淺談基于PON技術(shù)的接入層通信線路設(shè)計

應(yīng)閩

摘 要：隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對寬帶和網(wǎng)絡(luò)的要求也逐漸變高。與傳統(tǒng)的銅纜相比，光纜的帶寬更寬，網(wǎng)絡(luò)速率更快，并且還有上網(wǎng)成本低和維護方便等優(yōu)點，所以光纜的應(yīng)用也成為了網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)展的方向。現(xiàn)在，在大多主干網(wǎng)上光纖化已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但在接入網(wǎng)應(yīng)用方面，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的要求，采用光纖為主要傳輸媒介的PON技術(shù)正逐步得到廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)TTx成為了接入網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。以PON技術(shù)為核心的通信線路的設(shè)計對接入網(wǎng)的速率以及和用戶的體驗都有直接的影響。本文對PON技術(shù)做了簡要介紹，其中包含有APON，EPON還包含有GPON傳輸方案。本文重點研究了PON技術(shù)在接入層線路上的設(shè)計，做出了設(shè)計總體流程及對兩種典型類型的小區(qū)的線路布局設(shè)計。本文對布局相似的小區(qū)接入層通信線路有一定參考。

關(guān)鍵詞：通信；網(wǎng)絡(luò)傳輸；PON技術(shù)；線路布局

中圖分類號：TN915.6 文獻標(biāo)識碼：A

伴隨著城市信息時代的到來，信息技術(shù)的快速發(fā)展以及人們對于網(wǎng)絡(luò)要求的逐漸加強推動著通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速進步?，F(xiàn)在無線通信和接入技術(shù)中包含有WLAN、WIFI、WiMAX和部分下一代通信網(wǎng)絡(luò)LTE、LTE-A等，有線通信網(wǎng)絡(luò)主要包含有xDSL、Cable接入、LAN接入和光纖接入等。而光纖的接入是未來發(fā)展的方向。現(xiàn)在國內(nèi)主干網(wǎng)中已經(jīng)大量鋪設(shè)，相關(guān)新技術(shù)也得到了快速發(fā)展，已經(jīng)基本實現(xiàn)了光纖化、數(shù)字化和寬帶化。接入網(wǎng)方面一直沒有取得突破性進展。PON技術(shù)的主要技術(shù)是ODN中全部使用的為室外無源設(shè)備，大大降低了干擾，簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也易于維護和升級，并且造價相對較低。最近這些年接入網(wǎng)技術(shù)在中國實現(xiàn)了高速發(fā)展，并持續(xù)保持高增長率。隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)電視和視頻使用，傳統(tǒng)的銅纜已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在客戶的需要。隨著GPON技術(shù)的不斷成熟相關(guān)規(guī)范的逐步完善，必將成為未來光接入網(wǎng)的發(fā)展方向。

本文主要對基于PON技術(shù)的接入層通信線路進行研究，在PON系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和FTTx的接入模式的基礎(chǔ)上充分考慮到光通信器件設(shè)備和線路的損耗，此外，還需要考慮實際路由的資源情況的使用情況及實際中用戶數(shù)量等情況。

1 PON技術(shù)及接入網(wǎng)技術(shù)簡述

1.1 PON技術(shù)概述

一般來說光網(wǎng)絡(luò)分為有源和無源兩種，PON是指無源網(wǎng)絡(luò)，無源網(wǎng)絡(luò)的特點是使用電復(fù)完成分路功能，PON技術(shù)的特點是進行分配網(wǎng)絡(luò)中不包含電子相關(guān)器件和電源。PON網(wǎng)絡(luò)主要由光線路終端OLT和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN以及在用戶終端使用的光網(wǎng)絡(luò)單元組成部分包括，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，OLT的主要作用是為光接入網(wǎng)提供可連接的接口，OLT經(jīng)過若干個ODN能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶通信。位置設(shè)計時可以將OLT放置與交換機內(nèi)。ODN主要的組成部分為無源器件。在線路中ODN的主要功能為在OLT及ONU之間實現(xiàn)光信號相關(guān)功率的分配。ONU指的是用戶側(cè)的設(shè)備，能夠為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接口，ONU的主要能夠使將來自O(shè)DN的光信號進行轉(zhuǎn)換處理，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接。

1.2 EPON和GPON技術(shù)

EPON技術(shù)：OLT傳輸?shù)絆NU使用的傳輸方式是TDM方式，傳輸數(shù)據(jù)信息的長度不固定，數(shù)據(jù)最長可達到1518個字節(jié)。每個數(shù)據(jù)都包含攜帶有特定送達ONU信息的EPON包頭。數(shù)據(jù)在經(jīng)過無源光分路器之后送達到ONU，ONU在接收信息時會根據(jù)包頭信息只接收自己數(shù)據(jù)信息，所以用戶的終端只會收到自己的數(shù)據(jù)。

GPON技術(shù)：在和其他的PON技術(shù)相比來說，GPON有明顯的速率優(yōu)勢。GPON傳輸信息使用的是單纖波分復(fù)用技術(shù)，傳輸速率最大可支持2.5Gb/s。

1.3 接入網(wǎng)技術(shù)概述

接入網(wǎng)的定義是對比核心網(wǎng)來說的，通常接入網(wǎng)是用來定義為業(yè)務(wù)節(jié)點接口和用戶網(wǎng)絡(luò)接口之間傳輸網(wǎng)絡(luò)的部分。接入網(wǎng)的目的就是講用戶連接到核心網(wǎng)，其質(zhì)量決定這網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，對運營商而言，接入網(wǎng)是其投資方向和收入來源。

2 接入層通信線路的設(shè)計及相關(guān)參數(shù)分析

隨著接入網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)技術(shù)在不斷日趨完善和成熟。在接入網(wǎng)建設(shè)中，線路設(shè)計不但影響著組網(wǎng)方案和運營商投資，更直接影響著光鏈路參數(shù)從而影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此基于PON技術(shù)的接入層線路設(shè)計無疑成為最為重要的一壞。

2.1 總體設(shè)計流程

基于PON技術(shù)對接入網(wǎng)線路的設(shè)計較復(fù)雜，需要做大量的準(zhǔn)備工作，設(shè)計時要依據(jù)實際情況和運營商提出的要求設(shè)計合理的接入模式和方案，設(shè)計完成之后需要做好預(yù)算和設(shè)計檢查，圖2為接入層線路工程的設(shè)計流程圖。

2.2 相關(guān)參數(shù)分析

接入層通信的線路設(shè)計部僅僅是考慮電纜的走向，還要確定組網(wǎng)的情況，設(shè)備的規(guī)格及線路的損耗等，接入層情況復(fù)雜，主要包含的參數(shù)指標(biāo)有：①選擇的光纖的參數(shù)，光纖是接入網(wǎng)建設(shè)中的主要媒介，在對光纖進行選擇是需要按照PON網(wǎng)絡(luò)的特點要求。光纖主要有單模光纖和多模光纖兩種傳輸模式，常用的為單模光纖。②設(shè)備器件安裝位置選擇，ONU設(shè)置在用戶的家中，是由安裝人員安裝，設(shè)計時主要對光分路器，光纜交接箱進行位置布置。

3 居民線路接入分析與設(shè)計

在接入層線路建設(shè)時，最廣泛和最主要的網(wǎng)絡(luò)用戶是普通家庭用戶，本節(jié)主要是針對普通居民住宅的接入網(wǎng)設(shè)計。根據(jù)經(jīng)典和新型住宅區(qū)的特點進行設(shè)計。

3.1 社區(qū)的線路設(shè)計分析

社區(qū)一般有兩種住宅區(qū)：城市地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，兩種住宅區(qū)的分布、特點和需求都不一致。

3.1.1 社區(qū)的線路設(shè)計分析

農(nóng)村住宅區(qū)城區(qū)較遠，居民主要以種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)或外出打工為生。農(nóng)村住宅的特點是住宅低層較多，且住宅沒有嚴(yán)格的規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)用戶需求沒有規(guī)律，有的地區(qū)需求多，有的則相對較少?；趯Τ杀竞蛯嶋H的考慮，并且為了能夠方便維護，對于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)一般使用光纖直接接入到居民區(qū)的模式。

3.1.2 城市居民住宅

在傳統(tǒng)的城市居民住宅當(dāng)中，5層上下的居民住宅較多，每個單元一般不足13戶，且住戶基本處于工薪家庭，這種小區(qū)的特點是網(wǎng)絡(luò)用戶較多且相對集中，但大多已經(jīng)裝設(shè)有xDSL或者LAN。隨著網(wǎng)絡(luò)需求的提升，可對這些住宅進行FTTx改造，一般可劃分兩種情況：

①相對較老的小區(qū)。此類一般建設(shè)于20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，小區(qū)的業(yè)主和小區(qū)物業(yè)一般接受在樓道內(nèi)放置光纜。光纜由OLT機房經(jīng)過交接箱放置到光纜分線箱。通常將光纜分線箱放置與樓道內(nèi)，用戶的光纜通過外墻面釘放到室內(nèi)，在進行裝機時ONU直接放置在屋內(nèi)。

②相對較新的商品房。此類小區(qū)大多建設(shè)于2005年之后，墻外一般采用貼磚，物業(yè)通常不會允許在樓道內(nèi)鑿洞。此類小區(qū)在進行FTTH接入需要較大規(guī)模的改造。光纜是由OLT在經(jīng)過光纜交接箱之后放置到綜合箱ONU，一般將ONU放置于樓道中，可以依照用戶的要求實現(xiàn)連接原因的銅纜。這種擁有相對較新商品房的小區(qū)通常使用光交經(jīng)管道來接入樓道，在對綜合箱ONU進行擴容較繁瑣，所以O(shè)NU通常使用100%配比。

3.2 中高層建筑中的路設(shè)計

中高層住宅區(qū)是針對近年來新建成的樓盤，樓盤通常以10層以上的中高層樓房為主，住戶集中且居住較密集。這種現(xiàn)代的中高層建筑通常在地下室中設(shè)有機房。此類小區(qū)的FTTH接入條件較好并且需求量大。此種小區(qū)一般在建設(shè)是就已經(jīng)接入光纜，小區(qū)的光纜線路已經(jīng)確定，但由于用戶量大，光纜數(shù)量多容易造成現(xiàn)有弱電橋架容量不足的現(xiàn)象，不利于維護和管理。因此通常需要再現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上設(shè)計新的方案進行稍做改變，達到既可以減少對光纜的投資，又可以加強網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

結(jié)語

PON技術(shù)在快速發(fā)展中得到了全球電信運營商的推崇，并且其自身的發(fā)展也在逐漸偏向質(zhì)量更具優(yōu)勢的GPON。在接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展中，現(xiàn)在光纜的接入和FTTH是網(wǎng)絡(luò)前進發(fā)展的目標(biāo)。PON技術(shù)的逐步完善，基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)技術(shù)也使FTTH的接入方式得到了快速發(fā)展。本文從PON技術(shù)入手，對接入層通信和線路的設(shè)計進行了設(shè)計和探究。

參考文獻

[1]劉毅.基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)研究及工程實踐[D].北京郵電大學(xué)，2012.

[2]高飛.基于GPON技術(shù)的寬帶接入研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[3]王曉勇.配電自動化系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與組建[D].南京郵電大學(xué)，2013.