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FTTH工程相關(guān)問題探析

摘要就光纖到戶（FTTH）工程中的建設(shè)成本分析、光纜布放、光纖分配、光纖連接、設(shè)備安裝等有關(guān)問題進(jìn)行了探析。關(guān)鍵詞光纖到戶布放光纖分配安裝1、概述根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)布的全國(guó)第17次互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)報(bào)告[1]，截至2005年底，我國(guó)網(wǎng)民的總數(shù)已經(jīng)達(dá)到1.11億，其中有6430萬(wàn)是寬帶接入用戶，該兩項(xiàng)均居世界第2位。這些數(shù)據(jù)表明，我國(guó)用戶對(duì)寬帶接入的要求增長(zhǎng)是很快的。從我國(guó)網(wǎng)民上網(wǎng)的地點(diǎn)分析（見圖1）可以看出，在家里上網(wǎng)的占絕大多數(shù)（70.5%）。又從網(wǎng)民對(duì)上網(wǎng)速度的滿意度統(tǒng)計(jì)表明，表示一般滿意的占39.8%，表示不太滿意的占15.0%，表示很不滿意的占4.5%。可見至少有20%的網(wǎng)民對(duì)電話線上網(wǎng)，甚至ADSL上網(wǎng)的速度是不滿意的。這也就意味著提高寬帶接入的速度（或者說(shuō)帶寬），例如采用光纖到戶（FTTH），是有擁護(hù)者的，也就是說(shuō)是有基本用戶的。實(shí)際上我國(guó)從2003年開始宣傳，2004年啟動(dòng)到目前，全國(guó)已經(jīng)有20多個(gè)城市先后建立了FTTH的試驗(yàn)網(wǎng)、示范網(wǎng)或者試商用網(wǎng)，還有更多的城市正在建設(shè)或部署FTTH網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這些FTTH網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為FTTH設(shè)備的改進(jìn)、解決方案的優(yōu)化、工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累、標(biāo)準(zhǔn)的制訂、成本的降低等都起到了很大作用。圖1我國(guó)網(wǎng)民上網(wǎng)地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析從國(guó)內(nèi)外FTTH工程建設(shè)的實(shí)踐來(lái)看，除了需要關(guān)心相關(guān)技術(shù)方案的選擇之外，與工程實(shí)際相關(guān)的一些問題，也必須引起我們的高度注意。本文在借鑒國(guó)際上建設(shè)FTTH工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)FTTH工程的實(shí)踐，就FTTH工程中的建設(shè)成本分析、光纜布放、光纖分配、光纖連接、設(shè)備安裝等有關(guān)問題進(jìn)行探析，供建設(shè)部門參考。2、建設(shè)成本分析有不少人認(rèn)為，影響FTTH大規(guī)模推廣和普及的關(guān)鍵問題在于目前FTTH的價(jià)格還太高。筆者認(rèn)為，價(jià)格問題是重要因素，但不一定是最關(guān)鍵因素，最關(guān)鍵的因素是需求和FTTH能提供什么更吸引人的業(yè)務(wù)，以及業(yè)務(wù)的內(nèi)容是否足夠豐富。其實(shí)，當(dāng)前FTTH的設(shè)備價(jià)格已經(jīng)低于當(dāng)年ADSL開始推廣時(shí)的價(jià)格。筆者在參考文獻(xiàn)2中提出過(guò)自己的看法，對(duì)于價(jià)格問題，實(shí)際上也存在一些誤區(qū)。FTTH的價(jià)格應(yīng)該包括建設(shè)成本和資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面。建設(shè)成本包括安裝室外設(shè)備（包括光纜敷設(shè)、布線）的勞務(wù)費(fèi)（含設(shè)計(jì)費(fèi)）、室內(nèi)外設(shè)備中無(wú)源器件的成本和局內(nèi)設(shè)備與用戶端設(shè)備（包括光纜等）的費(fèi)用。它們之間的比例如圖2所示。圖2FTTH成本組成示意圖雖然圖2表示的是國(guó)外的比例情況，國(guó)內(nèi)的勞動(dòng)力成本相對(duì)要比國(guó)外低，由于我國(guó)的管理效率、施工效率（包括有無(wú)先進(jìn)的工／機(jī)具裝備）都遠(yuǎn)不及國(guó)外，所以總體上相差無(wú)幾。由圖2可見，F(xiàn)TTH的設(shè)備供應(yīng)商和器件供應(yīng)商降低售價(jià)對(duì)于推動(dòng)FTTH的作用是有限的，而且只有在FTTH建設(shè)規(guī)模大到一定程度之后，價(jià)格才能降到更低的水平。所以更有潛力可挖的是勞務(wù)費(fèi)，勞務(wù)費(fèi)主要有敷纜、布線、裝配、測(cè)試、維修時(shí)間以及安裝工的計(jì)時(shí)費(fèi)用。俗話說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器”。從表面上看，建設(shè)部門配備先進(jìn)的施工裝備，投入資金多，使建設(shè)成本加大。而實(shí)際上，勞動(dòng)效率提高所帶來(lái)的建設(shè)費(fèi)用的降低要遠(yuǎn)大于投入。目前施工設(shè)備、儀表制造商已經(jīng)專門為FTTH工程設(shè)計(jì)制造出配套的裝備，使其便于安裝、測(cè)試，從而有效提高施工效率，減少所需工日。例如光纜布放機(jī)（如圖3）、小型快速光纖熔接機(jī)、便攜式OTDR等，可以大幅度地降低FTTH建設(shè)成本。另外，從管理的角度，如何進(jìn)一步調(diào)動(dòng)工程建設(shè)人員的積極性，提高工效和勞動(dòng)生產(chǎn)率，也是非常重要的方面。圖3室外的光纜布放機(jī)3、FTTH的光纜布放在20世紀(jì)80年代，光纖通信開始推廣之際，對(duì)于光纜的布放還是比較陌生的，認(rèn)為光纖沒有銅線“結(jié)實(shí)”，在施工中生怕把光纜拉斷。經(jīng)過(guò)20年來(lái)光纜敷設(shè)的體驗(yàn)，已經(jīng)積累了非常豐富的光纜布放的工程經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在可以說(shuō)，在某種意義上，光纜敷設(shè)已經(jīng)和銅纜敷設(shè)沒有太大的區(qū)別。只要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，施工人員比較容易掌握光纜布放的技巧，特別是在室外部分，主要是通過(guò)管道布放，所以和城域網(wǎng)中光纜的布放基本上是一樣的。這里主要根據(jù)FTTH的特點(diǎn)，對(duì)于光纜進(jìn)入大樓等建筑物時(shí)和在戶內(nèi)布放時(shí)，值得注意的兩個(gè)問題。a）對(duì)于在室外和室內(nèi)使用的光纜類型，要注意有合適的選擇。一般情況下，對(duì)室外和室內(nèi)用的光纜的要求是不同的。室外光纜要求有較強(qiáng)的機(jī)械特性，例如抗拉、抗壓、抗彎性能較好，防水性能也好，適合室外布放。但是其柔軟性能較差，也不具有阻燃和少煙特性，所以不適合于室內(nèi)使用。而室內(nèi)光纜雖然柔軟性較好，也能阻燃，但機(jī)械強(qiáng)度較差，所以不適合在室外布放。為了減少光纖接續(xù)和預(yù)留纜盤放，當(dāng)光纜從外面進(jìn)入建筑物時(shí)，一般又不允許將光纜切斷，更換光纜的類型。那么這種情況下，應(yīng)當(dāng)選用什么光纜呢?答案是肯定的，早在2000年左右，國(guó)內(nèi)外許多光纜制造商就開發(fā)出了多個(gè)品種，適宜于FTTH使用的室內(nèi)外兩用光纜。這些光纜從纜芯到護(hù)層的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兼顧了光纜在室內(nèi)外使用所要求的特性，在阻水、阻燃、少煙、機(jī)械環(huán)境性能等方面都做了全面的考慮，在FTTH工程設(shè)計(jì)、施工時(shí)，宜選用這一類光纜。b）光纜內(nèi)光纖的選用問題。FTTH工程中，有一部分光纜是在建筑物內(nèi)部，特別是在戶內(nèi)布放的。因此布放的要求是既要考慮不影響光纜的光學(xué)特性，又要考慮方便和美觀。普通G.652光纖，由于它的附加衰減要求是在彎曲半徑30mm時(shí)規(guī)范的，所以其宏彎特性尚不滿足這種室內(nèi)布放的要求。目前已有許多國(guó)內(nèi)外光纖制造廠家，研制了允許小彎曲半徑光纖，有的稱為抗彎光纖，或小彎光纖。具有這種特性的光纖，可以用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如改進(jìn)的G.652光纖，是在原來(lái)普通的G.652光纖的設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，或者減小模場(chǎng)直徑，例如減少到6.2μm；或者改變剖面折射率分布（見圖4）。圖4小彎曲半徑光纖的折射率剖面示意圖還可以采用光子晶體光纖的思路，利用圖5所示的微結(jié)構(gòu)光纖，也可以實(shí)現(xiàn)小彎曲半徑。目前這類光纖的允許彎曲半徑已經(jīng)可以小到5mm，甚至2.5mm。在戶內(nèi)布放，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，用這種光纖做的光纜已經(jīng)基本上和同樣半徑的金屬纜一樣方便了。而它的彎曲損耗在彎曲半徑為7.5和5mm時(shí)，小于0.05dB／圈，甚至在彎曲半徑為2.5mm時(shí)，彎曲損耗也才為0.13dB／圈。有些廠家在把這種光纖制成單芯光纜時(shí)，為便于敷設(shè)，在材料和結(jié)構(gòu)上想辦法，制成的光纜外徑才0.5mm，非常便于FTTH的施工操作。圖5微結(jié)構(gòu)小彎曲半徑光纖截面結(jié)構(gòu)示意圖4、FTTH的光纖分配和連接FTTH工程中的光纖分配涉及中心局機(jī)房中的分配、室外配線箱中的分配和樓內(nèi)光纖分配盒中的分配?？偟脑瓌t是所占用空間盡可能小，便于操作。尤其在中心局機(jī)房?jī)?nèi)，當(dāng)FTTH普及后，一個(gè)中心局可能承擔(dān)對(duì)10萬(wàn)個(gè)用戶的光纖連接，即使都采用PON技術(shù)，而且分光比都達(dá)到了1:32，出局的光纖數(shù)也在3100條以上，大的交換局的出局光纖數(shù)有可能達(dá)到近萬(wàn)條。這時(shí)如果采用傳統(tǒng)的光配線架，就會(huì)占用相當(dāng)大的機(jī)房面積，且不利于維護(hù)管理。因此許多廠家開發(fā)了專門用于FTTH的光配線架，其配線密度非常高。圖6示出的是2個(gè)配線單元，每個(gè)單元厚僅18mm，高100mm，包括6個(gè)配線模塊，每個(gè)模塊容納200芯光纖，一個(gè)單元就可以容納1200芯光纖，是傳統(tǒng)光配線架配線密度的7倍。這種光配線架還可以兩面操作，非常方便。有的光配線架上還裝有機(jī)械手和測(cè)試單元，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。圖6小型化光配線單元室外光配線箱的安放除了要考慮安全，盡可能不受陽(yáng)光直射，注意防雨防水外，特別要便于施工和維護(hù)。圖7是一種室外光配線箱的安裝示例，圖7（a）是外部安裝情況，圖7（b）是配線箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和安裝結(jié)果，要注意余長(zhǎng)光纖的盤放、光纖的標(biāo)識(shí)／捆扎、引入／引出、光纜的終接等問題。圖7室外光配線箱的安裝示例圖8樓內(nèi)光纖分配盒的安裝示例樓內(nèi)光纖分配盒的安裝，要考慮距各個(gè)用戶的距離都比較適宜，也便于施工和維護(hù)。圖8是一種示例，左邊顯示了分配盒的外形，右邊是盒內(nèi)光纖盤繞、安放的情況。這種光纖分配盒的體積不需要很大，圖8的示例是放大了的圖片，實(shí)際的分配盒是比較小巧的，盒內(nèi)光纖的盤繞半徑也不會(huì)太?。ū仁覂?nèi)敷設(shè)時(shí)的彎曲半徑大數(shù)十倍）。在光纜和光纖的布放過(guò)程中，光纖的連接是不可避免的。而且由于FTTH涉及千家萬(wàn)戶，所以光纖連接的工作總量比核心網(wǎng)和城域網(wǎng)工程的連接工作量要大得多，所以如何提高施工效率是非常重要的。解決的途徑有兩種：a）采用FTTH專用的小型熔接機(jī)進(jìn)行光纖的熔接（見圖9）。這種小型熔接機(jī)的尺寸僅110mm×80mm×95mm，重量?jī)H為820g，接續(xù)時(shí)間只要11s（傳統(tǒng)熔接機(jī)的接續(xù)時(shí)間需要30s）。b）不用熔接而采用冷連接，即機(jī)械接頭（見圖10）。其實(shí)這種方法在10年前就出現(xiàn)了，一直沒有大量推廣。目前的技術(shù)有了較大的提高，在FTTH的施工環(huán)境中，它找到了“用武之地”。圖9FTTH用小型熔接機(jī)圖10用機(jī)械接頭連接光纖另一個(gè)在光纖連接工作中必須注意的事情是，由于采用了小彎曲半徑光纖，一般它的模場(chǎng)直徑比常規(guī)G.652光纖要小，所以在兩者互相連接時(shí)，一定要采用熔接方式，不能采用冷連接。同時(shí)要注意，這兩種光纖之間的熔接和同種光纖之間的熔接有很大的區(qū)別，必須仔細(xì)摸索其中的熔接工藝，才能取得較好的熔接效果。如果掌握得好，熔接損耗可以小于0.025dB，滿足工程要求。5、設(shè)備安裝FTTH工程的設(shè)備安裝，主要是局端設(shè)備OLT的安裝和用戶端設(shè)備ONT的安裝。OLT的安裝和常規(guī)局內(nèi)通信設(shè)備安裝的要求相同，只是要注意，由于FTTH涉及與非電信業(yè)務(wù)提供者的合作，所以在與非電信業(yè)務(wù)網(wǎng)連接時(shí)，一定要先熟悉對(duì)方的相應(yīng)規(guī)范和要求，避免在信號(hào)連接時(shí)，造成不必要的損失。ONT的安裝，可以選擇在用戶門口，盡可能利用原有管線穿墻的過(guò)孔，既節(jié)省施工工時(shí)，又減少在用戶室內(nèi)開洞，影響室內(nèi)美觀（見圖11）。圖11ONT在用戶門口安裝示意圖如果選擇將ONT安裝在用戶室內(nèi)，要特別注意選擇ONT的安裝位置，注意到各種業(yè)務(wù)終端布線與連接的方便，還要考慮安全，安放在兒童觸及不到的地方。更重要的是與用戶家庭裝修協(xié)調(diào)一致，盡可能減少對(duì)用戶家庭美觀的影響。如果是新建樓宇，最好在設(shè)計(jì)階段就預(yù)留好ONT的安裝位置，在墻中和／或地板中預(yù)先埋好所需的管線，施工起來(lái)就更加方便了。6、結(jié)束語(yǔ)雖然FTTH是比較新的工程類型，但仍然是通信工程的一種，所以原有通信工程的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，都可以盡量地用在FTTH工程之中。但畢竟是把光纖光纜用于建筑物內(nèi)外，既與