《广播电视网络光纤到户实施方案》

1、广播电视网络光纤到户实施方案设计目录 23PON4567891011 13 14摘要光纤到户英文简称 (FTTH), 是 FiberTo The Home的缩写 , 从广义上说是指一根光纤直接到家庭。 FTTH是指将光网络单元安装在企业用户或住家用户处, 在光接入系列中除光纤到桌面外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH 具有显著的优越性 , 除了能够增强网络对数据格式、 波长和速率透明性外 , 对环境和供电的要求不是太高 ; 又能提供更大的带宽。 FTTH与光纤接入有着十分紧密的联系。光纤接入指用户与局端之间完全以光纤作为传输媒体。 由于光纤传输的复用技术发展速度较快 , 目前大多数已经实现

2、实用。F FTTH(光纤到户 ) 是将光网络单元 (ONU)安装在住家用户或企业用户处 , 是最靠近用户的光接入网应用类型。随着视频、数字电视、 IPTV 等高带宽多媒体应用的普及 , 商业大客户对网络带宽、稳定性需求的提高 , 国内对于 FTTH的讨论逐渐升温 , 市场需求、日渐降低的成本以及前所未有的历史机遇, 正推动着FTTH在我国的应用, 使其成为未来2-3年我国通信产业发展的一个新亮点。近年来 ,FTTH 相关技术快速发展 , 已成为电信领域的热点技术, 从 155Mb/s 及 622Mb/s的 BPON(APON)、非标准的百兆 EPON发展到支持 1.25Gb/s 线路速率的 I

3、EEE 标准的 EPON和 2.5Gb/s 的 ITU-T 标准的 GPON。本论文首先概述了 FTTH的系统结构 , 对 EPON技术作了较为详细的论述. 其次 ,分析和阐述了 EPON的原理和关键技术。【关键词】 EPON； FTTH; GPONSummaryFiber to the home ( English abbreviation FTTH ), is Fiber To The Home abbreviations, say from broad sense refers to a direct fiber to the home. FTTH refers to the optic

4、al network unit is installed in the enterprise user or home users, in the optical access Series in addition to fiber to the desk and closest to the user of the optical access network application types. FTTH has significant advantages, in addition to enhance network data format, wavelength and rate t

5、ransparency, on the environment and the requirements of power supply is not too high; and can provide greater bandwidth. FTTH and fiber access has very close links. Optical fiber access refers to the user and terminal optical fiber as the transmission medium between completely. Because the optical f

6、iber transmission multiplexing technology fast development, most of the current has been achieved practical.F FTTH ( fiber to the home ) is an optical network unit ( ONU ) installed in a home user or business user, is closest to the user of the optical access network application types. As the video,

7、 digital TV, IPTV high-bandwidth multimedia applications, business customers on the network bandwidth, stability demand rise, domestic about the discussion of the FTTH gradually warming, the market demand, gradually reduced the cost and hitherto unknown historical opportunity, is pushing the FTTH ap

8、plication in our country, to become the next 2-3 years Chinas communication industry development in a new window. In recent years, the rapid development of FTTH technology, has become the hotspot in the field of telecommunications technology, from 155Mb/s and 622Mb/s BPON ( APON ), non-standard orig

9、inal EPON to support 1.25Gb/s line rate IEEE standard EPON and 2.5Gb/s standard ITU-T GPON.This paper first gives an overview of the system structure of the FTTH, the EPON technology have been discussed in detail. Secondly, analyzes and expounds the principle and key technology of EPON. Key words EP

10、ON; FTTH; GPON第一章引言随着三网融合的推进和宽带业务的发展，人们对网路的带宽要求越来越高，而网络接入的部分成为提高带宽的“瓶颈” ，突破瓶颈变的越来越急迫，只有突破带宽的“瓶颈”，才能使整个网络发挥作用，才能推动各种业务的开展政府很早就提出了三网融合的计划，但由于体制、技术等方面的“瓶颈”，未能很早的实现。 2010 年国务院才做出了加快三网融合的决定，即：电信网、广播电视网和宽带互联网的融合。三网融合本质上是技术趋同的IP 网络上承载广电、电信和互联网业务， 而终端则为多业务支持及多业务接入。对于老百姓而言三网融合给他们带了极大地方便。CNNIC发布的统计报告显示，截止2010

11、 年 6 月底中国网民规模达到4.2 亿。较 2009 年底增加了 3600 万人，超过世界平均水平。 而广播电视网路一直处在电视传输业务，在宽带上就是零起步。 在三网融合的大政策下， 对于竞争处于劣势，需要一种强有力的竞争技术。光纤到户FTTH(Fiber To The Home ) 正是广电网络及需求的一种技术FTTH顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体说，FTTH是指将光网络单元（ ONU）安装在用户家或企业用户，是光接入系列中除FTTD（光纤到桌面）外最靠近用户的光接入网。在技术上来讲，FTTH分三种方式，一是应用光交换技术做到光纤到户(FTTH)；二是采用光纤收发器实现光纤到户（FT

12、TH）；三是基于无源光网络（ PON）技术进行光纤到户 (FTTH)。三种方式中 PON是占用资源少，维护量最少且方便。智能化管理的方式。第二章PON 技术PON是一种纯介质网络，由于消除局端与用户端之间的有源设备，能避免外部干扰，减少设备的故障率，提高网络整体的可靠性，还能节省成本，最大的特点是可传输任何制式和速率的信号。PON主要分为 EPON、GPON等。 PON最佳的技术是采用点到多点，无源光纤传输。EPON的上下行传输速率是 1Gbit/s, 支持 10KM和 20KM的两种最大传输距离，多用户享受带宽，支持 1:16 、 1:32 最大支持 1:64 。GPON是 EPON升级版，

13、可提供 10Gbit 上下行传输速率，同样支持 10KM和 20KM两种传输，支持1:64甚至1:128.一个典型的 EPON系统由 OLT、ONU、ODN组成。OLT(OptiCall放在中心机房, ONU(Opticall Network Unit)为用户端设备Distributed Network)是光配线网 , 主要由一个或数个光分裂器Line Termina),ODN (Optica1l(Splitter)来连接 OLT和 ONU,它的功能是分发下行数据并集中上行数据。 OLT既是一个交换机或路由器 , 又是一个多业务提供平台 , 提供面向无源光纤网络的光纤接口。 OLT除了提供网络

14、集中和接入的功能外 , 还可以针对用户的 QoS/SLA的不同要求进行带宽分配 , 网络安全和管理配置。光分裂器是一个简单设备 , 它不需要电源 , 可以置于全天候的环境中 , 一般一个光分裂器的分线率为 2、 4 或 8, 并可以多级连接。在EPON中,OLT 到 ONU间的距离最大可达2Okm,如果使用光纤放大器 ( 有源中继器 ),距离还可以延长。EPON中的 ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议, 在中带宽和高带宽的 ONU中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。这种类型的ONU可以通过层叠来为多个最终用户提供相当高的共享带宽。 因为都使用以太网协议 , 在通信的过程中

15、, 就无需协议转换 , 而实现 ONU对用户数据的透明传送。当然 , 对于光纤到家 (FTTH)的接入方式 ,ONU 可以不需要交换功能 , 从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。远程业务分配控制管理可以让运营商通过对用户不同时段的不同业务需求做出响应 , 这样可以提高用户满意度。运营商可以通过中心管理系统对OLT、ONU等所有网络单元设备进行管理, 可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。第三章设计原因我国宽带上网用户的比例逐年增长 , 但广播电视网络目前只有数字电视基本业务，宽带使用已经融入到人们的正常生活中去。 高清电视的使用让家庭用户对带宽的需求相对增加 , 对带宽的需求将会

16、由 5M增至 10M。这恰恰符合了光纤到户的特点 , 它的带宽比较宽 , 可以大规模运用。这样能够在较长时期内满足各种宽带增值业务的要求 , 其功能也会越来越完善。市场经济的竞争性导致价格降低 ,ADSL 和其它宽带接入的月使用费已经开始减少到几十元以下 , 宽带接入市场需要走低成本的道路 , 只有低成本的光纤到户才会有被使用和占有市场的可能性。 当光纤用户的单个成本低于 ADSL时, 光纤网络规模不仅会扩大 , 其用户数量也会增加 , 那个时候光纤到户的普及也就是理所当然的事情了。 而且光纤到户技术还能带动产业发展 FTTH 接入网的发展与光纤、光电器件、传输设备和系统设备密切相关 , 发展

17、光纤到户能够促进网上业务朝着多元化的发展方向改进 , 数字电视、电子银行、网上购物、在线游戏、电影点播、远程教育、视频会议、电子商务等将会是最新的业务。网上业务的开展将促进物流配送、个性化服务、咨询等服务行业的发展。尽管光纤到户已得到了普遍的应用 , 但在我国总来说还是处于发展初期 , 达到成熟阶段还需要一段时间。 无源光网络接入技术和小区有源交换光网络接入技术是目前光纤到户技术的两个部分 , 由于各自的特点它们适用于不同的环境场合。根据不同的情况 , 我们可以选择合适的光纤到户接入技术 , 这样能够增强光纤的实用性 , 有利于发展 FTTH应用技术的策略。第四章方案选择本次方案按照每户两路高

18、清 IPTV 、两路高速上网业务进行考虑。其中标清节目 100 套，高清节目 10 套。各业务所上下行带宽需求及所占带宽和并发比如表1所示。表 1 各业务宽带需求及并发比业务类型提供节目下行带宽上行带宽所需带宽并发比标清电视100 套2-3Mb/s50kb/s1003M=300M100%组播高清电视10 套6-10Mb/s50kb/s10 10M=100M100%组播高清点播 1多个节目源1M2M10M30%高清点播 2多个节目源1M2M20M30%高速上网 12-6Mb/s512kb/s-1Mb/s4M33%高速上网 22-6Mb/s 512kb/s-1Mb/s8M33%IP 语音2 路10

19、0kb/s100kb/s200k100%设 n 为单个 PON 口接入的宽带用户数，各业务所需要的宽带如下：直播用户数大于频道数： 300M（100 套标清） +100M（10 套高清）；点播： n 10M 30% 60%+n 20M 30% 40%家庭一台电视高清点播需求60%，两台高清点播需求40%；高速上网： n 4M33% 80%+n 8M33% 20%家庭一台PC 上网带宽需求80%，两台 PC上网带宽需求 20%；VoIP 语音： n220k;为保证各业务所需服务质量， 假设 EPON带宽为 950M，考虑到 EPON系统开销，整个带宽需要满足： 300M+100M+n10M 30

20、%60%+n 20M 30%40%+n4M 33%80%+n 8M33%20%+ n 220k 950M：结果 n95所以本方案采用 1:32 分光比，远小于 PON口用户数量，能很长时间满足用户带宽需求。按 1:32 分路比，每个 PON口下的业务带宽为： 300M+100M+32 10M30%60%+32 20M 30% 40%+ 32 4M 33% 80%+32 8M 33% 20%+ 32 220k=586M考虑到组播协议与上联接口有一定带宽的冗余，所以上接口和 PON接口按照 1:2 比例规划。第五章总体架构广电网络在城区基本有20%的网络实现光纤楼。宽带网络在城区已覆盖90%以上的

21、用户，以五类线的形式入户，实现了A、 B 网同时入户。目前，尚有老城区以及郊区村落上没有达到宽带覆盖，这部分用户占到整个用户数的40%左右，它们分布广而且都是平房户，新布网难度较大， 用户层次较低， 大多数是老年用户，对高带宽网络需求不高。光纤入户整体网络构架如下图1：图 1 光纤入户整体构架图一台 OLT 设备可插 16 块 PON 版，每个 PON 板有 8 个 PON 口，每个 PON 口可带 32 个用户（分光比为 1： 32），则一台 OLT 可带用户 16 8 32=4096 户。 每个 PON口带 宽 100OMbit/s ，则每 户平 均带宽 1000 32=31.25Mbit

22、/s 。假设该地区并发率为 50%，每户带宽可达 60Mbit/s ，因此在机房一台 OLT基本满足布网需求。第六章光纤到户布网实施方案光线路终端置于广电网络中心机房 , 无源光分配器放置能靠近用户端的光网络单元 ; 光线路终端与光网络单元之间的距离与电信运营商中心机房到用户的距离相等 ; 这些都是理想无源光网络结构与分布的特点。这种结构和布局使得从中心机房至用户的整个网络为无源网络 ; 不仅能够大量节约中心机房至用户的光缆资源 ; 还能精简中心机房设备数量与规模 , 减少中心机房配线数量 , 从而大量节约中心机房至用户的光缆资源 , 实现资源的有效利用。根据汇聚机房位置， 由馈线光缆连接小区

23、内的机房， 光交接箱设在小区机房，使用 1：32 分光，这样一个分光器基本可以服务一栋楼， 这样楼内的单元分配箱，可作为分光交接箱， 对于老小区使用配线光缆送到每个单元分配箱， 配线箱根据实际情况安装， 在用皮线光缆送到用户家中， 对于新建小区按实际情况建设单元分配箱，用皮线光缆送到用户家中。施工关键注意一下几点：馈线光缆是从机房到光分路器的线路，这条线路较长，熔接工艺及质量要求高，交接箱位置合理。配线光缆是交接箱到单元分配箱的线路，这段要求走线规范、熔接工艺质量好，盘纤规范。皮线光缆是单元分配箱到用户的线路， 这段线路要走线规范、 线缆不能重压、冷杰工艺要到位。第七章光纤到户网络需要求FTT

24、H 存在着很大的优越性 , 主要表现为 :1.它是无源网络 , 从局端到用户 , 中间基本上可以做到无源 ;2. 带宽比较宽 , 距离较长 , 这对于运营商是很有利的 , 可以大规模运用 ;3. 由于是在光纤上承载的业务 , 很少会出现问题 ;4. 带宽比较宽使得它本身支持的协议灵活度较好 ;5. 随着技术的发展 , 它的功能将会越来越完善。他最吸引人地方在于它具有极大的带宽 , 能够有效地解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象问题。 如果把光纤直接接至用户家 , 其带宽、波长和传输技术种类是不受限制的 , 这样对于一些新业务的引入是很有利的。光纤到户不仅是最理想业务的透明网络

25、, 也是发展接入网的最终方式。尽管移动通信技术及其业务发展速度很快 , 但是存在着终端体积不大、带宽有限、显示屏受限等问题 , 选择光纤到户技术的人数还是比较多的。FTTH因其使用的光纤传输介质无噪声， 无辐射，抗 EMI 能力强，通讯系统不受带宽、距离限制等优势而得到较快推广。 随着各国对带宽的需求的增长， 近年来 FTTH有加速的趋势。据美国 GARTNER公司最新发表的报告，亚太地区宽带用户数在 2004 年增长了 50%（从 2003 年的 4078 万户增长到 2004 年的 6100 万户），其中泰国的增长率甚至高达 1456%，印度增长了 236%，而日本 FTTH用户从 200

26、2年 12,000 增加到 2003 年 531,000, 日本运营商主推的光纤到户占75的市场，预计在 2005 年可以达到百分之百的光纤到户的覆盖度，2003 年欧洲的 FTTH 用户数为 40 万，虽不如日本，但大大高于美国同期的水平，而且从现在起到 2008 年，欧洲的 FTTH 用户数将每年增长 60。所以目前广电网络最迫切的是HTTF工程，光纤到户工程是中心机房到每个小区汇聚（或村屯汇聚）双路路由，每个路由需要保证4 芯光纤，共 8 芯光纤，假设有 50 个汇聚，共计需要400 芯光纤。目前广播电视网络光纤资源基本无法满足，需要重新架设光纤；从汇聚到到每个楼内汇聚，需要4 芯光缆，

27、假设有30 个楼内汇聚，共计120 芯光纤，目前新建小区基本满足，老城区基本不能满足需要双向网改造；单元汇聚到用户家，这部分光纤资源基本需要重建。第八章光纤到户投资费用概算网络的工程建设费用主要分成两大部分：工程设备建设费用和线路建设费用。基本计算公式：工程建设费用 =设备成本 +线路成本 +施工安装费设备成本包括 : 用户端设备 ONU、局端设备 OLT、分光器等成本。线路成本包括：光缆、光交接箱、等成本之和。施工安装费包括：安装设备、线路敷设、人工费以及相关辅助材料费。光缆工程通用的计算公式：安装施工费 =设备费用 10%+光缆费用 20%EPON组网的工程建设成本， OLT在局端机房，

28、1:32 分光器在小区机房， 假设距 OLT为 2.5KM，与用户端 ONU距离 0.5KM。如图 4 所示：图 4 光分比示意图根据成本计算模型，采用 EPON技术实现 FTTH的网络投资成本。在该模式下每个用户最小保证带宽 30Mbit/s 。如表 2：表 2 EPON组网投资成本统计表成本建设项目200 户总价 / 每户每兆10 户总价 / 每户每兆带宽价格带宽价格主材料费用（元）261900/43.6526700/89设备施工费（元）24510/4.091830/6.10线路施工费（元）33600/5.6016800/56总工程建设成本（元）320010/53.3445330/51.1

29、0由上表可以看出户均在1500 元左右。第九章光纤到户建设方案规范性小区（新建小区及老小区）目前无源光网络技术不十分成熟 , 而且设备价格居高不下情况下。目前大多数小区设有机房这 , 具体布局情况如图一所示 , 因此 FTTH接入方式选择小区有源交换光网络的点对点接入技术更具有科学性和可行性。 有源交换光网络的点对点技术除了运用起来成熟外 , 而且成本低 ; 在提供较宽的带宽时能与实际的计算机网络实现无缝链接 ; 不需要在小区里增加中心机房 ; 建设和运营维护网络的成本低 ; 设备端口可以根据接入用户数增加而逐步扩容 , 利用率高。所以新建小区采取如图 5 所示的设计方。图 5 新建小区改造设计方案光纤直接入户， 实现三网合一， 可开展数据 IPTV互动点播电视 +CATV业务。光纤直接入户， 20 公里覆盖半径，实现少局所，广覆盖。丰富的 ONU类型，满足开展不同业务类型的需要。老城区、郊区光纤到户改造方案老城区、郊区光纤到户改造，采用两级分光，一级分光设置在机房，二级分光设置在居民住在，应用野外型皮线光缆到用户 , 如图 6用光缆到村，利用同轴电缆入户，解决郊区宽带入户问题。提供不同容量、灵活配比用户宽带，用POTS窄带接口 ONU，一个 ONU解决一个村落的宽窄带接入。完善的室外机柜系列产品解决农村接入机房选址困难的问题。图 6 老城区、郊区改造方案乡镇改造方案将汇聚层