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FTTH工程相关问题探析

摘要就光纤到户（FTTH）工程中的建设成本分析、光缆布放、光纤分配、光纤连接、设备安装等有关问题进行了探析。关键词光纤到户布放光纤分配安装1、概述根据中国互联网络信息中心发布的全国第17次互联网统计报告[1]，截至2005年底，我国网民的总数已经达到1.11亿，其中有6430万是宽带接入用户，该两项均居世界第2位。这些数据表明，我国用户对宽带接入的要求增长是很快的。从我国网民上网的地点分析（见图1）可以看出，在家里上网的占绝大多数（70.5%）。又从网民对上网速度的满意度统计表明，表示一般满意的占39.8%，表示不太满意的占15.0%，表示很不满意的占4.5%。可见至少有20%的网民对电话线上网，甚至ADSL上网的速度是不满意的。这也就意味着提高宽带接入的速度（或者说带宽），例如采用光纤到户（FTTH），是有拥护者的，也就是说是有基本用户的。实际上我国从2003年开始宣传，2004年启动到目前，全国已经有20多个城市先后建立了FTTH的试验网、示范网或者试商用网，还有更多的城市正在建设或部署FTTH网络。通过这些FTTH网络的建设，为FTTH设备的改进、解决方案的优化、工程建设经验的积累、标准的制订、成本的降低等都起到了很大作用。图1我国网民上网地点统计分析从国内外FTTH工程建设的实践来看，除了需要关心相关技术方案的选择之外，与工程实际相关的一些问题，也必须引起我们的高度注意。本文在借鉴国际上建设FTTH工程经验的基础上，根据国内FTTH工程的实践，就FTTH工程中的建设成本分析、光缆布放、光纤分配、光纤连接、设备安装等有关问题进行探析，供建设部门参考。2、建设成本分析有不少人认为，影响FTTH大规模推广和普及的关键问题在于目前FTTH的价格还太高。笔者认为，价格问题是重要因素，但不一定是最关键因素，最关键的因素是需求和FTTH能提供什么更吸引人的业务，以及业务的内容是否足够丰富。其实，当前FTTH的设备价格已经低于当年ADSL开始推广时的价格。笔者在参考文献2中提出过自己的看法，对于价格问题，实际上也存在一些误区。FTTH的价格应该包括建设成本和资费标准两个方面。建设成本包括安装室外设备（包括光缆敷设、布线）的劳务费（含设计费）、室内外设备中无源器件的成本和局内设备与用户端设备（包括光缆等）的费用。它们之间的比例如图2所示。图2FTTH成本组成示意图虽然图2表示的是国外的比例情况，国内的劳动力成本相对要比国外低，由于我国的管理效率、施工效率（包括有无先进的工／机具装备）都远不及国外，所以总体上相差无几。由图2可见，FTTH的设备供应商和器件供应商降低售价对于推动FTTH的作用是有限的，而且只有在FTTH建设规模大到一定程度之后，价格才能降到更低的水平。所以更有潜力可挖的是劳务费，劳务费主要有敷缆、布线、装配、测试、维修时间以及安装工的计时费用。俗话说：“工欲善其事，必先利其器”。从表面上看，建设部门配备先进的施工装备，投入资金多，使建设成本加大。而实际上，劳动效率提高所带来的建设费用的降低要远大于投入。目前施工设备、仪表制造商已经专门为FTTH工程设计制造出配套的装备，使其便于安装、测试，从而有效提高施工效率，减少所需工日。例如光缆布放机（如图3）、小型快速光纤熔接机、便携式OTDR等，可以大幅度地降低FTTH建设成本。另外，从管理的角度，如何进一步调动工程建设人员的积极性，提高工效和劳动生产率，也是非常重要的方面。图3室外的光缆布放机3、FTTH的光缆布放在20世纪80年代，光纤通信开始推广之际，对于光缆的布放还是比较陌生的，认为光纤没有铜线“结实”，在施工中生怕把光缆拉断。经过20年来光缆敷设的体验，已经积累了非常丰富的光缆布放的工程经验。现在可以说，在某种意义上，光缆敷设已经和铜缆敷设没有太大的区别。只要经过简单的培训，施工人员比较容易掌握光缆布放的技巧，特别是在室外部分，主要是通过管道布放，所以和城域网中光缆的布放基本上是一样的。这里主要根据FTTH的特点，对于光缆进入大楼等建筑物时和在户内布放时，值得注意的两个问题。a）对于在室外和室内使用的光缆类型，要注意有合适的选择。一般情况下，对室外和室内用的光缆的要求是不同的。室外光缆要求有较强的机械特性，例如抗拉、抗压、抗弯性能较好，防水性能也好，适合室外布放。但是其柔软性能较差，也不具有阻燃和少烟特性，所以不适合于室内使用。而室内光缆虽然柔软性较好，也能阻燃，但机械强度较差，所以不适合在室外布放。为了减少光纤接续和预留缆盘放，当光缆从外面进入建筑物时，一般又不允许将光缆切断，更换光缆的类型。那么这种情况下，应当选用什么光缆呢?答案是肯定的，早在2000年左右，国内外许多光缆制造商就开发出了多个品种，适宜于FTTH使用的室内外两用光缆。这些光缆从缆芯到护层的材料选择和结构设计，兼顾了光缆在室内外使用所要求的特性，在阻水、阻燃、少烟、机械环境性能等方面都做了全面的考虑，在FTTH工程设计、施工时，宜选用这一类光缆。b）光缆内光纤的选用问题。FTTH工程中，有一部分光缆是在建筑物内部，特别是在户内布放的。因此布放的要求是既要考虑不影响光缆的光学特性，又要考虑方便和美观。普通G.652光纤，由于它的附加衰减要求是在弯曲半径30mm时规范的，所以其宏弯特性尚不满足这种室内布放的要求。目前已有许多国内外光纤制造厂家，研制了允许小弯曲半径光纤，有的称为抗弯光纤，或小弯光纤。具有这种特性的光纤，可以用不同的方法来实现。例如改进的G.652光纤，是在原来普通的G.652光纤的设计上加以改进，或者减小模场直径，例如减少到6.2μm；或者改变剖面折射率分布（见图4）。图4小弯曲半径光纤的折射率剖面示意图还可以采用光子晶体光纤的思路，利用图5所示的微结构光纤，也可以实现小弯曲半径。目前这类光纤的允许弯曲半径已经可以小到5mm，甚至2.5mm。在户内布放，需要转弯时，用这种光纤做的光缆已经基本上和同样半径的金属缆一样方便了。而它的弯曲损耗在弯曲半径为7.5和5mm时，小于0.05dB／圈，甚至在弯曲半径为2.5mm时，弯曲损耗也才为0.13dB／圈。有些厂家在把这种光纤制成单芯光缆时，为便于敷设，在材料和结构上想办法，制成的光缆外径才0.5mm，非常便于FTTH的施工操作。图5微结构小弯曲半径光纤截面结构示意图4、FTTH的光纤分配和连接FTTH工程中的光纤分配涉及中心局机房中的分配、室外配线箱中的分配和楼内光纤分配盒中的分配。总的原则是所占用空间尽可能小，便于操作。尤其在中心局机房内，当FTTH普及后，一个中心局可能承担对10万个用户的光纤连接，即使都采用PON技术，而且分光比都达到了1:32，出局的光纤数也在3100条以上，大的交换局的出局光纤数有可能达到近万条。这时如果采用传统的光配线架，就会占用相当大的机房面积，且不利于维护管理。因此许多厂家开发了专门用于FTTH的光配线架，其配线密度非常高。图6示出的是2个配线单元，每个单元厚仅18mm，高100mm，包括6个配线模块，每个模块容纳200芯光纤，一个单元就可以容纳1200芯光纤，是传统光配线架配线密度的7倍。这种光配线架还可以两面操作，非常方便。有的光配线架上还装有机械手和测试单元，可以实现自动测试。图6小型化光配线单元室外光配线箱的安放除了要考虑安全，尽可能不受阳光直射，注意防雨防水外，特别要便于施工和维护。图7是一种室外光配线箱的安装示例，图7（a）是外部安装情况，图7（b）是配线箱内部的结构和安装结果，要注意余长光纤的盘放、光纤的标识／捆扎、引入／引出、光缆的终接等问题。图7室外光配线箱的安装示例图8楼内光纤分配盒的安装示例楼内光纤分配盒的安装，要考虑距各个用户的距离都比较适宜，也便于施工和维护。图8是一种示例，左边显示了分配盒的外形，右边是盒内光纤盘绕、安放的情况。这种光纤分配盒的体积不需要很大，图8的示例是放大了的图片，实际的分配盒是比较小巧的，盒内光纤的盘绕半径也不会太小（比室内敷设时的弯曲半径大数十倍）。在光缆和光纤的布放过程中，光纤的连接是不可避免的。而且由于FTTH涉及千家万户，所以光纤连接的工作总量比核心网和城域网工程的连接工作量要大得多，所以如何提高施工效率是非常重要的。解决的途径有两种：a）采用FTTH专用的小型熔接机进行光纤的熔接（见图9）。这种小型熔接机的尺寸仅110mm×80mm×95mm，重量仅为820g，接续时间只要11s（传统熔接机的接续时间需要30s）。b）不用熔接而采用冷连接，即机械接头（见图10）。其实这种方法在10年前就出现了，一直没有大量推广。目前的技术有了较大的提高，在FTTH的施工环境中，它找到了“用武之地”。图9FTTH用小型熔接机图10用机械接头连接光纤另一个在光纤连接工作中必须注意的事情是，由于采用了小弯曲半径光纤，一般它的模场直径比常规G.652光纤要小，所以在两者互相连接时，一定要采用熔接方式，不能采用冷连接。同时要注意，这两种光纤之间的熔接和同种光纤之间的熔接有很大的区别，必须仔细摸索其中的熔接工艺，才能取得较好的熔接效果。如果掌握得好，熔接损耗可以小于0.025dB，满足工程要求。5、设备安装FTTH工程的设备安装，主要是局端设备OLT的安装和用户端设备ONT的安装。OLT的安装和常规局内通信设备安装的要求相同，只是要注意，由于FTTH涉及与非电信业务提供者的合作，所以在与非电信业务网连接时，一定要先熟悉对方的相应规范和要求，避免在信号连接时，造成不必要的损失。ONT的安装，可以选择在用户门口，尽可能利用原有管线穿墙的过孔，既节省施工工时，又减少在用户室内开洞，影响室内美观（见图11）。图11ONT在用户门口安装示意图如果选择将ONT安装在用户室内，要特别注意选择ONT的安装位置，注意到各种业务终端布线与连接的方便，还要考虑安全，安放在儿童触及不到的地方。更重要的是与用户家庭装修协调一致，尽可能减少对用户家庭美观的影响。如果是新建楼宇，最好在设计阶段就预留好ONT的安装位置，在墙中和／或地板中预先埋好所需的管线，施工起来就更加方便了。6、结束语虽然FTTH是比较新的工程类型，但仍然是通信工程的一种，所以原有通信工程的设计、施工经验，都可以尽量地用在FTTH工程之中。但毕竟是把光纤光缆用于建筑物内外，既与