摘要 本文提出了一种有线接入网的成本模型，可用于有线接入网建设时对采用各种接入技术和接入方案的成本比较，并通过对模型参数的量化分析，提出了接入网向FTTH/FTTB演进时的合理网络结构及光纤接入网组网模型。
1、引言
接入网建设是一个对业务、技术、成本十分敏感的领域，投资量大，建设周期长，技术经济风险控制困难。同时，接入网建设环境又十分复杂：同一个用户需求往往可以采取多种不同的接入方案，而各种建设场景的具体条件和用户发展的不确定性给多方案比对、选取带来了极大的困难，最终使得当前的接入网建设带有很大的盲目性，投资风险进一步加大。
本文从理论分析出发，结合实际工程应用的需要，提出了光纤接入网的成本模型，并通过对模型的实际应用举例，得出了接入网组网的一些原则和方法。
2、有线接入网成本模型
基本假设：存在任意有限大区域D（D为该区域的接入半径，即其几何中心至区域边界的最远距离），区域中用户数为N，且该区域内用户呈均匀分布，密度为P。欲在该区域内新建有线接入网，覆盖区域内全部用户，建设方案为：把该区域划分为多个接入区，每个接入区的接入半径为d，则接入网成本模型可按下面的方式建立。
2.1 覆盖方式的选择
主要考虑3种覆盖方式：圆形覆盖、正六边形覆盖和正方形覆盖，如图1所示。
图1 有线接入网的覆盖方式
可以认为，现实的接入网中，绝大多数接入区呈近似正方形。因此，本文取模型三为主要研究对象。
2.2 接入区内平均用户接入线缆长度的确定
现实接入网络中，两点间的用户线缆很少以直线相连。绝大多数情况下，用户管道将沿街道采取折线方式到达用户端。因此，引入直折比系数k0，有：用户接入线缆长度（L）=用户接入距离（d）/k0。
图2 正方形有线接入网覆盖方式
参考图2，有：
接入区内用户平均线缆长度：
经计算，当覆盖区域为正方形时，覆盖形状系数k1=0.54；现实网络中，k0一般取值为0.7～0.9。
2.3 有线接入网投资结构
总体上讲，接入网投资结构主要包括4大部分：接入线缆投资（C1）、接入机房投资（C2）、局端接入设备投资（C3）、用户侧投资（C4）。
（1）接入线缆投资
该部分投资与用户总数N用户平均线缆长度
、用户线缆平均单价
（k2中已包含管道投资分摊，W为收敛比）成正比：
关于的说明：收敛比W的引入是为了描述接入网中引入了光分配网络后的情况，参见图3。
图3 接入网中引入光分配网络
其中：x,y分别表示OLT至分光器以及分光器至ONU的光缆长度；Cx、Cy分别表示x段与y段光缆的单位长度造价；ηx、ηy分别表示x段与y段线缆的实占率。
（2）接入机房投资
接入机房投资与机房数量和机房单价k3相关：
（3）局端接入设备投资
C3=k4·N
k4为单位用户接入设备成本。
（4）用户侧投资
C4=c·N
c为用户侧单位成本。C3和C4与接入半径无关。
综上所述，接入网总投资为：
式（5）以最佳接入半径为假设条件，在实际建设中，接入端局一旦建成，其接入半径是固定的，无法随用户密度的增加而增加，此时令d取常数，则实际接入网每用户投资为：
3、成本模型在铜缆接入场景中的应用
对于上述成本模型，可以将传统基于铜缆方式组织的接入网相关参数放入模型中进行相关计算。根据工程经验及当前市场价格，取定：k0=0.7，k1=0.54，k2=220元/线对千米（含管道），k3=200 000元（含配套），k4=260元（宽带）+220元（窄带）=480元，ρ：1 000～10 000户/平方千米，W=1。
3.1 铜缆接入网的最佳值计算
根据式（3），可得到在不同用户密度下最佳铜缆接入半径，如图4所示。
图4 不同用户密度分布下铜缆最佳接入半径
计算出铜缆最佳接入半径后，可以进一步进行下述分析：
●将最佳接入半径代入式（5），此时，取k4=480元，表示用户同时具有宽窄带业务需求，取c=50米/户× 0.64元/米=32元/户，表示每户平均引入线投资32元，计算最佳接入半径下的接入网理论最小每用户投资；
●根据当前的实际铜缆接入半径：城市地区典型值为2～3 km（取值2.5 km），农村地区3～5 km（取值4 km），计算平均每用户投资，如表1所示。平均每用户投资和用户密度的关系如图5所示。
图5 铜缆接入方式下每用户投资和用户密度的关系
考察式（5）和（6），可将每用户投资分为3部分：局端设备投资、物理铜缆网络投资和用户侧投资。在上述计算中，局端设备投资及用户侧投资取定为常数，真正由最佳接入半径所决定的投资为物理铜缆网络投资。在有线接入网建设中，物理承载网部署具有一次部署、长期使用的特点，需要特别关注。因此，以表1为基础，扣除每户投资中局端设备投资（k4）、用户侧单位成本（c），可得出最佳接入半径下物理铜缆网每用户投资的情况，如表2所示。平均每用户物理铜缆网投资和用户密度的关系如图6所示。
表2 最佳接入半径与物理铜缆网每用户投资
图6 铜缆接入方式下每用户物理铜缆网投资与用户密度的关系
3.2 初步分析
根据对上述计算结果的简单分析，可以得出下面一些初步结论：
●在一定的用户密度和相关资源的价格体系下，电信接入网组网时存在最佳接入半径，并对应最小每用户投资。
●接入网的规划与设计可参考目标用户密度、业务需求和初期投资规模综合取定目标接入半径。
●当前网络主要基于铜缆提供窄带语音接入，但由于历史原因，其接入半径已经偏大，造成平均每用户铜缆接入成本偏高，即：“光进铜退”有利于节省投资。
●接入网建设成本控制需要综合多种关键因素。对于降低物理铜缆网络投资而言，减少路由迂回（提高k0值），接入点部署到用户密度中心（降低k1值），节省机房综合造价（降低k3）和提高缆线利用效率（降低k2/W），大力发展用户（提升p值）等都有不同程度的帮助。且在一定条件下，上述因素基本符合式（5）所描述的数量关系。
4、基于光纤的接入网络对比研究
根据有线接入网成本模型，只需对相关参数进行相应的修改和调整，就可以直接应用到FTTH、FTTB、FTTC、FTTN等相关技术的组网方案中。对于基于PON的接入系统，也可以将考虑分摊比后的k2/W参数纳入模型统一考虑，从而可对未来接入网引入光纤媒介后的组网模式及成本影响关键因素做出量化评估。
4.1 方案定义
接入网中引入光纤媒质后，根据光纤与用户的距离不同，可分为以下几种方案：FTTH（光纤直接到家）、FTTB（光纤到大楼，铜线与用户间的平均距离取50 m）、FTTC（光纤到路边，铜线与用户间的平均距离取150 m）、FTTN（接入点下沉，铜线与用户间的平均距离取500 m）。
4.2 新建场景
对于大面积新建的场景（如开发区等），取一定的用户密度（对城市地区来说，取典型值3 000用户/平方千米）。此外，对于FTTH、FTTC、FTTB等方式考虑采用PON系统建设ODN，可大幅降低光纤部分每用户投资（据测算，考虑1:32分光比情况下，k2/W值迅速下降到1.5～40元/用户千米左右），根据“成本模型”中最佳接入距离公式（3）的计算结果，采用FTTx方式接入后，单局点最佳覆盖范围可扩大到1.2～3 km。
考虑到现网上大量端局的覆盖距离也正好处于上述最佳覆盖距离范围之内，可以充分利用现有机房进行FTTx的建设，有效节省建设投资。
在此前提下，依据式（5）计算各方案最小投资，结果如图7所示。
图7 新建场景下各种接入方式最小投资比较
