光纖到戶及家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

王今范 / 劉 樂 / 李鐵根 / 王 輝（機械工業(yè)第六設(shè)計研究院, 河南 鄭州 450007）

引言

電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和網(wǎng)通互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合[1],多網(wǎng)融合關(guān)鍵技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用[2],使得光纖代替昂貴且繁雜的銅纜傳輸?shù)内厔莺图夹g(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢逐漸明顯起來。經(jīng)過多方咨詢、調(diào)查研究，某高檔苑區(qū)決定選用基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON[3]來構(gòu)建FTTH的方案設(shè)計。重點為住宅內(nèi)部的智能化系統(tǒng)：家庭信息通信系統(tǒng)，家庭安全防范系統(tǒng)，家庭電器機電設(shè)備自動控制系統(tǒng)，以及儀表計量集中收費管理系統(tǒng)的方案設(shè)計。

1 苑區(qū)中心機房設(shè)備配置

中心機房設(shè)備配置如圖1所示：

圖1 中心機房設(shè)備配置圖

1.1 光線路終端設(shè)備（OLT）

由于光線路終端設(shè)備（OLT）作為信息源的三個局端三網(wǎng)融合尚需相當(dāng)時間方能實現(xiàn)，故把支持三網(wǎng)合一、光纖到戶的綜合業(yè)務(wù)鏈接的局端設(shè)備OLT移入本中心機房，作為外網(wǎng)光纖線路接入的終端設(shè)備，并用光纖連接本機房中心交換機的SFP光纖口；同時也作為FTTH綜合業(yè)務(wù)信號傳輸?shù)钠鹗键c。OLT設(shè)備選用武漢烽火通信科技股份有限公司的AN5116-02型，由多模塊槽板組成。這也是EPON網(wǎng)絡(luò)的通用做法[3]。

1.2 中心交換機

選用華為3COM公司的Quidway S3952P-E1型智能彈性以太網(wǎng)交換 機[4]。它 有4個 千 兆 的SFP口 用于上連OLT；其用戶口可以為48個10/100Mbps的E口，也可以訂制分為24個電口或24個光纖口，滿足多種形式的組網(wǎng)需求。它非常適合作為靈活組網(wǎng)關(guān)注擴展性、可靠性、安全性和易管理性的辦公用網(wǎng)、業(yè)務(wù)用網(wǎng)和小區(qū)局域網(wǎng)的匯聚層、接入層交換機。本交換機具有32Gbps的背板交換容量，支持所有端口線速轉(zhuǎn)發(fā)。系統(tǒng)能提供4個GE口，有效的解決了在單臺交換機上多條千兆鏈路上行，同時接入千兆服務(wù)器的需求；極大地節(jié)省了用戶對設(shè)備的投資。

S3952P-E1交換機具有PoE(Power over Ethernet)遠(yuǎn)程供電特性?？赏ㄟ^雙絞線向下掛的PD設(shè)備：如IP電話、WiFi WLAN AP (無線局域網(wǎng) 接入點)、Secuity-WiFi AP (安全鑒證控制WiFi熱點接入)等，提供DC48V直流電源遠(yuǎn)程供電，提供完美的數(shù)據(jù)和語音融合解決方案；并具有豐富的QoS功能，支持WRED擁塞避免算法。

1.3 服務(wù)器配置

如上所述，S3952P-E1交換機有多條千兆鏈路可同時接入多臺千兆服務(wù)器。本機房配置有：WEB服務(wù)器、E-MAIL服務(wù)器、陣列備份熱切換DATA服務(wù)器、S-MANAGER網(wǎng)管服務(wù)器；若有可能也可選配DHCPAAA動態(tài)IP地址分配服務(wù)器以及SCTP流媒體傳輸服務(wù)器，用于LED屏幕及PC信息發(fā)布。

1.4 各種收費管理、辦公設(shè)備配置

在中心交換機下聯(lián)有：四表計費PC、物業(yè)管理收費PC、多臺辦公PC、可視對講中心管理機、安防切換矩陣及DLP大屏等及其外圍設(shè)備。此部分參考文獻(xiàn)[2],不再贅述。

1.5 光合波器單元OMU

選用煙臺廣信網(wǎng)絡(luò)電子有限公司的GX-PON-1310/1490/1550nm三波長波分復(fù)用WDM (Wavelength Division Multiplexing)型。它是一種三端口的無源光網(wǎng)絡(luò)單元，可將來自O(shè)LT的各類不同波長的多個光信號合并到一起，在一根光纖中進(jìn)行雙向傳輸。其一個端口連接CATV信號源，第二個端口連接OLT，第三個端口下接光分配網(wǎng)絡(luò)單元。

1.6 光分配網(wǎng)絡(luò)單元ODN（無源光分路器）

選用配置華為公司的智能型iODN系統(tǒng)[5]。它可以支持光纖連接關(guān)系信息的自動識別和數(shù)據(jù)收集，保證后臺數(shù)據(jù)庫中連接關(guān)系定位和數(shù)據(jù)錄入的絕對正確性。還可以通過在PDA上運行可視化軟件以及配線設(shè)備上的智能端口指示，實現(xiàn)光纖及端口自動化查找定位。iODN于2010年8月為英國電信、阿聯(lián)酋電信、新加坡電信、卡塔爾電信等運營商所采用。

2 城域外網(wǎng)光纖接入

由圖1可見，用3條6芯單模光纖；分別從電信局、網(wǎng)通局、本地電視臺的CATV引入本中心機房的OLT光線路終端設(shè)備，不再贅述。

3 苑區(qū)內(nèi)FTTH(暫作為EPON的代稱)光纖網(wǎng)絡(luò)

如圖2、圖3所示。去向各別墅、各組團的高層（多層）住宅的光纖，均由其主干光纖，通過干線管溝敷設(shè)，其光纖彎曲半徑R＞38mm，計量其他弱電線路也同溝不同管敷設(shè)?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)[2]。

3.1 FTTH的實現(xiàn)

圖2 別墅FTTH、 WHCN家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)框圖

采用無源光網(wǎng)絡(luò)EPON、點到多點的光分配網(wǎng)ODN及其最大光分路比為1：32路用戶端光纖接入技術(shù)。它不易受雷擊損壞及電磁輻射干擾。系統(tǒng)具有動態(tài)帶寬分配模式：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)測所有家庭光網(wǎng)絡(luò)終端ONU的狀態(tài)，當(dāng)一個緩沖區(qū)/隊列開始填充時，就實時分配寬帶，使用戶端理論上可獲得高達(dá)1Gbps位速率。EPON具有業(yè)務(wù)透明、支持多種業(yè)務(wù)應(yīng)用的能力，是目前業(yè)界公認(rèn)的最佳、最經(jīng)濟的方案。

3.2 FTTH的傳輸方式與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖3 高層住宅F(xiàn)TTH設(shè)計方案

EPON具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)格式。下行采用分復(fù)用TDM廣播方式，上行采用時分多址TDMA[6]方式。由網(wǎng)管系統(tǒng)動態(tài)地解決碰撞、隊列緩沖，足以保證傳輸質(zhì)量（QoS）,理論上，上、下行均可獲得Gbps的位速率；并可使其靈活組成樹形、星形及總線型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.3 FTTH可實現(xiàn)的業(yè)務(wù)

用戶理論上可享用1000Mbps的三合一INTERNET接入，優(yōu)質(zhì)的CATV傳送、IP電話、IPTV以及額外的TDM專線業(yè)務(wù)：音視頻會議終端[6]。即在同一根光纖上可實現(xiàn)語音(TP)、數(shù)據(jù)(TD)、視頻圖像(TV)、A/V終端以至于遠(yuǎn)程專業(yè)培訓(xùn)和遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)最后依靠下述的用戶終端來實現(xiàn)。

3.4 FTTH的用戶終端光網(wǎng)絡(luò)單元ONU

如圖4、圖5所示。

設(shè)備選型為AN5006-05Ⅱ型遠(yuǎn)端機[3]，用來鏈接用戶，處理用戶的各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，控制通信傳輸方式。

1）AN5006-05Ⅱ型用戶光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的各種接口

圖4 ONU用戶端網(wǎng)絡(luò)單元AN5006-05Ⅱ型背面接線圖

圖5 ONU用戶端網(wǎng)絡(luò)單元系統(tǒng)圖

圖6 別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案

用戶光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的各種接口在圖4、圖5中已標(biāo)出。它具有明顯的外延擴展性：PC口接多口HUB擴展、TV口可接多端分配器擴展。它具有高可靠性、能提供質(zhì)量QoS保證、易于管理、可靈活擴容組網(wǎng)的特點；其工作模式可為全雙工或半雙工。各項性能指標(biāo)均能滿足ITU-T、IEEE相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。

2）AN5006-05Ⅱ型設(shè)備的配置

用一臺PC機作為服務(wù)器，以串口接入ONU的CONSOLE(RJ45)口，進(jìn)入超級終端軟件對串口進(jìn)行配置，對語音進(jìn)行軟交換配置和V5接口上聯(lián)語音的配置，對語音進(jìn)行處理變成IP包在FTTH光網(wǎng)中進(jìn)行傳輸，本機IP配置、MGC(媒體網(wǎng)關(guān)控制器服務(wù)器IP配置)等等。應(yīng)由廠家專業(yè)技術(shù)工程師進(jìn)行配置、整定、調(diào)試。

表1 別墅FTTH、WHCN（家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)）主要設(shè)備配置表

3)與家庭信息系統(tǒng)、家庭娛樂音影系統(tǒng)、家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)、家庭安全防范系統(tǒng)的連接見下節(jié)。

4 別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案

別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案如圖6所示。

為了節(jié)省篇幅，采用主要設(shè)備配置表方式，對系統(tǒng)所選用主要設(shè)備列出設(shè)備名稱、型號規(guī)格、數(shù)量、功能描述、備注等欄目，這樣更接近于設(shè)計文件格式。其中屬于用戶自備的設(shè)備未列入。

各種無線控制開關(guān)、插座、控制器均采用86盒及面板，內(nèi)置WiFi無線遙控芯片，其穿透能力強，作用距離遠(yuǎn)，可與苑區(qū)內(nèi)無線WiFi局域網(wǎng)連接，因此未采用ZigBee芯片。它們的外部形態(tài)仍帶有按鍵開關(guān)、插孔等。其電源接線為單火線控制出線?？照{(diào)器采用WiFi/IR(紅外線)轉(zhuǎn)發(fā)器，與一般紅外控制相同。

上述各開關(guān)、插座、控制器均需分配控制地址號，廠家配有專用的對號器模塊；這種配置和調(diào)試整定，由產(chǎn)品廠家專業(yè)人員進(jìn)行。

參考已做過的工程，WHCN系統(tǒng)的價格約為100元/m2。

[1] 三網(wǎng)融合[DB/OL].http://www.org.cn.

[2] 王今范等.多網(wǎng)融合關(guān)鍵技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用[J],智能建筑電氣技術(shù)，2010.4(3)-4(6).

[3] 武漢烽火通信科技股份有限公司.AN5116-02用戶手冊[Z].

[4] 華為3Com公司.以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品速查手冊[Z].

[5] 華為發(fā)布全球首款智能ODN系統(tǒng)[J],軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2010.11:18.

[6] 中國電信.EPON設(shè)備技術(shù)要求V2.1（TDM相關(guān)）討論稿[Z].2010-3-16.

[7] 深圳市波創(chuàng)科技發(fā)展有限公司.2009-2010年數(shù)字智能家居產(chǎn)品樣本[Z].