EPON的FTTH工程設(shè)計(jì)與接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方案分析

戴泉沁

（中國(guó)聯(lián)通 上海市分公司，上海 200063）

0 引 言

電信領(lǐng)域中最理想和追求的最終目標(biāo)是采用FTTH綜合接入手段。即便FTTH的推進(jìn)經(jīng)歷了幾次起落，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)卻在不斷完善，通信設(shè)備所使用的光電設(shè)備價(jià)格持續(xù)降低，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更是推動(dòng)了用戶對(duì)寬帶的需求日益增長(zhǎng)。近些年來(lái)，F(xiàn)TTH得到了快速發(fā)展，我國(guó)的一些電信企業(yè)也在積極嘗試開展FTTH試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)工作，為技術(shù)的普及積累經(jīng)驗(yàn)[1]。目前采用EPON技術(shù)的寬帶接入是FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的核心內(nèi)容，因此本文將對(duì)基于EPON技術(shù)的FTTH工程設(shè)計(jì)及接入網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。

1 采用PON實(shí)現(xiàn)FTTH的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PON是目前解決接入網(wǎng)和實(shí)現(xiàn)FTTX的最具吸引力的技術(shù)。按照信號(hào)分配方式，PON可以分為兩種，一種是功率分割型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Power Segmentation Passive Optical Network，PSPON），另一種是波分復(fù)用型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network，WDMPON）。功率分割型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)主要以星形耦合器分路為主，上/下行傳送應(yīng)用了TMMA/TDM的方式完成信道帶寬的共享，OLT發(fā)出的信號(hào)通過(guò)分路器向各個(gè)ONU傳送。PON上應(yīng)用波分復(fù)用技術(shù)便形成了WDMPON，它的分路采取波長(zhǎng)分路器，主要由陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)成，對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用后然后向指定的ONU進(jìn)行分配，上行信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖傳送至OLT。當(dāng)前情況下，WDMPON面臨的主要問(wèn)題是器件的成本太高，很多器件仍然處于研發(fā)階段[2]。

FTTH系統(tǒng)主要由OLT、ONU/ONT以及ODN共3部分組成。FTTH系統(tǒng)具體可以分為單星形與雙星形方式。單星形方式不具有無(wú)源光分路器，光纖的傳輸由端局至用戶端，由于采用以往銅線電纜占用了大量的光纖資源，因此浪費(fèi)了大量光纖帶寬資源，這樣的配線方式往往極不經(jīng)濟(jì)，大規(guī)模建設(shè)FTTH時(shí)不應(yīng)采用此方法[3]。

2 接入模式與組網(wǎng)方案

2.1 接入模式

小區(qū)EPON接入模型如圖1所示，以每幢樓16層、每層樓兩戶的小區(qū)為例，實(shí)際設(shè)計(jì)施工時(shí)，根據(jù)用戶數(shù)量調(diào)整分光器的數(shù)量和規(guī)格。

圖1 小區(qū)EPON接入模型

具體來(lái)看，在樓道內(nèi)安裝分配箱，并在箱內(nèi)安裝分光器OBD，敷設(shè)普通單模通信光纜連接OLT與OBD，總長(zhǎng)度＜20 km。在各樓層安裝終端盒，盒內(nèi)預(yù)留FA光纖配線接頭，如果用戶數(shù)量少，終端盒可以直接入戶。敷設(shè)皮線光纜連接OBD和樓層終端盒，用戶ONU和終端盒間敷設(shè)高強(qiáng)度尾纖，在業(yè)務(wù)開通時(shí)，在FA預(yù)留接頭處跳接，ONU至OLT全程光路接通，進(jìn)行相關(guān)性能和業(yè)務(wù)測(cè)試[4]。

商務(wù)樓EPON接入模型中，在商務(wù)樓宇各樓層樓道內(nèi)安裝分配箱，并在箱內(nèi)安裝分光器OBD，每個(gè)OBD按照每層用戶數(shù)量多少，設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)一層或連續(xù)多層。敷設(shè)普通單模通信光纜連接OLT與OBD，總長(zhǎng)度＜20 km，如有必要，可在樓內(nèi)或大樓附近安裝光交接箱，并負(fù)責(zé)OBD上聯(lián)光纖跳接。安裝用戶終端盒，盒內(nèi)預(yù)留FA光纖配線接頭，根據(jù)用戶分布情況，可選擇終端盒直接入戶，或者一個(gè)終端盒負(fù)責(zé)連接多個(gè)用戶。敷設(shè)皮線光纜連接OBD和樓層終端盒。用戶ONU和終端盒間敷設(shè)至少2芯高強(qiáng)度尾纖，分別用于數(shù)據(jù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)單獨(dú)的光路通道，在業(yè)務(wù)開通時(shí)，在FA預(yù)留接頭處跳接。ONU至OLT全程光路接通，進(jìn)行相關(guān)性能和業(yè)務(wù)測(cè)試[5]。

2.2 FTTH組網(wǎng)方案

本文對(duì)FTTH組網(wǎng)方案的討論，是將ONU直接安裝在用戶家里。當(dāng)然在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，在家里安裝ONU也會(huì)遇到各種類型的問(wèn)題。在業(yè)務(wù)接入方面，通常可以采用兩種方案，一是由ONU提供FE、POTS以及CATV視頻接口等用戶接口，二是由ONU提供FE接口，接入的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)下掛家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)完成[6]。

3 電信公司FTTH光纖接入網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 總體要求

基于EPON技術(shù)對(duì)FTTH光纖接入網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)某電信局一電信分局至某科技大廈和某小區(qū)FTTH光纖接入網(wǎng)。該設(shè)計(jì)遵循某電信局FTTH建設(shè)的總體要求，采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP結(jié)構(gòu)）的EPON技術(shù)構(gòu)造單纖雙向光纖接入網(wǎng)絡(luò)，采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)。本結(jié)構(gòu)主要由OLT設(shè)備、ONU設(shè)備以及ODN設(shè)備3部分組成，要按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量開展必要的需求計(jì)算，確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本配置，詳細(xì)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)OIT、用戶側(cè)ONU以及ODN光分配網(wǎng)絡(luò)[7]。

3.2 接入網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，某電信公司將在某科技大廈與某小區(qū)實(shí)施FTTH光纖接入網(wǎng)建設(shè)工作，總體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。本設(shè)計(jì)方案的接入網(wǎng)絡(luò)主要是點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)，使用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從地理位置上看，電信公司臨近某科技大廈與某小區(qū)，所以可以將OLT設(shè)備直接安置在電信公司的中心機(jī)房中，采用烽火通信生產(chǎn)的OLT設(shè)備，型號(hào)為AN5116，這個(gè)型號(hào)的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)不同上聯(lián)口分別連接不一樣的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。采用V5/PRI接口來(lái)聯(lián)結(jié)PSTN網(wǎng)絡(luò)，IP局域網(wǎng)和IPTV網(wǎng)絡(luò)主要是在GE/FE光/電口上實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)，H.323和H.248等協(xié)議實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)的連接過(guò)程，E1業(yè)務(wù)主要在STM-1上聯(lián)口上實(shí)現(xiàn)，CATV業(yè)務(wù)承載在1 550 nm的透明波長(zhǎng)，在圖形化網(wǎng)管的配合下為系統(tǒng)建立了穩(wěn)定而強(qiáng)大的OAM[8]。

圖2 FTTH的總體設(shè)計(jì)方案示意圖

同樣采用烽火電子生產(chǎn)的ONU設(shè)備，型號(hào)為AN5006。在用戶端，通過(guò)不同系列型號(hào)的AN5006用戶機(jī)可以為用戶提供多樣化的選擇。本系列能夠?yàn)橛脩籼峁?shù)據(jù)視頻、音頻以及E1專線多元化的業(yè)務(wù)內(nèi)容，三網(wǎng)的融合依靠的是“單纖三波”技術(shù)，能夠適應(yīng)諸如居民住宅、商業(yè)大樓以及網(wǎng)吧等集中接入用戶的場(chǎng)所。ONU按照用戶的類型采取了不一樣的設(shè)備放置方式，特別是FTTH的普通居民住宅用戶，通常是將EPON ONU安裝在用戶的家中，實(shí)現(xiàn)光纖入戶的直接利用。采用FTTB的居民住宅用戶，EPON ONU常常安裝于住宅樓的豎井內(nèi)，通過(guò)用戶家中的電話線或者五類線入戶。采用FTTO的商業(yè)用戶，EPON ONU通常安裝在用戶辦公場(chǎng)所，類似于FTTH的普通居民住宅用戶，直接實(shí)現(xiàn)光纖的接入[9]。

無(wú)源光分路器設(shè)備也是采購(gòu)自烽火通信公司，規(guī)格是1:32。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用了e-Fim ANM2000寬帶接入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，進(jìn)行日常的系統(tǒng)管理及相關(guān)的維護(hù)工作。OLT與ONU存在著主從通信的關(guān)系，ODN在OLT與ONU之間發(fā)揮著光傳輸?shù)淖饔?，主要功能是完成光信?hào)功率的分配。該方案可以很大程度上實(shí)現(xiàn)PSTN網(wǎng)絡(luò)和NGN網(wǎng)絡(luò)之間的相互兼容，能夠通過(guò)一條光纖實(shí)現(xiàn)普通電話、寬帶數(shù)據(jù)以及模擬電視等多個(gè)業(yè)務(wù)的傳輸功能，使得光纖入戶和三網(wǎng)融合成為了可能[10]。

3.3 OLT與ONU設(shè)計(jì)

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)側(cè)OLT設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)側(cè)的OLT設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用的OLT設(shè)備是AN5116，本設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)置了GE、E1（V5.2）、模擬電視光口以及STM-1光口等4處接口，實(shí)現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)的接入與傳輸功能。運(yùn)用“單纖三波”技術(shù)，通過(guò)一根光纖就可以將多個(gè)業(yè)務(wù)傳輸?shù)脚R近的用戶處。無(wú)源光分路設(shè)備主要功能是完成光分支，通過(guò)分支光纖連接至最終用戶端。

3.3.2 用戶側(cè)ONU設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)方案中，在光纖入戶后由AN5006ONU設(shè)備將光信號(hào)終結(jié)轉(zhuǎn)換為多種電接口，為電話機(jī)、綜合接入設(shè)備（Integrated Access Device，IAD）、計(jì)算機(jī)以及IPTV機(jī)頂盒等提供接入，為用戶提供全業(yè)務(wù)的接入。下面針對(duì)用戶不同的業(yè)務(wù)要求分別討論ONU連接用戶終端的情況。

（1）單純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。FTTH和FTTO單純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入是指用戶家中已有PSTN電話，本次工程只需要提供高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)。利用AN5006ONU提供RJ45以太網(wǎng)接口，連接用戶計(jì)算機(jī)，供用戶進(jìn)行高速上網(wǎng)。

（2）語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。要實(shí)現(xiàn)FTTH和FTTO語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合接入，就需要AN5006ONU提供1個(gè)RJ1l接口和1個(gè)RJ45接口，RJ1l接口連接電話機(jī)，RJ45接口則與計(jì)算機(jī)相連接，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

（3）語(yǔ)音數(shù)據(jù)和IPTV業(yè)務(wù)接入。混合接入是指實(shí)現(xiàn)FTTH、FTTO語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及IPTV業(yè)務(wù)的混合，這時(shí)AN5006 ONU的接口設(shè)置主要包括1個(gè)RJ11接口和兩個(gè)R45接口。RJ11接口與電話機(jī)相連接，RJ45接口1個(gè)與電腦連接，另外1個(gè)與IPTV的機(jī)頂盒相接。

4 結(jié) 論

電信業(yè)務(wù)的市場(chǎng)化催生了接入網(wǎng)技術(shù)，面對(duì)激烈的用戶網(wǎng)絡(luò)接入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，接入網(wǎng)這種新技術(shù)的出現(xiàn)更是為各大電信運(yùn)營(yíng)商提供了競(jìng)爭(zhēng)利器。在接入網(wǎng)的技術(shù)體系中可以采用不同的接入系統(tǒng)，也可以采用不同的傳輸系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的排列組合也往往不一致，具有較為復(fù)雜的技術(shù)構(gòu)成。本文對(duì)FTTH工程設(shè)計(jì)規(guī)范及EPON實(shí)現(xiàn)FTTH的工程實(shí)際方案等內(nèi)容進(jìn)行了介紹，現(xiàn)在的EPON產(chǎn)品發(fā)展已經(jīng)較為成熟，不過(guò)在動(dòng)態(tài)帶寬分配和加密等相關(guān)的業(yè)務(wù)上仍缺少統(tǒng)一的規(guī)范作為指導(dǎo)，同時(shí)未實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)的互聯(lián)互通。與xDSL和LAN等傳統(tǒng)的寬帶接入相比，本技術(shù)的成本仍顯偏高，GPON具有復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)而且標(biāo)準(zhǔn)的制定時(shí)間不長(zhǎng)，很多的技術(shù)內(nèi)容仍然不成熟，具有較高的成本。相比之下，EPON技術(shù)就簡(jiǎn)單很多，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，設(shè)備性能穩(wěn)定且成熟，成本下降顯著，能夠適用于很多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的應(yīng)用場(chǎng)合中。EPON技術(shù)成為了當(dāng)前寬帶光接入與FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所使用的的核心技術(shù)，需要指出的是該技術(shù)對(duì)TDM業(yè)務(wù)的承載能力仍需要繼續(xù)檢驗(yàn)。