从技术成熟度、成本、产品商用化程度等方面看,比较有生命力的是点对点以太网和EPON,但考虑到功能、性能方面的优势,基于EPON技术的FTTH方案应是目前最有潜力的FTTH解决方案。基于千兆以太网的无源光网络(EPON)设备通过树形光分配网的拓扑结构,实现一个局端设备(OLT)通过一根光纤与多个远端设备(ONU)通信。其下行通信为连续方式,发送的以太网数据帧中载有各个目的ONU的标识LLID,广播发送给每个ONU,在ONU设备中实现数据帧的过滤,将其它ONU的数据帧丢弃;上行通信采用TDMA方式实现多点接入,每个ONU在由局端设备统一分配的时隙中发送数据帧,所分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距,避免了各个ONU之间的碰撞。本文主要从4个方面说明EPON网络的设计与实现:设备方案、业务方案、线路方案(光分路器包含在线路部分)、工程资源设计方案。
1 设备方案VRZ光波通信
要部署FTTH宽带接入网,首先要分析总体解决方案。包括:VRZ光波通信
1.1 OLT的设计VRZ光波通信
确定OLT的放置地点,根据机房环境确定OLT的电源配置、根据用户数量确定OLT的EPON系统数量、根据业务类型和上行带宽需求确定OLT的上联接口类型、速率和端口数量等。VRZ光波通信
以某教工小区FTTH驻地网建设为例,该小区现有联排公寓17栋,合计1504户,通信机房距离小区7~8公里。EPON系统需开通宽带数据和普通电话业务,并具备灵活开通IPTV等增值业务的功能。VRZ光波通信
因此,可将OLT设备放置在通信机房,将分路器放置在小区机房内的ODF架中,采用1:32的分路比,也可根据实际情况采用1:64或更高的分路比,一次分支,再通过室外光缆经分支连接到楼道,经过楼道的ODF连接到用户家中。EPON系统单子框能够提供30个PON接口。由于该小区共计用户1504户,按照1:32的分路比计算共需47个PON系统。因此需采用2台设备来建设该小区的FTTH工程。VRZ光波通信
1.2 ONU的设计VRZ光波通信
根据用户数量和分布确定ONU的数量及其与OLT的距离、根据用户业务需求确定支持相应功能的ONU类型等。VRZ光波通信
1.3光纤接头设计VRZ光波通信
光纤主要有3种连接方式:1、可以将光纤接入连接头并插入光纤插座。连接头对光信号的损耗较大,一般最大可达0.5dB,但重新配置系统很容易。2、可以用机械方法将其对接。方法是将两根切割好的光纤的一端放入一个套管中,然后用钳子夹紧固定。机械对接需要受过训练的人员用大约5分钟的时间完成,光信号损失大约为0.2~0.3dB。3、两根光纤可以被熔接在一起形成坚实的连接。熔接方法处理的光纤与其他方式相比,衰减最小,一般小于0.1dB。VRZ光波通信
对于这三种连接方式,结合处都会有反射,并且反射的能量会和信号交互作用。对于FTTH解决方案中需要进行光纤连接的地方,除了OLT、ONU设备处的连接、局端OLT处的配线部分和用户驻地网配线部分等有光纤重新配置需求的地方必须使用光纤插座外,其他部分均建议以熔接的方式连接,以尽量减小线路接头损耗。对于接头的类型,从OLT到ONU,建议全程采用SC/APC接头,以确保ODN网络具有良好的反射特性。VRZ光波通信
1.4光功率预算VRZ光波通信
FTTH方案设计必须进行光功率预算。预算的目的是对光线路进行预先的评估,以确定该FTTH方案是否可行,若可行,计算结果有助于确定所选择的光发送和接收模块的灵敏度范围是否合适。VRZ光波通信
表1:光功率预算
仍以某小区的情况为例,主干光缆长度为8公里。计算依据:1)OLT光发送功率:0~4dBm(1490nm);2)OLT光接收功率:-24~-8dBm(1310nm);3)ONU光发送功率:-1~4dBm(1310nm);4)ONU光接收功率:-24~-3dBm(1490nm);5)建议的光通道衰耗(10公里):10~22dB之间;6)G.652单模光纤衰耗:≤0.36dB/km(1310nm);7)法兰盘插入损耗:≤0.4dB;8)1:32双窗口单模光纤树形耦合器的插入衰耗:≤16.5dB。VRZ光波通信
计算方法及原则:1) 按照最坏值法计算(同传输设备的计算方法);2)光纤衰耗按照衰耗大的1310nm光信号计算;3)主干光缆按照8km共3盘计算,从小区机房到用户家中按照0.5km计算;4)从OLT的PON口到ONU的PON口计算,有5个法兰盘;VRZ光波通信
ODN最大衰耗如表1。VRZ光波通信
以上为最坏情况下的计算结果,由计算结果可以判定,在ODN的建议衰耗之内,可以保证光信号的可靠接收。
2 业务方案VRZ光波通信
基于EPON的FTTH解决方案可实现多种业务的综合接入,包括:宽带数据业务、话音业务以及视频业务。基于以太网的特性使得EPON天然支持宽带数据业务,下面主要就话音业务和视频业务在FTTH上的实现进行说明。VRZ光波通信
2.1话音业务VRZ光波通信
话音业务的解决方案有两种:传统V5解决方案和VoIP解决方案。对于V5解决方案,在OLT处采用开放式V5或者PRI接口与现有PSTN网络对接,充分利用现有网络资源。VRZ光波通信
对于VoIP话音解决方案,OLT内置呼叫控制模块,同时支持H.323、H.248协议,可以灵活适应H.323 VoIP网络和H.248软交换网络。VRZ光波通信
2.2 CATV业务VRZ光波通信
若业务类型还有CATV,则可采用“单纤三波”WDM方式承载,总体方案如图1所示。VRZ光波通信
在单纤方案中,PON设备通过GE、V5接口与数据城域网和PSTN网络互联,PON接口的光纤连接到EDFA中的1:8分路合波器中,将1550nm的CATV信号合波到一根光纤上后,跳接到ODF架,再传输到室外光交接箱,经过1:32的分路器后,连接最终用户。VRZ光波通信
当广电部门提供的视频信号源为数字信号(SDTV或HDTV)时,只需在模拟TV接入方案的基础上在每个用户家中再安装一个机顶盒或直接将家庭光接收机更换为具有光电转换和编解码功能的机顶盒,用于将接收到的数字信号进行解码,还原为普通电视机可以识别的信号。VRZ光波通信
2.3 IPTV业务VRZ光波通信
随着宽带接入的普及,IPTV业务也随之兴起。FTTH的高带宽特性非常适合承载IPTV业务,若需要
单纤方案传送CATV信号。
在FTTH方案中解决IPTV业务,可采用图2所示的方案。
3 线路方案VRZ光波通信
3.1线路设计VRZ光波通信
FTTH的优势在于其强大的覆盖能力,目前最远覆盖可达20公里(1:32的分路比)。在用户接入网中,从中心局出发,用馈线光缆连接各光分配点,各分配点到网络接入点的线路部分为配线光缆。传统的光接入网,光纤的延伸范围一般到网络接入点截止,但是无源光网络技术的出现和成熟,尤其是现在的EPON技术,提供了光纤直接到用户的经济可行方案。馈线光缆、配线光缆及线路配套的技术均为成熟技术,如何解决光缆到大楼、小区的引入,以及OLT、ODN、室内用户终端(ONU)的光纤连接成为新的关键所在。VRZ光波通信
FTTH光纤布线系统,目前完全遵照结构化综合布线系统的思路进行设计、施工,该系统分为工作
IPTV解决方案。
区子系统、水平干线(配线)子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统6个部分。VRZ光波通信
3.2线缆选择VRZ光波通信
FTTH解决方案与其他接入方案最大的区别在于光纤入户,需要用到室内光缆。室内光缆与常规室外光缆不同,在阻燃、抗弯折等方面都有特殊要求。VRZ光波通信
下面仍以某小区的布线方案为例进行说明。从通信机房铺放1根56芯(或更多)的GYTA光缆到小区,楼间光缆也都拉到小区机房,统一在小区机房的ODF架上端接。局端来的光纤通过1:32的分路器跳接到开通的用户光纤上。根据烽火公司的工程经验,建议采用集中放置ODF架,以方便工程施工和运营维护。VRZ光波通信
对于48户型公寓,从小区机房到楼栋ODF箱建议铺设50芯GYTA型光缆,再由楼栋ODF箱分出8根7芯一体化光缆至每一单元,每单元各两根一体化光缆分别引进楼道的第2层和第五层的楼道分纤盒中,从每一分纤盒分出6根“8”字光缆分别进入上下3层共6户家中。VRZ光波通信
对于8户型联体别墅,从小区机房到楼前建议铺设50芯GYTA型光缆,再由楼前分支接头盒分出2根5芯一体化光缆至每一单元,每根一体化光缆分别引进楼道第一层的楼道分纤盒中,从每一分纤盒分出4根“8”字光缆分别进入上下2层共4户家中。
4 工程资源设计VRZ光波通信
4.1设备安装空间VRZ光波通信
在FTTH工程实施所需资源中,重要的一部分是设备安装空间。需考虑局端OLT设备安装空间、局端ODF安装空间、用户驻地ODF安装空间、FTTH智能终端盒安装空间等。其中设备和ODF大多为机架式结构,需明确机架大小,设计合理的空间。VRZ光波通信
对于FTTH智能终端盒,由于安放于终端用户家中,对体积大小、外观、安装方式都有较高的要求。可以采用壁挂方式安装,亦可内嵌到墙壁中。VRZ光波通信
4.2电源VRZ光波通信
FTTH的OLT设备为电信级接入网设备,一般采用-48V直流电源,因此,局端机房需要运营商至少提供一组-48V电源。VRZ光波通信
对于某小区的设计案例,局端配置为2台电信级EPON设备,单台设备功率不大于800w,接地电阻<1Ω。小区机房内只有ODF和光分路器,不需配置电源。ONU电源在用户室内提供。VRZ光波通信
4.3网络接口资源VRZ光波通信
网络接口资源的确定主要考虑两个因素:运营商现有网络资源;FTTH工程中根据用户数量、业务类型所估算的网络接口带宽需求。VRZ光波通信
如在某小区的案例中,局端机房具备GE接口、V5接口若干;根据小区业务类型和规模计算所需网络接口资源为2×GE及16×E1(见上文设备方案中的分析)。因此,最后确定为2×GE的数据业务接口和16×E1的话音业务接口。