FTTH建设策略研究.doc

FTTH 建设策略研究建设策略研究 研究单位 华信邮电设计研究院有限公司 网络研究院 陆丹 完成日期 2006 年 12 月 FTTH 建设策略研究 I 目 录 1 概述 1 1 1 项目的背景 1 1 2 主要内容 1 2 FTTH 技术简介 2 2 1 FTTH 的概念 2 2 2 FTTH 网络结构 2 2 3 FTTH 技术发展现状 3 2 3 1 P2P 实现技术 4 2 3 2 P2MP 实现技术 4 2 4 小结 6 3 FTTH 网络应用 7 3 1 FTTH 业务类型 7 3 2 FTTH 应用模式 7 3 2 1 FTTH O 应用 8 3 2 2 FTTB C 应用 9 3 3 小结 10 4 1 OLT 规划 11 4 1 1 配置原则 11 4 1 2 容量测算 11 4 1 3 设备选择 11 4 2 ONU 规划 12 4 2 1 配置原则 12 4 2 2 容量测算 12 4 2 3 设备选择 12 4 3 ODN 网络规划 13 4 3 1 分光方式 13 4 3 2 无源光器件设置 14 4 3 3 光缆与纤芯规划 15 4 3 4 设备选择 15 4 4 系统保护 20 4 5 系统光指标 21 FTTH 建设策略研究 II 4 5 1 光功率预算 21 4 5 1 光回波损耗 22 4 6 小结 22 5 FTTH 网络设计 23 5 1 OLT 23 5 1 1 OLT 放置位置 23 5 1 2 OLT 安装要求 23 5 1 3 供电与接地要求 23 5 2 ONU 23 5 2 1 放置位置 23 5 2 2 安装要求 23 5 2 3 供电要求 23 5 3 ODN 24 5 3 1 ODN 分路器的设置 24 5 3 2 布线设计 27 5 4 小结 31 6 FTTH 的成本分析 31 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司1 1 概述 1 1 项目的背景 光纤到户 FTTH 技术由于具有带宽高 可靠性高 维护成本低等优点 随着设 备成本的降低 IP TV 等业务对高速接入的需求 宽带市场的发育 宽带产业链的形成 以及发展政策的好转 已成为越来越重要的宽带接入方式 FTTH 作为传统电信运营商 和新兴电信运营商共同关注的热点 将在今后几年逐渐成为宽带接入市场的中坚力量 本课题在充分调研的基础上试图对 FTTH 的技术成熟度 多业务接入能力等进行 评估 研究 PON 终端开放性 用户接入控制等关键技术 同时对 FTTH 工程设计与建 设等方面进行研究 1 2 主要内容 本报告对 FTTH 工程设计和建设方面进行研究和论证 主要内容包括 1 FTTH 技术简介 介绍 FTTH 的概念 网络结构和实现技术的现状 2 FTTH 网络应用 在需求分析的基础上介绍 FTTH 承载的业务类型 以及讨论各 种应用模式 3 FTTH 网元介绍 包括 OLT ONU 设备介绍 以及组成 ODN 的各个无源器件 的概念和描述 4 FTTH 网络规划研究 包括 OLT ONU 的设置原则 容量测算和设备选择 ODN 的分光方式 无源器件设置 光缆和纤芯规划和设备选择 系统的保护倒换 光指标和网络资源规划 5 FTTH 的网络设计与安装 包括 OLT 和 ONU 的安放位置 安装要求和供电要求 ODN 的器件放置和布线设计等 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司2 2 FTTH 技术简介 2 1 FTTH 的概念 FTTH Fiber to the Home 包含两层含义 可以泛指一类技术 也可以特指光纤 到户的网络应用形态 本课题中的 FTTH 网络指采用 FTTH 技术组网的宽带接入网 FTTH 分为点对点 P2P 方式和点对多点 P2MP 方式 如图 0 1 1 所示 相比 于 P2P 方式 P2MP 方式对局端端口的占用少且大大减少光纤和光电收发器的数目 具有更为广泛的应用场合 局端 用户端 用户端 用户端 a 点到点 P2P 方式 局端 用户端 用户端 分配点 用户端 b 点到多点 P2MP 方式 图 0 1 1 P2P 和 P2MP 方式 FTTH 有两种含义 狭义上的 FTTH Fiber to the Home 光纤到户 是指仅利用 光纤媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式 引入光纤由单个家庭住宅独享 广义 上的 FTTH 泛指 FTTH 的各种网络应用 根据用户单元在接入网中所处的位置不同 包括光纤到路边 FTTC 光纤到大楼 FTTB 光纤到户 FTTH 和光纤到办公 室 FTTO 本文中的 FTTH 指的是广义上的 FTTH 即 FTTx 2 2 FTTH 网络结构 FTTH 系统由 OLT 光线路终端 ONU 光用户单元 和 ODN 光分配网 组 成 其网络组织结构如图 0 2 2 所示 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司3 OLT ONU ONT 1 无源光分路器 ODN IFPON IFPON IFPON PON专用接口 注 ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联 ONU ONT 2 ONU ONT n 网络侧接口 SNI 用户侧接口 UNI 图 0 2 2 FTTH 网络组织结构 OLT 一方面将承载各种业务的信号进行汇聚 按照一定的信号格式送入接入部分 以便向终端用户传输 另一方面将来自终端用户的信号按照业务类型分别送入各业务 网中 ONU 负责与 OLT 之间的信息互通 并可通过内置或外挂用户网络接口设备的方 式提供用户接入 ODN 为 OLT 与 ONU 之间提供光传输手段 反之亦然 ODN 可以组成星型 树 型 总线型和环型拓扑等结构 星型拓扑结构对应 P2P 方式 树型 总线型和环型拓 扑结构对应 P2MP PON 方式 FTTH 系统以树型拓扑结构的 PON 系统为主 图 2 2 中的 IFRON 接口实际上划分了 FTTH 系统的分工界面 在 OLT 的 PON 接 口以上属于局端设备的工程设计和建设 主要涉及 OLT 的设备布放 网络侧接口要求 等 在 ONU 的 PON 接口以下属于用户端设备的工程设计和建设 主要涉及 ONU 的 设备布放 供电要求 用户侧接口等 OLT 与 ONU 的 PON 接口之间属于 ODN 的工 程设计和建设 涉及到光分路器等无源设备的安放位置 光纤光缆的敷设要求 连接 器的技术要求 线路的传输指标等 2 3 FTTH 技术发展现状 FTTH 的两种实现方式 P2P 和 P2MP 的实现技术分类如图 0 3 所示 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司4 FTTx AON FEM P2P xPON P2MP Optical Ethernet Media Converter BPONGPONAPONEPON 图 0 3 1 FTTH 实现技术体制 2 3 1 P2P 实现技术 P2P 方式的 FTTH 系统主要技术是点对点光以太网 IEEE802 3ah G 985 和媒体 转换器 MC 方式 媒体转换器方式是将电信号转换成光信号进行长距离传输的技术实现方式 是对 于已有的电的 Ethernet 设备要加上 MC 如图 0 3 2 所示 图 0 3 2 点到点的媒体转换器 MC 方式 其中 MC 是一个单纯的光电 电光转换器 它并不对信号包做加工 因此成本低廉 这样用户可以减少升级的成本 是点对点 FTTH 方案过渡期间网络的解决方案 由于 其技术架构相当简单 便宜并直接结合以太网络而一度成为日本 FTTH 的主流 优点 是点到点系统避免了复杂的上行同步技术和终端自动识别技术 另外上行的全部带宽 可被一个终端所用 这非常有利于带宽的扩展 便于在线监测 缺点是随着 FTTH 用 户数量的增加 局端设备和光纤的数量也将会增加 2 3 2 P2MP 实现技术 P2MP 方式的 FTTH 系统即 PON Passive Optical Networking 系统 PON 技术始 于 20 世纪 80 年代初 目前市场上的 PON 产品按照其采用的技术 主要分为 APON BPON ATMPON 宽带 PON EPON 以太网 PON 和 GPON 千兆比特 PON 下面分别对其进行介绍 1 APON BPON APON ATM PON 是 ITU T 在 1995 年提出的 ITU FSAN 定义了相应 G 983 建 议 采用异步转移模式 ATM 的无源光网络 APON 是将 ATM 的多业务 多比特 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司5 速率传输能力以及统计复用的功能与无源光网络 PON 的透明宽带传输能力结合起 来 可以提供现有的从窄带到宽带等各种业务 它的速率为下行 622Mb s 上行 155Mb s 当时 ATM 被期望为在局域网 LAN 城域网 MAN 和主干网占据主要地位 然 而从那以后 以太网技术发展超过了 ATM 现在以太网已经发展成为了一个广为接受 的标准 现在全球有超过 95 的 LAN 都是使用以太网技术 以太网技术发展很快 传输速率从 10 Mbit s 100 Mbit s 到 1 000Mbit s 10 Gbit s 甚至 40Gbit s 呈数量级提 高 应用环境也从 LAN 向 MAN 核心网发展 2001 年底 APON 改名为 BPON Broadband PON 即 宽带无源光网络 2 BPON EPON 是由 IEEE 802 3 工作组在 2000 年 11 月成立的 EFM Ethernet in the First Mile 研究小组提出的 EPON 是几个技术和网络结构的结合 EPON 以以太网为载体 采用点到多点结构 无源光纤传输方式 下行速率目前最高可达到 10 Gbit s 上行以 突发的以太网包方式发送数据流 另外 EPON 也提供运行维护和管理 OAM 功能 和传统的以太网相比 EPON 主要增加了两部分功能 位于媒体接入控制 MAC 层之下的仿真子层和被作为 MAC 层一部分的多点控制协议 MPCP 仿真子层使得 下面的点到多点网络在协议上层看来象是多个点到点链路 这一点是通过在每一个分 组的开始加上逻辑链路标识 LLID 以取代 2 个字节的前导来实现的 EPON 技术和现有的设备具有很好的兼容性 而且 EPON 还可以实现带宽 10 Gbit s 的平滑升级 新发展的服务质量 QoS 技术使以太网对语音 数据和图像业务 的支持成为可能 这些技术包括全双工支持 优先级 802 lp 和虚拟局域网 VLAN 但目前以太网支持多业务的标准还没有形成 它对非数据业务 尤其是 TDM 业务 还不能很好地支持 另外 由于采用采用 8B 10B 的线路编码 EPON 的传输效率较低 3 GPON 2001 年 FSAN 组启动了另外一项标准工作 旨在规范工作速率高于 1Gbit s 的 PON 网络 这项工作被称为 Gigabit PON GPON 2003 年 ITU 批准 GPON FSAN 标准 G 984 GPON 除了支持更高的速率之外 还要以很高的效率支持多种业务 提供 丰富的 OAM P 功能和良好的扩展性 大多数先进国家运营商的代表 提出一整套 吉比特业务需求 GSR 文档 作为提交 ITU T 的标准之一 反过来又成为提议 和开发 GPON 解决方案的基础 这说明 GPON 是一种按照消费者的准确需求设计 由 运营商驱动的解决方案 GPON 标准的设置是基于不同服务需求 提供最有效率和理想的传输速率 同时 兼顾 OAM P 功能以及可扩充的能力 基于这样的设计原则下 GPON 的技术得已成 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司6 为 FTTH 一种全新的解决方案 不但提供高速带宽 而且支持各种接入服务 特别是 在 Data 及 TDM 的传输并且支持原有数据的格式无须再次转换 总之 GPON 继承了 G 983 的成果 具有丰富的业务管理能力 GPON 的核心基 础是 GFP 它具有覆盖任何可能出现的新业务的适配能力 包括数字视频 存储网络 SAN 电子商务等 GPON 具有面向未来的 可升级的多业务环境 能为将来的 业务提供清晰的转移路线 而不需要中断和改变现有的 GPON 设备 也不需要以任何 方式改变其传输层 2 4 小结 采用 PON 技术实现 FTTH 可以带来的好处是多方面的 PON 相较与点到点的 MC 方式而言 有以下几点优势 1 节省了大量的光纤资源 2 由于一个局端设备可以支持大量的用户 中心机房设备数量少 网络一旦建立起 来 服务的提供和管理都可以在中心机房进行 从而降低了管理和维护的费用 3 由于光纤带宽容量巨大 未来提高网络速率时 不用对已经铺设的光纤网络进行 改造 可以很好保护现有投资 也可以满足未来业务的需求 4 在 PON 中无有源器件 设备故障少 基本免维护 也不需建设室外机房 节省 供电成本 由此可知 点到多点 PON 的 FTTH 在后期扩容的成本 维护管理的成本以及业务 提供能力等方面优于点到点的 MC 方式 是实现 FTTH 的最佳技术 1 APON BPON 系统的标准化是当前最完善的 当前的设备也比较成熟 有了较为 广泛的应用 但是由于提供的带宽较小 很大程度限制了每个 PON 可服务的用 户的数量 2 EPON 是基于以太网设计的 能够以较低成本高效率地传送 Ethernet IP 业务 但 不能很好地支持 TDM 业务 目前 EPON 技术较为成熟 芯片商用化程度比较 高 在全球的部署较多 3 GPON 以全业务支持 更高的效率 更完善的 QoS 等特征受到越来越多的综合运 营商的青睐 尤其是在北美地区 在 GPON 产品尚未成熟时 运营商宁愿采用 BPON 系统来实施 FTTP 但都明确提出了要求系统能平滑升级到 GPON 的要求 体现出了 GPON 的良好发展势头 总的来说 EPON GPON 是实现 FTTH 的主流技术 因此 本文涉及的 FTTH 技 术主要是 EPON GPON 技术 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司7 3 FTTH 网络应用 FTTH 的网络应用越来越经受着强大的业务驱动力 随着宽带应用越来越多 带宽 的需求也越来越高 像视频会议 在线游戏和 HDTV 这样的应用 每个用户的带宽将 达到 10 20Mb s 在如此高的带宽需求下 传统的技术将无法胜任 比如新一代 xDSL 技术 VDSL2 虽然也能达到很高的带宽 但只能在短距范围内使用 而且对线 路条件有较高的要求 而光纤接入可以在 20 公里范围内很容易达到千兆带宽 并且性 能稳定 所以光节点逐渐下移 接入层逐渐向 FTTH 演进是一个必然的趋势 3 1 FTTH 业务类型 FTTH 网络可以提供宽带实时业务 具有比现有宽带接入方式 DSL LAN 更高 的接入带宽 满足 Triple play 的需要 FTTH 系统作为一种综合接入手段 可以提供语 音 数据 视频和 TDM 业务的接入和承载 如下 1 语音业务 包括 VOIP 语音 及各种增值业务 和 TDM 语音 2 数据业务 互联网接入 Peer to Peer 各种增值业务等 3 视频业务 包括 IPTV 和 CATV IPTV 包括视频直播和点播 VOD 业务 CATV 使用专用波长通道 4 TDM 专线业务 n 64kbit s E1 等 现阶段典型业务的建议参考模型 表 0 1 1 业务类型下行带宽上行带宽 上网业务1M128K 网络游戏192K192K IPTV 视频 标清 2M IPTV 视频 高清 6M VOD3M 可视电话220K220K Peer to Peer4M4M TDM 专线 n 64k 或 2Mn 64k 或 2M 注 上网业务带宽需求可根据不同地区 不同用户群实际情况设定 Peer to Peer 带宽可根据运营情况设定 3 2 FTTH 应用模式 根据业务发展需要 FTTH 系统可以应用于几种网络应用类型 光纤到路边 FTTC 光纤到大楼 FTTB 光纤到户或办公室 FTTH O 等 相应的将 ONU 设置在室外机柜 大楼楼道或竖井内机柜 家庭或办公室内等不同位置 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司8 3 2 1 FTTH O 应用 家庭用户综合接入家庭用户综合接入 对于家庭用户 FTTH 可以提供数据 语音 视频的综合接入 如图 0 2 1 所示 图 0 2 1 家庭用户综合接入 一种情况是 ONU 置于户内开关箱甚至用户桌面 实现真正的光纤到 家 这种 ONU 要求具有 FE 口 POTS 口 CATV 接口以分别对应用户数据 语音 视频的需要 另一种情况是 ONU 家庭网关的应用模式 图 0 2 2 是采用家庭网关提供语音 数据和视频业务的示意图 采用家庭网关实现多业务接入 图 0 2 2 ONU 为家庭网关提供一个网络侧接口 可以根据用户需求 提供有质量保证的带 宽 这样不仅简化了 FTTH 用户端设备 同时用户可以根据需求选用家庭网关 从而 实现对用户的个性化服务 随着家庭网关的发展 可以满足用户家庭几乎所有的应用 对于家庭用户 可以充分利用 FTTH 网络能力提供个人客户综合解决方案以及个 性化的业务解决方案 通过差异化服务 个性化业务管理等方面 提高客户的满意度 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司9 和忠诚度 网吧接入网吧接入 针对网吧 话吧的业务特点 提供网吧 或与话吧合一的解决方案 网吧是大客户的一种 其需求的业务主要是高速宽带上网 位置相对集中 可以 放置无源光分路器在网吧集中点 收容多个网吧 采用 EPON GPON 系统的宽带接入 网吧组网如图 0 2 3 采用 FTTH 系统的网吧接入 图 0 2 3 采用 FTTH 系统的宽带接入网吧组网有以下特点 1 网吧位置相对集中 可以放置无源光分路器在网吧集中点 收容多个网吧 2 PON 至少可以覆盖直径 20 公里的范围 一套 PON 系统可以收容多个网吧集中点 3 可以为网吧提供对称的 100M 带宽 远远高于 ADSL 系统 4 可以制定不同的套餐 按接入速率差别收费 提供给用户多样选择 5 网吧可以宣传自己的光纤接入 吸引更多的使用者 6 商业用户综合接入商业用户综合接入 中小企业的业务需求多样化 对带宽的需求较高 同时带宽的稳定性关联到其商 业利益 这类用户对网络的带宽和稳定性要求都较高 对在合理范围内的费用接受度 较高 愿意用一定的费用换取较高品质的服务 同时 商业用户分布在高档写字楼中 大多数已经具有光纤到 户 的线路条件 大多数 PON 系统都可以同时提供 IP 业务和传统的 TDM 业务 GPON 系统还提 供源模式的 TDM 业务 这样 原有的 ATM FR DDN 等业务都可以通过这套系统 继续提供 服务质量可以较好保证 在同一套平台上可以根据用户的要求随时开通所 需要的业务 容易向全 IP 业务网络过渡 3 2 2 FTTB C 应用 目前宽带业务处于大发展期 ADSL 宽带接入为主 LAN 接入等方式作为补充 对于以太网上行的 ADSL 接入网 DSLAM 到 BRAS 之间的汇聚网络主要承载于 IP 城 域网的接入层 而大多数 IP 城域网接入层采用较低端的以太网交换机组建 即无法在 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司10 接入段保证传输的 QoS 又造成对光纤的浪费 LAN 接入的接入网也存在着同样的问 题 FTTB C 系统可以对以太网业务进行接入和处理 对以太网上行的 DSLAM 以及 LAN 的上行业务进行以太网业务汇聚和收敛后再传送到 BRAS 不但可以扩展 DSL 业 务范围 动态提供上行带宽 还可以节省光纤 减少对核心网设备的 GE 端口占用 FTTB C 主要应用于楼内不方便布放光缆的旧小区或改造小区 将 ONU 设置在室 外机柜 大楼楼道或竖井内机柜 利用已有的入户铜缆 ONU 可以采用下挂或内置用 户接入设备 如以太网交换机 DSLAM IAD PBX 等 的方式 实现用户接入 如图 0 2 4 所示 IP DSLAM 分光器 至少10Km 分光器 ONU 城域网 OLT 局机房 ONU L2 SW BRAS 图 0 2 4 ONU 二层交换机 DSLAM 接入示意 3 3 小结 PON 技术的应用还是比较广泛的 特别是 FTTB C 的应用和传统方式相比有比较 大的优势 由于本结不是本文的重点所在 在此不做进一步的阐述 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司11 4 FTTH 网络规划 4 1 OLT 规划 4 1 1 配置原则 1 OLT 覆盖区域范围应结合用户分布及接入光缆资源情况进行合理设置 需占用 24 个以上 PON 口的区域宜直接在该区域中心位置设置 OLT 2 在 FTTH 建设初期 FTTH 系统用于零散的用户接入 FTTH O 应用 或作为各 种用户接入设备的上联承载系统 FTTB C 应用 宜采用集中设置的原则 在局 端机房设置 OLT 节点覆盖一定区域内的零散 FTTH O 应用用户 以及 FTTB C 应 用用户 对于具有一定规模的 FTTH O 应用 可以直接将 OLT 设置在用户集中区 域的接入点 3 在 FTTH 应用成熟期 宜采用分散设置的原则 将 OLT 设置在条件较好的有线接 入或无线接入点机房 充分实现基础资源的综合利用 4 在需求不明确时 宜选用支持 PON 的综合接入设备提供用户接入 可根据需要直 接在综合接入设备上安插 OLT PON 口板 提供 FTTH 接入 5 在 FTTH 系统承载以太网 IP 类业务时 应定位于二层接入网络 OLT 宜直接上联 IP 城域网的业务接入控制层 BRAS SR 在 BRAS SR 端口资源不足时 OLT 可 以通过以太网级联方式上联至 BRAS SR 级联级数应符合 IP 城域网相关建设指导 意见 6 对于重要的 OLT 节点 应对其上联中继链路实现双归上联 并尽量对上联链路实 行物理层保护 7 OLT 设备的 PON 口数量 应根据需求除以 70 冗余考虑 具体需求按照用户规模 和 ODN 规划来确定 4 1 2 容量测算 在估算 OLT 设备个数和容量时 可采用等效用户数指标 根据 OLT 所覆盖的地 理区域 用户分布特点等 预测规划期内分年度 OLT 需要覆盖的大致用户规模 再根 据 OLT 的等效用户容量 并结合 ODN 组网规划 就可以估算出规划期内每年需要的 OLT 数量和用户容量 4 1 3 设备选择 OLT 设备应符合相应的技术体制 可以根据需要选择支持语音 数据 视频 TDM 等业务能力 并且宜采用扩展能力强 可在线升级的设备 OLT 设备应能灵活地对其所带用户的同类业务进行汇聚 对于所有以太网 IP 类业 务 应支持通过不同的上联端口区分 以及通过相同的上联端口以不同的 VLAN 等方 式区分 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司12 OLT 设备根据用户容量分为机架式和盒式 一般 1 个 19 英寸标准机架内安装的 OLT 设备可提供 250 个以上的 PON 口 对应于典型的 1 32 分光比的 PON 系统 支持 8000 以上的用户 盒式设备则可提供 4 20 个以上的 PON 口 OLT 设备网络侧接口要求如下 1 OLT 提供 GE FE 接口与 BRAS SR 连接 GE 口采用光接口 一般宜用于除 VOIP 业务之外的以太网 IP 类业务上联 业务量较大时配置多个端口并可通 过端口区分业务 FE 口视 BRAS SR 侧端口类型及传输方式来选择配置光口 或电口 一般宜用于 VOIP 业务上联 2 OLT 可提供 V5 PRI 接口与 PSTN 网互联 3 OLT 可提供 N 64kbit s E1 T1 E3 T3 STM 1 等接口与 DDN FR ATM 网 络互联 4 OLT 可提供 PDH STM 1 接口与传输网互联 如需提供 CATV 业务 OLT 应配置 WDM 模块及 CATV 接口 4 2 ONU 规划 4 2 1 配置原则 1 根据业务发展需要 可选择将 ONU 设置在室外机柜 大楼楼道或竖井内机 柜 家庭或办公室内等不同位置 实现 FTTC B H O 等网络应用模式 2 对于新建 FTTH 系统的用户 尚无铜缆入户的 宜直接实现 FTTH O 应用 已有铜缆入户的 宜充分利用现有铜缆资源 根据实际情况 先实现 FTTC B 等应用 再视业务发展逐步向 FTTH 过渡 3 对于 FTTH 应用 ONU 宜直接提供各种用户网络接口 对于 FTTB C O 应用 ONU 可以采用下挂或内置用户接入设备 如以太网交换机 DSLAM IAD PBX 等 的方式 实现用户接入 4 对于 FTTH 应用的情形 ONU 尽量安装在用户终端箱内 在用户没有特殊要 求时 尽量不采用桌面安装方式 以减少对光纤的损伤 降低维护成本 4 2 2 容量测算 根据用户分布特点和业务需求种类 性质来确定采用 ONU 的端口类型和数量 并 确定所需 ONU 的数量 4 2 3 设备选择 ONU 设备应符合相应的技术体制 应支持与 OLT 之间芯片级的互联互通 ONU 可根据不同的应用场合配置不同的用户接口 一般情况下 家庭型 ONU 可 提供 1 2 个 FE 接口 1 2 个 POTS 接口 楼道型 ONU 和企业型 ONU 可提供 8 24 个 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司13 FE xDSL POTS 接口或以上接口的组合 或者只提供单个 FE GE 口通过下挂 LAN Switch DSLAM IAD 等设备的方式实现用户接入 如需提供 CATV 业务 ONU 应配置 WDM 模块及 CATV 接口 ONU 设备应符合相应的技术体制 应支持与 OLT 之间芯片级的互联互通 ONU 可根据不同的应用场合配置不同的用户接口 一般情况下 家庭型 ONU 可 提供 1 2 个 FE 接口 1 2 个 POTS 接口 楼道型 ONU 和企业型 ONU 可提供 8 24 个 FE xDSL POTS 接口或以上接口的组合 或者只提供单个 FE GE 口通过下挂 LAN Switch DSLAM IAD 等设备的方式实现用户接入 如需提供 CATV 业务 ONU 应配置 WDM 模块及 CATV 接口 ONU 设备应根据是否提供保护可选择单 PON 口或双 PON 口 ONU 可根据实际应用场合选择配置 FE 接口 DSL 接口 POTS 接口 各类 TDM 接口等 应根据各种应用场合选择家庭型 企业型 楼层型 室外型等 ONU 设备类型 4 3 ODN 网络规划 ODN 网络规划即在满足 FTTH 网络传输系统指标的前提下 对采用的分光方式 无源光器件和光缆进行规划 4 3 1 分光方式 ODN 结构以树型为主 原则上不采用三级及三级以上的分光方式 一级分光方式需要占用较多的主干 配线光缆 但在减少故障点 故障定位 PON 系统带宽优化方面比二级分光方式更有优势 在规划时应综合考虑线路成本 OLT 设备 PON 口成本 维护成本 可扩展性等因素 尽量采用一级分光 从提高光缆资源利用率和 PON 口使用效率的角度出发 二级分光方式适用于用户 较分散的场合 对用户在一定区域内集中且用户需求 ONU 数量 较明确的场合也可 以采用二级分光以减少对主干 配线光缆的占用 节约布线管孔 对于一级分光方式 应根据用户分布情况 找到充分减少 OLT 设备 PON 口需求 数量和充分节约光缆之间的经济平衡点 并综合考虑维护管理等因素 合理的规划光 分路器的设置位置 光分路器靠近 ONU 可节省对主干 配线光缆的占用 光分路器 靠近 OLT 可减少对 OLT PON 口的占用 并且便于对光分路器进行集中维护管理 在 FTTH 网络发展初期 ONU 数量较少且相对比较分散 可暂将光分路器设置在 靠近 OLT 的光分支点 随着用户规模逐步加大 再将光分路器逐步下移至靠近 ONU 的光分支点 应结合 PON 系统性能和用户带宽规划 对 ODN 网的总分路比进行合理设置 保 证该 ODN 带的所有用户在一段时期内业务开展的需要 当用户需求不明朗时 可按服务区内住宅户数的 20 30 进行用户估算 进行 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司14 ODN 组网规划和带宽规划 4 3 2 无源光器件设置 无源光器件主要包括光分路器 光交接箱 光分线盒 光终端盒 光纤信息面板 光纤冷接子 光配线架 ODF 和光接头盒等 1 光分路器光分路器 1 根据分光方式规划及是否提供光纤保护倒换选择适当分光比的光分路器 避免 设置分光比与分光方式规划相差较大的光分路器 2 现阶段 宜选择均匀分光的光分路器 以简化光通路损耗核算 便于工程实施 3 根据分光方式规划将光分路器设置在相应的光分支点 可根据具体设置位置选 择相应规格的光分路器 一般来说 机柜内安装选择单功能器件 光交接箱 分线盒 终端盒内安装的则选择一体化设计器件 4 光分路器数量应按实际需求进行配置 2 光交接箱光交接箱 1 接入层光交接箱在全网内统一规划 2 FTTH 网络的光交接箱主要设置在不设置 OLT 节点或设备 线路间的用户相对 密集区域 小区 大楼 院校等 的中心位置 3 光交接箱的物理设置位置应考虑到便于维护管理 在不增加维护成本的前提下 尽量选择室内安装 4 对于大型楼盘 可设置用于楼内配线的光交接箱 5 应选用与光分路器一体化设计 光分路器可插拔和可扩展的光交接箱 6 可根据需要选择有源光交接箱 以满足安装 ONU 的需要 7 光交接箱的容量应结合分光方式和光分路器的设置位置进行配置 并应考虑一 定的冗余 以满足一段时期内目标覆盖区域内用户接入的需要 3 光分线盒和光终端盒光分线盒和光终端盒 1 根据需要选择单功能器件或者与光分路器一体化设计的器件 2 光分线盒 光终端盒的数量尽量按满足大楼内所有目标用户的接入需求进行配 置 一次性部署到位 3 单个光分线盒 光终端盒的容量一般按 4 24 个接入用户考虑 以覆盖 1 3 层 楼的目标用户为宜 并应考虑一定的端口冗余 4 光纤信息面板光纤信息面板 1 光纤信息面板应根据用户群性质 按需进行设置 2 光纤信息面板适合在实施 FTTO 的写字楼 竞争需要的楼宇采用 对于普通家 庭用户要谨慎采用 宜用用户终端箱替代 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司15 5 光纤冷接子光纤冷接子 1 适合用于分散的 零星的光缆成端 如用于用户端光缆成端和制作光纤信息面 板 2 室内小芯数 单芯 双芯 光缆维护时的接续应主要采用光纤冷接子 6 ODF 1 ODF 宜根据容量需求 尽量选择集成度 模块化程度高的产品 2 可和其他需求共用 ODF 架 7 光接头盒光接头盒 光接头盒的设置与目前接入网一致 4 3 3 光缆与纤芯规划 1 光缆规划原则光缆规划原则 室内 室外用光缆应符合现行技术标准 1 新建光缆全部采用 G 652 单模光缆 2 对于已建有多模光缆的驻地网 在满足光通道损耗和回波损耗的前提下 可以 将单模光缆与多模光缆混合组网 2 纤芯规划纤芯规划 1 入户光缆一般按单芯进行规划 可按照采用的线路保护方式选择双芯 并可根 据需要留 1 芯或 2 芯作为备用 2 在新建光缆实施 FTTB C 时 其纤芯数应结合分光方式规划 按满足大楼内所 有目标用户 FTTH 接入的需求进行设置 并且 实施 FTTB 时 进入大楼的光 缆宜覆盖到所有需要设置光接入终端的楼层 3 对于驻地网内已有光缆要充分利用 当用户规模发展到现有光缆纤芯预警线时 再进行扩容 扩建光缆芯数应结合分光方式规划 按满足其覆盖区域内所有目 标用户 FTTH 接入的需求进行设置 4 新建主干 配线光缆应考虑 10 15 的冗余 4 3 4 设备选择 1 光分路器光分路器 要求光分路器产品符合 Telcordia GR 1209 CORE 和 Telcordia GR 1221 CORE 的标 准 1 结构要求 a 外封装盒要求可根据需要采用壁挂安装或台面安装等各种安装方式 要求盒体 可开启 对于壁挂式 要求提供防盗锁 b 光缆 光纤出入口要求可根据需要开在各个侧面 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司16 c 光缆出入光分路器 要求其弯曲半径不小于光缆直径的 15 倍 d 光缆光纤穿过金属板孔及沿结构件锐边转弯时 应装保护套及衬垫 光纤 尾 纤无论处于何处弯曲 其曲率半径应不小于 37 5mm e 外封装盒的尺寸不宜过大 最大底限应能在 19 英寸标准机架安装 厚度不宜 超过 4U f 盘纤单元应保证光纤 尾纤无论处于何处弯曲 其曲率半径应不小于 37 5mm 保证盘绕的光纤 尾纤不受损伤 其要求参见 YD T 778 1999 的相 关规定 2 材料要求 a 光分路器所有零件采用的材料应具有防腐功能 如该材料无防腐性能应做防腐 处理 其物理 化学性能必须稳定 并与相关连接材料如光缆护套 尾纤护套 相容 为防止腐蚀和其他损害 这些材料还必须与其他设备中所常用的材料相 容 b 光分路器如有采用工程塑料 其燃烧性能应符合 GB T 5169 7 1985 标准中试 验 A 的要求 c 光分路器外封装盒可采用金属 工程塑料等材料 3 光电性能要求 a 光分路单元的光电性能包括工作波长 分光比 插入损耗 均匀性 方向性 回波损耗 偏振相关损耗 PDL 温度相关损耗 TDL 插入损耗对光波长 的敏感度等 b 对于 FBT 光分路器 要求必须工作在 1310nm 1490nm 两个或以上波段下 对于 PLC 光分路器 要求必须工作在 1310nm 1490nm 1550nm 三个或以上 波段下 c 光分路单元的插入损耗 均匀性 方向性 回波损耗 偏振相关损耗 PDL 等 性能应符合国家标准或行业标准的相关规定 表 4 3 2 给出了部分规格的光分 路单元性能指标要求 针对均匀分光 光分路器光电性能要求 表 4 3 2 类型规格插入损耗 dB 均匀性 dB 回波损耗 dB 方向性 dB PDL dB FBT1x2 3 6 0 8 55 55 0 2 FBT1x4 7 3 1 4 55 55 0 3 FBT1x8 11 0 2 0 55 55 0 4 PLC1x4 7 3 0 8 55 60 0 3 PLC1x8 10 7 1 0 55 60 0 3 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司17 类型规格插入损耗 dB 均匀性 dB 回波损耗 dB 方向性 dB PDL dB PLC1x16 14 0 1 5 55 60 0 3 PLC1x32 17 4 2 0 55 60 0 4 PLC1x64 21 0 2 6 55 60 0 5 PLC2x8 11 0 1 6 55 60 0 3 PLC2x16 14 2 1 5 55 60 0 3 PLC2x32 17 7 2 0 55 60 0 5 4 环境性能要求 a 光分路器的环境性能应符合国家标准或行业标准的相关规定 b 工作温度 40 85 c 储藏温度 40 85 d 工作气压 70 106Kpa e 光分路器应防水 防尘 防潮 防腐 防雷 防震 防蛀等 5 选型建议 对于低通道分路器 FBT 与 PLC 除了波长工作范围等固有的差别之外 在性能 体积上相差不是很明显 而 FBT 在价格上更有优势 对于高通道分路器 则 PLC 在性 能 体积上优势更明显 性价比更好 目前业界对这两种技术各执一词 两种工艺技 术也都在不断升级 不断克服各自的缺点 拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不 多和均匀性不良等问题 光波导分路器也在降低成本方面作不懈努力 目前两种器件 在 1 8 以上成本已相差无几 随着分路通道的增加平面波导型分路器价格更优 在 FTTH 工程中 建议 1 4 2 4 以下分路器可选择 1310nm 1490nm 双波段的 FBT 分路器 1 8 以上分路器则选择 PLC 分路器 对于需要不等分分光的情形 但建 议 FTTH 工程中尽量采用均匀分光 可选择 FBT 分路器 2 光纤光缆光纤光缆 1 光纤要求 用于 FTTH 系统的光纤为 G 652 单模光纤 对于早期建设的某些小区 楼道内已 铺设了多模光纤的情况 要求多模光纤长度不超过 300m 并且对应要求 ONU 发光模 块采用单纵模激光器 G 652 单模光纤的尺寸要求见表 4 3 3 B1 1 单模光纤的尺寸参数 表 4 3 3 项目技术指标 1310nm 模场直径 m 8 6 9 5 0 7 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司18 项目技术指标 包层直径 m 125 1 芯 包层同心度误差 m 0 8 包层不圆度 2 涂覆层直径 未着色 m 245 10 涂覆层直径 着色 m 250 15 包层 涂覆层同心度误差 m 12 5 注 光纤带中光纤尺寸参数会有更严格的要求 在某些应用中 可采用其他规格的涂覆层直径 m 例如 400 40 500 50 600 100 700 100 900 100 宏弯损耗要求 光纤以 37 5mm 半径松绕 100 圈 在 1550nm 和 16xxnm 测得的宏 弯损耗应不超过 0 5dB 衰减系数和色散特性要求见表 4 3 4 B1 1 类单模光纤的衰减系数和色散特性 表 4 3 4 技术指标 项目 A 级B 级C 级 1310nm 衰减系数最大值 dB km0 360 400 50 1550nm 衰减系数最大值 dB km0 220 250 40 16xxnm 衰减系数最大值 dB km0 270 30 零色散波长范围 nm1300 1324 零色散斜率最大值 0 993 1288 1339nm 色散系数最大绝对值 ps nm2 km 3 5 1271 1360nm 色散系数最大绝对值 ps nm2 km 5 3 色散 特性 1550nm 色散系数最大值 ps nm2 km 18 偏振模色散 PMD 系数最大值 kmps 0 3 注 16xxnm 波长为待定值 但是 xx 不会超过 25 G 652 中对未成缆光纤 PMD 系数的指标没作规定 对已成缆的 G 652B 类光纤 规定了如下的链路 PMD 要求 M 光缆段数 20 Q 概率 0 01 PMDQ 链路 PMD 系数设计值 0 5 kmps 光纤的环境性能包括衰减温度特性 浸水性能 湿热性能和抗老化性能 分别 如下 a 衰减温度特性 在 60 85 范围内 在 1310nm 和 1550nm 波长 涂覆光纤相 对应于室温允许的附加衰减应不大于 0 05dB km FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司19 b 浸水性能 光纤试样在 23 2 温度下 浸泡在水中 30 天后 在 1310nm 和 1550nm 波长允许的附加衰减应不大于 0 05dB km c 湿热性能 光纤试样在温度为 85 2 和相对湿度不低于 85 条件下 放置 30 天后 在 1310nm 和 1550nm 波长允许的附加衰减应不大于 0 05dB km d 热老化性能 光纤试样在温度为 23 2 条件下 放置 30 天后 在 1310nm 和 1550nm 波长允许的附加衰减应不大于 0 05dB km 2 光缆要求 光缆根据使用环境的不同分为室外光缆和室内光缆 根据网络结构的不同分为主 干光缆 配线光缆和用户光缆 根据光缆内光纤芯数分为单芯光缆 双心光缆 多芯 光缆和光纤带光缆 各种光缆最基本的性能要求如下 护套性能 护套的机械物理性能应符合表 4 3 44 规定 护套的机械物理性能 表 4 3 4 指 标 序 号 项 目单位 聚氯乙 烯护套 阻燃聚乙 烯护套 聚氨酯 护套 抗拉强度 热老化处理前 最小值 MPa12 510 0 热老化前后变化率 TS 最大值 20 热老化处理温度 100 2 1 热老化处理时间h 24 10 待定 断裂伸率 热老化处理前 最小值 150125 热老化处理后 最小值 125100 热老化前后变化率 EB 最大值 20 热老化处理温度 100 2 2 热老化处理时间h 24 10 待定 热收缩率 5 热处理温度 115 3 3 热处理时间h4 耐热冲击 表面无 裂纹 热处理温度 150 2 4 热处理时间h1 高温下抗压性能 最小中值 50 热处理温度 80 2 5 热处理时间h16 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司20 6耐环境应力开裂 50 96 h 失效数 试样数 个 0 10 光缆的机械性能应包括拉伸 压扁 冲击 反复弯曲 扭转 曲挠 弯折和卷绕 等项目 并应通过 YD T 1258 2003 规定的试验方法和试验条件来检验 光缆允许承受的拉伸力和压扁力应符合表 5 规定 光缆允许拉伸力和压扁力的最小值 表 4 3 5 受 力 时 间 拉 伸 力 N 压 扁 力 N 100mm 短暂受力100500 长期受力60100 光缆允许的最小弯曲半径用缆外径 D 的倍数表示 在动态弯曲情况下为 20D 但不 小于 50mm 在静态弯曲情况下为 10D 但不小于 30mm 光缆的环境性能应包括衰减温度特性 燃烧性能和低温卷绕性能等项目 并应通过 YD T 1258 2003 规定的试验方法和试验条件来检验 光缆的适用温度范围有两个级别 其代号为 A 和 B 光缆温度附加衰减对于各类 型光纤只有一个级别 如表 4 3 6 所示 光缆温度特图 0 5 性 表 4 3 6 适用温度范围 允 许 光 纤 附 加 衰 减 dB km 分级 代号 低限 TA高限 TBB1 1 类 A 20 60 B 5 50 单芯 双芯不大于 0 10 多芯 光纤带不大于 0 40 光缆温度附加衰减为适用温度下相对于 20 下的光纤衰减差 阻燃光缆的燃烧性能应满足 a 阻燃性 按用户要求 应能通过单根垂直燃烧试验或成束燃烧试验 b 烟密度 光缆燃烧时释出的烟雾应使透光率不小于 50 c 当用户另有要求时 除非另有规定 还应满足 d 腐蚀性 光缆燃烧时产生气体的 PH 值不小于 4 0 电导率应不大于 10 S mm e 低温下卷绕性能 温度特性 A 级的光缆 应具有耐 15 低温下卷绕的能力 4 4 系统保护 光纤保护主要的有以下三种类型 骨干光纤冗余保护 OLT PON 口冗余保护 全 保护 如图 4 4 6 所示 FTTH 建设策略研究 华信邮电咨询设计研究院有限公司21 PON 口 2 N光分路器 ONU 1 PON 口 PON 口 ONU N OLT a 光纤保护倒换 骨干光纤冗余 PON 口 主 2 N光分路器 PON 口 备 PON 口 PON 口 ONU 1 ONU N OLT b 光纤保护倒换 OLT PON 口冗余 PON 口 主 PON 口 备 ONU 1 ONU N OLTPON 口 PON 口 1 N光分路器 1 N光分路器 c 光纤保护倒换 全保护 光纤保护倒换的三种类型 图 4 4