管道造价计算）。则：

单个接入点光缆投资

（2）

单个接入点管道投资

（3）

接入主干环光缆投资

（4）

入主干环管道投资

（5）

接入网总投资Iz=（I1+I2）*N+I3+I4

（N为目标接入点数量，为预测值） （6）

为取得最经济的光交覆盖半径和光交数量，总投资Iz应取最小值。

下面分别取北方典型的县城城区面积为2.5km2、5.5km2、8km2时的计算结果进行分析：

（1）县城面积S=2.5km2时，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=16个（目标站间距400m）；小区数量≈11个（按200户一个小区计算）；政企数量≈5～10个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=35，则：

（7）

此时Iz与a的关系如图2中（a）图所示。从图中可知，覆盖2.5km2的县城，在用5个左右光交进行收敛，光交覆盖半径约430m时，投资最经济。

（2）县城面积S=5.5km2，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=36个（目标站间距400m），小区数量≈25个（按200户一个小区计算），

政企数量≈10～15个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=73，则：

Iz （8）

此时Iz与a的关系如图2中（b）图所示。从图中可知，覆盖5.5km2的县城，在用11～12个光交进行收敛，光交覆盖半径约为450m时，投资最经济。

（3）县城面积S=8km2，区域内接入站点预估：

LTE基站数量=49个（目标站间距400m），小区数量≈36个（按200户一个小区计算），政企数量≈15～20个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=103，则

（9）

此时Iz与a的关系如图2中（c）图所示。从图中可知，覆盖8km2的县城，在用15～16个光交进行收敛，光交覆盖半径约为430～450m时，投资最经济。

5.3 县城接入光缆网标准化模型

取县城为标准的正方形，依据上述建设原则、纤芯预测模型和光交数量模型，勾勒以下3种典型县城面积下的接入主干层及配线层建设方案模型：

（1）标准化模型1：县城面积为2.5km2

选择1个汇聚机房，新建1个接入主干环下挂5个主干光交，新建144芯主干光缆3.2km。建成后光交覆盖半径438m，远期覆盖基站接入16个，小区及政企用户接入约20个。基站利用主干环的共享纤芯进行组网，初期边缘区域如城郊结合部的基站可暂时按链型接入。标准化模型1建设示意图如图3所示。

（2）标准化模型2：县城面积为5km2

选择1个汇聚机房，建设1个接入主干环加5条配线链，共下挂5个主干光交及5个配线光交。新建144芯主干光缆4.8km，72/96芯配线光缆1.4km。建成后光交覆盖半径450m。远期覆盖基站接入36个，小区及政企用户接入约40个。标准化模型2建设示意图如图4所示：

图4 标准化模型2建设示意图

（3）标准化模型3：县城面积为8km2

选择2个汇聚机房，建设1个主干环加8条配线链，新建6个主干光交及8个配线光交，新建144芯主干光缆4.8km，新建72/96芯配线光缆4.0km。建成后光交覆盖半径约450m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型3建设示意图如图5所示：

图5 标准化模型3建设示意图

（4）标准化模型4：县城面积为8km2

选择1个汇聚机房，建设2个主干环外加7条配线链，新建8个主干光交及7个配线光交，新建144芯主干光缆6.6km，新建72/96芯配线光缆2.1km。建成后光交覆盖半径约430m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型4建设示意图如图6所示：

图6 标准化模型4建设示意图

参考文献：

[1] 于海生，张嘉智. 关于综合业务接入区的规划与设计探讨[J]. 山东通信技术， 2012，32（4）： 10-13.

[2] 马培勇，阎璐，张渭. IP RAN与光缆网协同组网方案探讨[J]. 移动通信， 2013（22）： 21-25.

[3] 中国电信集团公司. 接入光缆与ODN网络规划方法[EB/OL]. （2010-09-05）. http：//wenku.baidu.com/view/598c864a852458fb770b5659.html.

[4] 王雪. 全业务接入网光缆建设思路与方案[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（3）： 12-15.

[5] 范跃进. 接入层光缆网物理架构分析[J]. 电信技术， 2012（7）： 107-109.endprint

政府/学校/

公共设施 - 栋 PON/SDH 2 100% 30% -

基站接入 - 个 IP RAN 2 100% 100% -

总计 - - - - - - -

（1）家庭宽带业务采用PON接入方式，采用1：64分光比。在北方通信市场中，电信占有份额较少，本模型以电信能“三分天下取其一”估算市场占有率即30%。家庭宽带的总纤芯需求=住户数量*90%*30%/64，其中90%代表100户家庭有90户会进行宽带接入。如住户数量调研困难或调研太浪费资源时，可用“城区人口数量/3”代替。

（2）政企专线（高端）业务指专线业务，客户对电路质量、网络保护等级等要求较高，一般采用SDH/IP RAN接入方式，一个业务点通常需要2芯。

（3）政企宽带（低端）业务一般指网吧、商务楼内企业租用的宽带业务，通常采用PON接入方式。在商务楼内集中用户时通常采用1：64一级分光，非楼内分散用户时需适当缩小分光比，增加传输距离，本模型按照1：32计算。

（4）基站接入采用IP RAN承载方式，使用接入主干环的共享纤芯进行组网。平均单站按照使用2芯主干纤芯计算。

在计算了上述业务需求后，规划芯数时还需增加30%冗余，但切不能盲目成倍放大。一般144芯接入主干环可提供264～288芯主干纤芯，288芯接入主干环可提供528～576芯主干纤芯。

5.2 光缆覆盖半径及光交个数分析

在划定的一片区域内，光交数量和光交覆盖半径成反比。光交数量越多，接入主干环投资越大，但光交覆盖半径越短，未来接入点接入投资越少；反之光交数量越少，则接入点投资越大。为取定经济最优的光交数量和光交覆盖半径，需对规划期内的整个接入网投资进行计算分析。

假设县城面积为S，光交平均覆盖（无缝覆盖）整个业务区，取光交的覆盖面积为六边形，则光交数量a与光交覆盖半径r的关系为：

（1）

取接入点光缆单位公里造价1.75万元/km，接入主干环光缆单位公里造价3.7万元/km（144芯），光交箱造价2万元/个，管道单位公里造价17万元/km（按照某省电信运营商管道造价计算）。则：

单个接入点光缆投资

（2）

单个接入点管道投资

（3）

接入主干环光缆投资

（4）

入主干环管道投资

（5）

接入网总投资Iz=（I1+I2）*N+I3+I4

（N为目标接入点数量，为预测值） （6）

为取得最经济的光交覆盖半径和光交数量，总投资Iz应取最小值。

下面分别取北方典型的县城城区面积为2.5km2、5.5km2、8km2时的计算结果进行分析：

（1）县城面积S=2.5km2时，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=16个（目标站间距400m）；小区数量≈11个（按200户一个小区计算）；政企数量≈5～10个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=35，则：

（7）

此时Iz与a的关系如图2中（a）图所示。从图中可知，覆盖2.5km2的县城，在用5个左右光交进行收敛，光交覆盖半径约430m时，投资最经济。

（2）县城面积S=5.5km2，区域内接入站点估算：

LTE基站数量=36个（目标站间距400m），小区数量≈25个（按200户一个小区计算），

政企数量≈10～15个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=73，则：

Iz （8）

此时Iz与a的关系如图2中（b）图所示。从图中可知，覆盖5.5km2的县城，在用11～12个光交进行收敛，光交覆盖半径约为450m时，投资最经济。

（3）县城面积S=8km2，区域内接入站点预估：

LTE基站数量=49个（目标站间距400m），小区数量≈36个（按200户一个小区计算），政企数量≈15～20个（按照2倍现有政企数量估算）；取N=103，则

（9）

此时Iz与a的关系如图2中（c）图所示。从图中可知，覆盖8km2的县城，在用15～16个光交进行收敛，光交覆盖半径约为430～450m时，投资最经济。

5.3 县城接入光缆网标准化模型

取县城为标准的正方形，依据上述建设原则、纤芯预测模型和光交数量模型，勾勒以下3种典型县城面积下的接入主干层及配线层建设方案模型：

（1）标准化模型1：县城面积为2.5km2

选择1个汇聚机房，新建1个接入主干环下挂5个主干光交，新建144芯主干光缆3.2km。建成后光交覆盖半径438m，远期覆盖基站接入16个，小区及政企用户接入约20个。基站利用主干环的共享纤芯进行组网，初期边缘区域如城郊结合部的基站可暂时按链型接入。标准化模型1建设示意图如图3所示。

（2）标准化模型2：县城面积为5km2

选择1个汇聚机房，建设1个接入主干环加5条配线链，共下挂5个主干光交及5个配线光交。新建144芯主干光缆4.8km，72/96芯配线光缆1.4km。建成后光交覆盖半径450m。远期覆盖基站接入36个，小区及政企用户接入约40个。标准化模型2建设示意图如图4所示：

图4 标准化模型2建设示意图

（3）标准化模型3：县城面积为8km2

选择2个汇聚机房，建设1个主干环加8条配线链，新建6个主干光交及8个配线光交，新建144芯主干光缆4.8km，新建72/96芯配线光缆4.0km。建成后光交覆盖半径约450m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型3建设示意图如图5所示：

图5 标准化模型3建设示意图

（4）标准化模型4：县城面积为8km2

选择1个汇聚机房，建设2个主干环外加7条配线链，新建8个主干光交及7个配线光交，新建144芯主干光缆6.6km，新建72/96芯配线光缆2.1km。建成后光交覆盖半径约430m。远期覆盖基站接入49个，小区、政企用户约50个。标准化模型4建设示意图如图6所示：

图6 标准化模型4建设示意图

参考文献：

[1] 于海生，张嘉智. 关于综合业务接入区的规划与设计探讨[J]. 山东通信技术， 2012，32（4）： 10-13.

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