PON網絡ODN設計淺析

李立勇

【摘要】隨著近幾年各大運營商加大對PON網絡的投資力度，PON網絡的商業運營已趨成熟。在PON網絡中，由于網絡設備組網更加簡單，ODN實際上已經成為PON網絡的主體，最高可占總體投資的70%，本文將對PON網絡中ODN的覆蓋范圍、分光比、組網模式、傳輸衰耗等方面的設計進行探討。

【關鍵詞】PON ODN習光分路器 光纜

PON網絡是一種采用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向無源光網絡系統。采用WDM（波分復用）技術，上行使用1310nm波長，下行使用1490nm波長，當提供CATV業務時，下行增加1550nm波長。上行方向采用點到點方式，下行方向采用廣播方式。整個PON系統由OLT（局端光線路終端）、ODN（光分配網絡）以及ONU（用戶側的光網絡單元）組成。ODN建立OLT到ONU之間的端到端信息傳送通道，完成OLT和ONU之間的信息傳輸和分發功能。如下圖所示，光分配網ODN位于OLT和ONU之間，其定界接口為為緊靠OLT光連接器后的S/R參考點和ONU光連接器前的R/S參考點。在PON網絡中，ODN從功能上劃分主要由饋線、光分路器和支線三大部分組成。根據ONU的位置不同，目前主要有FTTH、FTTO和FTTB三種應用方式。

一、ODN的組網原則及拓撲結構

選擇ODN結構時，要根據用戶性質、用戶密度、地理環境、管道資源、原有光纜容量、OLT與ONU之間的距離、網絡的安全性、經濟性以及易維護性等多方面因素綜合考慮。目前PON網絡的拓撲結構基本上以樹型結構為主。

二、OLT的覆蓋半徑計算

為了確保業務的開通，在進行ODN的設計時，首先要對OLT機房覆蓋半徑進行測算。在考慮到投資最低時的OLT理想覆蓋范圍與接入網結構以及光傳輸特性有關系，其理論覆蓋半徑計算模型如下式所示：

最佳覆蓋半徑

其中：k。：直折比;k1：覆蓋形狀系數;k2：線路單價;k3：機房投資（含配套）;

P：用戶密度;W：收斂比。

當覆蓋區域為正方形時，k0取0.7-0.9;K1取0.54;W取50;k2取500元。

OLT覆蓋距離的選擇除考慮最佳組網經濟半徑外，還要考慮設備物理傳輸能力，根據相關設備物理指標計算出傳輸受限距離，與最佳組網經濟半徑相比較，選擇其中較小值作為OLT的覆蓋半徑。分光比為1：64的ODN光鏈路長度原則上不應超過5公里;分光比為1：32的ODN光鏈路長度原則上不應超過10公里。

三、光分路器的配置根據用戶的分布密度和地理位置進行合理選擇，分光方式一般采用一級分光或者二級分光，但不宜超過二級。常見的分光比為1：2、1：4、1：8、l：16、1：32以及1：64。一級分光適用于FTTH的別墅區以及FTTO等，常用1：32分光，光分路器一般安裝在小區配線間或者室外光纜交接箱內;二級分光適用于住宅小區及農村地區等FTTH用戶，常用1：64分光，一般情況下，一級分光采用1：8和二級分光采用1：8組網實現，第一級光分路器一般安裝在小區配線間或者室外光纜交接箱內，第二級光分路器一般安裝在樓道光分纖箱內。

光分路器應選用全帶寬型（工作波長1260nm～1650nm）和均勻分布型的平面波導光分路器。

四、ODN光纜線路設計

饋線是指從OLT的PON口到一級分光器上聯口之間的光纖鏈路部分;支線則是指一級分光器的支路口到ONU上聯口之間的光纖鏈路部分。可以對應傳統光纜接入網的主干光纜、配線光纜和用戶引入光纜三大部分進行區分。最典型的結構模型是分光器設置在一級光纜分纖箱內，那么饋線部分對應主干光纜、光纜交接箱、一級配線光纜;支線部分一般對應二級配線光纜和用戶引入光纜。

主干光纜的結構以樹形為主。根據前面計算出的最佳覆蓋半徑并結合OLT覆蓋區內用戶情況以及地形結構等進行光交覆蓋區的劃分。原則上每條主干光纜設置6 -10個主干分纖點，用來成端主干光纜和配線光纜，對配線光纜進行匯聚和收斂，通過主干光纜連接到OLT局所，減少主干光纜的容量壓力。此主干分纖點的覆蓋區域即為主干光纜交接箱的覆蓋區域。最后根據光纜交接箱個數、配線光纜的芯數及滿足近期組網的要求進行主干容量的測算，一般最少不低于48芯，以96芯、144芯、192芯為主。敷設方式以管道為主。

配線光纜主要采用“樹形遞減”或者“星形遞減”方式。光纜的芯數應該考慮中遠期各種業務對光纜的需求，同時也要考慮到PON系統中光分路器的具體配置來確定光纜的芯數。敷設方式可以采用管道、架空以及掛墻等方式。

用戶引入光纜可以根據施工界面一次性布放或者用戶申請時放裝。一般采用暗管或者明裝方式進行敷設。

主干光纜和配線光纜一般選用1310nm波長性能最佳的G.652D單模光纖，常用的型號有GYTA以及GYTS等;用戶引入光纜一般選用1—2芯蝶型皮線光纜，常用的有室內、管道和架空三種類型。

五、ODN光鏈路的損耗計算

ODN光通道衰減所允許的衰減定義為S/R和R/S參考點之間的光衰減，以dB表示。包括光纖、光分路器、光活動連接器、光纖熔接接頭所引起的衰減總和。

計算時相關參數典型取值如下：

光纖衰減： 1310nm波長，0.36dB/km;1490nm波長，0.22dB/km

光活動連接器插入衰減：0.5dB/個

光纖熔接接頭衰減：分立式光纜光纖接頭衰減雙向平均值為0.08dB/每個接頭;帶狀光纜光纖接頭衰減雙向平均值為0.2dB/每個接頭;

冷接子雙向平均值為0.15dB/每個接頭;

計算時光分路器插入衰減參考值見表：

光分路器典型插入衰減參考值

光纖富余度Mc：

傳輸距離≤5公里時，光功率預算富余度不少于ldB;

傳輸距離≤10公里時，光功率預算富余度不少于2dB： 傳輸距離> 10公里時，光功率預算富余度不少于3dB。

PON系統允許的光功率預算（最壞值估算）

結束語：PON網絡的規劃和設計，不但要實現網絡的拓撲結構簡單、界面清晰、容易維護，也要結合投資的經濟性綜合考慮，涉及的面很廣。筆者結合多年從事PON網絡的規劃和設計經驗，本文著重在ODN覆蓋范圍、組網方式、光纜鏈路設計以及光通道衰減測算等方面，總結了PON網絡中投資建設的重點ODN的設計思路，旨在拋磚引玉，對ODN的設計進行淺析與探討。由于本人水平有限，難免有錯，歡迎指正。

參 考 文 獻[1]王慶.光纜接入網規劃設計手冊[M].人民郵電出版社，2010[2]楊煉.三網融合的關鍵技術及建設方案[M].人民郵電出版社，2011[3]孫維平.FTTx與PON系統工程設計與實例[M].人民郵電出版社，2013