多層住宅光纖到戶中FTTH技術(shù)應(yīng)用研究

中時訊通信建設(shè)有限公司 高永雄

1.引言

自進入二十一世紀(jì)以來，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，寬帶應(yīng)用越來越為普及，與此同時用戶對寬帶接入的功能需求也越來越高。目前，寬帶用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求，已經(jīng)不僅局限于通信功能和內(nèi)容需求，更迅速發(fā)展向更高級的娛樂功能、教育功能、消費功能等，用戶希望寬帶接入能承載更多的個性化內(nèi)容和應(yīng)用，能包括更為豐富的內(nèi)容，如視頻、數(shù)據(jù)、語音等方面。傳統(tǒng)的ADSL為主的寬帶接入方式，很明顯已經(jīng)不能滿足廣大用戶的需要。FTTH簡單來說就是指光纖到戶，是在用戶處安裝光網(wǎng)絡(luò)單元，靠近用戶的光接入網(wǎng)應(yīng)用類型，F(xiàn)TTH技術(shù)不僅能提供更大的帶寬，還增強了數(shù)據(jù)格式、速率、波長、協(xié)議等方面的透明性，對環(huán)境條件和供電需求也更為寬松。作為一種無源網(wǎng)絡(luò)，其帶寬更大、業(yè)務(wù)能力更強、協(xié)議更靈活，被認(rèn)為是目前最為理想的接入網(wǎng)方式。近幾年，國家極為重視光纖接入網(wǎng)的建設(shè)，大力推進光纖到戶，在2013年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部發(fā)出聯(lián)合通知，要求新建住宅區(qū)和住宅建筑通信設(shè)施采用光纖到戶方式建設(shè)，將我國寬帶發(fā)展推到了一個新的階段。不過在實際應(yīng)用中，F(xiàn)TTH技術(shù)還存在許多問題和難題。下面本文以多層住宅為例，就多層住宅光纖到戶中FTTH技術(shù)應(yīng)用進行淺要的探討。

2.FTTH系統(tǒng)組成和實現(xiàn)方式

2.1 FTTH系統(tǒng)組成

FTTH系統(tǒng)是一種直接利用光纖連續(xù)接局端設(shè)備與用戶端的接入方式，在FTTH系統(tǒng)中，局端設(shè)備與用戶端沒有有源電子設(shè)備，每一個用戶單獨使用一條引入光纖。FTTH系統(tǒng)的基本組成，包括OLT、ODN和ONU三部分。OLT也就是局端設(shè)備，是廣域網(wǎng)與本地交換機之間的接口，通過ODN與用戶進行通信。ODN則為OLT與ONU提供光傳輸通道，從其功能上可劃分為饋線光纜子系統(tǒng)、配線光纜子系統(tǒng)、入戶光纜子系統(tǒng)、光纖終端子系統(tǒng)，而入戶光纜子系統(tǒng)則是ODN實施最為困難的部分。ONU即用戶設(shè)備，在FTTH系統(tǒng)中，用戶通過ONU接收OLT端傳送來的業(yè)務(wù)，向用戶提供各種寬帶服務(wù)。

2.2 FTTH的實現(xiàn)方式

目前，F(xiàn)TTH的實現(xiàn)方式有兩大類，分別是點到點光以太網(wǎng)（P2P）和點到多無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）。P2P成本較高且維護管理壓力大，大規(guī)模應(yīng)用難度較大；PON利用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更為節(jié)省光接口和光纖，具有良好的擴展性，是目前FTTH系統(tǒng)的主流實現(xiàn)方式。本文也以PON為主進行研究。PON技術(shù)又可分為ATM無源光網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)、吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)、波分無源光網(wǎng)絡(luò)幾種，ATM無源光網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)基本淘汰，波分無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不夠完善，目前主要以以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)為主，即EPON和GPON兩種。EPON在物理層采用PON技術(shù)，鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議，綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點，采用IEEE802.3體系結(jié)構(gòu)，目前技術(shù)較為成熟，被廣大寬帶接入設(shè)備制造商所推廣。GPON提供了前所未有的高帶寬，其非對稱特性極為適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場，采用ITU-TG.984體系結(jié)構(gòu)，雖然被廣大寬帶運營商推廣但技術(shù)還不夠成熟。

2.3 EPON在多層住宅光纖到戶中的應(yīng)用優(yōu)勢

EPON即Ethernet PON，是將幾種以太網(wǎng)技術(shù)和PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來構(gòu)建的點到多點結(jié)構(gòu)，以無源光纖傳輸方式在以太網(wǎng)上提供寬帶業(yè)務(wù)。相對于GPON等其它幾種技術(shù)來說，EPON不需要復(fù)雜的協(xié)議支持，能精確的實現(xiàn)用戶與中心網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸。EPON物理層為1000BASE的以太PHY，利用MAC控制命令控制和優(yōu)化數(shù)據(jù)通信，利用全雙工以太技術(shù)作為第二層協(xié)議有效的避免了數(shù)據(jù)發(fā)送與接收間的碰撞而提高了帶寬利用率。典型的EPON系統(tǒng)由OLT、ONU、POS組成，OLT通過POS與多個ONU連接，POS無需電源可在全天侯環(huán)境下工作，可實現(xiàn)多級連續(xù)接，有效的擴大了OLT至ONU之間的距離，在使用光纖放大器的情況下有效距離甚至可以超過20Km以上。由于EPON結(jié)構(gòu)在傳輸路徑上不需加設(shè)電源和電子部件，因此鋪設(shè)更容易成本較低，運營和管理維護簡單，再加上模塊化程度高易于升級和擴展度，作為多業(yè)務(wù)平臺能有效實現(xiàn)向全IP網(wǎng)絡(luò)的過渡。因此，這種結(jié)構(gòu)不論是從傳輸需求、擴展需求、布線設(shè)計等方面，都能以極低的建設(shè)成本和運維成本，實現(xiàn)多層住宅光纖到戶的應(yīng)用，具有極大的優(yōu)勢。

3.多層住宅F(xiàn)TTH系統(tǒng)設(shè)計

3.1 容量配置

在多層住宅F(xiàn)TTH系統(tǒng)設(shè)計中，信息點容量配置應(yīng)當(dāng)根據(jù)住宅實際用戶數(shù)量來確定，按照每戶一個光信息點來計算信息點數(shù)量。如果存在不確定用戶數(shù)量的情況，可以在適當(dāng)樓層設(shè)置分纖盒，利用分纖盒適當(dāng)預(yù)留光纖容量，在確定需求點后再從分纖盒鋪設(shè)到用戶。一般情況下，多層住宅采用每戶配置一個光信息點的方法，信息點應(yīng)設(shè)在書房位置，對于不能確定書房位置的多層住宅項目，在設(shè)置信息點時應(yīng)當(dāng)選擇客廳與臥室之間隔墻上。如果用戶對信息點位置有明確要求，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶的要求設(shè)置信息點，對于一些有特殊要求的用戶，可以根據(jù)要求增加信息點或預(yù)留光纜。信息點的配置，應(yīng)當(dāng)根據(jù)安全性、需求數(shù)量、需求位置來綜合考慮，與電源插座配套并考慮使用和維護方便。目前很多多層FTTH系統(tǒng)中，都采用單條皮線光纜引入設(shè)置單口信息插座的方法，這種方法雖然能有效的降低成本但安全性較差，如果用戶對安全性要求較高，從不同路由分別引入皮線光纜在用戶需求點不同位置設(shè)置兩個信息插座，以提高用戶應(yīng)用的安全性，不過這一方法相對來說成本較高。

3.2 ODN設(shè)計

ODN是OLT和ONU間提供光傳全通道的光配線網(wǎng)絡(luò)，在多層住宅光纖到戶FTTH系統(tǒng)光配線網(wǎng)絡(luò)中，主要需要考慮光纖分配設(shè)施的配置。在住宅小區(qū)內(nèi)架設(shè)FTTH系統(tǒng)時，為了節(jié)約主干光纜成本，通常采用靠近用戶側(cè)的方法，在住宅樓樓道、樓梯間、弱電井內(nèi)設(shè)置光纜交接箱，安裝光分路器，滿足住宅單元用戶的寬帶服務(wù)需求，光纜交接箱的容量不宜超過288芯。當(dāng)多層住宅進戶皮線光纜數(shù)超12條時，應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)位置設(shè)置光纜分纖盒，從光纜交接箱到分纖盒采用光纜傳輸，從分纖盒到用戶采用皮線光纜接入。在設(shè)置分纖盒時，應(yīng)當(dāng)將分纖盒容納皮線光纜數(shù)量控制在12～36條之間，不宜設(shè)置過多的皮線光纜。光纜交接箱到分纖盒的光纜芯數(shù)，除了保證滿足每戶一芯的需求外，應(yīng)當(dāng)預(yù)留一定的纖芯余量作為備用，預(yù)留量通常在0.2～0.6之間戶，以保證在纖芯損壞時有備用光纖供尾纖跳線連接。一般情況下，光纜交接箱預(yù)置在住宅樓管道進樓單元樓梯二層墻壁內(nèi)，其余單元則預(yù)置分纖盒，利用暗管道預(yù)埋集束光纜連續(xù)接光纜交接箱與分纖盒。

4.多層住宅F(xiàn)TTH解決方案

4.1 項目概況

某多層住宅小區(qū)共有40幢5層多層住宅樓，每幢住宅樓五個單元，共計200個單元，一梯3戶，每單元15戶，每幢75戶，共計3000戶。本項目采用EPON接入FTTH方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、IPTV、語音業(yè)務(wù)等的業(yè)入。

4.2 OLT和ONU

本小區(qū)用戶數(shù)量較大，達到了三千戶，高達三千戶的小區(qū)用戶規(guī)模，將會使ODN光纜線路投資大幅增加，提高初期建設(shè)成本，增加維護難度。為了降低系統(tǒng)的光功率衰耗，同時節(jié)省光纖資源，本系統(tǒng)縮減了ODN光路長度將網(wǎng)絡(luò)向用戶側(cè)靠近，在小區(qū)內(nèi)單獨設(shè)置接入網(wǎng)機房，將OLT設(shè)置在小區(qū)內(nèi)接入網(wǎng)機房之中。

4.3 光分路器和光分纖盒

為了節(jié)省光纖資源，本項目在每一棟住宅樓內(nèi)第三單元第二層線井內(nèi)設(shè)置光纜交接箱，內(nèi)置光分路器，在第一、第二、第四、第五單元內(nèi)第二層線井內(nèi)設(shè)置光分纖盒。光分纖盒僅作線纖配接點，支持單元內(nèi)15戶用戶的光纖接入。

4.4 光纜布放和纖芯選擇

本項目網(wǎng)絡(luò)采用二級匯聚結(jié)構(gòu)，設(shè)置主干光纜、配線光纜和用戶尾纖，為了充分滿足用戶容量需求和光分纖盒纖芯容量。從接入網(wǎng)機房至每棟樓光纜交接箱光分路器間的干線光纜，每棟樓僅需1芯即可，考慮到纖芯備份和預(yù)留，本項目以每四棟樓一組預(yù)留1芯計算。干線光纜通過地下室和樓層弱電井利用管道光纜布設(shè)，并用PVC阻燃膠帶阻燃。第三單元光分路器至其余單元光分纖盒的配線光纜，根據(jù)每單元用戶15的數(shù)量，考慮纖芯備份和預(yù)留，配置為18芯規(guī)格，通過弱電井布放。從每單元光分纖盒至用戶信息點的尾纖，考慮到現(xiàn)場施工、防火抗壓、彎角走線等的需要，采用單芯或雙芯皮線光纜接入。在樓道內(nèi)尾纖采用明管暗線方式布設(shè)，進入用戶室內(nèi)后根據(jù)用戶需要采用相應(yīng)的布設(shè)方式。光纖用戶終端采用標(biāo)準(zhǔn)光纖插座現(xiàn)場完成安裝。

5.結(jié)束語

隨著用戶對帶寬需求的不斷提高，同時國家加大了對光纖到戶建設(shè)的推進力度，光纖到戶進入了一個新的發(fā)展階段。EPON和GEPON兩大技術(shù)作為FTTH應(yīng)用的理想接入手段，在實際應(yīng)用中都有極高的經(jīng)濟價值與社會價值。本文僅針對EPON技術(shù)進行了探討，不過不論是采用EPON還是GEPON，在實際應(yīng)用中都應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性、合理性，在降低系統(tǒng)建設(shè)成本和維護成本的同時，保證系統(tǒng)能充分滿足用戶需求。

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