PON技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)改造中的應(yīng)用

林躍偉

摘 要：PON技術(shù)作為一種新型技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享同一套設(shè)備、同一條光纜和同一個(gè)光分路器，作用日益明顯。圍繞基于PON技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)改造，分析了PON技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)接入網(wǎng)的PON改造計(jì)劃和步驟進(jìn)行了詳盡的介紹和探討，對(duì)改造工程中技術(shù)實(shí)施的可行性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究，為今后的設(shè)計(jì)工作提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：接入網(wǎng)；寬帶改造；PON；組網(wǎng)策略

中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.147

PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）作為一種新興的覆蓋最后1 km的寬帶接入光纖技術(shù)，是一種基于P2MP拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的物理層上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，下行采用波長為1 490 nm的廣播方式，是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)，OLT始終擁有整個(gè)下行帶寬；上行采用波長為1 310 nm的TDMA技術(shù)，是多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)ONU都向一個(gè)OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，用2個(gè)不同波長實(shí)現(xiàn)了單纖傳輸雙向數(shù)據(jù)。在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入，可提供上、下行對(duì)稱的1.25 Gbit/s線路傳輸速率，具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力。TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，還可擴(kuò)展第三個(gè)波長（通常為1 550 nm）實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。

1 當(dāng)前電信接入網(wǎng)存在的問題

寬帶接入網(wǎng)是當(dāng)前寬帶網(wǎng)建設(shè)的主要問題，在整個(gè)通信網(wǎng)中占有重要地位，其不僅關(guān)系到骨干網(wǎng)資源的配置，更直接影響著用戶對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的使用。本文簡要介紹了電信接入網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀，并討論了目前存在的一些問題。

1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的交換能力亟待提高

正在使用語音的電路交換與數(shù)據(jù)的報(bào)文分組交換通信技術(shù)未滿足用戶日益增長的高帶寬需求。當(dāng)前使用ADSL用戶比例占63%，DSLAM設(shè)備母板的數(shù)據(jù)包處理（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)）速度最大只有2 Gbit/s，母板總?cè)萘亢徒粨Q能力差；下載與上傳時(shí)間長，無法做到“有需就有供”，影響數(shù)據(jù)即時(shí)（視頻和多媒體）通信質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)速度亟待改造提高。

1.2 傳輸電纜線路嚴(yán)重老化

大部分銅纜通信線路年久老化、故障點(diǎn)多、障礙報(bào)修率高。

1.3 建設(shè)投入與運(yùn)營成本居高不下

銅纜媒質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)因受遠(yuǎn)、近端串?dāng)_等因素的影響，其材質(zhì)要求特別高，導(dǎo)致單價(jià)較高。密集型用戶的大型住宅小區(qū)資源不足，有擴(kuò)容需求，與現(xiàn)有光纜資源不足之間存在問題。

2 接入網(wǎng)PON改造實(shí)施及存在的問題

接入網(wǎng)是電信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，直接面向用戶提供各種通信服務(wù)，與用戶寬帶業(yè)務(wù)體驗(yàn)以及滿意度緊密相關(guān)。選擇該綜合片區(qū)作為PON改造試驗(yàn)點(diǎn)的原因?yàn)槠渚哂写硇裕攸c(diǎn)為用戶狀態(tài)多樣、市場細(xì)分情況復(fù)雜、現(xiàn)有接入網(wǎng)組網(wǎng)方式多樣，具體如表1所示。如何突破出這一困境，選擇技術(shù)提速改造是最佳出路。

2.1 ODN光鏈路改造

住宅小區(qū)的原先已在運(yùn)營接入網(wǎng)為FTTB+LAN，中心機(jī)房至樓道交換機(jī)為點(diǎn)到點(diǎn)的2芯光纜連接，樓道交換機(jī)至用戶終端為五類線連接。在此網(wǎng)絡(luò)上，采用二級(jí)分光，改造成FTTH覆蓋，原有部分分支光纜需利舊（難點(diǎn)之一）。安排線路班按設(shè)計(jì)的光纜路由圖敷設(shè)光纜，機(jī)柜上部分固定至局房的主干光纜，用于連接至華為MA5680T的OLT上，中間5檔安裝1∶16光分路器5只，下部分固定至小區(qū)樓道4芯光纜分纖箱，箱內(nèi)安裝3至4片1∶4光分路器（覆蓋12～16戶用戶）。

2.2 OLT設(shè)備數(shù)據(jù)配置

OLT設(shè)備采用華為MA5680T（B平面），其業(yè)務(wù)類型為IPTV+PPPOE+AG+網(wǎng)管，將以下數(shù)據(jù)配置到MA5680T內(nèi)：①PPPOE數(shù)據(jù)。通過PPPOE撥號(hào)動(dòng)態(tài)獲取公網(wǎng)IP地址，VLAN范圍為1 001～1 800。②AG數(shù)據(jù)。上聯(lián)GSR時(shí)，IAD地址規(guī)劃采用每個(gè)PON口8個(gè)C地址，通過DHCP動(dòng)態(tài)獲取IP；媒體信令地址（IAD私網(wǎng)網(wǎng)段）采用10.13.0.0/16，VLAN范圍為41～50。③設(shè)備網(wǎng)管。采用192.168.0.0/16地址段。

3 問題解決方法及組網(wǎng)策略

3.1 解決方法

3.1.1 改造被迫停工的對(duì)策

老式住宅小區(qū)施工改造被停止的解決辦法是ODN傳輸光纜改造與割接同步進(jìn)行，從而有效控制斷網(wǎng)時(shí)間。經(jīng)慎重分析后決定，從小區(qū)中心機(jī)房至門洞每更換一根光纜，熔接后立即割接該門洞內(nèi)的用戶，從更換光纜到用戶在線割接，必須在12 h內(nèi)完成；敷設(shè)臨時(shí)光纜以解燃眉之急，但會(huì)增料和誤工。

3.1.2 ODN網(wǎng)光鏈路故障的解決方案

接入網(wǎng)改造為PON傳輸?shù)腛DN網(wǎng)時(shí)（波長為1 310 nm），每條光鏈路的總損耗要嚴(yán)格控制在2.5 dB以下，包括增強(qiáng)型的OLT發(fā)送光功率應(yīng)控制在0.9～2.3 dB之間，ONU/ONT接受光功率的靈敏度為-15 dB，光鏈路損耗過大，必然影響改造網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。在ODN網(wǎng)絡(luò)施工過程中，通過施工一段采用OTDR和光功率計(jì)測(cè)試一段的辦法，嚴(yán)格按ODN網(wǎng)絡(luò)要求處理不符合標(biāo)準(zhǔn)的光鏈路，重新熔接或整理光纜彎曲半徑，對(duì)故障一一解決。

3.1.3 OLT上行ping不通問題的解決方案

登錄到MA5680T上發(fā)現(xiàn)，上聯(lián)匯聚交換機(jī)CX600不存在問題；在局房現(xiàn)場的CX600匯聚交換機(jī)與MA5680T安裝處發(fā)現(xiàn)，MA5680T其中的一路上行至相鄰柜的CX600交換機(jī)的距離太近，光跳纖總長度只有6 m，原因是OLT的這一路上聯(lián)的發(fā)送光信號(hào)過強(qiáng)，為2.7 dB，而6 m長的光鏈路損耗只有0.2 dB，導(dǎo)致與CX600交換機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)組塞而不通。

上述問題的解決方法是在MA5680T與CX600匯聚交換機(jī)之間SC>LC光跳纖上套接衰減值為5 dB光衰減器，然后再登錄MA5680T，用命令ping到CX600成功，至此問題解決。

3.1.4 OLT端口覆蓋數(shù)的調(diào)整方法

ATKKping測(cè)試丟包結(jié)果偏高、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較長的6個(gè)用戶特點(diǎn)是位置分散在整個(gè)住宅小區(qū)里，似乎毫無規(guī)律可言。經(jīng)對(duì)整個(gè)改造的PON網(wǎng)絡(luò)每層節(jié)點(diǎn)逐層分析，把問題集中到了局房OLT上每個(gè)PON口覆蓋用戶（ONT）數(shù)量上，其最大值是64，建議值為32，而本改造工程采用的實(shí)際數(shù)是其最大值64.基于這點(diǎn)，我們提出了一個(gè)想法：重新調(diào)整PON端口覆蓋數(shù)，小區(qū)中心機(jī)房里增裝15個(gè)1：8的一級(jí)光分路器，在原一級(jí)光分為1∶16上疊加二級(jí)為1∶4的ODN上，調(diào)整為一級(jí)光分為1∶8上疊加二級(jí)為1∶4的方法，由原實(shí)施的1個(gè)PON端口下覆蓋64戶（16×4）調(diào)整為32個(gè)（8×4）用戶，雖然增加了15個(gè)1∶8的一級(jí)光分路器材料，但可徹底解決終端用戶的丟包率與網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問題。

3.2 PON組網(wǎng)策略

一般而言，PON應(yīng)用組網(wǎng)可以分為3種方式，即FTTH、FTTO、FTTB+X。每種方式對(duì)應(yīng)的PON系統(tǒng)都能給各種用戶帶來不同的體驗(yàn)，運(yùn)營商可依據(jù)覆蓋用戶區(qū)域情況選擇適合自身的組網(wǎng)策略。

3.2.1 FTTH光纖到家

FTTH最好地體現(xiàn)了PON技術(shù)的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，其組網(wǎng)方案為：OLT安裝在局端或小區(qū)中心機(jī)房，一級(jí)光分路器放置在室外光交接箱內(nèi)，二級(jí)光分路器放置在樓道光分纖箱內(nèi)，ONT放在用戶家中。FTTH組網(wǎng)方式要求PON提供多種業(yè)務(wù)接口以支持三網(wǎng)合一，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合接入。

3.2.2 FTTO光纖入辦公室

PON的FTTO組網(wǎng)可以很好地解決需要高帶寬的商業(yè)用戶接入。由于OLT設(shè)備支持FE/GE、E1、STM-1三種接口，作為直接面對(duì)用戶的終端設(shè)備ONU，支持FE、E1、POTS接口。對(duì)于政企客戶，由于業(yè)務(wù)的可靠性要求很高，應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)干路光纖與支路光纖的雙纖保護(hù)倒換。

3.2.3 FTTB+X光纖到樓

PON也可以用作樓道交換機(jī)或DSLAM的匯聚上聯(lián)手段，實(shí)現(xiàn)FTTB+X（DSLAM或LAN）組網(wǎng)。基于PON技術(shù)的FTTB+X應(yīng)用主要包括PON+DSLAM和PON+LAN方式。在這種應(yīng)用中，OLT放在局端，光分路器放置在小區(qū)室外光交接箱內(nèi)或機(jī)房室內(nèi)，MDU放置在帶有220 V市電的樓道設(shè)備箱內(nèi)，DSLAM或LAN交換機(jī)集中樓道內(nèi)用戶語音電纜和五類線。

4 結(jié)束語

綜上所述，運(yùn)營商對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí)突破了接入網(wǎng)的瓶頸。實(shí)際工程的改造結(jié)果表明，利用PON技術(shù)進(jìn)行寬帶化改造，能有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，提升網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐能力，且在節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)長、提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)省工程投資方面都有較大的意義，能切實(shí)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力，滿足運(yùn)營商及客戶的高信息量需求，增強(qiáng)運(yùn)營商的競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]劉冬.PON技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)中的應(yīng)用[D].南京：南京郵電大學(xué)，2012.

[2]羅浩.基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)之研究[J].科研，2016（12）.

〔編輯：張思楠〕