住宅小区光纤到户通信系统设计探讨

高燕，朱立彤

（中国五洲工程设计集团有限公司）

住宅小区光纤到户通信系统设计探讨

高燕，朱立彤

（中国五洲工程设计集团有限公司）

论文介绍了光纤接入网技术及住宅小区光纤到户通信系统的组成。着重对用户光缆配置等级的确定，家居配线箱、配线区、用户接入点的设置，电信间、设备间等的设计要点进行了总结；并结合工程案例解析了住宅小区光纤到户通信系统的设计方法，重点包括用户光缆、光纤配线设备容量的计算及规格确定、住宅建筑内光纤配线方式。

光纤到户；无源光网络（PON）；用户接入点；配线区；家居配线箱

1　引言

信息技术的高速发展，使人们对通信网络的需求日益增长，并对上网流量以及速度提出了更高的要求，接入网已成为从互联网主干网到用户家庭的“最后一公里”瓶颈。为了有效解决这一难题，十一届人大五次会议审议通过的年度《国民经济和社会发展计划报告》提出“实施宽带中国战略，启动宽带上网提速工程”，国务院印发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出“实施宽带中国工程，加快发展宽带光纤接入”等相关政策。为了使这些政策有效地贯彻实施，加快推进光纤到户的建设，住房和城乡建设部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了国家标准《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》GB 50846-2012，为 “最后一公里”瓶颈难题的解决提供了“基于PON技术实现光纤到户”最佳解决方案。下文就该标准涉及的技术、设计要点进行探讨，并对工程案例进行介绍。

2　光纤接入网技术

2.1无源光网络技术

目前光纤接入网主要采用无源光网络（PON）技术，包括以太网无源光网络（EPON）技术和吉比无源光网络（GPON）技术。PON是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，其拓扑结构通常采用树型网络，PON参考结构如图1所示。EPON、GPON为无源光纤传输网络，在物理层采用了PON技术，在链路层采用以太网协议，采用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。EPON的下行速率为1.25 Gbps（实际为900Mbps），上行速率为1.25 Gbps（实际为850Mbps）。GPON的下行速率为2.5 Gbps（实际为2.3Gbps），上行速率为1.25 Gbps（实际为1.11Gbps）。

图1　PON参考结构图

2.2PON系统基本组成

PON系统由局侧的光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）、用户侧的光网络终端（ONT）三大部分组成，为单芯双向传输系统。在OLT到ONT的下行方向，OLT发送的信息通过ODN内1个1∶N（或2∶N）的无源光分路器（OBD）送达到各个ONT。在ONT到OLT上行方向，ONT根据OLT指定的时间发送信息，该信息只会送达OLT，而不会送达其他ONT。

PON系统的网络侧支持GE接口，可选用10/100BASE-T、10GBASE-X型接口。当PON系统提供语音业务时，网络侧需支持V5.2协议或H.248协议、MGCP协议中的一种。

PON系统的用户侧支持10/100BASE-T型接口，可选用支持GE接口。当PON系统提供语音业务承载功能时，用户侧需支持Z接口或Za接口。

3　光纤到户通信系统

3.1系统组成

光纤到户通信系统将PON（无源光网络）拓扑结构应用到本系统，支持语音、数据的应用，为用户提供公用电话交换网和互联网融合的宽带接入，其系统构成如图2所示。

OLT设置在电话交换局，与公用电话交换网、互联网连接。OLT光线路终端设备上的每个PON端口（1芯光纤）的信号通过光分路器（OBD）可连接多个（如16个，32个，64个，128个）ONT，因而可以大大减少由公用电信网引来主干光缆的芯数。

ODN为OLT和ONT间提供光通道，它包含了OLT和ONT之间的所有光缆、光纤交接设备、光纤配线设备、OBD、光纤连接器等无源光器件。

ONT位于用户端，直接为用户提供话音、数据等接口，ONT安装在住户的家居配线箱内。

3.2系统特点

图2　光纤到户通信系统框图

光纤到户（FTTH）接入方式与光纤到楼（FTTB）、铜缆接入（xDSL）、混合光纤同轴电缆网（HFC）等接入方式相比，在用户接入带宽、所支持业务种类、系统性能等方面均有明显的优势。光纤到户（FTTH）有效地解决了我国光纤宽带网络建设中“最后一公里”的难题，该技术业已成为家庭宽带通信接入的主流方式，其实施范围及建设规模正在迅速扩大。

光纤到户接入方式可以极大地满足高速率、高带宽的数据及多媒体业务应用的需求，能够适应当前、今后及较长一段时间内通信业务种类和带宽需求的快速增长；可大大增强对网络系统和网络资源的可管理性、可拓展性；可大幅提升通信业务质量和服务质量。

采用光纤到户接入方式可以有效地实现共建共享，减少重复建设，为用户自由选择电信业务经营者创造便利条件，并且能有效避免对住宅区及住宅建筑内通信设施进行频繁的改建及扩建。

光纤到户接入方式能够节省铜资源，减少铜资源开采及提炼过程中的能源消耗，并能有效推进光纤及器件等战略性新兴产业的快速发展。

4　住宅小区光纤到户通信系统

住宅小区光纤到户通信系统是光纤到户通信在住宅区内的部分，系统分为规划红线内的光分配网（ODN）、用户侧的光网络终端（ONT）两大部分，主要包括光缆、OBD、光配线设备（或光交接设备）、ONT等，系统的组成如图3所示。

5　住宅小区光纤到户通信系统设计

住宅小区光纤到户通信系统应以现行国家标准《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》GB 50846-2012为依据进行设计，必须严格执行强制性条文——“在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区，新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设”和“新建住宅区和住宅建筑内的地下通信管道、配线管网、电信间、设备间等通信设施，必须与住宅区及住宅建筑同步建设”，以保证在新建的住宅小区必须有光纤到户通信系统设施，其设计必须与住宅小区的工程设计同步进行。

住宅小区光纤到户通信系统设计包括：用户光缆容量确定、配线区设计、电信间及设备间设计、用户接入点的设置等方面。

5.1用户光缆配置等级确定

用户光缆是用户接入点至各住户家居配线箱的光缆，其芯数应根据所在地区的状况、用户对通信业务的需求及配置等级进行确定。低配置方案，给每一户提供入户光纤为1根1芯光缆。高配置方案，给每一户提供入户光纤为1根2芯光缆，其中1芯作为备份或可根据住户通信业务要求接入不同的电信业务经营者的网络。

图3　住宅小区光纤到户通信系统示图

5.2配线区的设计

配线区是在住宅区内根据住宅建筑的分类、住户密度，由单体或若干个住宅建筑组成的配线区域。《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》GB 50846-2012第3.2.1条规定：光纤到户工程1个配线区所辖住户数量不宜超过300户，光缆交接箱形成的1个配线区所辖住户数不宜超过120户。住宅楼配线区的配线设备设置在共用的电信间内，别墅区的配线设备设置在光缆交接箱内。

按国家规定：一层至三层的住宅为低层住宅，四层至六层的住宅为多层住宅，七层至九层的住宅为中高层住宅，十层及以上的住宅为高层住宅，带有私家花园的低层独立式住宅为别墅。下文按照不同类型住宅介绍配线区的设计。

5.2.1低层住宅楼配线区设计

低层住宅楼按3层、6个单元、每层2户考虑时，每栋住宅楼36户。所以1个配线区可以管辖8栋低层住宅楼，住户数量为288户。

5.2.2多层住宅楼配线区设计

多层住宅楼按6层、6个单元、每层2户考虑时，每栋住宅楼72户。所以1个配线区可以管辖4栋多层住宅楼，住户数量为288户。

5.2.3中高层住宅楼配线区设计

中高层住宅楼按9层、每层8户考虑时，每栋住宅楼72户。所以1个配线区可以管辖4栋中高层住宅楼，住户数量为288户。

5.2.4高层住宅楼配线区设计

高层住宅楼按36层、每层8户考虑时，每栋住宅楼288户。所以1个配线区可以管辖1栋36层高层住宅楼，住户数量为288户。

5.2.5别墅配线区设计

别墅（住户）入户的用户光缆由光缆交接箱直接引来，1个配线区所辖别墅住户数最大为120户。

5.3用户接入点的设计

用户接入点应以现行国家标准《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》GB 50846-2012为依据进行设计，必须严格执行强制性条文——“住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计，必须满足多家电信业务经营者平等接入、用户可自由选择电信业务经营者的要求”。

5.3.1用户接入点

用户接入点为多家（设计时按3家考虑）电信业务经营者共同接入的部位，是电信业务经营者与住宅建设方的工程界面。用户接入点的设备包括3家电信业务经营者配线设备、光分路器等。用户接入点设置在住宅小区内的每个配线区，3家电信业务经营者的配线光缆通过光分路器、配线设备及用户光缆与用户光网络终端（ONT）连接。在用户接入点，住户可通过住宅建设方与电信业务经营者光纤配线架之间光纤跳线的连接，选择电信业务经营者。

用户接入点至公用电信网侧的光分路器、配线设备及配线光缆，由3家电信业务经营者负责建设。用户接入点用户侧以内配线设备、用户光缆及户内家居配线箱、终端盒、信息插座、用户线缆，由住宅小区建设方负责建设。

用户接入点连接方式如图4、图5所示。图4适用于电信间/设备间采用机柜安装方式，图5适用于电信间/楼单元采用共用配线箱及室外光缆交接箱安装方式。

5.3.2用户接入点位置的确定

在住宅小区光纤到户通信系统设计中，用户接入点位置的设置极其重要，合理的设置可以大大减少用户光缆与室外管道的数量。用户接入点的位置应根据住宅建筑类型及所组成的配线区以及所管辖的用户数来确定。

单个高层住宅楼作为独立配线区，用户接入点设置在该楼内的电信间内。由多栋低层、多层、中高层住宅楼组成的配线区，用户接入点设置在本配线区共用电信间内。由别墅群组成的配线区，用户接入点设置在光缆交接箱内。

当多栋住宅楼组成的小区只有1个配线区，且住户数量小于300户时，可将用户接入点设置在小区设备间内，采用从设备间直接布放光缆至每栋住宅楼的配线设备。

当别墅住宅小区住户数量小于120户，且别墅相对集中时，可将用户接入点设置在小区设备间内，采用从设备间直接布放光缆至每栋别墅的家居配线箱。

5.4电信间设计

5.4.1电信间位置的确定

电信间是住宅楼内设置配线设备并进行线缆交接的专用场所，1个配线区设置1个电信间。每1个高层住宅楼为1个配线区，设置1个电信间，电信间宜设置在地下一层或首层。多栋低层、多层、中高层住宅楼组成的配线区，每1个配线区设置1个电信间，电信间设置在地下一层或首层。

图5　用户接入点连接方式二

5.4.2电信间内机柜数量的计算

1个300户的配线区，每家电信业务经营者需配置5个1∶64的光分路器（OBD），配置1根6芯光缆。每家电信业务经营者设置1个机柜，需满足306芯（300芯+6芯）光纤的引入、引出、盘留及5个光分路器、29个12端口的光纤配线架（其中3个为维修余量）的安装。

1个300户的配线区，住宅建设方设置1个机柜，满足300芯光纤的引出、成端及盘留，并满足至少300根光纤跳线引入及28个12端口的光纤配线架（其中3个为维修余量）的安装。

1个300户的配线区，满足3家电信业务经营者时共需要4个机柜（3家电信业务经营者各1个+住宅建设方1个）。

5.4.3 电信间的面积

当采用600 mm（宽）×600mm（深）机柜时，电信间面积为10m2，电信间的尺寸为4m×2.5m。

当采用800 mm（宽）×800mm（深）机柜时，电信间面积为15m2，电信间的尺寸为5m×3m。

5.5设备间设计

5.5.1设备间位置的确定

设备间是住宅小区实现多家（设计时按3家考虑）电信业务经营者配线光缆引入、通信配线设备安装的场所，也是住宅小区各电信间至设备间配线光缆的汇聚点。一般情况下，1个住宅小区设置1个设备间，大型住宅小区可根据实际需要设置多个设备间。设备间通常设置在小区中心位置，且宜靠近物业管理中心机房。

5.5.2设备间的面积

住宅小区只有一个配线区，用户接入点及配线区设置在设备间时，设备间内按列设置3个电信业务经营者机柜及1个住宅建设方机柜。采用600 mm（宽）×600mm（深）机柜时，设备间面积为10m2，设备间的尺寸为4m×2.5m。采用800 mm（宽）×800mm（深）机柜时，设备间面积为15m2，设备间的尺寸为5m×3m。

住宅小区有2～14个配线区（301～4000户）的配线光缆汇聚于设备间时，设备间内按列设置3个600 mm（宽）×600mm（深）的机柜（3家电信业务经营者各1个机柜），所需设备间为10m2，设备间的尺寸为4m×2.5m。

5.6家居配线箱、配线设备、用户光缆

5.6.1家居配线箱

家居配线箱是设置在住户内的多功能配线箱体，主要用于住户内各种弱电系统信息布线的集中配线管理，便于户外各种业务的接入，并满足住户内语音、数据、音视频、家居智能控制、安防等各种弱电用户终端的汇聚、传输、分配和转接。

家居配线箱除安装用户光网络终端（ONT）外，还可根据用户需要安装有源路由器/交换机、电话交换机、有源产品的直流（DC）电源、有线电视分配器、配线模块等弱电系统设备，且应安装有220V交流电源插座。

家居配线箱应按住户信息点数量、引入线缆、户内线缆数量、业务需求进行选用，其所占用空间可按450mm（高）×350mm（宽）×150 mm（深）作为参照尺寸。

家居配线箱宜设置在门厅、起居室或储藏室等便于维护地方，采用壁嵌式安装方式。

5.6.2配线设备

配线设备主要包括光缆交接箱、配线机柜、配线箱。光缆交接箱是别墅小区内设置的连接配线光缆和用户光缆的配线设备，它设置在室外公共场所。配线机柜、配线箱为住宅建筑内连接通信光缆的配线设备，配线机柜设置在设备间、电信间内，配线箱设置在住宅楼的楼层的弱电竖井、单元入口、公共走道等公共部位。配线箱可根据安装环境要求，采用墙挂式或壁嵌式安装方式。

光缆交接箱、配线机柜、配线箱内安装的光配线架类型与容量应按引入、引出光缆的类型及光纤芯数进行配置。

用户接入点处光缆交接箱具有配线及分路功能，3家电信业务经营者共用光缆交接箱，其各自的光配线架、光分路器应在箱内分区域安装。光缆交接箱容量有144芯、288芯、576芯等类型。

用户接入点处用户光缆小于144芯时，3家电信业务经营者宜共用配线箱，其各自的光配线架、光分路器应在配线箱内分区域安装。

具有分纤功能的配线箱容量有6～8芯、12芯、24芯、32芯、48芯、72芯、96芯、144芯等类型，具有配线及分路功能配线箱的容量有12～16芯、24～32芯、36～48芯等类型。

光缆交接箱、配线机柜、配线箱的容量设计，应预留不少于10%的维修余量。

5.6.3用户光缆及光纤跳线

用户光缆是用于用户接入点配线设备至各住户家居配线箱之间连接的光缆。用户光缆各段光纤芯数应根据光纤接入的方式、住宅建筑类型、所辖住户数进行计算，并应预留不少于10%的维修余量。

用户接入点至楼层配线箱之间的用户光缆应采用G.652D光纤。

楼层配线箱至家居配线箱之间的用户光缆应采用G.657A光纤。

光缆交接箱、配线机柜、配线箱内的光纤跳纤采用G.652或G.657光纤；G.657光纤跳线适用于盘留空间小、弯曲半径要求小的连接。

6　工程案例

6.1工程概况

某个住宅小区共2880户，由16栋多层住宅楼、8栋中高层住宅楼、4栋高层住宅楼组成。其中多层住宅楼为6层、6个单元、每层2户，每栋住宅楼72户；中高层住宅楼为9层、每层8户，每栋住宅楼72户；高层住宅楼为36层、每层8户，每栋住宅楼288户。

6.2用户光缆配置等级确定

本工程用户光缆配置等级按低配置设计，接入点为每一户家居配线箱提供1芯光纤。

6.3配线区和接入点设计

4栋多层或4栋中高层住宅楼组成1个配线区，设置1个接入点。每栋高层住宅楼为1个配线区，设置1个接入点。每个配线区管辖住户数量均为288户。

从配线区引至各户家居配线箱的用户光缆总容量为288芯。

3家电信业务经营者各需配置5个1：64光分路器。

3家电信业务经营者各需从设备间引来配线光缆的总容量为5芯，各需配置1根6芯光缆。

3家电信业务经营者各需配置1个机柜，机柜需满足294芯（288芯+6芯）光纤的引入、引出、盘留及5个光分路器、28个12端口的光纤配线架（其中3个为维修余量）的安装。

住宅建设方需要配置1个机柜，机柜需满足288芯光纤的引出、成端及盘留，并满足至少288根光纤跳线引入及27个12端口的光纤配线架（其中3个为维修余量）的安装。

机柜的尺寸规格为600 mm（宽）×600mm（深），共需要4个机柜。

6.4电信间设置设计

多层和中高层住宅楼的电信间设置在本配线区某一多层、中高层住宅楼内，参见图3中低、多、中高层住宅楼1。高层住宅楼的电信间设置在本楼内。电信间面积为10m2。

6.5住宅楼内配线设计

6.5.1多层住宅楼配线设计

未设置电信间的多层住宅楼，在3单元（或4单元）的一层设置本楼的总光纤配线箱，配线箱的容量为96芯。

在各楼各单元，每3层设置1个8芯光纤配线箱。

从电信间引来的80芯用户光缆经总光纤配线箱分配至各单元1根14芯光缆。14芯光缆采用掏接方式连接至各光纤配线箱，从配线箱引出1芯光缆连接至各户的家居配线箱。

6.5.2中高层住宅楼配线设计

每3层设置1个28芯光纤配线箱，从电信间引来1根80芯用户光缆。光缆采用掏接方式连接至各光纤配线箱，从配线箱引出1芯光缆连接至各户的家居配线箱。

6.5.3高层住宅楼配线设计

每3层设置1个28芯光纤配线箱，从电信间引来4根80芯用户光缆，分别负责1～9层、10～18层、19～27层、28～36层光纤配线。光缆采用掏接方式连接至各光纤配线箱，从配线箱引出1芯光缆连接至各户的家居配线箱。

6.6设备间设计

本住宅小区共有10个配线区，设备间作为汇聚点汇聚了这10个配线区的配线光缆。

1家电信业务经营者从设备间引出1根6芯光缆至1个配线区的用户接入点，10个配线区需要从设备间引出10根6芯光缆，总芯数为60芯。同时，需从公用电信网引入60芯的光缆。在设备间，每一家电信业务经营者配线光缆的进出总量为120芯。

按照1家电信业务经营者需要配置1个机柜，满足120芯光纤的出入、盘留及10个12纤端口的光纤配线架的安装，设备间共安装3家电信业务经营者的3个机柜。

设备间内按列设置3个600 mm（宽）×600mm（深）的机柜，设备间为10m2。

7　结束语

《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》GB 50846-2012规范了光纤到户通信设施的建设，实现资源共享，满足居民对通信业务的需求和自由选择电信业务经营者的权利。在设计住宅小区光纤到户通信系统时，应根据规范的要求首先确定用户光缆容量，合理地规划配线区、电信间、用户接入点和设备间的设置，做好配线设备及用户光缆的计算。

Discussion on Design of Communication System of Fiber to the Home for Residential Quarter

GAO Yan，ZHU Li-tong
（CNGC China Wuzhou Engineering Group Co.，Ltd.）

This article presents the optical fiber access network technology and composition of communication system of fiber to the home （FTTH） for residential quarter， and emphatically summarizes the key design points about determination of subscriber optical cable configuration grade， arrangement of household distribution box， wiring zone and access point for subscriber， as well as about telecommunication room and equipment room etc. In combination with engineering practices， this article discusses design method of the communication system of FTTH for residential quarter， mainly covering capacity calculation and specification determination of the subscriber optical cable and fiber distributors， and fiber distribution way in residential buildings.

fiber to the home； passive optical network（PON）； access point for subscriber； wiring zone； household distribution box