PON接入網(wǎng)建設(shè)方案分析

何力鈞

【摘要】 無源光網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)是目前世界范圍內(nèi)寬帶接入網(wǎng)的主流技術(shù)，它也被公認(rèn)為是“光進(jìn)銅退”時(shí)代中“三網(wǎng)合一”的最終解決方案。由它衍生而出的APON、BPON、EPON和GPON都在不同領(lǐng)域發(fā)揮著自己的應(yīng)用效能。在這里GPON無疑是無源光網(wǎng)絡(luò)家族中最為重磅的一員，它不但具有強(qiáng)于其它三種技術(shù)的高帶寬、大分光比，也有更高的發(fā)射功率，解決了傳統(tǒng)光纖中傳輸距離與帶寬存在沖突的問題。所以本文就基于GPON來談?wù)勊幕鞠到y(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)，并在最后通過某住宅小區(qū)的FTTH接入網(wǎng)工程驗(yàn)證了GPON技術(shù)在接入網(wǎng)建設(shè)中的推廣條件與應(yīng)用能力。

【關(guān)鍵詞】 PON GPON 接入網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)性能 方案 應(yīng)用

基于GPON技術(shù)的接入網(wǎng)建設(shè)是目前最靠近終端用戶的一層網(wǎng)絡(luò)，它主要利用到了諸如GEM等適配方法，既能夠滿足現(xiàn)有用戶的高帶寬業(yè)務(wù)需求，也能最大程度為未來新業(yè)務(wù)的實(shí)施拓展空間，容納更多應(yīng)用。作為目前光纖寬帶接入最有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，GPON已經(jīng)成為了全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)課題，為人們所廣泛應(yīng)用和深入研究。

一、PON

1、PON的構(gòu)成。PON（Passive Optical Network）即無源光纖網(wǎng)絡(luò)，它是一種不含有任何電子器件與電子電源，全部由無源器件組成的網(wǎng)絡(luò)類型。作為一種網(wǎng)絡(luò)光纖系統(tǒng)，它具有單纖雙向和PM2P結(jié)構(gòu)，主要組成部分包括了OLT局端光線路終端、ODN光分配網(wǎng)絡(luò)和ONU用戶光纖網(wǎng)絡(luò)單元。如圖1。

如圖1所示，在PON系統(tǒng)的下行波長(zhǎng)為1490nm，OLT所發(fā)送的信號(hào)會(huì)通過ODN到達(dá)每一個(gè)用戶的ONU網(wǎng)絡(luò)單元，每個(gè)ONU只接收發(fā)給自己的數(shù)據(jù)，丟棄其它數(shù)據(jù)。而上行方向的ONU卻只能通過上行波長(zhǎng)為1310nm 將信號(hào)上傳給OLT，并不會(huì)讓信號(hào)到達(dá)任何其他ONU。所以為了避免和遏制這種數(shù)據(jù)方面的沖突，提高光纖網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸效率，在PON的上行方向會(huì)采用TDMA多地址接入方式對(duì)上行端的每一個(gè)ONU進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，從而起到對(duì)ONU所發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行管理的作用。如圖2。

2、GPON。GPON是PON系統(tǒng)技術(shù)中的一種，它的宗旨就是規(guī)范工作速率高于1Gbit/s以上的PON網(wǎng)絡(luò)，所以就叫它為GPON（Gigabit Passive Optical Network）。它除了能夠支持更高速率的光纖網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之外，還能為用戶提供諸如OAM&P這樣的擴(kuò)展功能體驗(yàn)。GSR文檔的開發(fā)說明GPON是一種完全依照消費(fèi)者需求而進(jìn)行設(shè)計(jì)和改革的網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)解決方案，它具有很廣闊的擴(kuò)展性和可塑性[1]。

二、關(guān)于GPON系統(tǒng)

1、GPON的主要構(gòu)成。GPON由裝置于中心機(jī)房的OLT、用戶終端的ONU和光纖分配網(wǎng)絡(luò)ODN組成。它們都向上行提供廣域的網(wǎng)絡(luò)接口，比如DS-3、ATM和GE等等。其中ONU可以為用戶提供從10～100BaseT的網(wǎng)絡(luò)資源，而ODN則主要由光分支器、光纜、耦合器等無源器件構(gòu)成，這些就共同組成了高速的GPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2、GPON的相關(guān)技術(shù)。1）光信號(hào)的發(fā)送與接收。該功能對(duì)光器件等硬件要求很高，它主要發(fā)起于PON系統(tǒng)的上行鏈路，利用到了TDMA接入方式，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過ONU進(jìn)行指定數(shù)據(jù)的發(fā)送。所以在這一技術(shù)過程中，ONU所使用的激光器可以實(shí)現(xiàn)快速打開和關(guān)閉，對(duì)于OLT而言具有突發(fā)接收的能力，能夠快速處理接收和發(fā)送的光信號(hào)，是GPON中的重要功能。2）功率電平的平衡調(diào)整。該技術(shù)的的特色就是融入了功率電平調(diào)整機(jī)制，即在GPON的去幀結(jié)構(gòu)中引入功率電平調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)開銷字節(jié)的管理，最終起到了對(duì)ONU發(fā)送光功率等級(jí)的控制作用。它能夠解決ONU距離的不等，也能夠克服OLT發(fā)送和接收信號(hào)判斷困難等問題。在此機(jī)制中，OLT可以根據(jù)對(duì)功率等級(jí)序列信息調(diào)整來控制ONU的發(fā)光功率，進(jìn)而減小OLT的動(dòng)態(tài)收光范圍。這一機(jī)制從根本上降低了ONU在光分配網(wǎng)中的發(fā)射功率，進(jìn)而增加了ONU激光器的使用壽命。3）動(dòng)態(tài)帶寬分配。每一種PON技術(shù)中都有動(dòng)態(tài)帶寬分配功能，GPON系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)帶寬分配不但可以支持ATM信源，也能夠發(fā)出一種其特有的GEM幀，它是在控制高速率寬帶時(shí)所特有幀數(shù)技術(shù)，可以幫助GPON系統(tǒng)更穩(wěn)定的進(jìn)行高速率動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整作業(yè)，避免出現(xiàn)任何程序失誤[2]。

三、基于PON技術(shù)的的接入網(wǎng)建設(shè)方案分析

1、某小區(qū)PON接入網(wǎng)工程概況。本文所介紹的花園小區(qū)正在施工FTTH接入工程，該工程采用FTTH二級(jí)分光的全覆蓋建設(shè)模式，全小區(qū)合計(jì)用戶800戶。安裝了288芯的落地光纜交接箱1座，有30個(gè)光分纖分配箱。根據(jù)用戶分布的情況，充分利用光口資源，采用不同的分光比模式，故在光纜交接箱內(nèi)，有1：4的分光器12臺(tái)，1：8的分光器1臺(tái)， 1：16的分光器1臺(tái)。

2、OLT的建設(shè)方案概述?；▓@小區(qū)OLT的安裝是為了接入小區(qū)內(nèi)的主要網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，從而符合OLT設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化的集中放置需求，更能夠便于集中管理和日常維護(hù)。該小區(qū)的ODN覆蓋半徑為8公里，這一覆蓋范圍對(duì)ODN光分配網(wǎng)具有很高的投資合理性。所以花園小區(qū)的OLT選擇建在距小區(qū)附近的接入網(wǎng)絡(luò)機(jī)房。在這一結(jié)構(gòu)中，OLT的下行方向會(huì)為ODN提供相應(yīng)的光纖接口，而上行方向則主要為系統(tǒng)供給GE接口，為了加強(qiáng)光信號(hào)的傳輸，工程中還為接入網(wǎng)機(jī)房增添了16個(gè)GPON接口與4塊PON板。

3、主干光纜環(huán)網(wǎng)建設(shè)。由于接入網(wǎng)絡(luò)機(jī)房中管道資源受到傳輸制約，所以花園小區(qū)選擇了P2P的方式進(jìn)行主干光纜的敷設(shè)方式，直到主干光纜管道建設(shè)完善后才能進(jìn)行環(huán)網(wǎng)建設(shè)。此次工程中，主干光纜的敷設(shè)主要取決于花園小區(qū)內(nèi)部光纜交接箱中的一級(jí)分光器數(shù)量。該小區(qū)光纜交接箱中已經(jīng)安裝了一級(jí)分光器14個(gè)，如果主干光纜在預(yù)留出資源傳輸冗余量的情況下，那么該工程的主干光纜應(yīng)該敷設(shè)24芯。在基于GPON技術(shù)的小區(qū)接入網(wǎng)建設(shè)施工中，應(yīng)該考慮對(duì)主干光纜與城域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光纜工程的結(jié)合，也就是適當(dāng)?shù)膶?duì)城區(qū)內(nèi)進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃，這樣做就能夠節(jié)省大量的中繼光纖，只選擇在必要的街道節(jié)點(diǎn)進(jìn)行城域網(wǎng)的光纜交接箱建設(shè)，而主干光纜接入網(wǎng)則由光纜交接箱的分布而進(jìn)行有規(guī)律的布置。此行為的作用就是大量節(jié)省了機(jī)房的ODF資源，對(duì)城域網(wǎng)絡(luò)機(jī)房光纜資源也是一種保護(hù)。

4、光纖鏈路的損耗計(jì)算。光纖鏈路損耗是GPON接入網(wǎng)建設(shè)的重要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，它考察了GPON光路的傳輸能力，是接入網(wǎng)建設(shè)工程之后的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。如果在GPON技術(shù)中運(yùn)用classB+光模塊，那么它的上下行最大允許插損就應(yīng)在28dB。該小區(qū)機(jī)房到用戶端的平均傳輸距離為3公里，有兩個(gè)連接器和4個(gè)光纜熱熔接頭，兩個(gè)機(jī)械連續(xù)點(diǎn)，主要采用了二級(jí)分光的分光方式，分光比為1：64，那么它的信號(hào)傳輸通道損耗應(yīng)該為：4x0.1+2x0.3+2x0.2+3x0.35+20=25.1 dB，該數(shù)值小于28dB，他符合光信號(hào)通道的損耗標(biāo)準(zhǔn)[3]。

總結(jié)：基于PON系統(tǒng)中高速率GPON技術(shù)的接入網(wǎng)建設(shè)是目前我國(guó)發(fā)展FTTH光纖建設(shè)的最重要技術(shù)之一。GPON的高帶寬、高分光比與高發(fā)射功率使其擁有了良好的應(yīng)用性與信號(hào)傳輸性。隨著我國(guó)光纖技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的不斷普及發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商也將進(jìn)一步的降低建網(wǎng)成本，服務(wù)于用戶，使得PON接入網(wǎng)建設(shè)越來越深入人心。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孫志剛.基于FTTx技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究及應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32（23）：91-94.

[2] 劉毅.基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)研究及工程實(shí)踐[D].北京郵電大學(xué)，2012.66-67.