用PON實現FTTH的設計

FTTH是電信界視為最終要實現的最理想的一種寬頻的綜合接入手段。雖然FTTH的推進經歷了幾起幾落，但隨著技術標準的不斷完善，光電設備的價格不斷下降，網上業務推動用戶對頻寬需求的不斷增加，自從近2、3年開始，FTTH又開始了復甦，國際上如日本、美國、義大利、瑞典、荷蘭、澳大利亞等國家發展迅速，我國的一些業務經營者也在積極地進行FTTH試驗網的建設，以積累經驗，便於全面推進。根據我們在試驗中的體會，就有關用PON去實現FTTH的工程設計中相關的問題，例如：頻寬的配置、光分路器分光比的選擇、最大傳輸距離的確定、回波損耗的要求等，談幾點設計的體會，僅供大家參考。

基本介紹

• 中文名：用PON實現FTTH的設計
• 外文名：Design and implementation of FTTHwith PON

用PON實現FTTH的系統結構

PON是目前解決接入網、實現FTTx的最具吸引力的技術。所謂“無源”是指光分配網路（ODN）中不含有任何有源電子器件及電源，全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成。

PON按信號分配方式可以分為功率分割型無源光網路（PSPON）和波分復用型無源光網路（WDMPON）。APON、BPON、EPON和GPON均屬於PSPON。PSPON採用星型耦合器分路，上/下行傳送採用TMMA/TDM方式實現信道頻寬共享，分路器通過功率分配將OLT發出信號分配到各個ONU上。WDMPON是將波分復用技術運用在PON上，它的分路是通過波長分路器（主要由陣列波導光柵（AWG）構成），將下行信號解復用後分配給指定的ONU，同時把上行信號復用到一根光纖後送到OLT。WDMPON系統面臨的最大困難是器件成本過高，多數仍處於實驗室的理論研究階段。本文暫不討論WDMPON。因此，後面所討論的“無源光分支器”僅指功率分割型無源光分支器。

FTTH系統由OLT、ONU或ONT、ODN組成。FTTH系統分為點到多點方式和點到點方式。點到多點方式的FTTH系統主要技術包括：EPON（IEEE802.3ah）、GPON（G.984.x）、BPON（G.983.x）；點到點方式的FTTH系統主要技術是點對點光乙太網（IEEE802.3ah、G.985）。由於點到點方式不採用無源光分路器，光纖直接從端局到用戶端，類似傳統的銅線電纜的配線方式，需要占用大量的光纖的物理資源，光纖的頻寬資源被浪費，這是一種極不經濟的方式，在FTTH大量建設時不建議採用此種方式。因此本文後面的討論，主要是針對點對多點的無源光網路去實現光纖到戶的設計中將會碰到的一些問題。

EPON產品已經比較成熟，但在動態頻寬分配（DBA）、加密、OAM、QoS、承載TDM業務等方面尚無統一的規範，且晶片級互聯互通尚未解決，價格與xDSL、LAN等寬頻接入方式相比，依然偏高，而GPON由於標準複雜且制定較晚，技術尚不成熟，成本也較高。

EPON技術相對簡單，可擴展性強，設備比較成熟，成本在不斷下降，適合以數據業務為主的套用場合，是寬頻光接入及FTTH網路建設的主要技術，但承載TDM業務的能力還有待檢驗。GPON標準比較完善，承載多業務能力強、效率高、OAM和保護功能強，具有良好的發展前景。

FTTH組網方案

這裡討論的FTTH的組網方案，僅以ONU直接安裝在用戶家裡的方案，在實施中，要將ONU裝在家裡將會遇到各種各樣的問題。對於業務的接入，可以採取兩種方案。方案一：ONU提供FE、POTS、CATV視頻接口等用戶接口；方案二：ONU提供FE接口，下掛家庭網關實現接入。

FTTH網路頻寬的測算

FTTH網路頻寬的測算包括兩個方面的內容：一是單個PON系統內的頻寬測算，它是決定每個PON系統可以連線用戶的數量；二是OLT上聯的頻寬測算，它是確定OLT與相關業務網連線通道的頻寬要求。FTTH網路頻寬的測算是建立在對PON系統可用頻寬、典型業務頻寬需求和業務分布的基礎上。EPON、GPON系統可用頻寬。

用戶分布和開通的業務分布情況，是通過估算各種業務的用戶所占總用戶的比率，實際網路套用中，單個用戶以使用單一業務為主，因而可按照單個用戶使用某一特定業務的模型來進行業務分布測算，但不可忽略單個用戶使用多個業務的需求。

對單個PON系統內的頻寬測算：需要考慮該PON系統內所有ONU所產生的流量是否滿足系統要求，對OLT上聯的頻寬測算，需要考慮該OLT所有PON口所帶的全部ONU產生的流量（一般OLT包含多個PON口）。

ODN網路的設計

ODN由OLT至ONU之間的所有光纜和無源器件（包括光配線架、光交接箱、光分線盒、光分路器、光分歧接頭盒、用戶終端智慧型盒、光纖信息面板等）組成，ODN網路是以樹型結構為主，包括饋線段、配線段和入戶段3個段落，段落之間的光分支點分別為光分配點、光用戶接入點。ODN的饋線段從OLT局端延伸到各分配點，配線段從分配點延伸到各接入點，入戶段則從接入點處延伸到每一個光纖用戶，端接在用戶室內，或直接將入戶光纜連線到ONU上。

根據接入光纜網的分層結構（主幹、配線和引入層）以及OLT的設定位置，對於FTTH套用，ODN網的配線光纜段可以是2～3級配線，有時可以是4級配線。配線級數多，使用的活動接頭也是會越多，將直接影響傳輸距離。

光分路器是ODN網路的關鍵器件，在不同位置設定各種分路比的無源光分路器，形成不同的分光方式。分光方式決定了ODN網的邏輯結構。因此，ODN網路設計中，對無源光分路器安放位置，採用的分路級數是非常關鍵的問題。

無源光分路器是一個獨立的無源光器件，它可以安放在OLT節點、光分配點或者光用戶接入點上使用。分路級數可以是一級、二級或多級。具體設定在什麼位置、採用幾級分路應根據需要安裝FTTH的用戶分布情況而定。FTTH開始發展時，用戶數不多，可能比較分散分布，通常會採用無源光分路器往前設定（即將無源光路器適當向OLT端靠），並且採用多級分路，以擴大覆蓋面，當用戶數增加或用戶分布較集中時，通常會採用無源光分路器往後設定（即無源光路器向用戶端靠），可採用一級分路。

無源光分路器總分路比是要根據PON系統設備支持度、頻寬規划進行設定。就已商用的設備來說，EPON系統FTTH套用可按1∶32設定；GPON系統可按1∶64設定。下面以總分路比1∶32為例，介紹幾種常用的分光結構。

傳輸距離的考慮

FTTH的ODN的傳輸距離（OLT的覆蓋範圍），一般是根據ODN網路的結構。採用最壞值法進行ODN光通道損耗核算。它與採用的PON設備的R-S點允許衰耗、無源光分路器總分路比、分路級數所造成的插入損耗、ODN網中活接頭的數量（與配線級數有關）等有關。

光回波損耗的要求

ODN的反射取決於構成ODN各種元件的回損以及光通道上的任意反射點。

對於不含有CATV業務的ODN網路，要求在參考點S/R和R/S之間線路總回損應大於32dB。

對於含有CATV業務的ODN，S/R和R/S參考點之間的所有離散反射損耗應大於55dB，因此，應儘量採用熔接方式連線光纖，活動連線器均應採用APC型光纖連線器。

以上是根據試驗工程項目的實踐，僅就有限的幾個問題談點體會，僅作參考。實際上還有許多問題需要解決，例如：器材如何選用和配置向題、施工中可能會用到的光纖冷接子問題、實施中會碰到單模與原有的多模光纖連線組網問題、重要用戶的網路保護措施的問題等，這些也是設計中不可忽略的問題，設計中都應根據具體問題具體分析，一一處理解決。