基于GPON的信息化小區(qū)FTTD設計

張明洋

(黎明職業(yè)大學 信息與電子工程學院，福建 泉州 362000)

0 引言

2012年1月天津、重慶、石家莊、西安等42個城市經(jīng)國務院批準成為了國家第二批三網(wǎng)融合試點城市，至此全國三網(wǎng)融合試點城市達到了54個，正式進入了大面積試點階段。2013年是國務院規(guī)劃的三網(wǎng)融合全面推廣的開啟之年，在國家三網(wǎng)融合大背景和光進銅退的現(xiàn)實條件下，具有高速率、高分光比、傳輸距離遠和業(yè)務支持能力強等優(yōu)點的GPON技術自然成為了各大電信運營商的研究熱點，在信息化小區(qū)的FTTD工程建設中扮演了重要的角色。

2 PON主流技術介紹

2.1 EPON技術

IEEE 802.3ah EFM工作組于2000年11月提出EPON技術同時進行了標準化，并于2004年正式公布了EPON標準IEEE 802.3ah。EPON是一種采用點到多點結構的單纖雙向光接入技術，其數(shù)據(jù)流在上行方向采用TDMA技術，在下行方向則采用TDM廣播方式，上下行數(shù)據(jù)傳輸速率為1.25Gbit/s，帶寬效率為72%。EPON系統(tǒng)的最大分光比為1:32，ONU/ONT與OLT間的最大距離為20公里，可支持數(shù)據(jù)、語音、TDM和CATV等業(yè)務［1］。EPON標準IEEE 802.3ah為了降低技術復雜度和實現(xiàn)難度而犧牲了一部分性能，造成其在帶寬能力和使用效率方面存在不足，降低了市場競爭力，加上升級EPON系統(tǒng)的成本較高，在各大電信運營商的大規(guī)模FTTX建設中漸顯后勁不足之勢。

2.2 GPON技術

GPON技術起源于APON/BPON技術，最早由FSAN于2001年提出，是基于ITU-T G.984.X標準的新一代無源光接入技術。在拓撲結構方面，GPON為點到多點結構。數(shù)據(jù)流上行時采用了TDMA技術，下行則采用TDM廣播方式［2］。最大上下行數(shù)據(jù)傳輸速率為2.488 Gbit/s，帶寬效率可達92%。GPON系統(tǒng)的最大分光比可達1:128，實際支持的傳輸距離可達20公里以上，可以支持數(shù)據(jù)、語音、IPTV、VOD、CATV和TDM等業(yè)務。由于GPON技術在帶寬、業(yè)務支持能力、OAM能力和升級等方面均有明顯的優(yōu)勢，在與EPON技術的市場競爭當中漸漸占了上風，自然地成為了信息化小區(qū)FTTD工程建設的首選技術。

3 信息化小區(qū)GPON FTTD工程

3.1 小區(qū)項目建設概況

3.1.1 小區(qū)基本情況說明

本小區(qū)為廈門某新建信息化高級住宅區(qū)，小區(qū)內(nèi)有14橦住宅樓，其中低層住戶為55戶，高層住戶為1106戶。

3.1.2 小區(qū)住戶業(yè)務需求說明

本信息化高級住宅小區(qū)內(nèi)用戶所需的典型業(yè)務主要有數(shù)據(jù)、語音、IPTV、CATV和VOD等，各典型業(yè)務的帶寬需求參數(shù)具體可如下表1所示。

表1 各典型業(yè)務的帶寬需求具體參數(shù)

3.2 小區(qū)GPON FTTD項目建設方案

3.2.1 局端OLT設備

本信息化小區(qū)采用了一套華為技術有限公司的SmartAX MA5680T作為OLT局端設備。MA5680T是GPON/EPON一體化光接入產(chǎn)品，具有先進的架構和設計理念，可提供大容量的共享平臺，具備高速的交換能力，背板交換容量達到3.2Tbit/s，主控板的雙向交換容量高達480Gbit/s。MA5680T能提供大容量、高速率和高帶寬的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務接入，具備強大的QoS能力，支持GPON系統(tǒng)1:128分光比，其GPBD單板支持8個GPON端口，整框最多支持8K個ONU，有利于今后小區(qū)用戶擴充和設備升級，完全滿足本小區(qū)FTTD項目建設需要。

3.2.2 用戶端ONU設備

小區(qū)用戶端采用華為技術有限公司的ONU終端設備HG850。HG850占用空間小、能耗小，可支持數(shù)據(jù)、語音、視頻、VoIP、IPTV和FoIP數(shù)據(jù)傳真服務。

HG850運用了ONU管理和控制接口技術，可進行遠程方式的維護、管理和軟件升級，十分適合本信息化小區(qū)用戶的業(yè)務需要。

3.2.3 項目ODN規(guī)劃和布線情況

主干光纜由演武路#025孔取封存敷設一條72芯光纜，沿演武路原有管道敷設至演武路#005接頭封存36芯后引出一條36芯光纜到本小區(qū)光交。小區(qū)光交引出8條光纜接到各幢大樓的光纜做為配線光纜。為了節(jié)省配線段光纜和提高網(wǎng)絡的靈活性，考慮到小區(qū)用戶放號率較明確和穩(wěn)定的具體情況，本信息化小區(qū)FTTD項目采用了二級分光比和分散分光的方式，即一級分光器放置在小區(qū)光交內(nèi)，將高層樓宇分成幾個低層區(qū)，每個底層區(qū)集中設置二級分光器。

入戶光纜采用室內(nèi)8字型皮線光纜以便于布線。從小區(qū)機房引出36芯光纜分別至每棟大樓前面，并通過接頭盒分歧3條12芯垂直布線光纜到各個單元［3］。

光分配箱在各單元的配備標準為每隔5層配1個，放置地點設在弱電豎井內(nèi)，并應內(nèi)配光分路器。八字皮線光纜經(jīng)光分配箱分出后即可引入小區(qū)用戶家里。在現(xiàn)場成端之后，利用用戶智能終端箱的保護蓋對接頭進行保護，并蓋好光纖頭，盤結在終端箱中［4］。如有用戶要求開通相關業(yè)務，將智能終端箱里面的HG850與先前做好的光纖連接頭接好即可。

3.3 小區(qū)各項業(yè)務的實現(xiàn)

3.3.1 寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務

寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務是本小區(qū)GPON FTTD項目中最基本的業(yè)務，所有用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務都通過OLT設備MA5680T上聯(lián)到城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的路由器/交換機，連入?yún)R聚層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。用戶的PC機通過以太網(wǎng)接口與ONU終端設備HG850相連接，并通過固網(wǎng)IP方式接入因特網(wǎng)，具體組網(wǎng)情況可如圖1所示。

3.3.2 語音業(yè)務

如圖1所示，本項目語音業(yè)務采用了VoIP解決方案，其中MA5680T內(nèi)置語音代理以支持SIP、H.248和MGCP，HG850內(nèi)置IAD模塊，VoIP業(yè)務通過HG850，以IP包的形式傳輸?shù)組A5680T，由MA5680T負責保證VoIP的QoS。VoIP業(yè)務在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中傳輸，通過NGN的媒體網(wǎng)關同傳統(tǒng)的PSTN相連接。

圖1 信息化小區(qū)GPON FTTD組網(wǎng)示意圖

3.3.3 CATV業(yè)務

CATV視頻信號經(jīng)過光電變換轉換成光信號，再經(jīng)EDFA放大和光功率調(diào)整，與MA5680T的光信號進行耦合后進入同一根光纖傳輸。光纖線路中的各信號經(jīng)ODN網(wǎng)絡分配到各個用戶端的HG850。如用戶需CATV業(yè)務，則HG850需要加置CATV模塊，由此模塊將CATV信號從光纖線路信號中解復用出來，并將其轉換成電信號。從HG850出來的電信號送到CATV機頂盒，從而實現(xiàn)CATV業(yè)務功能。

3.3.4 IPTV業(yè)務

MA5680T支持組播控制功能，支持IGMP V1/V2/V3、IGMP Proxy和IGMP Snooping，與HG850配合實現(xiàn)組播權限控制。如圖1所示，MA5680T主控制板向相應的業(yè)務板復制轉發(fā)，單板向相應的PON口復制轉發(fā)，PON向PON口下所有用戶端HG850廣播，HG850根據(jù)組播轉發(fā)表，接收過濾組播流。在PON接口上，MA5680T以單拷貝廣播方式將組播內(nèi)容分發(fā)給所有HG850。MA5680T利用IGMP Proxy協(xié)議，HG850利用IGMP Snooping實現(xiàn)對組播流的動態(tài)轉發(fā)控制。

3.4 小區(qū)用戶各項業(yè)務測試

3.4.1 寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務測試

采用SmartBits600測試儀對百兆以太網(wǎng)接口進行綜合測試，在48個2M條件下，效率為80%時，包長設成隨機長度，丟包率為1×10-7，吞吐量為96%，256字節(jié)幀長的時延為0.2456ms。3.4.2 VoIP業(yè)務測試

采用RADCOM公司的協(xié)議分析儀PrismLite對VoIP業(yè)務進行測試，語音編碼動態(tài)切換時間為20ms，具有緩沖存儲能力，不會發(fā)生語音斷續(xù)和抖動。網(wǎng)絡條件很好時，PSQM的平均值為1.0，MOS為4.8;網(wǎng)絡條件較差時，PSQM的平均值為1.3，MOS為4.0;網(wǎng)絡條件惡劣時，PSQM的平均值為1.6，MOS為3.8。用戶間呼叫符合正常呼叫持續(xù)過程，且播發(fā)的鈴音正確，協(xié)議流程符合標準。

3.4.3 IPTV業(yè)務測試

采用EXFO的IPTV測試儀CoLT-450P進行IPTV業(yè)務測試，結果顯示本小區(qū)用戶可實現(xiàn)VOD視頻點播、直播等業(yè)務，視頻能正常播放，效果良好，完全滿足了小區(qū)用戶們的要求。

4 結語

基于GPON技術的FTTD模式為信息化小區(qū)住宅用戶提供了高質量的數(shù)據(jù)、語音通話、IPTV和CATV等業(yè)務，實現(xiàn)了三網(wǎng)融合的目的，提高了小區(qū)的信息化水平，節(jié)約了小區(qū)的網(wǎng)絡建設成本，對其地區(qū)三網(wǎng)融合項目建設來說具有一定的參考價值。隨著GPON產(chǎn)品價格的進一步降低和三網(wǎng)融合在全國的全面推廣，GPON將更充分地發(fā)揮出其本身的技術優(yōu)勢，在各類FTTX項目建設中將得到更大范圍的應用。

［1］張鵬，閻闊.FTTX PON技術與應用［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［2］彭劍輝.淺析GPON技術［J］.信息通信，2011(4):52-53.

［3］劉亞榮，楊春，李新，等.基于GPON的高校FTTH設計方案［J］.光通信技術，2011(2):7-9.

［4］伍岳.全業(yè)務運營中的GPON技術應用分析［J］.郵電設計技術，2010(8):61-65.