PON技術(shù)在FTTH應(yīng)用中的維護(hù)及管理

張俊偉

摘 要：光纖到家一直是通信運(yùn)營(yíng)者不斷追求和探索的技術(shù)方向，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)、設(shè)備價(jià)格的下降，以及國(guó)家提速降費(fèi)的號(hào)召，F(xiàn)TTH得到迅速普及。該文綜述了FTTH發(fā)展歷程，分析了新形勢(shì)下FTTH發(fā)展過程中PON技術(shù)運(yùn)用存在的問題和瓶頸，并結(jié)合自身維護(hù)實(shí)際提出切實(shí)的解決方案，簡(jiǎn)述網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者在FTTH應(yīng)用中需考慮的維護(hù)管理工作。

關(guān)鍵詞：PON技術(shù)；FTTH；以太網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，F(xiàn)TTH接入技術(shù)已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)，步入快速普及期。新技術(shù)、新設(shè)備、新的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式不斷推陳出新，很多運(yùn)營(yíng)商把FTTH視為光通信市場(chǎng)復(fù)蘇的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

1 FTTH的應(yīng)用方案與發(fā)展進(jìn)程

接入網(wǎng)技術(shù)以有線接入網(wǎng)、無線接入網(wǎng)2類并行發(fā)展，有線的接入網(wǎng)是“無限”的，無線的接入網(wǎng)是“有限”的，2種接入網(wǎng)互為補(bǔ)充。有線接入主要有銅纜接入網(wǎng)（FTTN）、光纖接入網(wǎng)（FTTB/OAN）、混合光纖同軸電纜接入網(wǎng)（HFC）；無線接入主要有無線局域網(wǎng)、蜂窩、衛(wèi)星、藍(lán)牙等技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，有線接入網(wǎng)2000年以來的演進(jìn)方向主要是銅纜接入網(wǎng)和點(diǎn)到點(diǎn)的光纖接入網(wǎng)。

運(yùn)營(yíng)商原有的接入網(wǎng)是以FTTN+FTTB模式為主進(jìn)行建設(shè)運(yùn)營(yíng)的，銅纜和接入設(shè)備間的成本很高，用戶帶寬受限于銅纜長(zhǎng)度及其傳輸質(zhì)量，后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)過程中的成本也逐步升高。2012年以來，各大電信企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中均啟動(dòng)FTTN模式下的接入局點(diǎn)向FTTH接入方式演進(jìn)，2014年FTTN配套的設(shè)施基本全部退網(wǎng)，用戶帶寬得到初步提升，運(yùn)營(yíng)商的“光進(jìn)銅退”初顯成效，2016年底洛陽電信率先在河南建成第一個(gè)基于PON技術(shù)的FTTH千兆示范應(yīng)用小區(qū)。

接入網(wǎng)應(yīng)用方式可以分為2類：有源接入方式和無源接入方式。所謂有源就是信號(hào)傳輸?shù)倪^程中經(jīng)過了光和電的轉(zhuǎn)換，否則就稱為“無源”。接入網(wǎng)從點(diǎn)到點(diǎn)有源方式發(fā)展到APON、EPON和GPON等PON技術(shù)應(yīng)用的點(diǎn)到多點(diǎn)無源方式。PON系統(tǒng)由OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）/ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端）和ODN（光分配網(wǎng)）組成，PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

具有以下技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：

（1）OLT和ONU/ONT之間的ODN由無源光器件組成，消除了局端與客戶端之間的有源設(shè)備，接入距離長(zhǎng)，不需在用戶小區(qū)架設(shè)機(jī)房，可以樹形等多種方式靈活組網(wǎng)，節(jié)省配線光纜資源，敷設(shè)服務(wù)范圍大。

（2）PON在傳輸過程中上下行使用不同的波長(zhǎng)，下行使用廣播的方式1 490 nm波長(zhǎng)，上行使用TDMA方式1 310 nm波長(zhǎng)，帶寬分配靈活，差異化服務(wù)有保證。

（3）與傳統(tǒng)的銅雙絞線和無線接入網(wǎng)相比，光纖是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，抗外界的干擾性強(qiáng)，系統(tǒng)可靠性高。

（4）相對(duì)于銅纜接入及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的FTTH接入方式，因其ODN投入運(yùn)行過程中不使用光電轉(zhuǎn)換，能夠起到節(jié)能減排、降本增效的功能。

（5）相對(duì)成本低，增加用戶的模式支持“熱拔插”，維護(hù)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)，投資回報(bào)率高。

（6）相對(duì)于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)模式，運(yùn)營(yíng)商的接入網(wǎng)只需通過對(duì)底層MAC的改造便可以實(shí)現(xiàn)，易于現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)改造與演進(jìn)。

（7）PON網(wǎng)絡(luò)的不足之處是，對(duì)于重要的政企客戶實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的投資較高，安全高效的保護(hù)會(huì)增大投資費(fèi)用。

2 FTTH的應(yīng)用過程中存在問題與瓶頸原因分析

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)+國(guó)家戰(zhàn)略啟動(dòng)實(shí)施，尤其是2016年以來各大運(yùn)營(yíng)商積極響應(yīng)國(guó)家提速降費(fèi)的號(hào)召，數(shù)據(jù)流量消費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)速率幅度得到較大提升，用戶的數(shù)量及高帶寬的需求得到井噴式的發(fā)展，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中，支撐接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)隨著業(yè)務(wù)流量的加大難免會(huì)出現(xiàn)瓶頸，主要原因分析如下。

（1）前期業(yè)務(wù)應(yīng)用過程中多為20 M以下的單寬用戶，按照PON的冗余計(jì)算多為EPON 1︰32和GPON 1︰64的分光比例計(jì)算，后期用戶受到高清電視、高速率傳輸?shù)榷帱c(diǎn)需求的迸發(fā)，多為50 M以上的高帶寬用戶，單個(gè)PON口的處理能力極易形成忙時(shí)擁塞，即用戶端的寬帶大提速對(duì)ODN的上聯(lián)形成瓶頸，原有的ODN網(wǎng)絡(luò)分光比已經(jīng)不能滿足用戶的高帶寬需求。

（2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)及偏遠(yuǎn)的OLT上聯(lián)路由因位置距離等因素，受到光纜纖芯等資源的制約，雙上聯(lián)或雙路由保護(hù)占比較低，部分設(shè)備上聯(lián)跳接節(jié)點(diǎn)過多、距離過長(zhǎng)導(dǎo)致光功指標(biāo)較大，影響設(shè)備上聯(lián)帶寬傳輸質(zhì)量、故障頻發(fā)，用戶的感知度降低。

（3）部分OLT單板處理能力受到限制，不能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提速平滑升級(jí)；部分設(shè)備上聯(lián)板卡不匹配，擴(kuò)容受限。

（4）原有的接入網(wǎng)絡(luò)層級(jí)較多，數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)過多，網(wǎng)速時(shí)延增大。

3 FTTH的應(yīng)用過程中存在問題的解決方案

（1）充分運(yùn)用網(wǎng)管手段，加強(qiáng)監(jiān)控與調(diào)度，密切關(guān)注網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)上聯(lián)與PON口流量情況，發(fā)現(xiàn)端口流量占比較高的要及時(shí)調(diào)度優(yōu)化。

（2）減少接入層級(jí)，縮減數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)，對(duì)于城區(qū)內(nèi)的OLT設(shè)備可以考慮直接上聯(lián)至核心機(jī)房BRAS設(shè)備，對(duì)于縣鄉(xiāng)農(nóng)村偏遠(yuǎn)的OLT設(shè)備，可以考慮架設(shè)小型的波分設(shè)備或IP RAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上聯(lián)承載。

（3）城區(qū)OLT實(shí)現(xiàn)雙上聯(lián)，對(duì)ODN網(wǎng)絡(luò)堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、循序漸進(jìn)推進(jìn)的原則，新入網(wǎng)的OLT設(shè)備應(yīng)一律雙配主控板、上聯(lián)板，實(shí)現(xiàn)城區(qū)OLT設(shè)備開局即能滿足雙上聯(lián)、雙路由光路的基本條件。對(duì)已經(jīng)開局不具備雙上聯(lián)、雙路由的須合理增加資源逐步進(jìn)行整改，提升網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)壯性能。

（4）鄉(xiāng)鎮(zhèn)OLT成環(huán)保護(hù)，利用現(xiàn)有的網(wǎng)路資源合理規(guī)劃，逐步提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜的成環(huán)率，依托縣鄉(xiāng)波分或IP RAN網(wǎng)絡(luò)為OLT設(shè)備提供雙路由及冗余保護(hù)，促進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶業(yè)務(wù)能力與質(zhì)量雙提升。

（5）熱點(diǎn)OLT設(shè)備10 G上聯(lián)改造。協(xié)同推進(jìn)城域網(wǎng)BRAS設(shè)備下行業(yè)務(wù)板卡10 G的配套、接入網(wǎng)OLT設(shè)備上聯(lián)10 G板卡的擴(kuò)容改造工作，提升網(wǎng)路運(yùn)行能力。

（6）采用PON口分裂方式對(duì)重點(diǎn)區(qū)域（公眾住宅小區(qū)）的高帶寬業(yè)務(wù)進(jìn)行分流。規(guī)范OLT下掛業(yè)務(wù)的接入分光占比，按照單PON口下掛實(shí)際用戶（100 M以上）數(shù)進(jìn)行測(cè)算，原則上EPON的分光比為1︰16、GPON分光比為1︰32，對(duì)于超過上述分光比的分光器進(jìn)行增容分裂。

（7）對(duì)FTTH接入光纜纖芯光衰不達(dá)標(biāo)的段落進(jìn)行整改，重點(diǎn)關(guān)注用戶皮線、分纖盒、主配線光纜、連接器、光纜交接箱、光模塊及上聯(lián)光路情況，同時(shí)盡量減少FTTH小區(qū)到OLT設(shè)備之間的跳接點(diǎn)數(shù)，對(duì)光衰不達(dá)標(biāo)的二級(jí)分光小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化，降低分光比或整改成一級(jí)分光，對(duì)質(zhì)量劣化的冷接端子進(jìn)行熱熔處理，提升光寬端到端運(yùn)營(yíng)能力。

PON技術(shù)作為接入網(wǎng)到家庭最后100 m的解決方案，其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到迅速的應(yīng)用普及，從近年的技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)來看，基于PON技術(shù)FTTH網(wǎng)絡(luò)發(fā)展重心正逐步向高帶寬、大數(shù)據(jù)、云處理方向拓展，以客戶感知為導(dǎo)向，持續(xù)對(duì)FTTH接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，是滿足用戶需求的基本點(diǎn)，如何能夠快速高效地做好接入網(wǎng)絡(luò)的分析預(yù)警及優(yōu)化調(diào)整，仍然是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理人員需要持續(xù)探索的命題。

參考文獻(xiàn)

[1]董孝義，王延堯.新一代光纖通信與同步網(wǎng)原理與發(fā)展[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[2]雷維利，馬立香.接入網(wǎng)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.