劉 建

（河南省信息咨詢設(shè)計研究有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

隨著電子商務(wù)的普及，高寬帶業(yè)務(wù)逐漸融入人們的生活當(dāng)中，直播帶貨的方式使得主播和粉絲雙方對于寬帶的要求提升到了一定的高度，傳統(tǒng)模式的寬帶服務(wù)已經(jīng)不能滿足人們的需求。當(dāng)前隨著光纖適用范圍越來越大，緩解了一部分的通信壓力。經(jīng)過多年的升級，核心網(wǎng)核心層的壓力仍不明顯，各個本地網(wǎng)的匯聚層在運輸管道加設(shè)了IPLAN以及PTN等匯聚環(huán)的建設(shè)，該方面的壓力得到有效緩解。但是接入層帶寬的壓力仍然嚴(yán)峻，通信公司對帶寬技術(shù)的提升勢在必行，因此升級現(xiàn)網(wǎng)銅纜接入網(wǎng)是必然趨勢[1]。

隨著信息網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)發(fā)展到光纖階段，已經(jīng)逐步實施了無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Passive Optical Network，PON）。當(dāng)下較為普及的兩種PON技術(shù)分別為EPON和GPON。該技術(shù)是客戶端使用的一種光纖接入的技術(shù)，所需要的設(shè)備僅僅是無源光分路器。該技術(shù)的配置費用很低，甚至不需要機房，后期維護(hù)也相對簡單，并以簡單的配置提供較為豐富的服務(wù)，其中包括寬帶共享等，因此在FTTH中被廣泛投入使用[2]。當(dāng)前階段，以ITU的GPON技術(shù)為主導(dǎo)的接入網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)投入批量化使用。PON技術(shù)的主要應(yīng)用難點在于信號的處理。在線路下行過程中，局部設(shè)備/OTL具有發(fā)散性信號的特征，可以應(yīng)用于給遠(yuǎn)端客戶發(fā)送，并且用戶能夠進(jìn)行自選數(shù)據(jù)。在線路上行過程中，用戶一般使用干路光纖，此時將會使用到多地址接入?yún)f(xié)議，例如利用TDMA減少信號沖突的出現(xiàn)次數(shù)頻率，使得多用戶共同對共享傳輸通道進(jìn)行訪問[3]。

1 PON基本原理

由于無源光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于P2MP拓?fù)洌⑶覠o需電子元件和電源，因此稱為無源。與先前的點對點有源相比，無源的PON帶寬更高，并且業(yè)務(wù)更豐富，更有利于運營商的后期維護(hù)，其鮮明的技術(shù)特點使其成為運營商們在三網(wǎng)融合中的首要選擇。PON的基本原理如圖1所示。

圖1 PON的基本原理

系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，可以使發(fā)向不同方向的光信號存在波長的差異，以便實現(xiàn)單纖雙向傳輸。在多用戶共同使用一條線路時，需要使用復(fù)用技術(shù)來進(jìn)行信號分配。其中，下行數(shù)據(jù)使用廣播技術(shù)實現(xiàn)天然組播，上行數(shù)據(jù)則使用TDMA來實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的靈活區(qū)分。

PON的結(jié)構(gòu)主要以點對多點為主，是P2MP的結(jié)構(gòu)，由局端的光線路終端、客戶端的光網(wǎng)絡(luò)小單元以及ODN組成。下行過程中，OLT信號可以通過ODN進(jìn)入用戶。上行過程中，用戶信號只單點傳輸?shù)絆LT，其他的用戶并不會進(jìn)行接收。數(shù)據(jù)傳輸和接收的整個過程中，多點的形式并不會對傳輸造成干擾，避免了網(wǎng)絡(luò)擁堵，效率得到大大提升[4]。上行過程由TDMA多地址的方式進(jìn)行接入，完成數(shù)據(jù)接收后可以進(jìn)行仲裁數(shù)據(jù)發(fā)送。在這個過程中，ODN起到的主要作用就是提供一個傳輸光通道連接OTL及用戶。

OLT處在網(wǎng)絡(luò)端，起到L2交換機或L3路由器的作用，主要幫助進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接入工作，使網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中光和電的轉(zhuǎn)換能夠有序完成，同時使帶寬分配工作容易開展。ONU具體位于用戶端，起到處理電子信號和維護(hù)控制的作用，對客戶方所用到的接口進(jìn)行全覆蓋。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在設(shè)計的過程中需要使用到無源光分路器來進(jìn)行OLT和ONU的連接，并且完成集中和分發(fā)數(shù)據(jù)的過程。系統(tǒng)終端設(shè)備用到的硬件主要包括有源電器件，除了有源電器件之外不需要其他多余的硬件[5]。

PON技術(shù)使用的是單條光纖，所使用到的波分復(fù)用技術(shù)包括下行廣播方式以及上行點對點方式。下行過程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)墓ぷ?，具體來說就是以O(shè)TL的廣播模式傳播給ONU，每一個數(shù)據(jù)包都包含了ONU標(biāo)識符信頭，作為正確發(fā)送的引導(dǎo)。數(shù)據(jù)包在傳輸給ONU的過程中，需要OUU的MAC層來解析地址，并根據(jù)相關(guān)需求來獲得數(shù)據(jù)包，需求以外的就被丟掉。上行過程中，依托的是時分復(fù)用技術(shù)，TDM信息流涵蓋較多的ONU上行信息，這些信息會被傳輸給OLT。

2 PON應(yīng)用模式

PON技術(shù)在實際的業(yè)務(wù)應(yīng)用中具有特別高的透明性，對制式和速率信號等沒有太多的要求，并且展現(xiàn)出極高的適應(yīng)度。將PON技術(shù)與點對點的有源光網(wǎng)絡(luò)放在一起進(jìn)行全面對比時，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢尤為明顯，其維保成本低、維護(hù)操作簡單、安裝簡單、光纖接口不多且整體的應(yīng)用性價比較高[6]。對于二層匯聚網(wǎng)絡(luò)來說，PON技術(shù)能起到很好的替代作用，可以完美替代一些段落的接入光纜或光交換設(shè)備，充分滿足QOS所要求的多種業(yè)務(wù)，有極強的適應(yīng)能力。

2.1 規(guī)劃設(shè)計

商務(wù)樓宇指的是小、中、大以及超大等不同規(guī)模的商務(wù)用樓，分為純辦公型、綜合型、樓層型以及聚集型等。商務(wù)樓宇的特點是信息網(wǎng)絡(luò)使用客戶數(shù)量不斷變化流動，根據(jù)以上特點，其信息網(wǎng)絡(luò)的需求可以分為專線服務(wù)和普通服務(wù)。因此，通信服務(wù)商應(yīng)該先滿足商務(wù)樓宇的上述要求，應(yīng)用在商務(wù)樓宇上的光纖接入為全新的接入網(wǎng)技術(shù)，扇型結(jié)構(gòu)，在以太網(wǎng)上運行完成。物理層的接入使用的是基于PON的技術(shù)，鏈路層是基于以太網(wǎng)協(xié)議完成的，并以PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來運行。將兩者的優(yōu)勢統(tǒng)統(tǒng)結(jié)合在一起，不僅性價比高、網(wǎng)絡(luò)體驗好，而且兼容性強、管理維護(hù)方便[7]。

2.2 OLT設(shè)備設(shè)置

在選擇接入光纜時，需要其布局和結(jié)構(gòu)滿足多種業(yè)務(wù)需求，保證成本最低。對于OTL設(shè)備的選型，目前市面上的主流廠家有華為和中興，型號分別為MA5680T、C300，設(shè)備的比較如圖2所示。具體來說，兩者性能相差無幾，本文選用的是前者，其主要的組網(wǎng)模式如圖3所示。通過分光器收斂話音、寬帶及IPTV等業(yè)務(wù)，上聯(lián)交換機/BRAS來接入IP網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)入PSTN和互聯(lián)網(wǎng)。

圖2 不同型號設(shè)備對比

圖3 華為MA5680T組網(wǎng)模式

除此之外，華為MA5680T在現(xiàn)帶網(wǎng)絡(luò)使用中占有率較高的主要原因是該設(shè)備具備高達(dá)3.2 TB/s的背板交換容量，主控板雙向交換容量高達(dá)480 GB/s，并同時支持112個PON接口。

2.3 機房設(shè)置

本文進(jìn)行了OLT機房安裝分布設(shè)計，將OTL機房作為新建機房，其設(shè)備安裝如圖4所示，需要配備蓄電池、交/直流配電屏、核心的OTL主設(shè)備以及4套ODF架等。

圖4 機房分布圖

新建機房所需要的運行環(huán)境包括裝修簡單、安排電力通信電纜等上走線、安裝上送風(fēng)空調(diào)、門窗緊密封、防塵埃防噪聲、照明設(shè)備的安裝需要嚴(yán)格按照國際電子計算機機房設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行以及墻漆涂料要符合消防標(biāo)準(zhǔn)等。

2.4 ODN規(guī)劃設(shè)計

ODN是由OTL以及ONU之間的所有光纜及無源元器組成的，其中包括光分線盒、分路器、光纖信息板等。該網(wǎng)路以樹形結(jié)構(gòu)為主，分為主干網(wǎng)路段、主干至配線節(jié)點的配線路段以及配線節(jié)點至ONU之間的引入路段。對于FTTH的應(yīng)用，其配線光纜路段可以使用2～3級的配線，但是配線的數(shù)量越多就會造成使用中接頭也很多，會直接影響傳輸?shù)木嚯x。從節(jié)約資源的角度出發(fā)，人多且樓宇緊挨的地方最好選用二級分光的方式[8]。第一級別光分路器可以安裝在光纜聚集處，第二級別光分路器就安裝在樓道中。對于目前市面上存在的商用裝置而言，EPON系統(tǒng)的FTTH應(yīng)用一般按照1∶32進(jìn)行設(shè)置，而GPON系統(tǒng)則按照1∶64進(jìn)行設(shè)置。綜合多因素進(jìn)行考慮，本文選用GPON系統(tǒng)，PON技術(shù)系統(tǒng)總分光比照1∶64來設(shè)置。

確定了分光級別之后，需要進(jìn)行分光點地址和設(shè)置的選擇。操作過程中，除了需要考慮現(xiàn)實中光纜網(wǎng)絡(luò)的資源限制以外，還要對分光點設(shè)置環(huán)境、樓宇工期以及市政規(guī)劃進(jìn)行選擇，保證分光點設(shè)置合理[9]?？紤]管道的分布和規(guī)劃情況，應(yīng)該將其建設(shè)在用戶聚集的關(guān)鍵地點，能夠保證相關(guān)人員方便進(jìn)行維保工作，例如小區(qū)周邊、黨政機關(guān)周邊、金融機構(gòu)周邊、教育科研機構(gòu)周邊以及醫(yī)院周邊等。臨近銅纜交接箱的位置，基于交接箱的位置來選擇分光點的距離。分光點中，應(yīng)該讓主干光纖和配線光纖依托光跳線跳接模式溝通，從而提高主配比，提高主干纖芯利用率等。不同分光點之間的交接面積需要提前考慮未來發(fā)展情況，不僅要綜合外部環(huán)境和設(shè)備本身所占面積，還要考慮供電情況[10]。此外，還要保證室外安裝的光交接箱的安全性能，防止受潮和雨水打濕的情況出現(xiàn)，并對使用插件的機械物理性能嚴(yán)格管控。本文所涉及的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在金融中心等商務(wù)樓宇區(qū)域，需要特別注意設(shè)置獨立分光點和集中分線點。

2.5 ODN光纜設(shè)計

對于主干光節(jié)點來說，可以根據(jù)實際情況實時進(jìn)行配線光纜纖芯的調(diào)整，因此最初設(shè)置的纖芯數(shù)量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)收斂。筆者參考了許多工程實踐經(jīng)驗，針對本文建設(shè)的商務(wù)樓宇工程，主干節(jié)點與配線纖芯的配比應(yīng)該是1∶1.2。除此之外，采用OTL節(jié)點的主干，應(yīng)該在設(shè)置主干纖芯數(shù)量時考慮OTL對于PON技術(shù)接入用戶時的收斂作用，可以使用更大的收斂比例來應(yīng)對這個情況?？蛻魳I(yè)務(wù)主要的集中地帶是線路的主干光纜區(qū)域，保證其網(wǎng)絡(luò)安全對于整個網(wǎng)絡(luò)的健康運行來說是十分重要的。主干光纜最好使用以環(huán)形結(jié)構(gòu)為主、樹形結(jié)構(gòu)為輔的模式。在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光纜運用模式中，可以考慮包含環(huán)形且不遞減的共享纖芯，獨占纖方式配置纖芯以及預(yù)留纖，具有極高的應(yīng)用價值。反觀樹形結(jié)構(gòu)，在實際應(yīng)用中，可以選擇不適用遞減方式進(jìn)行配纜，以便在未來路由條件合適時變更成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在主干層光纜路由選取的時候，應(yīng)盡量不要靠近還在改造規(guī)劃的區(qū)域，對于商務(wù)樓宇來說應(yīng)該盡量靠近業(yè)務(wù)密集的區(qū)域。

3 安裝問題

本文針對的商務(wù)樓宇在安裝設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，需要注意OTL設(shè)備記憶ODF的安裝問題。在進(jìn)行OTL安裝時，相關(guān)技術(shù)人員必須對工程設(shè)計文件的內(nèi)容熟記于心，給予施工現(xiàn)場更加專業(yè)的指導(dǎo)，安裝過程中需要對機架的位置以及安裝方向等參數(shù)嚴(yán)格按照手冊進(jìn)行把控，根據(jù)實際情況進(jìn)行參數(shù)選擇。安裝過程需要嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，對于抗震技術(shù)不低于7度的商務(wù)區(qū)域，在機架安裝的過程中還要加入抗震加固的設(shè)計，按照YD5059—2005的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計。

ODF機架相當(dāng)于時光纖配線支架，用于實現(xiàn)區(qū)域主干光纜的分配，便于網(wǎng)絡(luò)的連接。安裝該機架時應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題：一是在機架安裝的位置和方向選擇時，其垂直偏差最大不能超過架高度的千分之一；二是機架與機架之間盡可能靠近一點，縫隙最好不要超過3 mm；三是機面應(yīng)當(dāng)平齊，最好不要出現(xiàn)凹凸情況。

4 結(jié) 語

隨著我國信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，普及推進(jìn)光纖技術(shù)的應(yīng)用勢在必行。其中，PON技術(shù)是應(yīng)用于商務(wù)樓宇等建筑群中最有效的方式，對于接入效率和客戶滿意度的提升效果明顯。在未來，根據(jù)實際需求來選擇不同的光纖接入模式將會是應(yīng)用的重點。