PON技術(shù)在光纖網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與研究

姜 波

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 PON技術(shù)演進(jìn)情況

PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖傳輸和接入技術(shù)，包括光纜終端設(shè)備（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）以及光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）3大部分。PON技術(shù)典型特征在于ODN均由無源器件組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

由于PON技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，因此已經(jīng)成為FTTx領(lǐng)域最受青睞的技術(shù)方案，逐漸走向規(guī)模應(yīng)用和全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的方向，其主要演進(jìn)情況如下。在2001和2002年，IEEE和FSAN/ITU-T分別提出了EPON（10G Ethernet PON） 和 GPON（10G Gigabit PON），自此PON技術(shù)開始進(jìn)入Gbps時(shí)代。此后5年，EPON技術(shù)和GPON技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈逐漸走向成熟，并開始占據(jù)全球市場(chǎng)。其中，EPON在中、日實(shí)現(xiàn)了規(guī)模部署，GPON在北美、歐洲運(yùn)用較多。2006年，IEEE 802.3av開始研究和制定了10G EPON標(biāo)準(zhǔn)，并于2009年正式發(fā)布這一標(biāo)準(zhǔn)。2008年，ITU-T開始制定下一代GPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即NG-PON1和NGPON2。其中，NG-PON1主要是指XG-PON1（ITU-T G.987），下、上行速率分別為10 Gb/s和2.5 Gb/s。在NG-PON2（ITU-T G.989）商用前，根據(jù)下、上行10 Gb/s對(duì)稱速率的市場(chǎng)需求和PON技術(shù)的演進(jìn)規(guī)劃，ITU-T制定了XGS-PON標(biāo)準(zhǔn)（ITU-T G.9807.1），并于2016年6月審核通過[1]。2016年，IEEE成立P802.3ca任務(wù)組，開始研究基于TDM的25G EPON標(biāo)準(zhǔn)定義與50G PON技術(shù)，預(yù)計(jì)在2020年公布最后的規(guī)范。2018年，ITU-T SG15會(huì)議討論了多種下一代高速PON系統(tǒng)方案，完成了基于TDM的50G PON標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。2019年，我國(guó)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)招標(biāo)正式啟動(dòng)10G PON的大規(guī)模部署，PON下行速率升級(jí)至10 Gb/s。

2 PON技術(shù)在光纖網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1 不同光接入技術(shù)的對(duì)比

傳統(tǒng)LAN和PON接入技術(shù)的性能對(duì)比如表1所示，建網(wǎng)成本對(duì)比如表2所示。

表1 PON、LAN接入技術(shù)性能對(duì)比表

表2 PON、LAN接入技術(shù)建網(wǎng)成本對(duì)比表

結(jié)合上述分析可知，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面上看，PON技術(shù)都更具優(yōu)勢(shì)，值得在光纖網(wǎng)絡(luò)中的推廣應(yīng)用[2]。

2.2 PON技術(shù)引入策略

2.2.1 OLT部署

OLT和分路器的布置位置直接關(guān)系到光網(wǎng)絡(luò)布局和投資成本。OLT布置主要可以分為兩大方式。一種是局端集中布置，此種布置方法會(huì)占用部分主干光纜，宜用于中小型小區(qū)；另一種是接入點(diǎn)分散設(shè)置，此種布置方法在一定程度上收到機(jī)房資源與配套費(fèi)用限制，宜用于大型小區(qū)。兩種布置方式的對(duì)比情況如表3所示。具體根據(jù)小區(qū)接入規(guī)模和主干光纖資源配置情況進(jìn)行綜合分析，同時(shí)還需充分考慮運(yùn)行可靠性問題。關(guān)鍵板件做好冗余保護(hù)，重要客戶和關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供上聯(lián)保護(hù)，防止出現(xiàn)單點(diǎn)故障問題，從而實(shí)現(xiàn)可靠接入[3]。

2.2.2 分光器部署

在規(guī)劃光分路器時(shí)，需綜合考慮小區(qū)用戶分布和管理分布情況，在最大范圍覆蓋用戶的同時(shí)，有效減少建設(shè)成本。主要安裝位置包括局端機(jī)房、小區(qū)機(jī)房、樓內(nèi)弱電間以及樓道內(nèi)。列舉不同用戶類型光分路器的安裝位置，如表4所示。對(duì)于重點(diǎn)客戶，在實(shí)際工程中還需考慮線路冗余保護(hù)問題，保障用戶寬帶使用。

2.2.3 ONU部署

ONU部署方式較多，具體如下。在FTTH方案下，盡量將ONU設(shè)置在用戶家內(nèi)；在FTTD方案下，ONU應(yīng)安裝在辦公桌上，也可設(shè)置光纖信息插座，預(yù)先嵌入地面，借助尾纖跳接至桌面ONU設(shè)備；在FTTB方案下，光纖到達(dá)大樓弱電間，根據(jù)樓內(nèi)布線選擇不同ONU設(shè)備；在FTTN/V方案下，多采用語音+ADSL方式，ONU設(shè)備設(shè)置在樓內(nèi)配線間和機(jī)房?jī)?nèi)[4]。

2.2.4 光纜敷設(shè)

PON技術(shù)引入時(shí)光纜的選用與布設(shè)十分關(guān)鍵。主要考慮的因素包括小區(qū)用戶分布情況、光纖深入程度以及光分路器及光交接箱的安裝位置等。不同用戶類型光纜敷設(shè)要求如表5所示。

2.2.5 光路衰耗控制

在運(yùn)用PON技術(shù)時(shí)，光路衰耗控制直接決定用戶能否正常使用。要求工程實(shí)施完成后所有ONU接收側(cè)光功率在-24～-8 dB之間，還需要做好工程驗(yàn)收，防止實(shí)際光路損耗與理論計(jì)算模型存在較大差異[5]。

3 案例研究

3.1 項(xiàng)目背景

本文以某高檔住宅小區(qū)為例展開分析。此小區(qū)住戶較為密集，整體消費(fèi)能力較強(qiáng)，目前采用的是ADSL接入方式。小區(qū)住宅樓共計(jì)15棟，每棟層數(shù)有18、28、32、33以及36幾種，一梯2～5戶。其中，5～15樓地上的1層和2層是公建底商，住戶1786戶，公建單位105個(gè)，共計(jì)1891戶，具體如表6所示。

表3 OLT兩種布置方式對(duì)比表

表4 不同用戶類型分光器的安裝位置

表5 不同用戶類型光纜敷設(shè)要求

3.2 接入網(wǎng)方案

本項(xiàng)目定位是高檔小區(qū)，用戶在接入寬帶和應(yīng)用體驗(yàn)方面的要求相對(duì)較高，在接入資費(fèi)方面相對(duì)不敏感。結(jié)合小區(qū)實(shí)際情況來看，建筑主要是18～36層，綜合分析后決定接入網(wǎng)方案采用FTTH。

3.3 基于EPON的接入規(guī)劃

本項(xiàng)目采用中興EPON接入設(shè)備，主干光纜長(zhǎng)度2.15 km，具體規(guī)劃要點(diǎn)如下。按總戶數(shù)的20%～40%考慮接入容量。光纜敷設(shè)時(shí)，結(jié)合表6可知，本小區(qū)樓層分布不均，18層單元用戶數(shù)量較少，而28層及其以上單位用戶數(shù)量較多，對(duì)此采用兩種不同的光纜敷設(shè)方案。對(duì)于28層及其以上單元，主干光纜敷設(shè)至樓內(nèi)豎井。豎井內(nèi)布設(shè)光配電箱，安裝光分路器，敷設(shè)蝶形光纜入戶；對(duì)于18層單元，在小區(qū)光纜交接箱內(nèi)安裝光分路器，敷設(shè)配線光纜至樓內(nèi)豎井分纖箱，再敷設(shè)蝶形光纜入戶。本項(xiàng)目光分路器的分光比為1：32，初期小區(qū)內(nèi)光纜交接箱安裝2個(gè)光路器，豎井光配電箱安裝1個(gè)光路器，后期可擴(kuò)容。以距離局端OLT最遠(yuǎn)的7樓為例，計(jì)算光路衰耗為19.516 dB時(shí)滿足要求。

表6 小區(qū)用戶分布情況

4 結(jié) 論

綜上所述，光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，PON已經(jīng)逐漸成為了主流技術(shù)，主要優(yōu)勢(shì)在于無源性。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)時(shí)，可減少供電、維護(hù)以及電磁干擾等方面的考慮，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度降低。在PON技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求和小區(qū)實(shí)際情況，合理部署ONU、OLT以及ODN，選擇合適的線纜敷設(shè)方案，保證光路衰耗滿足要求，全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高效連接，從而促進(jìn)我國(guó)社會(huì)信息化的進(jìn)一步發(fā)展。