淺談三網融合形勢下的小區FTTH設計

潘璐

【摘要】 在三網融合、光進銅退的大背景下，FTTH已成為接入網發展的大勢所趨。本文先就三網融合的FTTH工程的主要技術進行介紹，然后就上海某小區設計實例進行了詳細分析，希望能為相關人員提供參考。

【關鍵詞】 三網融合 FTTH EPON/GPON

隨著《通信業“十二五”發展規劃》的發布，三網融合已經成為網絡發展的必然趨勢。FTTH作為一種能高效承載語音、數據、視頻等多業務、具有超高帶寬的網絡解決方案，滿足三網融合的特點和發展趨勢，被公認為是接入網發展的最終目標。

一、三網融合概述

三網融合是指電信網、廣播電視網、互聯網在向寬帶通信網、數字電視網、下一代互聯網演進過程中，三大網絡通過技術改造，其技術功能趨于一致，業務范圍趨于相同，網絡互聯互通、資源共享，能為用戶提供語音、數據和廣播電視等多種服務。

三網融合的優點在于信息服務將由單一業務轉向文字、話音、數據、圖像、視頻等多媒體綜合業務。有利于極大地減少基礎建設投入，并簡化網絡管理，降低維護成本。將使網絡從各自獨立的專業網絡向綜合性網絡轉變，網絡性能得以提升，資源利用水平進一步提高。

目前，“三網融合”已經成為一個國際趨勢，在美國、英國、法國、日本等很多發達國家都在大力促進了網絡融合的產業發展。我國三網融合也有了具體的階段性目標。2013-2015年，在前期實驗試點基礎上，全面開展三網融合，進一步普及融合業務。

二、三網融合的FTTH工程的主要技術

光纖到戶（FTTH）作為一種接入技術，是目前實現三網融合的最佳解決方案，其中基于無源光網絡的EPON/GPON技術是最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優點，成為為用戶提供優質、可靠及安全的語音、數據、視頻三網融合的業務接入主流。

2.1 EPON技術

一個完整的EPON系統主要由光線路終端（OLT）、光分布網（ODN）、光網絡單元（ONU）和網元管理系統（EMS）組成。EPON采用點到多點（P2MP）結構，在以太網上提供各種業務。EPON接入方式屬無源光纖接入，是一種多用戶共享系統，同有源光網絡相比，安裝、維護、運營成本也大大降低，系統也穩定可靠。EPON將消除WLAN/LAN中ATM與IP協議間的連接轉換的必要性。EPON的光路結構與APON相類似，它憑較低的價格、更高的帶寬和更強的服務能力取代APON。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10Gb/s。EPON也具有一定的運行維護和管理（OAM）功能和現有的設備具有很好的兼容性。EPON系統通過采用WDM技術實現單纖雙向通信傳輸，滿足順應了下一代IP網絡的發展形勢。結合以IP為核心特點的“三網融合”網絡，EPON被認為實現FTTH最佳解決方案。

2.2 GPON技術

GPON是ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技術。從技術角度來看，GPON是APON/BPON的繼承和發展，但與ATM不同的是，GPON采用全新的GEM適配協議對數據進行封裝，實現了業務的綜合化。相對于其它PON技術而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gb/s，其非對稱性更能適應寬帶業務市場。在GPON標準中，明確規定需要支持的業務類型包括數據業務、PSTN業務、專用線和視頻業務。GPON中的多業務映射到ATM信元或GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。GPON除了支持更高的速率，還要以很高的效率支持多種業務，提供了豐富的OAM&P功能的良好的擴展性。

2.3 GPON比EPON的優勢總結

GPON與EPON都是千兆比特級的無源光網絡系統，EPON技術簡單成熟，又繼承了以太網技術的大量優點，成為當前發展熱點，但是其效率低并且難以支持以太網以外的業務。而GPON作為一種靈活的吉比特光纖接入網技術，支持更高的和對稱/非對稱傳輸速率，具有良好的操作管理與維護（OAM）能力。隨著技術成本不斷下降，從長遠看，GPON將占據FTTH的主導地位。

三、小區三網融合FTTH設計實例

3.1三網融合的FTTH設計要點

在FTTH建設中建議堅持以下原則：

（1）FTTH建設應兼顧市場需求、網絡演進和投資效益；

（2）分光產品選用應向集成化、小型化、模塊化發展，光纜材料應向預端接、纖芯細（如微纜）的方向發展，便于現場安裝及線纜布放，利于工程快速實施；

（3）OLT宜集中設置在現有局點，對于FTTH用戶密集大的區域，OLT可設置在現有主干光節點，少量可下移至小區；

（4）覆蓋方式可采用全覆蓋或薄覆蓋之一，需求明確的區域宜采用全覆蓋，需求不明確或放號率逐步增加的區域宜采用薄覆蓋；

（5）總分光比采用1：64以上，以提高OLT設備的PON口利用率；

（6）引入光纜、垂直光纜應建設到小區或樓宇，光纜芯數按滿足覆蓋家庭總數一次建設到位。

3.2 上海某小區FTTH設計實例

上海某小區，共有8棟小高層，每棟樓3個單元15層，每層有住戶4戶，住戶數量1440戶。基于FTTH網絡，為整個社區提供數據、語音、CATV視頻業務、高清互動點播和時移業務，實現三網融合和全業務高速接入。

根據小區的規模在中心機房中配置一個電信級OLT設備，設備配置24個GPON接口。每個PON口通過1：64分光，完成64個ONU用戶的業務承載。前端機房到小區的傳輸距離為5Km內。OLT設備外接48V通信直流電源，通過千兆上聯口連接至計算機通信網絡等外網，完成數據、視頻和語音業務的接入。OLT的24個PON接口通過24根光纖輸出至EDFA系統。EDFA系統中完成1：3的光分路、放大、通過3個1：8的光分路復用器，與24個GPON口的光信號完成波分復用，以24條光纖輸出。最終通過24芯的主干光纜傳輸到小區的各個單元。

而在網絡融合的要求下，由于有線電視用戶的廣泛性與電視信號的特殊性，GPON系統利用1550nm傳輸有線電視（CATV）信號，這樣的波長安排使得在不破壞有線電視信號原有的格式下，采用波分復用的方式，為其信號專門開辟了一條“綠色通道”，用于有線電視信號的傳播，包括模擬的和數字的。

樓棟單元設計主要考慮單元接入和用戶接入兩部分。考慮到網絡結構的靈活性、穩定性、可維護性以及成本等因素，單元設計方面考慮采用1：4和1：16的光分路器結合的二級分光結構方式。根據具體樓層結構，根據用戶數量在各單元布置1個1：4光分路器，每一個1：4光分路器再連接4個1：16的光分路器，滿足用戶的接入需求。根據具體的施工環境，每棟樓放置4個ODN設備（2層，完成1-4層用戶的光纖接入；6層，完成5-8層用戶的光纖接入；10層，完成9-12層用戶的光纖接入；14層，完成13-15層用戶的光纖接入），主干光纜到樓，通過1：4光分路器，完成4個1：16的ODN設備的連接。

1：16的ODN光纖輸出接到用戶家中的光網絡單元ONU設備上，最終實現光纖的入戶。外界送來的信號經ONU轉換成網絡、語音、IPTV等輸出口，ONU的下行輸出接口包括以太網接口、POTS語音接口和有線電視射頻接口，從而實現電信網、有線電視網和計算機通信網絡的“三網融合”。

3.3 FTTH工程的光纖鏈路衰減指標計算

FTTH工程中OLT至ONU使用1490nm波長，ONU至OLT使用1310nm波長。由于ONU的上行波長為1310nm，與下行1490nm相比，在光纖中傳輸損耗較大，而光分路器損耗、連接器件損耗、熔接損耗與波長關系不大，所以，在計算每個ONU光鏈路衰減時，可以按照1310nm來計算整個鏈路，以此確定設計是否合理。

ODN光鏈路衰減= A+B+C+D+G （dB）

ODN光鏈路衰減<系統允許的衰減

式中：A：為光通道全程n段光纖衰減總和；

B：為m個光活動連接器插入衰減總和；

C：為f個光纖熔接接頭衰減總和；

D：為h個光分路器插入衰減總和；

G：光纖富余度。

相關參數取定：

1）光纖衰減取定：1310 nm波長時，取0.36dB/km；1490 nm波長時，取0.22dB/km；

2）光活動連接器插入衰減取定：0.5dB/個；

3）光纖熔接接頭衰減取定：

分立式光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.08dB/每接頭；

冷接子雙向平均值0.15dB/每個接頭；

4）光分路器插入衰減參數取定：

本例中1：4光分器≤7.3dB；1：16光分器≤14.0dB

5）光纖富余度

當光纜傳輸距離<5公里時，光纖富余度不少于1dB；

光通道全程衰減當采用GPON 系統（ClassB+）時取定28dB。

本例中光鏈路衰減=0.36dB/km*2.2km+0.5dB*6+0.08dB*5+0.15dB*2+7.3dB+14.0dB+1dB=26.792dB≤28dB。

四、結論

GPON作為目前較先進、應用較廣的光纖接入技術，在實現光纖到戶后，可以方便開展原有的數字電視、互動點播的業務以及語音、數據等業務，實現“三網融合”和全業務的高速接入。本文給出了基于GPON技術實現FTTH的實例設計要點，實例方案和衰減計算，為開展基于光纖到戶的接入網工程建設提供設計參考和理論依據。參 考 文 獻

[1] 王曉軍，建設HFC網絡回傳通信促進數字互動電視發展（J），中國有線電視，2005.18，1820-1824

[2] 原榮，寬帶光接入網（M），北京，電子工業出版社，2003

[3]陸繼德，中國電信光纖到戶（FTTH）工程設計規范（暫行）（J），中國電信，2007