潘璐

【摘要】 在三網(wǎng)融合、光進(jìn)銅退的大背景下，F(xiàn)TTH已成為接入網(wǎng)發(fā)展的大勢(shì)所趨。本文先就三網(wǎng)融合的FTTH工程的主要技術(shù)進(jìn)行介紹，然后就上海某小區(qū)設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】 三網(wǎng)融合 FTTH EPON/GPON

隨著《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布，三網(wǎng)融合已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。FTTH作為一種能高效承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)、具有超高帶寬的網(wǎng)絡(luò)解決方案，滿足三網(wǎng)融合的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，被公認(rèn)為是接入網(wǎng)發(fā)展的最終目標(biāo)。

一、三網(wǎng)融合概述

三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過程中，三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造，其技術(shù)功能趨于一致，業(yè)務(wù)范圍趨于相同，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、資源共享，能為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務(wù)。

三網(wǎng)融合的優(yōu)點(diǎn)在于信息服務(wù)將由單一業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向文字、話音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)。有利于極大地減少基礎(chǔ)建設(shè)投入，并簡化網(wǎng)絡(luò)管理，降低維護(hù)成本。將使網(wǎng)絡(luò)從各自獨(dú)立的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)向綜合性網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)性能得以提升，資源利用水平進(jìn)一步提高。

目前，“三網(wǎng)融合”已經(jīng)成為一個(gè)國際趨勢(shì)，在美國、英國、法國、日本等很多發(fā)達(dá)國家都在大力促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)融合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國三網(wǎng)融合也有了具體的階段性目標(biāo)。2013-2015年，在前期實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)基礎(chǔ)上，全面開展三網(wǎng)融合，進(jìn)一步普及融合業(yè)務(wù)。

二、三網(wǎng)融合的FTTH工程的主要技術(shù)

光纖到戶（FTTH）作為一種接入技術(shù)，是目前實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合的最佳解決方案，其中基于無源光網(wǎng)絡(luò)的EPON/GPON技術(shù)是最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，成為為用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠及安全的語音、數(shù)據(jù)、視頻三網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)接入主流。

2.1 EPON技術(shù)

一個(gè)完整的EPON系統(tǒng)主要由光線路終端（OLT）、光分布網(wǎng)（ODN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）組成。EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)，在以太網(wǎng)上提供各種業(yè)務(wù)。EPON接入方式屬無源光纖接入，是一種多用戶共享系統(tǒng)，同有源光網(wǎng)絡(luò)相比，安裝、維護(hù)、運(yùn)營成本也大大降低，系統(tǒng)也穩(wěn)定可靠。EPON將消除WLAN/LAN中ATM與IP協(xié)議間的連接轉(zhuǎn)換的必要性。EPON的光路結(jié)構(gòu)與APON相類似，它憑較低的價(jià)格、更高的帶寬和更強(qiáng)的服務(wù)能力取代APON。EPON目前可以提供上下行對(duì)稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級(jí)到10Gb/s。EPON也具有一定的運(yùn)行維護(hù)和管理（OAM）功能和現(xiàn)有的設(shè)備具有很好的兼容性。EPON系統(tǒng)通過采用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)單纖雙向通信傳輸，滿足順應(yīng)了下一代IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展形勢(shì)。結(jié)合以IP為核心特點(diǎn)的“三網(wǎng)融合”網(wǎng)絡(luò)，EPON被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)FTTH最佳解決方案。

2.2 GPON技術(shù)

GPON是ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技術(shù)。從技術(shù)角度來看，GPON是APON/BPON的繼承和發(fā)展，但與ATM不同的是，GPON采用全新的GEM適配協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的綜合化。相對(duì)于其它PON技術(shù)而言，GPON標(biāo)準(zhǔn)提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達(dá)2.5Gb/s，其非對(duì)稱性更能適應(yīng)寬帶業(yè)務(wù)市場(chǎng)。在GPON標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務(wù)類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、PSTN業(yè)務(wù)、專用線和視頻業(yè)務(wù)。GPON中的多業(yè)務(wù)映射到ATM信元或GEM幀中進(jìn)行傳送，對(duì)各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證。GPON除了支持更高的速率，還要以很高的效率支持多種業(yè)務(wù)，提供了豐富的OAM&P功能的良好的擴(kuò)展性。

2.3 GPON比EPON的優(yōu)勢(shì)總結(jié)

GPON與EPON都是千兆比特級(jí)的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，EPON技術(shù)簡單成熟，又繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的大量優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前發(fā)展熱點(diǎn)，但是其效率低并且難以支持以太網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)。而GPON作為一種靈活的吉比特光纖接入網(wǎng)技術(shù)，支持更高的和對(duì)稱/非對(duì)稱傳輸速率，具有良好的操作管理與維護(hù)（OAM）能力。隨著技術(shù)成本不斷下降，從長遠(yuǎn)看，GPON將占據(jù)FTTH的主導(dǎo)地位。

三、小區(qū)三網(wǎng)融合FTTH設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1三網(wǎng)融合的FTTH設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在FTTH建設(shè)中建議堅(jiān)持以下原則：

（1）FTTH建設(shè)應(yīng)兼顧市場(chǎng)需求、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和投資效益；

（2）分光產(chǎn)品選用應(yīng)向集成化、小型化、模塊化發(fā)展，光纜材料應(yīng)向預(yù)端接、纖芯細(xì)（如微纜）的方向發(fā)展，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝及線纜布放，利于工程快速實(shí)施；

（3）OLT宜集中設(shè)置在現(xiàn)有局點(diǎn)，對(duì)于FTTH用戶密集大的區(qū)域，OLT可設(shè)置在現(xiàn)有主干光節(jié)點(diǎn)，少量可下移至小區(qū)；

（4）覆蓋方式可采用全覆蓋或薄覆蓋之一，需求明確的區(qū)域宜采用全覆蓋，需求不明確或放號(hào)率逐步增加的區(qū)域宜采用薄覆蓋；

（5）總分光比采用1：64以上，以提高OLT設(shè)備的PON口利用率；

（6）引入光纜、垂直光纜應(yīng)建設(shè)到小區(qū)或樓宇，光纜芯數(shù)按滿足覆蓋家庭總數(shù)一次建設(shè)到位。

3.2 上海某小區(qū)FTTH設(shè)計(jì)實(shí)例

上海某小區(qū)，共有8棟小高層，每棟樓3個(gè)單元15層，每層有住戶4戶，住戶數(shù)量1440戶。基于FTTH網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)社區(qū)提供數(shù)據(jù)、語音、CATV視頻業(yè)務(wù)、高清互動(dòng)點(diǎn)播和時(shí)移業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合和全業(yè)務(wù)高速接入。

根據(jù)小區(qū)的規(guī)模在中心機(jī)房中配置一個(gè)電信級(jí)OLT設(shè)備，設(shè)備配置24個(gè)GPON接口。每個(gè)PON口通過1：64分光，完成64個(gè)ONU用戶的業(yè)務(wù)承載。前端機(jī)房到小區(qū)的傳輸距離為5Km內(nèi)。OLT設(shè)備外接48V通信直流電源，通過千兆上聯(lián)口連接至計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等外網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)、視頻和語音業(yè)務(wù)的接入。OLT的24個(gè)PON接口通過24根光纖輸出至EDFA系統(tǒng)。EDFA系統(tǒng)中完成1：3的光分路、放大、通過3個(gè)1：8的光分路復(fù)用器，與24個(gè)GPON口的光信號(hào)完成波分復(fù)用，以24條光纖輸出。最終通過24芯的主干光纜傳輸?shù)叫^(qū)的各個(gè)單元。

而在網(wǎng)絡(luò)融合的要求下，由于有線電視用戶的廣泛性與電視信號(hào)的特殊性，GPON系統(tǒng)利用1550nm傳輸有線電視（CATV）信號(hào)，這樣的波長安排使得在不破壞有線電視信號(hào)原有的格式下，采用波分復(fù)用的方式，為其信號(hào)專門開辟了一條“綠色通道”，用于有線電視信號(hào)的傳播，包括模擬的和數(shù)字的。

樓棟單元設(shè)計(jì)主要考慮單元接入和用戶接入兩部分。考慮到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性以及成本等因素，單元設(shè)計(jì)方面考慮采用1：4和1：16的光分路器結(jié)合的二級(jí)分光結(jié)構(gòu)方式。根據(jù)具體樓層結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶數(shù)量在各單元布置1個(gè)1：4光分路器，每一個(gè)1：4光分路器再連接4個(gè)1：16的光分路器，滿足用戶的接入需求。根據(jù)具體的施工環(huán)境，每棟樓放置4個(gè)ODN設(shè)備（2層，完成1-4層用戶的光纖接入；6層，完成5-8層用戶的光纖接入；10層，完成9-12層用戶的光纖接入；14層，完成13-15層用戶的光纖接入），主干光纜到樓，通過1：4光分路器，完成4個(gè)1：16的ODN設(shè)備的連接。

1：16的ODN光纖輸出接到用戶家中的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU設(shè)備上，最終實(shí)現(xiàn)光纖的入戶。外界送來的信號(hào)經(jīng)ONU轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)、語音、IPTV等輸出口，ONU的下行輸出接口包括以太網(wǎng)接口、POTS語音接口和有線電視射頻接口，從而實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的“三網(wǎng)融合”。

3.3 FTTH工程的光纖鏈路衰減指標(biāo)計(jì)算

FTTH工程中OLT至ONU使用1490nm波長，ONU至OLT使用1310nm波長。由于ONU的上行波長為1310nm，與下行1490nm相比，在光纖中傳輸損耗較大，而光分路器損耗、連接器件損耗、熔接損耗與波長關(guān)系不大，所以，在計(jì)算每個(gè)ONU光鏈路衰減時(shí)，可以按照1310nm來計(jì)算整個(gè)鏈路，以此確定設(shè)計(jì)是否合理。

ODN光鏈路衰減= A+B+C+D+G （dB）

ODN光鏈路衰減<系統(tǒng)允許的衰減

式中：A：為光通道全程n段光纖衰減總和；

B：為m個(gè)光活動(dòng)連接器插入衰減總和；

C：為f個(gè)光纖熔接接頭衰減總和；

D：為h個(gè)光分路器插入衰減總和；

G：光纖富余度。

相關(guān)參數(shù)取定：

1）光纖衰減取定：1310 nm波長時(shí)，取0.36dB/km；1490 nm波長時(shí)，取0.22dB/km；

2）光活動(dòng)連接器插入衰減取定：0.5dB/個(gè)；

3）光纖熔接接頭衰減取定：

分立式光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.08dB/每接頭；

冷接子雙向平均值0.15dB/每個(gè)接頭；

4）光分路器插入衰減參數(shù)取定：

本例中1：4光分器≤7.3dB；1：16光分器≤14.0dB

5）光纖富余度

當(dāng)光纜傳輸距離<5公里時(shí)，光纖富余度不少于1dB；

光通道全程衰減當(dāng)采用GPON 系統(tǒng)（ClassB+）時(shí)取定28dB。

本例中光鏈路衰減=0.36dB/km*2.2km+0.5dB*6+0.08dB*5+0.15dB*2+7.3dB+14.0dB+1dB=26.792dB≤28dB。

四、結(jié)論

GPON作為目前較先進(jìn)、應(yīng)用較廣的光纖接入技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)光纖到戶后，可以方便開展原有的數(shù)字電視、互動(dòng)點(diǎn)播的業(yè)務(wù)以及語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”和全業(yè)務(wù)的高速接入。本文給出了基于GPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)FTTH的實(shí)例設(shè)計(jì)要點(diǎn)，實(shí)例方案和衰減計(jì)算，為開展基于光纖到戶的接入網(wǎng)工程建設(shè)提供設(shè)計(jì)參考和理論依據(jù)。參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王曉軍，建設(shè)HFC網(wǎng)絡(luò)回傳通信促進(jìn)數(shù)字互動(dòng)電視發(fā)展（J），中國有線電視，2005.18，1820-1824

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[3]陸繼德，中國電信光纖到戶（FTTH）工程設(shè)計(jì)規(guī)范（暫行）（J），中國電信，2007