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光纖聚合拉遠設(shè)備在xPON中的應(yīng)用

2021-02-18 10:06:12張谷泉
通信電源技術(shù) 2021年16期
關(guān)鍵詞:拉遠纖芯光纜

張谷泉,盧 雄

(1.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司,湖南 長沙 410000;2.75841部隊,湖南 長沙 410000)

0 引 言

隨著“寬帶中國”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家戰(zhàn)略的實施,對家庭寬帶建設(shè)提出高速、高帶寬的要求,同時要求實現(xiàn)家庭寬帶的普遍覆蓋[1]。在此發(fā)展背景下,各大運營商均加快了光纖網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)速度,寬帶覆蓋范圍快速擴大,而大規(guī)模的寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)導(dǎo)致國內(nèi)光纖資源緊缺,光纖價格持續(xù)攀升[2]。為解決這個問題,使用PON聚合拉遠設(shè)備來進行長距離光纖場景的OLT全覆蓋。對于偏遠地區(qū)的家庭寬帶覆蓋和城區(qū)纖芯不足且無法新建光纜的場景,各大運營商開始部署WDM PON光纖聚合拉遠設(shè)備,這也是本文的主要研究方向。

1 光纖聚合拉遠設(shè)備基本原理

光纖聚合拉遠設(shè)備屬于WDM PON設(shè)備,其采用波長作為用戶端ONU的標識,利用波分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)多址接入,能夠充分利用光纖的巨大傳輸帶寬,是光纖接入未來重要的發(fā)展方向[3]。WDM PON有3種方案:一是每個ONU分配一對波長,分別用于上行和下行傳輸,提供了OLT到各ONU固定的虛擬點對點雙向連接;二是ONU采用可調(diào)諧激光器,根據(jù)需要為ONU動態(tài)分配波長,各ONU能夠共享波長,網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)性;三是采用無色ONU,即ONU與波長無關(guān)方案。此外,還有一種是下行使用WDMPON、上行使用TDM-PON的混合PON。典型的WDM-PON框架如圖1所示。

圖1 典型的WDM-PON框架

2 WDM PON的主要特點

(1)傳輸距離遠。WDM PON的插入損耗比TDM PON的分路損耗小,并且WDM PON接收機具有極高的靈敏度。在激光器輸出功率相等的情況下,WDM PON傳輸距離更遠,網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣[4]。

(2)傳輸效率高。WDM PON在上行傳輸時,每個ONU使用一個特定的波長,不需要專門的MAC協(xié)議,降低了系統(tǒng)復(fù)雜度,提高了傳輸效率[5]。

(3)高帶寬。WDM PON是典型的點對點的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),用戶獨享帶寬,每個用戶都有連接到OLT的點到點光通道,不需要動態(tài)帶寬分配。WDM PON能夠在相對低的速率下為每個用戶提供高帶寬,還可減少PON中用戶所引起的附加損耗,這種方式也可降低ONU的成本。

(4)安全可靠。每個ONU獨享各自的波長通道帶寬,用戶之間是不相互聯(lián)系的,安全性更有保障。

(5)對業(yè)務(wù)完全透明。將數(shù)據(jù)分組直接映射至波長信道,對各種協(xié)議和速率透明,這將使網(wǎng)管、保護等任務(wù)相對簡單,可以提供更強大的OAM&P功能。

(6)低成本。采用無色光源技術(shù),且所使用的ONU光模塊完全相同,解決器件存儲問題的同時,也減少了OPEX和CAPEX的數(shù)量。同時,節(jié)省了大量OLT設(shè)備和主干光纖的投入,大大降低建設(shè)成本。

(7)易升級、易維護。不需對底層結(jié)構(gòu)進行重大改變就能充分利用光纖的巨大容量,升級和點對點網(wǎng)絡(luò)一樣容易。采用無源器件,維護方便。

(8)業(yè)務(wù)特性好。在業(yè)務(wù)層面上,未來網(wǎng)絡(luò)必須具有通用性以適應(yīng)各種增值業(yè)務(wù),如VoIP、HDTV、IPTV等。不同用戶及不同業(yè)務(wù)對吞吐量、時延、時延偏差以及誤比特率等有不同的要求,難以對QoS作統(tǒng)一要求。WDM技術(shù)可以分配不同的波長信道,即專用的點到點連接,有助于解決這些難題。

3 FTTH覆蓋中的光纜資源分析

運營商網(wǎng)絡(luò)扁平化趨勢下,為了節(jié)約機房和運維等成本,OLT逐漸集中化建設(shè)。而隨著FTTH大規(guī)模建設(shè)覆蓋,光纖需求量劇增。在一般城區(qū),一個局所機房覆蓋范圍2~5 km2,用戶容量1~2萬,那么FTTH建設(shè)中的光纜需求如表1所示。

表1 光纜需求估算

在城區(qū),運營商每個局站機房下均會有公眾接入、移動RRU接入以及專線接入等需求[6]。在基站RRU接入中,每RRU均占用2芯,4G基站(如15個RRU)則需要30芯。FTTH建設(shè)中,一個OLT覆蓋2萬~5萬用戶需要100~300芯光纜。專線接入項目直接消耗大量光纖,難以預(yù)測和規(guī)劃。部分城區(qū)管孔資源嚴重不足、新建管道受當?shù)叵嚓P(guān)管理部分的制約且審批流程復(fù)雜,再加上現(xiàn)場施工不確定因素過多等導(dǎo)致建設(shè)周期過長。同時,行業(yè)之間激烈競爭,導(dǎo)致建設(shè)成本不斷增加。

在鄉(xiāng)鎮(zhèn),運營商面臨跳接點比較多[7]。部分省份A運營商鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜網(wǎng)主要還是由B運營商劃轉(zhuǎn)纖芯組成,主要承載3G網(wǎng)絡(luò)基站傳輸。隨著基站數(shù)量的增加及鄉(xiāng)鎮(zhèn)FTTH布局建設(shè),又新增了少許自建光纜,總體上縣以下鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜網(wǎng)資源(桿路、纖芯)比較匱乏。鄉(xiāng)鎮(zhèn)接入光纜網(wǎng)為混合承載家庭、基站接入業(yè)務(wù),少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜網(wǎng)存在如下問題。

(1)劃轉(zhuǎn)光纜纖芯數(shù)量少,以劃轉(zhuǎn)2—4芯居多,部分段落已全部占用,無法滿足新增業(yè)務(wù)的接入;

(2)劃轉(zhuǎn)光纜纖芯在網(wǎng)時間長、纖芯機械性能指標差,且B運營商已將其業(yè)務(wù)逐步割接,不再負責(zé)共有光纜進行維護,無法保障光纜網(wǎng)的安全性,維護難度較大;

(3)部分重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域尚未具備自建直達光纜的條件,一定程度上制約了家庭寬帶、政企專線等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展,在未來業(yè)務(wù)承載時存在巨大的資源缺口;

(4)每個縣域一般只有一個匯聚機房,傳輸匯聚節(jié)點比較少,光纜資源不充足,個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)接入鏈較長,網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險較高。

合理規(guī)劃利用光網(wǎng)絡(luò)是長期戰(zhàn)略,針對FTTH覆蓋中的問題,xPON光纖聚合拉遠方案借用OTN封裝幀結(jié)構(gòu)對PON的信號進行復(fù)用和解復(fù)用,可有效實現(xiàn)多路光纜的聚合,滿足運營商FTTH規(guī)模覆蓋和網(wǎng)絡(luò)扁平化發(fā)展需求。xPON光纖聚合拉遠組網(wǎng)如圖2所示。

圖2 xPON光纖聚合拉遠組網(wǎng)

4 光纖聚合拉遠設(shè)備在xPON中的應(yīng)用

4.1 下沉OLT或集中放置方案

鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村PON覆蓋采用下沉OLT或集中放置兩種方式,主要存在以下問題[8]。一是傳輸距離遠;二是用戶量少,需面臨下沉OLT設(shè)備利用率考核;三是采用下沉OLT方式項目投資大,需大量建設(shè)OLT設(shè)備及城域網(wǎng)配套設(shè)備等;四是建設(shè)周期長;五是OLT集中放置可解決上述問題,但對光纖消耗較大,長距離傳輸要求明顯。

4.2 xPON光纖聚合拉遠方案

采用xPON聚合拉遠組網(wǎng)如圖3所示。

圖3 采用xPON聚合拉遠組網(wǎng)

OLT部署在全業(yè)務(wù)機房或在原全業(yè)務(wù)機房的OLT設(shè)備上擴展PON板,通過聚合設(shè)備對多個PON口進行收斂,線路側(cè)使用一芯光纖傳送到原OLT下沉基站或鄉(xiāng)鎮(zhèn)/行政村機房。由末端聚合設(shè)備引出多個PON口(根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展實際需求擴PON口數(shù)量),再接入到分光器,通過分光后接入到各家各戶,實現(xiàn)寬帶接入[9]。xPON光纖聚合拉遠測試組圖如圖4所示,拉遠測試結(jié)果如圖5所示。

圖4 xPON光纖聚合拉遠測試組圖

圖5 xPON光纖聚合拉遠測試結(jié)果

4.3 光纖聚合拉遠設(shè)備應(yīng)用優(yōu)勢

一是建設(shè)周期短,可實現(xiàn)快速建設(shè);二是根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求,按需接入PON端口數(shù)量,避免大量投資浪費;三是高度聚合可節(jié)約光纜,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化,減少網(wǎng)絡(luò)運維成本和機房建設(shè)成本;四是GPON最大拉遠距離約50 km,EPON最大拉遠距離35 km,完全滿足長距離覆蓋要求[10];五是每路都實現(xiàn)物理隔離、透明傳輸,業(yè)務(wù)無損傷,具有高可靠性;六是傻瓜式點對點應(yīng)用,設(shè)備即連即通、即插即用、即插即管且易裝易維;七是節(jié)約主干光纜纖芯,同時減少管道管孔資源占用。

5 結(jié) 論

綜上所述,通過光纖聚合拉遠設(shè)備的應(yīng)用可有效解決地廣人稀的偏遠山區(qū)分光比和PON口利用率低等問題,同時也提高了FTTH覆蓋率,實現(xiàn)高效投資,有利于提升市場競爭力。值得注意的是,聚合拉遠設(shè)備光接口易損壞,必須妥善保管,使用后需仔細擦拭。此外,PON聚合拉遠技術(shù)在一定程度上會增加相關(guān)管理維護支出,這是后期運營維護必須關(guān)注的問題。

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