基于GPON的信息化小區(qū)FTTD設(shè)計

張明洋

(黎明職業(yè)大學(xué) 信息與電子工程學(xué)院，福建 泉州 362000)

0 引言

2012年1月天津、重慶、石家莊、西安等42個城市經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)成為了國家第二批三網(wǎng)融合試點(diǎn)城市，至此全國三網(wǎng)融合試點(diǎn)城市達(dá)到了54個，正式進(jìn)入了大面積試點(diǎn)階段。2013年是國務(wù)院規(guī)劃的三網(wǎng)融合全面推廣的開啟之年，在國家三網(wǎng)融合大背景和光進(jìn)銅退的現(xiàn)實條件下，具有高速率、高分光比、傳輸距離遠(yuǎn)和業(yè)務(wù)支持能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的GPON技術(shù)自然成為了各大電信運(yùn)營商的研究熱點(diǎn)，在信息化小區(qū)的FTTD工程建設(shè)中扮演了重要的角色。

2 PON主流技術(shù)介紹

2.1 EPON技術(shù)

IEEE 802.3ah EFM工作組于2000年11月提出EPON技術(shù)同時進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并于2004年正式公布了EPON標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3ah。EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入技術(shù)，其數(shù)據(jù)流在上行方向采用TDMA技術(shù)，在下行方向則采用TDM廣播方式，上下行數(shù)據(jù)傳輸速率為1.25Gbit/s，帶寬效率為72%。EPON系統(tǒng)的最大分光比為1:32，ONU/ONT與OLT間的最大距離為20公里，可支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、TDM和CATV等業(yè)務(wù)［1］。EPON標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3ah為了降低技術(shù)復(fù)雜度和實現(xiàn)難度而犧牲了一部分性能，造成其在帶寬能力和使用效率方面存在不足，降低了市場競爭力，加上升級EPON系統(tǒng)的成本較高，在各大電信運(yùn)營商的大規(guī)模FTTX建設(shè)中漸顯后勁不足之勢。

2.2 GPON技術(shù)

GPON技術(shù)起源于APON/BPON技術(shù)，最早由FSAN于2001年提出，是基于ITU-T G.984.X標(biāo)準(zhǔn)的新一代無源光接入技術(shù)。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，GPON為點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)流上行時采用了TDMA技術(shù)，下行則采用TDM廣播方式［2］。最大上下行數(shù)據(jù)傳輸速率為2.488 Gbit/s，帶寬效率可達(dá)92%。GPON系統(tǒng)的最大分光比可達(dá)1:128，實際支持的傳輸距離可達(dá)20公里以上，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、IPTV、VOD、CATV和TDM等業(yè)務(wù)。由于GPON技術(shù)在帶寬、業(yè)務(wù)支持能力、OAM能力和升級等方面均有明顯的優(yōu)勢，在與EPON技術(shù)的市場競爭當(dāng)中漸漸占了上風(fēng)，自然地成為了信息化小區(qū)FTTD工程建設(shè)的首選技術(shù)。

3 信息化小區(qū)GPON FTTD工程

3.1 小區(qū)項目建設(shè)概況

3.1.1 小區(qū)基本情況說明

本小區(qū)為廈門某新建信息化高級住宅區(qū)，小區(qū)內(nèi)有14橦住宅樓，其中低層住戶為55戶，高層住戶為1106戶。

3.1.2 小區(qū)住戶業(yè)務(wù)需求說明

本信息化高級住宅小區(qū)內(nèi)用戶所需的典型業(yè)務(wù)主要有數(shù)據(jù)、語音、IPTV、CATV和VOD等，各典型業(yè)務(wù)的帶寬需求參數(shù)具體可如下表1所示。

表1 各典型業(yè)務(wù)的帶寬需求具體參數(shù)

3.2 小區(qū)GPON FTTD項目建設(shè)方案

3.2.1 局端OLT設(shè)備

本信息化小區(qū)采用了一套華為技術(shù)有限公司的SmartAX MA5680T作為OLT局端設(shè)備。MA5680T是GPON/EPON一體化光接入產(chǎn)品，具有先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計理念，可提供大容量的共享平臺，具備高速的交換能力，背板交換容量達(dá)到3.2Tbit/s，主控板的雙向交換容量高達(dá)480Gbit/s。MA5680T能提供大容量、高速率和高帶寬的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)接入，具備強(qiáng)大的QoS能力，支持GPON系統(tǒng)1:128分光比，其GPBD單板支持8個GPON端口，整框最多支持8K個ONU，有利于今后小區(qū)用戶擴(kuò)充和設(shè)備升級，完全滿足本小區(qū)FTTD項目建設(shè)需要。

3.2.2 用戶端ONU設(shè)備

小區(qū)用戶端采用華為技術(shù)有限公司的ONU終端設(shè)備HG850。HG850占用空間小、能耗小，可支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、視頻、VoIP、IPTV和FoIP數(shù)據(jù)傳真服務(wù)。

HG850運(yùn)用了ONU管理和控制接口技術(shù)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程方式的維護(hù)、管理和軟件升級，十分適合本信息化小區(qū)用戶的業(yè)務(wù)需要。

3.2.3 項目ODN規(guī)劃和布線情況

主干光纜由演武路#025孔取封存敷設(shè)一條72芯光纜，沿演武路原有管道敷設(shè)至演武路#005接頭封存36芯后引出一條36芯光纜到本小區(qū)光交。小區(qū)光交引出8條光纜接到各幢大樓的光纜做為配線光纜。為了節(jié)省配線段光纜和提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，考慮到小區(qū)用戶放號率較明確和穩(wěn)定的具體情況，本信息化小區(qū)FTTD項目采用了二級分光比和分散分光的方式，即一級分光器放置在小區(qū)光交內(nèi)，將高層樓宇分成幾個低層區(qū)，每個底層區(qū)集中設(shè)置二級分光器。

入戶光纜采用室內(nèi)8字型皮線光纜以便于布線。從小區(qū)機(jī)房引出36芯光纜分別至每棟大樓前面，并通過接頭盒分歧3條12芯垂直布線光纜到各個單元［3］。

光分配箱在各單元的配備標(biāo)準(zhǔn)為每隔5層配1個，放置地點(diǎn)設(shè)在弱電豎井內(nèi)，并應(yīng)內(nèi)配光分路器。八字皮線光纜經(jīng)光分配箱分出后即可引入小區(qū)用戶家里。在現(xiàn)場成端之后，利用用戶智能終端箱的保護(hù)蓋對接頭進(jìn)行保護(hù)，并蓋好光纖頭，盤結(jié)在終端箱中［4］。如有用戶要求開通相關(guān)業(yè)務(wù)，將智能終端箱里面的HG850與先前做好的光纖連接頭接好即可。

3.3 小區(qū)各項業(yè)務(wù)的實現(xiàn)

3.3.1 寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是本小區(qū)GPON FTTD項目中最基本的業(yè)務(wù)，所有用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都通過OLT設(shè)備MA5680T上聯(lián)到城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的路由器/交換機(jī)，連入?yún)R聚層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。用戶的PC機(jī)通過以太網(wǎng)接口與ONU終端設(shè)備HG850相連接，并通過固網(wǎng)IP方式接入因特網(wǎng)，具體組網(wǎng)情況可如圖1所示。

3.3.2 語音業(yè)務(wù)

如圖1所示，本項目語音業(yè)務(wù)采用了VoIP解決方案，其中MA5680T內(nèi)置語音代理以支持SIP、H.248和MGCP，HG850內(nèi)置IAD模塊，VoIP業(yè)務(wù)通過HG850，以IP包的形式傳輸?shù)組A5680T，由MA5680T負(fù)責(zé)保證VoIP的QoS。VoIP業(yè)務(wù)在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸，通過NGN的媒體網(wǎng)關(guān)同傳統(tǒng)的PSTN相連接。

圖1 信息化小區(qū)GPON FTTD組網(wǎng)示意圖

3.3.3 CATV業(yè)務(wù)

CATV視頻信號經(jīng)過光電變換轉(zhuǎn)換成光信號，再經(jīng)EDFA放大和光功率調(diào)整，與MA5680T的光信號進(jìn)行耦合后進(jìn)入同一根光纖傳輸。光纖線路中的各信號經(jīng)ODN網(wǎng)絡(luò)分配到各個用戶端的HG850。如用戶需CATV業(yè)務(wù)，則HG850需要加置CATV模塊，由此模塊將CATV信號從光纖線路信號中解復(fù)用出來，并將其轉(zhuǎn)換成電信號。從HG850出來的電信號送到CATV機(jī)頂盒，從而實現(xiàn)CATV業(yè)務(wù)功能。

3.3.4 IPTV業(yè)務(wù)

MA5680T支持組播控制功能，支持IGMP V1/V2/V3、IGMP Proxy和IGMP Snooping，與HG850配合實現(xiàn)組播權(quán)限控制。如圖1所示，MA5680T主控制板向相應(yīng)的業(yè)務(wù)板復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，單板向相應(yīng)的PON口復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，PON向PON口下所有用戶端HG850廣播，HG850根據(jù)組播轉(zhuǎn)發(fā)表，接收過濾組播流。在PON接口上，MA5680T以單拷貝廣播方式將組播內(nèi)容分發(fā)給所有HG850。MA5680T利用IGMP Proxy協(xié)議，HG850利用IGMP Snooping實現(xiàn)對組播流的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)控制。

3.4 小區(qū)用戶各項業(yè)務(wù)測試

3.4.1 寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試

采用SmartBits600測試儀對百兆以太網(wǎng)接口進(jìn)行綜合測試，在48個2M條件下，效率為80%時，包長設(shè)成隨機(jī)長度，丟包率為1×10-7，吞吐量為96%，256字節(jié)幀長的時延為0.2456ms。3.4.2 VoIP業(yè)務(wù)測試

采用RADCOM公司的協(xié)議分析儀PrismLite對VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行測試，語音編碼動態(tài)切換時間為20ms，具有緩沖存儲能力，不會發(fā)生語音斷續(xù)和抖動。網(wǎng)絡(luò)條件很好時，PSQM的平均值為1.0，MOS為4.8;網(wǎng)絡(luò)條件較差時，PSQM的平均值為1.3，MOS為4.0;網(wǎng)絡(luò)條件惡劣時，PSQM的平均值為1.6，MOS為3.8。用戶間呼叫符合正常呼叫持續(xù)過程，且播發(fā)的鈴音正確，協(xié)議流程符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.3 IPTV業(yè)務(wù)測試

采用EXFO的IPTV測試儀CoLT-450P進(jìn)行IPTV業(yè)務(wù)測試，結(jié)果顯示本小區(qū)用戶可實現(xiàn)VOD視頻點(diǎn)播、直播等業(yè)務(wù)，視頻能正常播放，效果良好，完全滿足了小區(qū)用戶們的要求。

4 結(jié)語

基于GPON技術(shù)的FTTD模式為信息化小區(qū)住宅用戶提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、語音通話、IPTV和CATV等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了三網(wǎng)融合的目的，提高了小區(qū)的信息化水平，節(jié)約了小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，對其地區(qū)三網(wǎng)融合項目建設(shè)來說具有一定的參考價值。隨著GPON產(chǎn)品價格的進(jìn)一步降低和三網(wǎng)融合在全國的全面推廣，GPON將更充分地發(fā)揮出其本身的技術(shù)優(yōu)勢，在各類FTTX項目建設(shè)中將得到更大范圍的應(yīng)用。

［1］張鵬，閻闊.FTTX PON技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［2］彭劍輝.淺析GPON技術(shù)［J］.信息通信，2011(4):52-53.

［3］劉亞榮，楊春，李新，等.基于GPON的高校FTTH設(shè)計方案［J］.光通信技術(shù)，2011(2):7-9.

［4］伍岳.全業(yè)務(wù)運(yùn)營中的GPON技術(shù)應(yīng)用分析［J］.郵電設(shè)計技術(shù)，2010(8):61-65.