PON接入網建設方案分析

何力鈞

【摘要】 無源光網絡PON技術是目前世界范圍內寬帶接入網的主流技術，它也被公認為是“光進銅退”時代中“三網合一”的最終解決方案。由它衍生而出的APON、BPON、EPON和GPON都在不同領域發揮著自己的應用效能。在這里GPON無疑是無源光網絡家族中最為重磅的一員，它不但具有強于其它三種技術的高帶寬、大分光比，也有更高的發射功率，解決了傳統光纖中傳輸距離與帶寬存在沖突的問題。所以本文就基于GPON來談談它的基本系統結構、關鍵技術，并在最后通過某住宅小區的FTTH接入網工程驗證了GPON技術在接入網建設中的推廣條件與應用能力。

【關鍵詞】 PON GPON 接入網絡 技術性能 方案 應用

基于GPON技術的接入網建設是目前最靠近終端用戶的一層網絡，它主要利用到了諸如GEM等適配方法，既能夠滿足現有用戶的高帶寬業務需求，也能最大程度為未來新業務的實施拓展空間，容納更多應用。作為目前光纖寬帶接入最有優勢的技術，GPON已經成為了全球范圍內的網絡熱點課題，為人們所廣泛應用和深入研究。

一、PON

1、PON的構成。PON（Passive Optical Network）即無源光纖網絡，它是一種不含有任何電子器件與電子電源，全部由無源器件組成的網絡類型。作為一種網絡光纖系統，它具有單纖雙向和PM2P結構，主要組成部分包括了OLT局端光線路終端、ODN光分配網絡和ONU用戶光纖網絡單元。如圖1。

如圖1所示，在PON系統的下行波長為1490nm，OLT所發送的信號會通過ODN到達每一個用戶的ONU網絡單元，每個ONU只接收發給自己的數據，丟棄其它數據。而上行方向的ONU卻只能通過上行波長為1310nm 將信號上傳給OLT，并不會讓信號到達任何其他ONU。所以為了避免和遏制這種數據方面的沖突，提高光纖網絡的信號傳輸效率，在PON的上行方向會采用TDMA多地址接入方式對上行端的每一個ONU進行數據發送，從而起到對ONU所發送數據進行運行管理的作用。如圖2。

2、GPON。GPON是PON系統技術中的一種，它的宗旨就是規范工作速率高于1Gbit/s以上的PON網絡，所以就叫它為GPON（Gigabit Passive Optical Network）。它除了能夠支持更高速率的光纖網絡服務之外，還能為用戶提供諸如OAM&P這樣的擴展功能體驗。GSR文檔的開發說明GPON是一種完全依照消費者需求而進行設計和改革的網絡通信運營商驅動解決方案，它具有很廣闊的擴展性和可塑性[1]。

二、關于GPON系統

1、GPON的主要構成。GPON由裝置于中心機房的OLT、用戶終端的ONU和光纖分配網絡ODN組成。它們都向上行提供廣域的網絡接口，比如DS-3、ATM和GE等等。其中ONU可以為用戶提供從10～100BaseT的網絡資源，而ODN則主要由光分支器、光纜、耦合器等無源器件構成，這些就共同組成了高速的GPON網絡系統結構。

2、GPON的相關技術。1）光信號的發送與接收。該功能對光器件等硬件要求很高，它主要發起于PON系統的上行鏈路，利用到了TDMA接入方式，在規定時間內通過ONU進行指定數據的發送。所以在這一技術過程中，ONU所使用的激光器可以實現快速打開和關閉，對于OLT而言具有突發接收的能力，能夠快速處理接收和發送的光信號，是GPON中的重要功能。2）功率電平的平衡調整。該技術的的特色就是融入了功率電平調整機制，即在GPON的去幀結構中引入功率電平調整，實現了相關開銷字節的管理，最終起到了對ONU發送光功率等級的控制作用。它能夠解決ONU距離的不等，也能夠克服OLT發送和接收信號判斷困難等問題。在此機制中，OLT可以根據對功率等級序列信息調整來控制ONU的發光功率，進而減小OLT的動態收光范圍。這一機制從根本上降低了ONU在光分配網中的發射功率，進而增加了ONU激光器的使用壽命。3）動態帶寬分配。每一種PON技術中都有動態帶寬分配功能，GPON系統的動態帶寬分配不但可以支持ATM信源，也能夠發出一種其特有的GEM幀，它是在控制高速率寬帶時所特有幀數技術，可以幫助GPON系統更穩定的進行高速率動態帶寬調整作業，避免出現任何程序失誤[2]。

三、基于PON技術的的接入網建設方案分析

1、某小區PON接入網工程概況。本文所介紹的花園小區正在施工FTTH接入工程，該工程采用FTTH二級分光的全覆蓋建設模式，全小區合計用戶800戶。安裝了288芯的落地光纜交接箱1座，有30個光分纖分配箱。根據用戶分布的情況，充分利用光口資源，采用不同的分光比模式，故在光纜交接箱內，有1：4的分光器12臺，1：8的分光器1臺， 1：16的分光器1臺。

2、OLT的建設方案概述。花園小區OLT的安裝是為了接入小區內的主要網絡機房，從而符合OLT設備接入網絡結構扁平化的集中放置需求，更能夠便于集中管理和日常維護。該小區的ODN覆蓋半徑為8公里，這一覆蓋范圍對ODN光分配網具有很高的投資合理性。所以花園小區的OLT選擇建在距小區附近的接入網絡機房。在這一結構中，OLT的下行方向會為ODN提供相應的光纖接口，而上行方向則主要為系統供給GE接口，為了加強光信號的傳輸，工程中還為接入網機房增添了16個GPON接口與4塊PON板。

3、主干光纜環網建設。由于接入網絡機房中管道資源受到傳輸制約，所以花園小區選擇了P2P的方式進行主干光纜的敷設方式，直到主干光纜管道建設完善后才能進行環網建設。此次工程中，主干光纜的敷設主要取決于花園小區內部光纜交接箱中的一級分光器數量。該小區光纜交接箱中已經安裝了一級分光器14個，如果主干光纜在預留出資源傳輸冗余量的情況下，那么該工程的主干光纜應該敷設24芯。在基于GPON技術的小區接入網建設施工中，應該考慮對主干光纜與城域網絡進行光纜工程的結合，也就是適當的對城區內進行預先規劃，這樣做就能夠節省大量的中繼光纖，只選擇在必要的街道節點進行城域網的光纜交接箱建設，而主干光纜接入網則由光纜交接箱的分布而進行有規律的布置。此行為的作用就是大量節省了機房的ODF資源，對城域網絡機房光纜資源也是一種保護。

4、光纖鏈路的損耗計算。光纖鏈路損耗是GPON接入網建設的重要網絡性能指標，它考察了GPON光路的傳輸能力，是接入網建設工程之后的重要評價指標。如果在GPON技術中運用classB+光模塊，那么它的上下行最大允許插損就應在28dB。該小區機房到用戶端的平均傳輸距離為3公里，有兩個連接器和4個光纜熱熔接頭，兩個機械連續點，主要采用了二級分光的分光方式，分光比為1：64，那么它的信號傳輸通道損耗應該為：4x0.1+2x0.3+2x0.2+3x0.35+20=25.1 dB，該數值小于28dB，他符合光信號通道的損耗標準[3]。

總結：基于PON系統中高速率GPON技術的接入網建設是目前我國發展FTTH光纖建設的最重要技術之一。GPON的高帶寬、高分光比與高發射功率使其擁有了良好的應用性與信號傳輸性。隨著我國光纖技術與網絡的不斷普及發展，運營商也將進一步的降低建網成本，服務于用戶，使得PON接入網建設越來越深入人心。

參 考 文 獻

[1] 孫志剛.基于FTTx技術的網絡建設研究及應用[J].現代電子技術，2009，32（23）：91-94.

[2] 劉毅.基于PON技術的接入網研究及工程實踐[D].北京郵電大學，2012.66-67.