PON網(wǎng)絡(luò)ODN設(shè)計(jì)淺析

李立勇

【摘要】隨著近幾年各大運(yùn)營(yíng)商加大對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)的投資力度，PON網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)已趨成熟。在PON網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)更加簡(jiǎn)單，ODN實(shí)際上已經(jīng)成為PON網(wǎng)絡(luò)的主體，最高可占總體投資的70%，本文將對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)中ODN的覆蓋范圍、分光比、組網(wǎng)模式、傳輸衰耗等方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】PON ODN習(xí)光分路器 光纜

PON網(wǎng)絡(luò)是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。采用WDM（波分復(fù)用）技術(shù)，上行使用1310nm波長(zhǎng)，下行使用1490nm波長(zhǎng)，當(dāng)提供CATV業(yè)務(wù)時(shí)，下行增加1550nm波長(zhǎng)。上行方向采用點(diǎn)到點(diǎn)方式，下行方向采用廣播方式。整個(gè)PON系統(tǒng)由OLT（局端光線(xiàn)路終端）、ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）以及ONU（用戶(hù)側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元）組成。ODN建立OLT到ONU之間的端到端信息傳送通道，完成OLT和ONU之間的信息傳輸和分發(fā)功能。如下圖所示，光分配網(wǎng)ODN位于OLT和ONU之間，其定界接口為為緊靠OLT光連接器后的S/R參考點(diǎn)和ONU光連接器前的R/S參考點(diǎn)。在PON網(wǎng)絡(luò)中，ODN從功能上劃分主要由饋線(xiàn)、光分路器和支線(xiàn)三大部分組成。根據(jù)ONU的位置不同，目前主要有FTTH、FTTO和FTTB三種應(yīng)用方式。

一、ODN的組網(wǎng)原則及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

選擇ODN結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)用戶(hù)性質(zhì)、用戶(hù)密度、地理環(huán)境、管道資源、原有光纜容量、OLT與ONU之間的距離、網(wǎng)絡(luò)的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及易維護(hù)性等多方面因素綜合考慮。目前PON網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本上以樹(shù)型結(jié)構(gòu)為主。

二、OLT的覆蓋半徑計(jì)算

為了確保業(yè)務(wù)的開(kāi)通，在進(jìn)行ODN的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)OLT機(jī)房覆蓋半徑進(jìn)行測(cè)算。在考慮到投資最低時(shí)的OLT理想覆蓋范圍與接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及光傳輸特性有關(guān)系，其理論覆蓋半徑計(jì)算模型如下式所示：

最佳覆蓋半徑

其中：k。：直折比;k1：覆蓋形狀系數(shù);k2：線(xiàn)路單價(jià);k3：機(jī)房投資（含配套）;

P：用戶(hù)密度;W：收斂比。

當(dāng)覆蓋區(qū)域?yàn)檎叫螘r(shí)，k0取0.7-0.9;K1取0.54;W取50;k2取500元。

OLT覆蓋距離的選擇除考慮最佳組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)半徑外，還要考慮設(shè)備物理傳輸能力，根據(jù)相關(guān)設(shè)備物理指標(biāo)計(jì)算出傳輸受限距離，與最佳組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)半徑相比較，選擇其中較小值作為OLT的覆蓋半徑。分光比為1：64的ODN光鏈路長(zhǎng)度原則上不應(yīng)超過(guò)5公里;分光比為1：32的ODN光鏈路長(zhǎng)度原則上不應(yīng)超過(guò)10公里。

三、光分路器的配置根據(jù)用戶(hù)的分布密度和地理位置進(jìn)行合理選擇，分光方式一般采用一級(jí)分光或者二級(jí)分光，但不宜超過(guò)二級(jí)。常見(jiàn)的分光比為1：2、1：4、1：8、l：16、1：32以及1：64。一級(jí)分光適用于FTTH的別墅區(qū)以及FTTO等，常用1：32分光，光分路器一般安裝在小區(qū)配線(xiàn)間或者室外光纜交接箱內(nèi);二級(jí)分光適用于住宅小區(qū)及農(nóng)村地區(qū)等FTTH用戶(hù)，常用1：64分光，一般情況下，一級(jí)分光采用1：8和二級(jí)分光采用1：8組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，第一級(jí)光分路器一般安裝在小區(qū)配線(xiàn)間或者室外光纜交接箱內(nèi)，第二級(jí)光分路器一般安裝在樓道光分纖箱內(nèi)。

光分路器應(yīng)選用全帶寬型（工作波長(zhǎng)1260nm～1650nm）和均勻分布型的平面波導(dǎo)光分路器。

四、ODN光纜線(xiàn)路設(shè)計(jì)

饋線(xiàn)是指從OLT的PON口到一級(jí)分光器上聯(lián)口之間的光纖鏈路部分;支線(xiàn)則是指一級(jí)分光器的支路口到ONU上聯(lián)口之間的光纖鏈路部分。可以對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)光纜接入網(wǎng)的主干光纜、配線(xiàn)光纜和用戶(hù)引入光纜三大部分進(jìn)行區(qū)分。最典型的結(jié)構(gòu)模型是分光器設(shè)置在一級(jí)光纜分纖箱內(nèi)，那么饋線(xiàn)部分對(duì)應(yīng)主干光纜、光纜交接箱、一級(jí)配線(xiàn)光纜;支線(xiàn)部分一般對(duì)應(yīng)二級(jí)配線(xiàn)光纜和用戶(hù)引入光纜。

主干光纜的結(jié)構(gòu)以樹(shù)形為主。根據(jù)前面計(jì)算出的最佳覆蓋半徑并結(jié)合OLT覆蓋區(qū)內(nèi)用戶(hù)情況以及地形結(jié)構(gòu)等進(jìn)行光交覆蓋區(qū)的劃分。原則上每條主干光纜設(shè)置6 -10個(gè)主干分纖點(diǎn)，用來(lái)成端主干光纜和配線(xiàn)光纜，對(duì)配線(xiàn)光纜進(jìn)行匯聚和收斂，通過(guò)主干光纜連接到OLT局所，減少主干光纜的容量壓力。此主干分纖點(diǎn)的覆蓋區(qū)域即為主干光纜交接箱的覆蓋區(qū)域。最后根據(jù)光纜交接箱個(gè)數(shù)、配線(xiàn)光纜的芯數(shù)及滿(mǎn)足近期組網(wǎng)的要求進(jìn)行主干容量的測(cè)算，一般最少不低于48芯，以96芯、144芯、192芯為主。敷設(shè)方式以管道為主。

配線(xiàn)光纜主要采用“樹(shù)形遞減”或者“星形遞減”方式。光纜的芯數(shù)應(yīng)該考慮中遠(yuǎn)期各種業(yè)務(wù)對(duì)光纜的需求，同時(shí)也要考慮到PON系統(tǒng)中光分路器的具體配置來(lái)確定光纜的芯數(shù)。敷設(shè)方式可以采用管道、架空以及掛墻等方式。

用戶(hù)引入光纜可以根據(jù)施工界面一次性布放或者用戶(hù)申請(qǐng)時(shí)放裝。一般采用暗管或者明裝方式進(jìn)行敷設(shè)。

主干光纜和配線(xiàn)光纜一般選用1310nm波長(zhǎng)性能最佳的G.652D單模光纖，常用的型號(hào)有GYTA以及GYTS等;用戶(hù)引入光纜一般選用1—2芯蝶型皮線(xiàn)光纜，常用的有室內(nèi)、管道和架空三種類(lèi)型。

五、ODN光鏈路的損耗計(jì)算

ODN光通道衰減所允許的衰減定義為S/R和R/S參考點(diǎn)之間的光衰減，以dB表示。包括光纖、光分路器、光活動(dòng)連接器、光纖熔接接頭所引起的衰減總和。

計(jì)算時(shí)相關(guān)參數(shù)典型取值如下：

光纖衰減： 1310nm波長(zhǎng)，0.36dB/km;1490nm波長(zhǎng)，0.22dB/km

光活動(dòng)連接器插入衰減：0.5dB/個(gè)

光纖熔接接頭衰減：分立式光纜光纖接頭衰減雙向平均值為0.08dB/每個(gè)接頭;帶狀光纜光纖接頭衰減雙向平均值為0.2dB/每個(gè)接頭;

冷接子雙向平均值為0.15dB/每個(gè)接頭;

計(jì)算時(shí)光分路器插入衰減參考值見(jiàn)表：

光分路器典型插入衰減參考值

光纖富余度Mc：

傳輸距離≤5公里時(shí)，光功率預(yù)算富余度不少于ldB;

傳輸距離≤10公里時(shí)，光功率預(yù)算富余度不少于2dB： 傳輸距離> 10公里時(shí)，光功率預(yù)算富余度不少于3dB。

PON系統(tǒng)允許的光功率預(yù)算（最壞值估算）

結(jié)束語(yǔ)：PON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，不但要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、界面清晰、容易維護(hù)，也要結(jié)合投資的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，涉及的面很廣。筆者結(jié)合多年從事PON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文著重在ODN覆蓋范圍、組網(wǎng)方式、光纜鏈路設(shè)計(jì)以及光通道衰減測(cè)算等方面，總結(jié)了PON網(wǎng)絡(luò)中投資建設(shè)的重點(diǎn)ODN的設(shè)計(jì)思路，旨在拋磚引玉，對(duì)ODN的設(shè)計(jì)進(jìn)行淺析與探討。由于本人水平有限，難免有錯(cuò)，歡迎指正。

參 考 文 獻(xiàn)[1]王慶.光纜接入網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].人民郵電出版社，2010[2]楊煉.三網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)及建設(shè)方案[M].人民郵電出版社，2011[3]孫維平.FTTx與PON系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].人民郵電出版社，2013