光纖到戶及家庭無線控制網絡方案設計

王今范 / 劉 樂 / 李鐵根 / 王 輝（機械工業第六設計研究院, 河南 鄭州 450007）

引言

電信網、廣播電視網和網通互聯網三網融合[1],多網融合關鍵技術在智能小區中的應用[2],使得光纖代替昂貴且繁雜的銅纜傳輸的趨勢和技術、經濟優勢逐漸明顯起來。經過多方咨詢、調查研究，某高檔苑區決定選用基于以太網的無源光網絡EPON[3]來構建FTTH的方案設計。重點為住宅內部的智能化系統：家庭信息通信系統，家庭安全防范系統，家庭電器機電設備自動控制系統，以及儀表計量集中收費管理系統的方案設計。

1 苑區中心機房設備配置

中心機房設備配置如圖1所示：

圖1 中心機房設備配置圖

1.1 光線路終端設備（OLT）

由于光線路終端設備（OLT）作為信息源的三個局端三網融合尚需相當時間方能實現，故把支持三網合一、光纖到戶的綜合業務鏈接的局端設備OLT移入本中心機房，作為外網光纖線路接入的終端設備，并用光纖連接本機房中心交換機的SFP光纖口；同時也作為FTTH綜合業務信號傳輸的起始點。OLT設備選用武漢烽火通信科技股份有限公司的AN5116-02型，由多模塊槽板組成。這也是EPON網絡的通用做法[3]。

1.2 中心交換機

選用華為3COM公司的Quidway S3952P-E1型智能彈性以太網交換 機[4]。它 有4個 千 兆 的SFP口 用于上連OLT；其用戶口可以為48個10/100Mbps的E口，也可以訂制分為24個電口或24個光纖口，滿足多種形式的組網需求。它非常適合作為靈活組網關注擴展性、可靠性、安全性和易管理性的辦公用網、業務用網和小區局域網的匯聚層、接入層交換機。本交換機具有32Gbps的背板交換容量，支持所有端口線速轉發。系統能提供4個GE口，有效的解決了在單臺交換機上多條千兆鏈路上行，同時接入千兆服務器的需求；極大地節省了用戶對設備的投資。

S3952P-E1交換機具有PoE(Power over Ethernet)遠程供電特性。可通過雙絞線向下掛的PD設備：如IP電話、WiFi WLAN AP (無線局域網 接入點)、Secuity-WiFi AP (安全鑒證控制WiFi熱點接入)等，提供DC48V直流電源遠程供電，提供完美的數據和語音融合解決方案；并具有豐富的QoS功能，支持WRED擁塞避免算法。

1.3 服務器配置

如上所述，S3952P-E1交換機有多條千兆鏈路可同時接入多臺千兆服務器。本機房配置有：WEB服務器、E-MAIL服務器、陣列備份熱切換DATA服務器、S-MANAGER網管服務器；若有可能也可選配DHCPAAA動態IP地址分配服務器以及SCTP流媒體傳輸服務器，用于LED屏幕及PC信息發布。

1.4 各種收費管理、辦公設備配置

在中心交換機下聯有：四表計費PC、物業管理收費PC、多臺辦公PC、可視對講中心管理機、安防切換矩陣及DLP大屏等及其外圍設備。此部分參考文獻[2],不再贅述。

1.5 光合波器單元OMU

選用煙臺廣信網絡電子有限公司的GX-PON-1310/1490/1550nm三波長波分復用WDM (Wavelength Division Multiplexing)型。它是一種三端口的無源光網絡單元，可將來自OLT的各類不同波長的多個光信號合并到一起，在一根光纖中進行雙向傳輸。其一個端口連接CATV信號源，第二個端口連接OLT，第三個端口下接光分配網絡單元。

1.6 光分配網絡單元ODN（無源光分路器）

選用配置華為公司的智能型iODN系統[5]。它可以支持光纖連接關系信息的自動識別和數據收集，保證后臺數據庫中連接關系定位和數據錄入的絕對正確性。還可以通過在PDA上運行可視化軟件以及配線設備上的智能端口指示，實現光纖及端口自動化查找定位。iODN于2010年8月為英國電信、阿聯酋電信、新加坡電信、卡塔爾電信等運營商所采用。

2 城域外網光纖接入

由圖1可見，用3條6芯單模光纖；分別從電信局、網通局、本地電視臺的CATV引入本中心機房的OLT光線路終端設備，不再贅述。

3 苑區內FTTH(暫作為EPON的代稱)光纖網絡

如圖2、圖3所示。去向各別墅、各組團的高層（多層）住宅的光纖，均由其主干光纖，通過干線管溝敷設，其光纖彎曲半徑R＞38mm，計量其他弱電線路也同溝不同管敷設。可參考文獻[2]。

3.1 FTTH的實現

圖2 別墅FTTH、 WHCN家庭無線控制網絡框圖

采用無源光網絡EPON、點到多點的光分配網ODN及其最大光分路比為1：32路用戶端光纖接入技術。它不易受雷擊損壞及電磁輻射干擾。系統具有動態帶寬分配模式：網絡管理系統可連續監測所有家庭光網絡終端ONU的狀態，當一個緩沖區/隊列開始填充時，就實時分配寬帶，使用戶端理論上可獲得高達1Gbps位速率。EPON具有業務透明、支持多種業務應用的能力，是目前業界公認的最佳、最經濟的方案。

3.2 FTTH的傳輸方式與拓撲結構

圖3 高層住宅FTTH設計方案

EPON具有同時傳輸TDM、IP數據和視頻廣播的能力，其中IP數據采用IEEE802.3以太網格式。下行采用分復用TDM廣播方式，上行采用時分多址TDMA[6]方式。由網管系統動態地解決碰撞、隊列緩沖，足以保證傳輸質量（QoS）,理論上，上、下行均可獲得Gbps的位速率；并可使其靈活組成樹形、星形及總線型等拓撲結構。

3.3 FTTH可實現的業務

用戶理論上可享用1000Mbps的三合一INTERNET接入，優質的CATV傳送、IP電話、IPTV以及額外的TDM專線業務：音視頻會議終端[6]。即在同一根光纖上可實現語音(TP)、數據(TD)、視頻圖像(TV)、A/V終端以至于遠程專業培訓和遠程醫療等業務。這些業務最后依靠下述的用戶終端來實現。

3.4 FTTH的用戶終端光網絡單元ONU

如圖4、圖5所示。

設備選型為AN5006-05Ⅱ型遠端機[3]，用來鏈接用戶，處理用戶的各種業務數據，控制通信傳輸方式。

1）AN5006-05Ⅱ型用戶光網絡單元ONU的各種接口

圖4 ONU用戶端網絡單元AN5006-05Ⅱ型背面接線圖

圖5 ONU用戶端網絡單元系統圖

圖6 別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網絡設計方案

用戶光網絡單元ONU的各種接口在圖4、圖5中已標出。它具有明顯的外延擴展性：PC口接多口HUB擴展、TV口可接多端分配器擴展。它具有高可靠性、能提供質量QoS保證、易于管理、可靈活擴容組網的特點；其工作模式可為全雙工或半雙工。各項性能指標均能滿足ITU-T、IEEE相關國際標準和技術規范。

2）AN5006-05Ⅱ型設備的配置

用一臺PC機作為服務器，以串口接入ONU的CONSOLE(RJ45)口，進入超級終端軟件對串口進行配置，對語音進行軟交換配置和V5接口上聯語音的配置，對語音進行處理變成IP包在FTTH光網中進行傳輸，本機IP配置、MGC(媒體網關控制器服務器IP配置)等等。應由廠家專業技術工程師進行配置、整定、調試。

表1 別墅FTTH、WHCN（家庭無線控制網絡）主要設備配置表

3)與家庭信息系統、家庭娛樂音影系統、家庭無線控制網絡、家庭安全防范系統的連接見下節。

4 別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網絡設計方案

別墅FTTH、WHCN家庭無線控制網絡設計方案如圖6所示。

為了節省篇幅，采用主要設備配置表方式，對系統所選用主要設備列出設備名稱、型號規格、數量、功能描述、備注等欄目，這樣更接近于設計文件格式。其中屬于用戶自備的設備未列入。

各種無線控制開關、插座、控制器均采用86盒及面板，內置WiFi無線遙控芯片，其穿透能力強，作用距離遠，可與苑區內無線WiFi局域網連接，因此未采用ZigBee芯片。它們的外部形態仍帶有按鍵開關、插孔等。其電源接線為單火線控制出線。空調器采用WiFi/IR(紅外線)轉發器，與一般紅外控制相同。

上述各開關、插座、控制器均需分配控制地址號，廠家配有專用的對號器模塊；這種配置和調試整定，由產品廠家專業人員進行。

參考已做過的工程，WHCN系統的價格約為100元/m2。

[1] 三網融合[DB/OL].http://www.org.cn.

[2] 王今范等.多網融合關鍵技術在智能小區中的應用[J],智能建筑電氣技術，2010.4(3)-4(6).

[3] 武漢烽火通信科技股份有限公司.AN5116-02用戶手冊[Z].

[4] 華為3Com公司.以太網交換機產品速查手冊[Z].

[5] 華為發布全球首款智能ODN系統[J],軍民兩用技術與產品,2010.11:18.

[6] 中國電信.EPON設備技術要求V2.1（TDM相關）討論稿[Z].2010-3-16.

[7] 深圳市波創科技發展有限公司.2009-2010年數字智能家居產品樣本[Z].