GPON接入工程设计浅谈--上海移动

华信邮电咨询设计研究院有限公司 () GPON接入工程设计浅谈 综合院五所 王献森 2009年 7月 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设置 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () ODN定义 光纤分配点 光纤接入点 OLT机房 主干光缆 配线光缆 入户光缆 用户端 ODF 光 缆 冷 结 子 /光 终 端面板 /尾 纤 光交接箱 /分光器 光 缆 接 头 盒 ODN ODN (Optical Distribution Network) 为 OLT(optical line terminal)与 ONT（ Optical Network Terminal） 之间无源光网络及相关配套设备，包括：光缆、尾纤、 ODF、配线 箱、光分离器、连接器、插座及其他配套元器件等 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () ODN在 FTTX中的位置 住宅 IPTV/CATV 分光器 FE/GE/E1/WLAN 商业用户 ONT SBU 分光器 VOICE VIDEO/CATV FE/WLAN IPTV GE/10GE OLT MDU GE SFU MTU/SBU FTTO/FTTB+LAN FTTH ONT ONT SFU Internet 软交换 分光器 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设置 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 分光器设置分光器定义 分光器是一种无源器件，它们不需要外部能量，只要有输入光即可。 分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。 分光器带有一个上行光接口，若干下行光接口。从上行光接口过来的光信号被分配到所有的下行光接口传输出去，从下行光接口过来的光信号被分配到唯一的上行光接口传输出去。 制造 方法 张 力 张 力 该 部分加熱 光路（光分波 合波 ） 无 反射 遮光 1： 2分光器制造方法： 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 分光器设置分光器类型 分光器类型 制作工艺 熔融拉锥型分路器 FBT 平面光波导分路器 PLC 连接类型 尾纤型 连接器型 特点及介绍 功率可不安比例分配；插入损耗较大；外形尺 寸较大；对波长敏感度高。 安装方式 室内机框式 室内外托盘式 室内壁挂式 户外安装式 安装于室内综合机柜，尺寸 可根据要求定做。 安装于室内 ODF架或室外交接 箱，尺寸可根据要求定做 安装于室内墙壁上，尺寸可 根据要求定做。 安装于户外弱电井内或通信 杆上。 分光器出口引出的尾纤长度较长，带有 FC/SC接口。宜适用于分光器设置在光配 点时，如楼内弱电间、光交接箱。 分光器出口引出的尾纤直接熔接在自带 的 FC/SC端口上。宜适用于分光器设置在 机房内时，如 OLT局房 功率均分 ；插入损耗较小；外形尺寸较小； 对波长敏感度低。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 分光器设置分光方式 一级分光 两级分光 OLT CO 一级分光器 二级分光器 OLT 一级分光比较容易测试和维护，同时光功率衰减比较少 一级分光结构，分光器的利用率比较高，节点少，成本相对低 两级分光节省配线段光缆，网络的灵活性、可扩展性较好 尽量采用一级分光，在用户比较分散、有灵活扩展需要的场景可考虑采用两级分光，不采用多级分光 基于 GPON技术的 FTTx系统，其 ODN宜采用均匀分光方式 MDU ONU MDU ONU 分光器 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 分光器设置位置设置 汇聚机房 OLT 城域光缆 基站 / 光交 城域光缆 分光器 FTTH LAN ONU ONU FTTB/C 汇聚机房 FTTH OLT LAN ONU ONU FTTB/C 分光器 城域光缆 城域光缆 接入光缆 接入光缆 1： 分光器与 OLT同机房部署 优点： 至每个用户端都有独立的光缆链路，便于维护管理。 缺点： 占用主干光缆、配线光缆数量多，投资较大。 适用场景： 区域内用户数量较少，零散分布且 OLT至用户距离较近。 2： 分光器部署在 OLT和 ONU之间的基站、光交等位置，覆盖一个片区 优点： 节省主干光缆数量，可灵活配线。 缺点： 占用配线光缆数量较多。 适用场景： 用户规模较小，片区集中。如：一般小区、商业区、开发区。 3： 分光器设置在小区机房、小区内光交或大楼内。 优点： 节省主干、配线光缆数量，灵活进楼楼内或小区内用户配线。 缺点： 不利用维护和管理，不能充分利用 PON口资源。 适用场景： 高层商务楼或密集型住宅小区。 汇聚机房 FTTH LAN ONU ONU FTTB/C 城域光缆 接入光缆 光交 /小区机房/竖井 /楼道 OLT 分光器 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设置 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () ODN衰耗计算 ODN光通道模型 ： ODN 光通道衰减所允许的衰减定义为 S/R 参考点之间的光衰减。包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行 ODN光通道衰减核算， 使其符合系统设备 OLT 和 ONU PON口的光功率预算要求。 光分路器衰耗： 光分路器插入损耗典型值 类型 分光比 插入损耗 (dB) FBT 1x2 3.6 FBT 1x4 7.3 PLC 1x8 10.7 PLC 1x16 14.0 PLC 1x32 17.4 一般按 3.5 n（分光比表示为 2的 n次方）估算衰耗值 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 光 纤衰耗系数 ： ODN衰耗计算 上行（ ONU-OLT， 1310nm）： 0.4 dB/km 下行（ OLT-ONU， 1490nm）： 0.3 dB/km 活动连接头损耗 ： 每个活接头连接损耗为 0.5dB 光缆线路富余度 ： 传输距离 =5km，取 1dB 传输距离 10km，取 3dB 光纤衰耗系数 传输距离 + 光分路器插损 + 活动连接头损耗 + 光缆线路富余度光通道代价 GPON R/S-S/R 点允许的最大衰耗 ODN衰耗应满足下面公式 ： 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 典型布线方案 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设置 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 保护方式 包括骨干光纤冗余保护、 OLT PON口骨干光纤冗余保护和全保护三种方式： 1、骨干光纤冗余保护： OLT采用单个 PON端口， PON口处内置 1 2光开关，采用 2:N 光分路器，在分路器和 OLT之间建立 2 条独立的、互相备份的光纤链路，由 OLT检测线路状态，一旦主用光纤链路发生故障，切换至备用光纤链路 。 光纤保护倒换：骨干光纤冗余 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 2、 OLT PON 口、骨干光纤冗余保护 ： OLT采用两个 PON端口，备用的 PON端口处于冷备用状态，采用 2:N 光分路器，在分路器和 OLT之间建立 2 条独立的、互相备份的光纤链路，由 OLT检测线路状态、 OLTPON端口状态，一旦主用光纤链路发生故障，由 OLT完成倒换。 光纤保护倒换： OLT PON 口冗余 保护方式 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 3、 全保护 ： OLT采用两个 PON端口，均处于工作状态； ONU的 PON端口前内置 1 2光开关；采用 2个 1:N光分路器，在 ONU和 OLT之间建立 2 条独立的、互相备份的光纤链路；由 ONU检测线路状态，一旦主用光纤链路发生故障，由 ONU完成倒换。 保护方式 光纤保护倒换：全保护 由于 GPON的全光纤保护网络结构复杂，造价也较高，尤其需要光交接网、大量甚至冗 余的光缆资源作为支撑，目前在上海移动推广的难度大，不建议大量应用。 对于 GPON接入的重要客户业务，建议采用第 2种方式 PON口、骨干光纤保护； 对于普通用户，一般不考虑系统保护 ； 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 典型布线方案 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设计 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 终端网元设计 几种 ONU(Optical Network Unit)的名词解释： MDU:Multiple Dwelling Unit 多住户单元，指具有交换功能含有多个以太网接口的 ONU； SFU:Single Family Unit单个家庭用户单元，指在家庭用户中使用的 ONU； SBU:Single Business Unit单个商业用户单元，指在单个商业用户中使用的 ONU； ONU/MDU的设置 业务类型 装机条件 用户分布 维护管理 入户电缆距离 市场渗透率 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 终端网元设计 楼宇类型 FTTB模式 MDU设置 FTTO模式 SBU设置 多层 （ 14层） 数量： 1台 数量 ：层数 每层用户数 目标渗透率 FTTO比例 位置：光缆入户后，按用户要求设置 位置：具备条件的楼层均宜 小高层 （ 59层） 数量： 23台 位置： 每 3/5层的中间楼层 高层 （ 10层以上） 数量：每 3或 5层 1台 位置：每 3/5层的中间楼层 商务楼 ONU设置建议 注：当楼层面积较大， FTTB模式水平布线的最大距离接近 100米时，建议每层部署 1台 MDU。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 楼宇类型 FTTB模式 MDU设置 FTTH模式 SBU设置 多层 （ 6层及以下） 数量： 1台 数量 ：层数 每层用户数 目标渗透率 FTTH比例 位置：光缆入户后，按用户要求设置 位置：中间楼层 小高层 （ 710层） 数量： 12台 位置：中间楼层 高层 （ 11层以上） 数量：每 5/6层 1台 位置：每 5/6层的中间楼层 别墅排屋 数量：每 58幢 1台 位置：每 58幢的中间区域 终端网元设计 小区楼宇 ONU设置建议 注：由于住宅楼层高较低，楼层面积较小 ，单个 MDU的覆盖楼层相应增加。 MDU的设置主要考虑五类线的布放距离。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 主要内容 一、 ODN设计 ODN的定义 分光器设置 典型布线方案 ODN衰耗计算 保护方式 二、终端网元设计 三、工程设计实例 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 方案概况： 本方案为上海信息技术大厦综合业务接入方案，采用 GPON技术实现信息技术 大厦的 FTTO和 FTTB+LAN混合接入。 上海信息技术大厦位于杨浦区江浦路、控江路路口，为一幢 30层的甲级写字楼。大厦已装修为高级商务用房，目前入驻率已达81%，吸引了一批大型企业入驻。大楼每层面积 1500平方，每层 8个用户，整栋大厦约 240个用户。 楼宇概况： 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 用户需求预测及业务发展模式： 方案 总用户数 渗透率 接入用户数量 FTTO比例20% FTTB比例80% 覆盖层数 分纤点数量 FTTB的 MDU数量 FTTO的ONU数量 ONU建议配置数量 分光器 单用户带宽（ M） 1:32 低 (2M) 中 (4M) 高 (8M) 低方案 240 (30层 8用户 /层 ) 20% 48 10 38 5 6 6 10 8 1 96 192 384 中方案 50% 120 24 96 5 6 6 60 48 2 240 480 960 高方案 80% 192 154 38 5 6 6 96 77 3 384 768 1536 说明： 1、本方案为 FTTO和 FTTB+LAN混合接入方案，根据市场渗透率和 FTTO/FTTB的比例估算本次接入需考虑的用户数量。 2、网通已完成信息技术大厦的全业务接入覆盖，从市场角度考虑出发，本方案选取低方案的用户数量。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 杨浦 23环 STM-64 MSP 新双辽汇聚点 FE GPON OLT OSN 35OO 信息技术大厦 10楼机房 分光器 待定 新双辽 2： 32 23层 MDU 18层 MDU 13层 MDU 8层 MDU 3层 MDU ONU 11-15层 ONU 6-10层 ONU 1-5层 ONU 16-20层 ONU 21-25层 28层 MDU ONU 26-30层 四平 长岭 七纺 纺科 海运 临潼 新上手 系统结构图： 万荣 浦东 一级分光； 分路比： 2:32 业务类型： internent、企业 VPN互联、 IP电话及视频会议和广播等等 业务接口： FE、POTS 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () OLT 至 分 光 器 路 由 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 说明 ： 本工程一级分光器设置在信息技术大厦室内覆盖机房内， OLT设置在新双辽汇聚点； GPON系统的保护方式采用 PON口、骨干光纤保护方式； OLT至分光器的第一路由为利旧光缆（经过五环大厦跳纤），第二路由为新建光缆路由。 2.0km 1.5km 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 光缆路由示意图 纤芯分配图 配纤说明 ： 从 10室内覆盖机房引出 1根 24芯光缆，沿信息技术大厦楼内弱电槽道布放至 8F成端 12芯，从 3F布放 1条 12芯与 8F预留 12芯熔接；再从 10机房引出 2根 24芯光缆，沿大厦楼内弱点槽到分别布放至 13F、23F，分别成端 12芯，从 28F布放 1条 12芯光缆至 23F预留 12芯熔接；从 18F布放 1条 12芯光缆与 13楼预留 12芯熔接。共需敷设 12芯光缆 200米， 24芯 300米，需安装 144芯 ODF架 1架。 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 商 务 楼 宇 布 线 方 案 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 分光器纤芯连接示意图： 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 ODN光通道衰耗核算： ODN光通道衰减估算表格（单位 dB） 单位衰耗 0.4 0.5 3.5 路由 项目 光缆长度 (km) 活接头 (个 ) 分光比 (2N) 光缆 富余度 Mc 小计 第一路由 数值 2.0 8 5 1 衰耗 0.8 4 17.5 1 23.3 第二路由 数值 1.5 6 5 1 衰耗 0.6 3 17.5 1 22.1 第一路由活接头示意图： 本工程 OLT设备选用华为 MA5680T，发光功率 1.5 5db，接收灵敏度 -28db； 本工程 MDU设备选用华为 MA5620G，发光功率 0.5 5db，接收灵敏度 -28db； 光通道代价为 1db，则 GPON系统 S/R间允许最大衰耗为 ： 上行（ ONU-OLT）为 27.5db；下行（ OLT-ONU）为 28.5db 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 分光器的选型和设置： 分光比 ： 2： 32 制造工艺： 平面光波导分路器 PLC型 连接类型： 连接器型分光器（ FC接头） 安装方式： 壁挂式 分光器安装位置 分光器 连 接器型 FC接 头 室内覆盖机房 分光器安装位置 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例一：信息技术大厦 GPON接入方案 MDU及 综合信息箱的设置： 电 源模 块 上海移动定做的综合信息箱 光 缆 熔 纤盘 接地位置 需新安装法 兰盘 MDU 光 缆进线 孔 五 类线进线 孔 综合信息箱的尺寸： 650 550 120mm 含电源模块，光缆成端模块、 MDU安装 位置等。 安装位置： 楼层弱电间 电源引接： 与物业协商，就近引入 220V交流电至综合箱内的电源模块内 MDU的设置： 考虑用户数量和五类线 的使用距离，本方案按每 5个楼层设置 1台 MDU（ 16个 LAN口 16个 POTS口）。 MDU设置在每 5楼的中间楼层，安装在 综合信息箱内。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例二：创智天地 GPON接入方案 方案概况： 本方案为创智天地综合业务接入方案，采用 GPON技术实现创智天地的 FTTO接入。 创智天地位于上海市杨浦区五角场的核心位置，毗邻五角场商圈及江湾体育场，为 1幢甲级写字楼。本期覆盖创智天地 1号、 2号、 3号、 10号等 4幢楼宇。每幢楼宇层数为 4层，每层大约 6个用户。 楼宇概况： 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例二：创智天地 GPON接入方案 现有纤缆资源 ： 创智天地物业在 3号楼设置 了 2个数据机房，其中数据 机房 A到各幢楼宇左单元的 各个楼层敷设了 12芯光缆， 数据机房 B到各幢楼宇右单 元的各个楼层也敷设了 12芯 光缆，其产权为物业所有。 3号楼已有移动室内覆盖机 房，传输光缆已到。 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例二：创智天地 GPON接入方案 1、平均每单元每楼层用户数为 3户，则一幢楼宇的纤芯需求总数为 24芯。 2、如果采用一级分光方式，则实现 1幢楼宇 FTTO接入需租用物业 24根光纤。 3、采用二级分光方式，实现 1幢楼宇 FTTO接入需租用物业 8根光纤。 由于物业的租纤费用较高，本方案选用二级分光方式。 分光方式及分光器设置： 创智天地移动机房 二级分光 一级分光 分光器 1 分光器 2 1号楼左单元 1层 1号楼左单元 2层 1号楼左单元 3层 1号楼左单元 4层 1号楼右单元 1层 1号楼右单元 2层 1号楼右单元 3层 1号楼右单元 4层 二级分光； 1级： 2:8 2级： 1:4 分路比： 1:32 分光器 4 . 设置于各楼层弱电间 ODB内 设置于各楼层弱电间 ODB内 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 设计实例二：创智天地 GPON接入方案 系统结构图 新江体汇聚点 FE GPON OLT 新江湾 40环 STM-64 MSP ONU 1层 A 创智天地移动机房 分光器 1 分光器 2 1号楼左单元 1层 1号楼左单元 2层 1号楼左单元 3层 1号楼左单元 4层 1号楼右单元 1层 1号楼右单元 2层 1号楼右单元 3层 1号楼右单元 4层 分光器 4 . ONU 1层 B ONU 1层 C ONU 2层 A ONU 2层 B ONU 2层 C ONU 1层 A ONU 1层 B ONU 1层 C ONU 2层 A ONU 2层 B ONU 2层 C 就近 CMNET数据节点 二级分光： 1级 ： 2:8 2级 ： 1:4 分路比： 1:32 系统保护： PON口保护、主干光缆保护方式 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 工程设计总结：查勘时需获取的信息 一、楼宇信息及用户信息 楼宇类型：商务楼（甲、乙级）、小区（高中低档）； 楼层面积及层数； 用户分布： x-x层商场， x-x层办公室； 用户业务需求及带宽需求； 二、管道、管弄及槽道资源信息 红线外管道是否已与小区或商务楼宇沟通 小区内部的管道资源 商务楼宇的垂直弱电管弄及楼层弱电间资源（布放线缆和综合箱安装位置） 小区的垂直管弄及楼道资源（布放线缆和综合箱安装位置） 小区和商务楼宇的水平槽道资源 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 工程设计总结：查勘时需获取的信息 三、分光器、综合箱。 MDU设置 确定分光器的安装方式、位置、尺寸（机房内可安装在综合架、墙壁、 ODF架上）等； 确定综合箱的安装位置； MDU的引电方式； 四、确定 PON系统的保护方式及光缆路由 华信邮电咨询设计研究院有限公司 () 工程设计总结：光缆配线方案 一、高层商务楼宇配线方案 影响光缆配线方案主要因素有业务发展模式（ FTTO/FTTB+LAN），垂直管弄空间、楼层弱电间设备安装位置，用户数量及纤芯需求等 1、 FTTO模式下，垂直管弄可一次性布放多根光 缆，今后用户接入时不允许再占用垂直管