多層住宅光纖到戶中FTTH技術應用研究

中時訊通信建設有限公司 高永雄

1.引言

自進入二十一世紀以來，隨著計算機技術、網絡技術、通信技術的發展，寬帶應用越來越為普及，與此同時用戶對寬帶接入的功能需求也越來越高。目前，寬帶用戶對網絡的需求，已經不僅局限于通信功能和內容需求，更迅速發展向更高級的娛樂功能、教育功能、消費功能等，用戶希望寬帶接入能承載更多的個性化內容和應用，能包括更為豐富的內容，如視頻、數據、語音等方面。傳統的ADSL為主的寬帶接入方式，很明顯已經不能滿足廣大用戶的需要。FTTH簡單來說就是指光纖到戶，是在用戶處安裝光網絡單元，靠近用戶的光接入網應用類型，FTTH技術不僅能提供更大的帶寬，還增強了數據格式、速率、波長、協議等方面的透明性，對環境條件和供電需求也更為寬松。作為一種無源網絡，其帶寬更大、業務能力更強、協議更靈活，被認為是目前最為理想的接入網方式。近幾年，國家極為重視光纖接入網的建設，大力推進光纖到戶，在2013年，住房城鄉建設部、工業和信息化部發出聯合通知，要求新建住宅區和住宅建筑通信設施采用光纖到戶方式建設，將我國寬帶發展推到了一個新的階段。不過在實際應用中，FTTH技術還存在許多問題和難題。下面本文以多層住宅為例，就多層住宅光纖到戶中FTTH技術應用進行淺要的探討。

2.FTTH系統組成和實現方式

2.1 FTTH系統組成

FTTH系統是一種直接利用光纖連續接局端設備與用戶端的接入方式，在FTTH系統中，局端設備與用戶端沒有有源電子設備，每一個用戶單獨使用一條引入光纖。FTTH系統的基本組成，包括OLT、ODN和ONU三部分。OLT也就是局端設備，是廣域網與本地交換機之間的接口，通過ODN與用戶進行通信。ODN則為OLT與ONU提供光傳輸通道，從其功能上可劃分為饋線光纜子系統、配線光纜子系統、入戶光纜子系統、光纖終端子系統，而入戶光纜子系統則是ODN實施最為困難的部分。ONU即用戶設備，在FTTH系統中，用戶通過ONU接收OLT端傳送來的業務，向用戶提供各種寬帶服務。

2.2 FTTH的實現方式

目前，FTTH的實現方式有兩大類，分別是點到點光以太網（P2P）和點到多無源光網絡（PON）。P2P成本較高且維護管理壓力大，大規模應用難度較大；PON利用樹形拓撲結構更為節省光接口和光纖，具有良好的擴展性，是目前FTTH系統的主流實現方式。本文也以PON為主進行研究。PON技術又可分為ATM無源光網絡、以太網無源光網絡、吉比特無源光網絡、波分無源光網絡幾種，ATM無源光網絡目前已經基本淘汰，波分無源光網絡技術還不夠完善，目前主要以以太網無源光網絡和吉比特無源光網絡為主，即EPON和GPON兩種。EPON在物理層采用PON技術，鏈路層采用以太網協議，綜合了PON技術和以太網技術的優點，采用IEEE802.3體系結構，目前技術較為成熟，被廣大寬帶接入設備制造商所推廣。GPON提供了前所未有的高帶寬，其非對稱特性極為適應寬帶數據業務市場，采用ITU-TG.984體系結構，雖然被廣大寬帶運營商推廣但技術還不夠成熟。

2.3 EPON在多層住宅光纖到戶中的應用優勢

EPON即Ethernet PON，是將幾種以太網技術和PON網絡結構結合起來構建的點到多點結構，以無源光纖傳輸方式在以太網上提供寬帶業務。相對于GPON等其它幾種技術來說，EPON不需要復雜的協議支持，能精確的實現用戶與中心網絡間的數據傳輸。EPON物理層為1000BASE的以太PHY，利用MAC控制命令控制和優化數據通信，利用全雙工以太技術作為第二層協議有效的避免了數據發送與接收間的碰撞而提高了帶寬利用率。典型的EPON系統由OLT、ONU、POS組成，OLT通過POS與多個ONU連接，POS無需電源可在全天侯環境下工作，可實現多級連續接，有效的擴大了OLT至ONU之間的距離，在使用光纖放大器的情況下有效距離甚至可以超過20Km以上。由于EPON結構在傳輸路徑上不需加設電源和電子部件，因此鋪設更容易成本較低，運營和管理維護簡單，再加上模塊化程度高易于升級和擴展度，作為多業務平臺能有效實現向全IP網絡的過渡。因此，這種結構不論是從傳輸需求、擴展需求、布線設計等方面，都能以極低的建設成本和運維成本，實現多層住宅光纖到戶的應用，具有極大的優勢。

3.多層住宅FTTH系統設計

3.1 容量配置

在多層住宅FTTH系統設計中，信息點容量配置應當根據住宅實際用戶數量來確定，按照每戶一個光信息點來計算信息點數量。如果存在不確定用戶數量的情況，可以在適當樓層設置分纖盒，利用分纖盒適當預留光纖容量，在確定需求點后再從分纖盒鋪設到用戶。一般情況下，多層住宅采用每戶配置一個光信息點的方法，信息點應設在書房位置，對于不能確定書房位置的多層住宅項目，在設置信息點時應當選擇客廳與臥室之間隔墻上。如果用戶對信息點位置有明確要求，則應當根據用戶的要求設置信息點，對于一些有特殊要求的用戶，可以根據要求增加信息點或預留光纜。信息點的配置，應當根據安全性、需求數量、需求位置來綜合考慮，與電源插座配套并考慮使用和維護方便。目前很多多層FTTH系統中，都采用單條皮線光纜引入設置單口信息插座的方法，這種方法雖然能有效的降低成本但安全性較差，如果用戶對安全性要求較高，從不同路由分別引入皮線光纜在用戶需求點不同位置設置兩個信息插座，以提高用戶應用的安全性，不過這一方法相對來說成本較高。

3.2 ODN設計

ODN是OLT和ONU間提供光傳全通道的光配線網絡，在多層住宅光纖到戶FTTH系統光配線網絡中，主要需要考慮光纖分配設施的配置。在住宅小區內架設FTTH系統時，為了節約主干光纜成本，通常采用靠近用戶側的方法，在住宅樓樓道、樓梯間、弱電井內設置光纜交接箱，安裝光分路器，滿足住宅單元用戶的寬帶服務需求，光纜交接箱的容量不宜超過288芯。當多層住宅進戶皮線光纜數超12條時，應當在適當位置設置光纜分纖盒，從光纜交接箱到分纖盒采用光纜傳輸，從分纖盒到用戶采用皮線光纜接入。在設置分纖盒時，應當將分纖盒容納皮線光纜數量控制在12～36條之間，不宜設置過多的皮線光纜。光纜交接箱到分纖盒的光纜芯數，除了保證滿足每戶一芯的需求外，應當預留一定的纖芯余量作為備用，預留量通常在0.2～0.6之間戶，以保證在纖芯損壞時有備用光纖供尾纖跳線連接。一般情況下，光纜交接箱預置在住宅樓管道進樓單元樓梯二層墻壁內，其余單元則預置分纖盒，利用暗管道預埋集束光纜連續接光纜交接箱與分纖盒。

4.多層住宅FTTH解決方案

4.1 項目概況

某多層住宅小區共有40幢5層多層住宅樓，每幢住宅樓五個單元，共計200個單元，一梯3戶，每單元15戶，每幢75戶，共計3000戶。本項目采用EPON接入FTTH方案，實現數據、IPTV、語音業務等的業入。

4.2 OLT和ONU

本小區用戶數量較大，達到了三千戶，高達三千戶的小區用戶規模，將會使ODN光纜線路投資大幅增加，提高初期建設成本，增加維護難度。為了降低系統的光功率衰耗，同時節省光纖資源，本系統縮減了ODN光路長度將網絡向用戶側靠近，在小區內單獨設置接入網機房，將OLT設置在小區內接入網機房之中。

4.3 光分路器和光分纖盒

為了節省光纖資源，本項目在每一棟住宅樓內第三單元第二層線井內設置光纜交接箱，內置光分路器，在第一、第二、第四、第五單元內第二層線井內設置光分纖盒。光分纖盒僅作線纖配接點，支持單元內15戶用戶的光纖接入。

4.4 光纜布放和纖芯選擇

本項目網絡采用二級匯聚結構，設置主干光纜、配線光纜和用戶尾纖，為了充分滿足用戶容量需求和光分纖盒纖芯容量。從接入網機房至每棟樓光纜交接箱光分路器間的干線光纜，每棟樓僅需1芯即可，考慮到纖芯備份和預留，本項目以每四棟樓一組預留1芯計算。干線光纜通過地下室和樓層弱電井利用管道光纜布設，并用PVC阻燃膠帶阻燃。第三單元光分路器至其余單元光分纖盒的配線光纜，根據每單元用戶15的數量，考慮纖芯備份和預留，配置為18芯規格，通過弱電井布放。從每單元光分纖盒至用戶信息點的尾纖，考慮到現場施工、防火抗壓、彎角走線等的需要，采用單芯或雙芯皮線光纜接入。在樓道內尾纖采用明管暗線方式布設，進入用戶室內后根據用戶需要采用相應的布設方式。光纖用戶終端采用標準光纖插座現場完成安裝。

5.結束語

隨著用戶對帶寬需求的不斷提高，同時國家加大了對光纖到戶建設的推進力度，光纖到戶進入了一個新的發展階段。EPON和GEPON兩大技術作為FTTH應用的理想接入手段，在實際應用中都有極高的經濟價值與社會價值。本文僅針對EPON技術進行了探討，不過不論是采用EPON還是GEPON，在實際應用中都應當充分考慮系統的經濟性、可靠性、合理性，在降低系統建設成本和維護成本的同時，保證系統能充分滿足用戶需求。

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