基于GPON技术下的家庭宽带网络的设计

2022-11-11胡炎垣

电子测试 2022年19期

胡炎垣

（广东省广播电视网络股份有限公司江门鹤山分公司，广东江门，529700）

0 引言

在互联网技术飞速发展的当下，人们对宽度的要求也因此迅速升高，可以容纳多人的用户宽带成为了行业主要技术痛点[1]。2021年在国务院常务会议上，李克强明确指出必须持续退静网络提速降费，严格按照《政府工作报告》相关要求，加速网路质量的整体提升，更好的落实千兆光网升级以及入户改造，促使城市基本移动和固定网络技术迅速增强[2]。为了满足国家网络方面的宏观建设要求，以及现阶段用户对高清电视、远程教育等方面的需求，必须持续加强家庭网络宽带建设[3]。千兆无源光网络（GPON）技术是一项基于光纤到户（FTTH）网络下，入户难度较大或者较为特殊情况的补充形式，不仅能够充分满足家庭网络日常需求，同时也能够促使基于IP的语音传输（VoIP）业务得到有效拓展[4]。GPON家庭宽带网络建设期间，主要根据实际需求来实现基本线路的设计，以便更好的发挥“按需建设”原则，提升整体网络稳定性，增强用户的使用感受。

1 工程背景

1.1 项目介绍

本项目处于鹤山市主干道，楼盘实际占地面积为22万m2，共同共有4000户家庭，是我市规模相对较大的社区之一。本项目是地方近段时间有着较代表性的新建楼盘，是家庭光宽带建设的主要目标区域。本研究结合本项目实际情况，基于GPON技术完成家庭宽带网络设计。

1.2 用户规模

因项目较大，主要针对一期项目的使用情况进行了解，一期共有12栋，共有1027户家庭。具体分布情况见表1。

表1 项目一期家庭用户分布情况

1.3 业务需求

项目属于新建小区，楼栋均为高层建筑，现阶段我国通信行业已经进入到了全速发展阶段，且已经广泛运用光纤入户的高宽带产品，运营商也逐步开启了5G宽带业务，为此，在本项目建设期间，需要完成FTTH模式的宽带建设，确保后期用户需求以及保证市场竞争力。除此之外，还必须加强数字电视等相关业务的进一步发展，在进行规划期间，也必须为每位用户预留出1000M的带宽。而基于市场50%的占用率来看，预计一起用户量可达514户。

2 工程方案

2.1 建设方案分析

本项目因楼层数相对较多，用户在地理空间上的分布也相对较为集中，结合实际情况来看，其分光器设置应当选取相对集中放置、一级分光形式，即每一栋楼都设置有相应的分光器，确保每栋楼用户均能够得到保障。配合该方案可实现对PON口宽带整体效率的显著提升，并实现对配线光缆设置的简化处理，运行维护也更为便利。但配合该方案必须在不同楼宇之间铺设相对较多的垂直配线，针对弱电井的设置可以提出相对更高的要求，这就需要通过分散建立光纤箱的方式来实现对楼宇之间配线光纤设置的简化处理。

若高层楼宇的弱电井管孔资源相对较为欠缺，就很难假设更多的垂直配线，或者并没有充足的空间来实现对光交接箱的安防处理，若用户开通的比例相对较高，则可以配合分散放置的处理方式，促使分光器能够散步到不同的楼层中，一个分光器必须配合若干楼层用户服务[5]。通过该方案的合理运用，可极大程度上控制配线光缆的实际需求，但PON口的宽带利用效率本身相对较低，同时初始投资也相对较多，增加运营管理难度，促使工作量迅速增长。

本项目作为全新的楼盘，在进行施工操作期间，通信商就可以参与其中，与建设单位建立起沟通交流关系，以便更好的保障网络建设。与此同时，考虑到业务的开通率多在50%之间，最终确定通过一级分光、分光器较为集中的方式来构建FTTH覆盖，同时在实施建设期间，预留出一定的位置与资源，以便业务需求得到更好的增长。

2.2 局端设备规划

项目所在区域属于鹤山市NH0.35编号综合业务区域，与主城区有着一定的交通建立，是新建设项目，当前还无明确的家庭或者政企宽带建设需求，故并未达到GPON技术的覆盖。结合项目情况以及周边发展情况实施调查研究，小区周围邻近绿地集团等项目处在施工期间，有着非常广阔的发展潜力，预计在小区范围内租用物业建设汇聚机房，其能够促使线路终端、基站以及光缆等相关设施集中到一体。本系统在局端机房中配备了MA5680T型OLT设备，设备能够保证14块业务板、21个槽位共同使用，其中业务板能够更好的实现对8端口GPON接口的完美支持，单框则能够完成112个接口的对接。

在项目建设初期阶段，针对线路的终端均采取标准配置，主要对应了2个业务板块，能够实现对16个接口的承载，配合64分光比时则能够实现对1024个用户的同时搭载，除此之外，还配备了2个GE上联板，这就能够促使IP城域以及链路网得到有效连接。

2.3 ODN网络规划

2.3.1 配线光缆规划

配线光缆通常采取的是从弱电井铺设线路，其能够与每个楼层的分纤箱实现相互连接，这就能够更好的控制光缆配线需求，确保高层住宅划分为若干个底层住宅区域，从而达到较好的配线效果[6]。以项目第10栋楼宇的实际情况为案例，对其垂直布线进行明确。

（1）分纤箱位置规划

项目第10栋楼宇共有33层，其中1-2层的用户分别为2户，其他每层楼则分别有4户，共有128户家庭。结合项目情况，将整个楼宇划分为6个区域，每个区域中分别配备一台相应的光纤箱，保障6个楼层用户的家庭宽带的接入需求。

（2）配线光缆纤芯规划

结合配线光缆的基本规划原则，1层的分纤箱需要确保8个用户的服务需求，基于此对纤芯数进行计算，确定为2.88，即取4芯。其他五个光纤箱则就需要确保24个用户的服务需求，基于此对纤芯数进行计算，确定为8.64，即取12芯。

基本结构见图1。

图1 配线光缆结构图

项目一期工程共计12栋楼宇，这就需要根据楼宇的高度情况以及实际家庭户数来配置分光箱，不同的分纤箱均能够保障相应楼层范围内的业务需求，具体见表2。

表2 各栋楼分纤箱配置情况

根据上表来看，一期项目中共计1027个用户，其中32芯分纤箱共有7个，24芯分纤箱共有42个，共计配置49个分纤箱，

2.3.2 分光器和主干光缆规划

本项目主要选用一级分光，各个楼宇中均设置了对应的分光器来承载对应用户的接入服务，与此同时，保障后期业务增长的日常需求，提前预留出读音的光交箱容量与光纤，这就能够更好的为宽带扩展作好准备工作。因每栋楼宇的用户数量在40-128户之间，假设业务所设定的开通率为50%，即意味着用户数在12-38户之间，每栋楼宇都需要配置一个32分光比的分光器，保障日常实际所需，同时各个楼宇均需要设置相应的光交箱和光缆连接，确保未来业务增长需求。

不同楼宇之间的终端连接情况，见图2，其与分光器均放置于地下室。

图2 主干光缆结构图

项目中3栋因线路终端与分光器之间的距离非常接近，故未配置额外的主干光缆。另因6栋与8栋楼宇本身的住户数量非常少，故并未配置相应的分光器，在有需求时以就近楼宇共享的方式来处理。因项目一期实际情况，最终配备了10个分光器，并基于此配备了10个OLT的PON口资源。

2.3.3 入户光缆规划

入户光缆均属于用户与光纤盒实现连接的关键媒介，各个楼宇之间的线槽和楼层的暗管布线，这就不需要耗费较大的精力来实施规划处理，通常情况下，每个用户的光缆长度大约为30m左右。

2.4 ONU网络规划

结合FTTH模式的特点，在对家庭网络宽带实施建设期间，施工过程通常情况下并不会涉及到ONR的装设，多在用户开通了相关业务之后再进行配置，而为了控制设备的故障发生率[7]，所采用的OLT和ONU均以同一厂家为主，故最终本项目确定采用华为的ONU设备。

3 项目实施成效

3.1 系统光功率检测

对本次工程做出相应的验收处理时，需要对系统是否满足标准规定来实施测试，一次测验本次宽带工程是否与要求相符合，具体的测试内容如下：

3.1.1 PON光功率测定

检测方法：借助尾纤。将光功率计与接口连接起来，使得后者能够归零、选取最佳的波长，对仪器显示的结果如实记录，见表3。

表3 PON口光功率记录

根据表3来看，项目各个PON口中最小的光功率为4.34dBm，最大的光功率为4.78dBm，这就与技术标准要求达到了一致。

3.1.2 光缆线路损耗测定

测试方法：配合光功率计，安排两人来同时完成局端与用户端的测试。其中局端的人开通光源并未针对波长做出相应的设置，用户端的人通过光功率计来观察功率的大小情况，二者的差值即表示损耗。在实施测量期间，若缺乏相应的光源装置，也可对光纤箱出口部位的光功率进行测试，随后扣除PON口的光功率，即可获得相应的损耗结果[8]。

本项目共采用了49个分纤箱，不同的分纤箱均包含了相应的纤芯，并且均能够基于相应的顺序在分光器部位实现跳纤连接处理，这样就能够按照次序来做好检测处理。本文主要对光纤箱出口光功率做出记录，最终获得相应测试结果。结合测试结果来看，处于楼道的分纤箱部位测量所获得的线损范围在20.53-25.98dBm之间。入户光缆的长度普遍可达到30m左右，计及链路损耗情况之后，即可获得家庭宽带的总损耗，大约为21.53-26.98dBm，这与国家标准的13dBm-28dBm的标准相符合。而各个分纤箱的输出功率范围在-16.1dBm-21.3dBm之间，结合上述数据，通过推导即可确定光网络单元相对应的输入功率在-17.1dBm到-22.3dBm之间，这也与B+等级标准相一致（-8dM到-27dBm）。