淺談GPON技術及其在工程中的應用

王國麗

淺談GPON技術及其在工程中的應用

王國麗

摘 要：對GPON系統(tǒng)進行總結和展望，闡述其技術特點，并對組網(wǎng)方案進行分析，結合工作經(jīng)驗對GPON系統(tǒng)的組網(wǎng)、光纜選擇等提出建議。

關鍵詞：千兆比特無源光網(wǎng)絡;光纖到戶/辦公室;光纖到樓

目前，大多數(shù)電信公司依然是以DSL為主要寬帶接入技術，DSL技術是建立在銅線基礎上的。對于發(fā)展中國家，原有的電信網(wǎng)絡基礎比較差，并沒有大量的已部署的銅纜可重用。隨著銅價不斷攀升以及有源節(jié)點帶來的額外投入，運營商越來越關注無源光網(wǎng)絡 (PON)技術。PON具有高帶寬、維護和管理方便的特點，而GPON(千兆比特無源光網(wǎng)絡)技術是基于ITU-TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等優(yōu)點，適用于新建小區(qū)、別墅、商務樓宇的接入，以及老傳輸系統(tǒng)、老接入設備的改造，被視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務寬帶化、綜合化改造的理想技術。

1GPON優(yōu)點

1．節(jié)約運維成本。GPON技術在接入網(wǎng)中去掉了有源設備，避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，簡化了供電配置和網(wǎng)管復雜性。相對傳統(tǒng)的銅線技術，可以快速開展業(yè)務并極大地降低了運維成本。

2．業(yè)務接入能力強。GPON的業(yè)務透明性較好、帶寬較寬，可適用于任何制式和速率的信號，包括模擬廣播電視業(yè)務，單根光纖可以為企業(yè)用戶提供TDM(時分復用)業(yè)務接入與數(shù)據(jù)業(yè)務接入，可以為個人用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務，語音業(yè)務與CATV(共用天線電視)業(yè)務。

3．綜合組網(wǎng)成本低。由于局端設備和光纖(從饋線段一直到引入線)由用戶共享，因而光纖線路長度和收發(fā)設備數(shù)量較少，成本較其他點到點通信方式要低，土建成本也明顯降低。

2 基本組網(wǎng)方案

GPON的設備基本結構是由局端的OLT(光線路終端)、用戶端的ONT/ONU(光網(wǎng)絡終端/單元)、ODN(光分配網(wǎng)絡)及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。ODN由單模光纖 (SM fiber)、無源分光器 (Splitter)構成。GPON常用下行最大速率為2.5 Gb/s，上行為1.25 Gb/s，分光比最大為1∶64。用戶接入網(wǎng)絡架構如圖1所示。

目前GPON主要采用的組網(wǎng)方式有FTTH/O(光纖到戶/辦公室)、FTTB(光纖到樓)+LAN和FTTB+ADSL 3種。

2.1 FTTH/O

GPON FTTH/O組網(wǎng)方案，根據(jù)用戶數(shù)量在小區(qū)機房部署OLT設備，從OLT引出多條光纖到小區(qū)的住宅樓。無源分光器放在小區(qū)的光纜交接箱里，分光器最大分光比為1：64，將光纖直接部署到用戶。在用戶處安裝一套ONU，提供多個POTS接口、多個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口和CATV電視接口。小區(qū)機房的OLT通過GE/10GE接口上聯(lián)到承載網(wǎng)，為客戶提供高速寬帶、NGN語音、IPTV(網(wǎng)絡協(xié)議電視)等三重播放業(yè)務。

圖1 用戶接入網(wǎng)絡架構圖

對于高層樓房，分光器可放在樓棟的公用空間(如弱電井或交接箱內)，也可采用室外型分光器安裝;對于低密度多層或獨棟樓房，可以多個樓棟共用一個分光器，分光器放置在各樓棟的中心以節(jié)省光纖資源。用戶終端 (ONU)可以放置在桌面或安裝在綜合信息箱內，家中的電腦、電話機、IPTV機頂盒、CATV機頂盒或電視機等設備通過家庭綜合布線系統(tǒng) (雙絞線、五類線)與之連接，或采用無線方式連接，提供Multi-play服務。此外，每個用戶都需配置備用電池作為電話服務的逃生線。此方案帶寬高，成本也高，一般針對高端用戶和商業(yè)用戶。

2.2 FTTB

2.2.1 FTTB+LAN

FTTB+LAN是“光進銅退”網(wǎng)絡轉型建設的主要模式之一，可滿足高帶寬業(yè)務接入要求，節(jié)省纖芯和上行數(shù)據(jù)端口資源，建網(wǎng)成本較FTTH模式低。末端采用五類網(wǎng)線，銅線接入距離在100 m以內，ONU設備一般放在樓內。

OLT集中部署在中心機房，采用一級分光，覆蓋范圍5 km，分光器集中部署在小區(qū)公共機房，MTU設備盡量靠近用戶，考慮到五類線的距離限制，銅纜長度不超過100 m，建議在樓道或設備間、弱電井內進行部署。

FTTB+LAN組網(wǎng)方案和FTTH的部署一樣，只是分光比為1：8，因為一個MDU(多住戶單元)提供24個電話口、12個GE以太網(wǎng)口。每個點的數(shù)據(jù)業(yè)務可以通過2層交換機擴展寬帶數(shù)據(jù)點。從OLT引出無源光纖到樓，光分離器放在小區(qū)的交接箱里。MDU安裝在樓內機房里，一個MDU可以提供多個POTS和GE/FE端口，通過MDU和每個點的LAN網(wǎng)絡互聯(lián)，使用8芯CAT五類線入戶提供寬帶業(yè)務。另外，通過2芯雙絞線入戶提供2路POTS電話。本方案中MDU上的POTS接口可用于專線，其他電話業(yè)務通過IP PBX(程控交換機)的集團電話提供。小區(qū)機房的OLT通過GE/10GE接口上聯(lián)到承載網(wǎng)，與城域網(wǎng)、NGN核心網(wǎng)、IPTV等網(wǎng)絡互通，為客戶提供高速寬帶、NGN語音、IPTV等三重播放業(yè)務。每個點的MDU都需配置UPS(不間斷電源)作為語音服務的逃生線。

此方案多個用戶共享一個ONU的帶寬資源，每人占用帶寬較低、成本也低，一般針對中低端住宅和中低端商業(yè)用戶。

2.2.2 FTTB+ADSL

以ADSL的方式將業(yè)務接入多個用戶，也是多用戶共享一個 ONU，帶寬、成本和客戶群都與FTTB+LAN類似。

此外，還有 FTTC(光纖到路邊)和 FTTN(光纖到節(jié)點)。FTTC，適用于從中心局到家或辦公室的距離為1 km以內，通過同軸電纜或其他介質把信號從路邊傳遞到家中或辦公室里，代替了普通舊式電話服務，通過一條線完成電話、有線電視、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體和其他通信業(yè)務的接入。FTTN，是光纖延伸到電纜交接箱所在處，一般覆蓋200～300用戶。

3 工程應用總結

FTTX應用模式和用戶類型不同，主要業(yè)務類型也不同，目前國內市場主要業(yè)務類型如表1所示。

3.1 一般住宅小區(qū)

對于一般的住宅小區(qū)，可在一個或幾個小區(qū)機房共同配置一套GPON核心設備OLT。用戶終端接入部分根據(jù)不同類型用戶的情況，采用FTTH和FTTB的不同方案。其中，住宅和底商用戶可采用FTTH光纖到戶的方案，ONT可以同時提供VoIP(網(wǎng)際音頻協(xié)議)語音、高速上網(wǎng)和CATV有線電視的接口，實現(xiàn)三網(wǎng)合一功能。而學校和工廠企業(yè)，可采用FTTB方案，MDU同樣可以提供VoIP語音、高速上網(wǎng)和CATV有線電視的接口，一個MDU可以同時提供24個語音口和12個數(shù)據(jù)口。

表1 國內市場FTTX主要業(yè)務類型

例如，安哥拉社會住房項目凱蘭巴凱亞西一期工程中，全部24個住宅用戶地塊分為6個區(qū)塊，在每個區(qū)塊機房配置一套GPON核心設備OLT。

3.2 大型社區(qū)

在大型社區(qū)，或者用戶數(shù)量多且用戶比較集中的地區(qū)，可采取集中分光方式，盡量提高GPON接口利用率。GPON的最大分光比可達1∶64，分光器集中放置，GPON利用率最高，可以最大限度地減少OLT的投資;并且網(wǎng)絡結構簡單，方便后期的維護和管理。目前帶放大、分光和合波功能的合波器價格很高，如果要求提供CATV業(yè)務，此方案可減少合波器數(shù)量，降低整體方案投資。

3.3 光纜選擇

3.3.1 饋線光纜

根據(jù)使用環(huán)境不同，饋線光纜可選擇管道、架空、直埋等不同的敷設方式，常用光纜型號為：GYTA、GYTS、GYTY53、GYTA53、ADSS。對 于光纜路由較為緊缺的使用環(huán)境，可選用排水管道光纜、路面微槽光纜和微型8字型自成式架空光纜等。饋線光纜的芯數(shù)與數(shù)量應根據(jù)網(wǎng)絡布局和光分配點的數(shù)量合理規(guī)劃，并留有適當?shù)娜哂啵伨€光纜的建設與現(xiàn)有接入網(wǎng)主干光纜建設無本質區(qū)別。

3.3.2 配線光纜

高密度的住宅樓，分歧下纖的數(shù)量較多，宜選用光纖組裝密度較高、纜徑相對較小、開放式裝纖結構的帶狀光纜;小區(qū)內管道人孔間距近，施工拐點多，配線光纜需具備良好的抗彎曲和扭轉性能，配線光纜的芯數(shù)應根據(jù)小區(qū)布局、建筑結構、用戶數(shù)量合理規(guī)劃，并適當留有冗余。

推薦使用骨架式光纖帶光纜、室內子單元配線光纜、微束管室內室外光纜。骨架式光纖帶光纜適合高層樓宇垂直布放、大型小區(qū)室外布放。室內子單元配線光纜適合室內垂直層面布放，每次分出1個單元光纖接分纖盒;微束管室內室外光纜適合低層樓宇應用，由室外引入，在樓內垂直層面布放。

3.3.3 入戶光纜

樓層間或樓道中環(huán)境比較復雜，入戶光纜的長度宜根據(jù)現(xiàn)場的實際情況確定，不宜采用帶有固定光纖插頭的定長光纜。入戶光纜宜采用小彎曲半徑光纖。推薦使用8字型皮線光纜和室內外通用型皮線光纜 (管道型、架空型8字纜)。

4 結束語

GPON全球產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展日趨完善，GPON產(chǎn)業(yè)鏈上的芯片廠家和設備廠商數(shù)量已超過EPON，且大部份都是全球主流的寬帶芯片廠家和主流的設備廠家，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的后勁更強。而且由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術突破、標準進展等多方因素，GPON部署成本下降很快，能夠更好地降低運營商建網(wǎng)成本。GPON已在FTTX的接入市場上大顯身手，成為全球運營商光接入的首選技術。

［1］強云鵬．GPON技術原理與設計［J］.科技資訊，2009(18)．

［2］敖立．GPON技術前景展望［J］.電信科學，2006(09)．

［3］華為技術有限公司．“光進銅退”與GPON技術發(fā)展展望［J］.通信世界，2006(40)．

Abstract:This paper gives a brief summary and prospect of the GPON system，elaborated its technical features，and made an analysis of its networking scheme．In the end，the author proposed some advice on the networking and optic cable selection of the GOPN system in combination with personal experiences．

Key words:GPON(Gigabit-Capable PON);FTTH/O(Fiber to the Home/Office);FTTB(Fiber to the Building)

王國麗：中鐵通信信號勘測設計 (北京)有限公司 工程師100036 北京

2012-11-12

(責任編輯：諸 紅)