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1、 第I 页 大连地区 FTTH 工程设计与实施 摘 要 在 21 世纪,随着电子信息技术的迅猛发展,市场需求环境变化,业务多媒 体化、 宽带化的发展对电信网的适应力要求越来越高。而用户接入网的传统技术 手段 ADSL 已经难以适应这种高速发展的通信需求。该市场领域存在着巨大的 市场,在市场潜能的驱动下产生了各式各样的接入网技术。FTTH 宽带具有以下 特征:通信容量大、质量高并且性能稳定,能够防电磁干扰,同时具有保密性强 的优点。在干线通信里,FTTH 宽带扮演着十分重要的角色,在接入网中,FTTH 宽带的接入也会成为技术发展的重点。FTTH 宽带接入是开展宽带接入的长期的 发展方案。 本设计

2、将结合莲花湾小区的网络现状,在分析 FTTH 接入网基本构成、分类 的基础之上,制定莲花湾小区的 FTTH 接入网设计方案,其中包括了 FTTH 接入 网设计目标、设计依据、业务需求以及 FTTH 接入网具体流程等,并对此方案进 行了工程实施,在实施过程中解决了现实中的实际性问题,有效提高住户宽带的 接入速率,使用户拥有更良好的宽带使用体验。 关键词:接入网技术,FTTH,方案设计,工程实施 第II 页 Design and Implementation of FTTH Project in Dalian Abstract In the 21st century, with the rapid

3、 development of electronic information technology, the change of market demand environment, multimedia business, the development of broadband telecommunications network resilience and the higher. And user access network of traditional techniques, ADSL has been difficult to meet the communication nee

4、ds of the rapid development of. The market exist huge market, driven by the market potential produced has the following features a variety of access network technology.FTTH broadband: large communication capacity, high quality and stable performance, is capable of preventing electromagnetic interfer

5、ence, also has advantages of strong secrecy. In the trunk communication, FTTH broadband plays a very important angle Color, in the access network, FTTH broadband access will also become the focus of the development of technology.FTTH broadband access is to carry out the long-term development of broa

6、dband access. This design will combine the network situation of Lianhuawan neighborhood, on the analysis of the basic components of the FTTH access network, classification on the basis to develop the FTTH access network design scheme of Lianhuawan neighborhood, including the FTTH access network desi

7、gn objectives, design basis, business needs and the FTTH access network specific processes, this project and the engineering implementation, in the implementation process to solve the real practical problems, effectively improve the household broadband access rates, users have more good broadband ex

8、perience. Keywords:access network technology,Fiber To The Home,conceptual design,engineering implementation 第 III 页 目 录 1 绪 论 1 1.1 项目建设背景 1 1.2 FTTH 发展的必需性 1 1.3 FTTH 国内外发展现状 2 1.4 本次设计的主要工作与论文结构. 3 2 光接入网的基本原理 4 2.1 FTTH 简介 4 2.2 当前主要的几种宽带接入技术比较. 5 2.3 FTTH 接入技术的组网方式及适用环境 7 2.4 FTTH 中应用到的主要设备 8 2.

9、5 PON 技术基础 10 2.6 GPON 原理与技术 . 10 2.6.1 GPON 工作原理 10 2.6.2 GPON 技术特点 11 3 莲花湾小区 FTTH 接入工程设计 12 3.1 莲花湾小区情况及设计概述. 12 3.2 基本建设及设备选型. 12 3.2.1 局端 OLT 的选择与节点设置 13 3.2.2 用户端 ONT 选择与接入节点设置 . 14 3.3 光缆设计方案. 15 4 莲花湾小区 FTTH 接入工程实施 16 4.1 光缆的选择与安装. 16 4.2 分光器的选择与安装. 16 4.3 用户端 ONT 调制与业务开通 18 4.4 各业务可能出现的问题及解

10、决方案. 19 结 论 21 致 谢 22 参考文献 23 第 IV 页 附录 A 外文文献 . 24 附录 B 外文翻译 . 33 第 1 页 1 绪 论 1.1 项目建设背景 最近几年,高速发展的 IP 局域网和基于互联网协议的骨干网成为了宽带网 络的传输主体。接入网技术作为信息高速公路的“最后一公里”,以其身份成为了 全世界接入网用户的关注点。无源光网络(PON,Passive Optical Network)技术 早已突破光接入网中老式的点到点的解决办法, 选择使用没有有源节点的光纤介 质作为传输渠道,它的优点在于其本身的运行维护费用比较低、业务也相对透明 并且容易升级,于是无源光网络

11、已经成为了三网融合(互联网、电信网络、广播 电视网络)的理想媒介。 为了应接新的业务和挑战,贯彻中国联合网络通信集团有限公司公司对 2015 年大规模开展全业务接入的整体要求。大连联通已经在整个城市范围内开 展了 FTTH 项目的建设。FTTH(光纤到户)作为本次 GPON 工程项目的主要建 设方式,为新建小区的业主提供话音、宽带和 IPTV 业务。 1.2 FTTH 发展的必需性 由于 ADSL 速率的提升空间较小,而用户对宽带业务的应用需求量不断增 加,因此,FTTH 的发展是提高用户宽带业务使用质量必不可少的项目。规模性 发展的 FTTH 有着更多的优势,包括促进经济发展、社会进步,还可

12、以减少有色 金属资源的消耗。主要从以下四个方面做详细的分析。 1、增加商业应用,促进社会进步和经济发展。在 ADSL 时代,以网页浏览、 下载操作等为主的绝大多数应用都是单向的。而 FTTH 为网络办公、视频会议、 网上学习、网络游戏、在线诊疗、IPTV 点播等双向业务的应用提供广阔平台。 这些资源的应用给社会发展进步以及经济的快速发展带来了不可估量的优势和 前景。 2、.投资成本降低。首先,正如国际电信联盟在衡量信息社会 2011的报 告里明确指出:“宽带服务速率越高其单价相对越低”。在国内,FTTH 每线成本 已经由 3000 多元的平均成本降至 2010 年的 1300 元左右,已经到达

13、其业务大规 模建设的关口。其次,FTTH 拥有同时承载语音、数据以及 IPTV 业务的三个光 纤类型的强大功能,使得技术上能够实现三网融合。引入线数减少,提高线路利 第 2 页 用率,有效降低社会产出成本,提高社会效益。另外,铜缆频繁被盗也并不是近 几年的新兴产物。光进铜退之后,可以减少额外的电缆维护成本。最后,雨季会 使铜线用户发生频繁掉线,感知下降的情况,而光纤线路不受雨水影响,即便雨 季到来也丝毫不会影响用户的体验效果。随着维修次数的减少,运营成本也随之 降低了。相反,飞速发展的 FTTH 项目建设促进了 FTTH 设施和 ODN 设备的成 本下降。 3、覆盖范围扩大,客户群增加。原有铜

14、线接入方式仅支持局端出线 2 公里, 而 FTTH 接入方式将此传输距离大幅提升至 20 公里的覆盖范围。使偏远地区和 农村的用户也能体验上网业务。 4、传输速率提高,提升用户感知。传统 ADSL 的传输速率只能达到 4M、 8M 带宽。FTTH 接入方式将传输速度等提升到了 20M、50M,甚至更高,同时 很大程度上降低了因缆线质量不高、长度过长,或串线、干扰等问题导致的网速 慢、频繁掉线等影响用户正常使用问题的出现。 1.3 FTTH 国内外发展现状 2015 年度的欧洲 FTTH 大会在 2 月于波兰华沙举行,根据这次 FTTH 大会 所委托的 HeavyReading 发布的相关数据,

15、截止到 2014 年的年底,包括俄罗斯等 在内的欧洲地区的 44 个国家的 FTTH 用户数已经达到了 3070 万的水平。 HeavyReading 的分析师认为,欧洲的宽带市场存在很大的竞争,但其宽带管制 环境正在向好的方向改变,在过去的一年中,很多现象都在表明 FTTH 的地方战 略部署正在加速, 尤其是在一些东欧国家。 与俄罗斯, 西班牙, 葡萄牙这些 FTTH 发展的领先国家相比,英国,德国等国家的主要宽带运营商仍在着力建设铜线网 络。FTTH 的杀手级应用也还没有产生。在很多地区,用以支持 FTTH 建设的公 共资金也比较匮乏。整个欧洲目前的 3070 万 FTTH 用户中,有 1

16、350 万个用户来 自俄罗斯,约 210 万来自罗马尼亚,约 170 万来自法国,150 万则来自瑞典,而 大部分国家的 FTTH 使用数依旧很低。 日前,据中国信息通信研究院发布数据表示,2016 年全光网城市的建设将 由点及面全面的推开,基本能够实现设区城市光纤网络的全覆盖,城市家庭基本 可以达到 100M 光纤是的全面覆盖,有足够规模的企业可以基本实现 100%光纤 的接入。 第 3 页 预计 2016 年的年底,我国 FTTH 的端口将会超过 3.5 亿,所占比例将会突 破 60%;光纤用户的市场比例将快速扩大,极有可能达到 75%的指标,超越日韩 等国家跃居全球第一的位置。除此之外,

17、20 兆以上的高速宽带用户占的比例将 首次超过半数,固定宽带将会全面的迈入 20M 的时代。骨干网之间的互联架构 会更进一步优化,互联网各环节会实现共同发展,互联网的访问质量将会持续提 高。 1.4 本次设计的主要工作与论文结构 本文以 GPON 关键技术为理论基础,通过剖析并结合 FTTH 的实际状况和 需求提出规划建议,针对大连联通现阶段网络的各项需求给出莲花湾小区 FTTH 整体设计方案。包括工程建设的一般原则,对设备的选择,同时规划了一个业务 承载方案,包括数据、语音、认证方式和上游带宽的计算、电缆敷设的一般技术 要求和各种方案的提出, 最终的设计结果通过实际工程实施展示对新建小区基于

18、 GPON 的 FTTH 入户设计方案,并一步一步完成前期的整体规划设计。设备安装 调测、后期维护总结等一整套工作。最终工程顺利完成,为将来实现 100%光纤 入户覆盖积累了经验,起到了示范作用,为大连联通计划将 50M 及以上宽带接 入网在 2016 年建设成为一个可运营、可维护、可管理、可测量,并适应未来技 术演进发展的宽带接入网积累了经验。增强了未来新应用接入要求能力,提高用 户上网速度,进而提升宽带用户对上网质量的满意度。奠定了以后系统大规模改 造的基础。 本文正文部分共四章,第一章为绪论,叙述了国内外 FTTH 的发展现状。第 二章以 FTTH 相关的理论与基础知识为主,对 FTTH

19、 技术进行全面研究。第三章 围绕大连花湾小区的现状分析了 FTTH 的实现方式,深入研究并设计了 GPON 的 FTTH 解决方案。第四章结合莲花湾地区的 FTTH 工程设计进行具体实施。 第 4 页 2 光接入网的基本原理 2.1 FTTH 简介 FTTH 是光纤直接到户的英文字母缩写,中文缩写为光纤到户。FTTH 是除 FTTD(光纤到桌)之外距离用户最近的光接入网网络类型,它将光网络单元 (ONU)安装到家庭用户或企业用户所在处,此类的接入体系不仅能够提供更 大得带宽,还可以优化网络数据格式、速率波长以及协议的透明度,之外对天气 情况和供电情况的需求也并不苛刻,并且简化了安装以及维护的全

20、过程。谈到 FTTH,首先要简单说明一下光纤的接入,光纤接入是指使得光纤成为局端和用 户端之间的媒介。无源光接入和有源光接入是光纤接入的两种模式。光波传输技 术是光纤用户网的主要技术。就目前的情况而言,光纤传输的复用技术发展得十 分迅速,并且大部分都存在于实际的应用当中。 图 2.1 FTTH 宽带接入网络结构 FTTH(光纤到户)的有线网络系统分馈线段、配线段和入户线段三个部分。 馈线段、引入段和配线段部分的接入网实现了把光纤接入、光节点安置在用户家 里。这种情况下,ONU 作为 ONT 直接连接到用户的家庭网络的 UNI 接口。如 图 2.1 所示,在 FTTH 网络模型里,OLT 放置在

21、城域网的终端机房或小区的机房 第 5 页 内, ONT 放到用户的家中。 话音业务的一个方案是采用传统的电话方式, 由 ONT 提供 POTS 端口,V5 协议集成到 OLT 上,PSTN 交换机由此接入。另一个方案 使用的是 VoIP 技术,用户使用数据通道由 PON 提供的 IP 电话,通过城域网的 VoIP 网关实现和 PSTN 的通信。 OLT 也可以在软交换或 NGN 设备所在地点为软 交换和 NGN 提供接口,通过软交换或 NGN 提供话音业务。 FTTH 拥有 5 大优点:第一,FTTH 是无源光网络,从局端到用户端,这个 过程中基本能够无源,减少了运营商投资成本。第二,FTTH

22、 拥有符合运营商大 规模运用方式的长距离、较宽的带宽。第三,从局端到用户家只要一根光纤,使 得中间的节点数量大大降低, 不仅可以增大带宽, 还能够减少故障的发生。 第四, 比较宽的带宽可以支撑更多的业务,例如话音、视频监控、IPTV 等等,只要一 根光纤就足够了,省去了日后增加新业务时需要重新布线的麻烦。第五,随着技 术的发展,光纤和其他设备的成本大大降低,并很快将与 ADSL 技术相媲美, 包括点对点、1.25G 和 FTTH 的方法都已经具备了基本完善的功能。由于带宽有 限,终端体积、显示屏幕受限等因素,虽然移动通信的发展十分迅速,但人们依 然追求性能相对占优的固定终端,即 FTTH。 2

23、.2 当前主要的几种宽带接入技术比较 1、铜线接入技术 铜线宽带接入技术分为高比特率的用户数字环路(HDSL)、甚高比特率的 用户数字环路(VDSL)以及非对称用户数字环路(ADSL)三种。最原始的铜 线接入技术是使用调制解调器拨号来实现用户接入。 这个接入方式已经无法满足 宽带用户的服务需求。由于电话网络的流行,即使铜线传输带宽是有限的,用户线 的电话线在全球足迹是超过 90%。 我们需要更先进的调制和编码技术来使这些宝 贵的通信资源更加充分地被利用起来。 2、光接入技术 如今,互联网发展的速度越来越快,规模越来越大,涌现出各种各样的数据 业务。人们对带宽的要求越来越高,光接入技术逐渐被人们

24、所关注。光纤接入也 是接入网中重点发展的对象。 点到点有源光纤宽带数字环路适用于原有宽带的改造, 或者过渡区域的用户 使用。因为它集成 IP 语音、媒体、网关功能,使宽带互联网的接入网宽带化程 第 6 页 度逐渐增加,并且还能支持 DSL 等宽带接入业务。光传输技术目前使用的是以 太网光纤直连和 MSTP。内置 MSTP 技术不仅拥有统一管理的能力,还提供综合 承载与组网能力给接入网设备,是一个物美价廉的选择。 点到点有源以太网技术的特点是:局端器件安装便捷,数据传输距离较长, 通过专线接入用户网络,使每一户达到 100Mbit/s 的带宽,且成本随用户数量增 加而增长,适合于用户分散的低密度

25、区域。但是,这种接入方式存在着明显的不 足,那就是光纤设备只能每户专用,空间要求和成本随用户需求量、用户的密集 程度增加而快速增长,因此不适合高密度用户区。全新的 MSTP 技术提供了非 常好的网络性能,拥有更高的业务可靠性。因为它融合了 VC 级联、通用成帧协 议(GFP)和链路容量调整(LCAS)等新功能,这些功能使得 MSTP 技术适用 于企事业用户的光接入。 点对点直接光纤连接的优点是比较容易管理, 没有复杂的上行同步技术且终 端可以自动识别。而缺点就是网络结构专线化,这种结构会增加成本。此外,它 的上行带宽能够被别的终端使用,令带宽继续扩展变为可能,但这需要考虑局端 设备的容量、出口

26、密度、接线室占用等不利因素。 点到多点系统中,多名用户共同使用一个光发射机和光纤,这样就可以多名用户 共同分担布线的成本和核心器件的成本,降低了每一个用户所需的费用,而且还 避免了电磁干扰和有源器件的雷电效应,使线路和外部设备发生故障的概率减 少,提升了系统的可靠性,节约了维护的成本。另外,PON 网络的树形分支 拓扑结构使其适用于居民用户的接入, 这种情况下安设保护功能会让用户接入成 本提高,所以一般不保护或者只进行干线光纤保护。 3、无线接入技术 如果接入网的某一部分或全部应用无线传输介质向用户提供接入服务, 则称 为无线接入技术。无线接入技术拥有扩容便利、覆盖面广泛、可加密等特点。 移动

27、接入技术有蜂窝移动通信系统、卫星通信系统、无线传呼、集群调度等 类型,为用户提供通信服务。主要用于移动 用户和固定用户。 固定无线接入(FWA)技术主要是为固定位置的用户或只进行小范围移动的用户 提供通信服务。固定无线接入网络的主干是 PSTN,FWA 可以说是 PSTN 的无线 延伸,以为用户提供透明的 PSTN 业务为目的。 第 7 页 2.3 FTTH 接入技术的组网方式及适用环境 光纤到户网络拓扑结构可以分为 2 个主要结构:光纤分布式结构和星型结 构。根据节点是否是有源设备,星形结构可以分为有源星型和无源星型。从技术 实现难易度和成本两方面考虑,无源星型结构(PON 结构)更加收到运

28、营商的 青睐。PON 结构虽然定义为星型结构,却允许执行不同网络接入方案。 图 2.2 FTTH 组网方式 如图 2.2 所示,普通无源光网络(PON)的拓扑结构包括一下四个关键点和 三部分光缆: 中心转换点:一般是中心局、远程终端或数据转发器,多半位于城域网环或 通过其他方式链接到“中心”链路上。它可以为成千上万的用户提供接入服务。 干线光缆:始于中心转换点,与本地集中点相连,一般使用带状光缆。 本地集中点: 通常是一个包含无源设备的机柜在住宅区或商业区入口处用以 服务很多用户。 一般的本地集中点最少可以服务 192 个用户, 而在高密度住宅区, 可以服务最多 576 名客户。决定服务数量的

29、主要因素有:使用空间、用户密度和 网络结构的合理性。 分配光缆:始于本地集中点,连接到多个网络接入点。 第 8 页 网络接入点:是整个 PON 网络中最接近用户的部分,通常是一个终端,或 者连接分配光缆和接入光缆的底座式机柜。尽管一个网络接入点最多可以服务 24 名用户,并且可以通过减少终端数量来节约成本,但并不实用,因为接入用 户之前需要管道敷设,会耗费更多的资金,并使网络结构复杂化,不利于后期维 护支撑。因此网络接入点实际只为 48 个用户提供服务。 接入光缆:从网络接入点引出分别独立的光缆连接到每个用户的光网络接 口。接入光缆一般 112 芯不等,但是应用最广泛的是住宅用户使用的 12

30、芯和 商业用户使用的 612 芯。 用户端: 一般是一个与室内布线相连的光网络接口器件, 也可以是电子设备, 或者仅作为直接连接到室内缆的无源网络划分点。 2.4 FTTH 中应用到的主要设备 1、局端 OLT(optical line terminal,光缆终端设备) OLT 分为三个部分: 核心部分、 业务部分和公共部分。 核心部分有汇聚分发、 业务处理和 ODN 适配功能,这些功能用于处理复用/解复用、控制业务质量、宽 带管理、用户隔离和业务隔离、广播和多播等不同业务类型的信息,上行联接业 务功能接口,下行联接 ODN 适配功能。ODN 适配功能用以分配 ODN 接口,一 个 OLT 至

31、少可以提供一个 ODN 接口, 并具有物理光接口的一系列适配功能, 包 括光信号与电信号之间的互相转换,物理媒质访问控制以及定时同步功能。OLT 业务部分具有业务接口功能,包括接口适配、接口保护以及需要时可以处理特定 业务的信令和媒介传输制式转换的功能。 OLT 公共部分包括供电功能和 OAM 功 能。供电功能主要进行外部接入电能的转换,可以把外部供电转化为所需电源, 还可以在必要时提供电源保护功能。OAM 功能提供与网络运营相关的信息,还 拥有处理所有功能块操作、管理和维护功能。 2、光分路器 分光器的作用是通过一个物理信道, 通过一个物理信道将一根纤芯中的光束 传递到多根纤芯,以提高主光纤

32、的利用效率,减少主光纤的数量。 3、ONT 与 ONU 一般来说 ONU 与 ONT 并没有区别,但是严格点来讲,ONT 作为光网络终 端,是直接放置在用户端的,而 ONU 是光网单元,可能与用户之间还有以太网 第 9 页 等其他网络。ONU 有 MDU、MTU、SBU、SFU 等许多不同的类型,适用于不 同情况的 FTTx。但这些名称也只是“俗称”,是没有严格定义的习惯性叫法,不 同国家,不同运营商也有不同的称呼。 一般在 FTTB 模式下的 ONU,具体设备形态也有多种,有不同的容量,有 不同的接入方式(比如 ADSL2+还是 VDSL2,或者是 LAN),有固定式的,有 插卡式的。比如某

33、种插卡式 ONU,可以选择是插入 ADSL 线卡、VDSL 线卡、 语音板、 LAN板, 并且每种线卡还有不同的容量的选择, 而另外一种固定式ONU, 只能提供 12 路 VDSL2。 而一般 FTTH/FTTO 场景下使用的 ONT 设备, 是类似于 MODEM 的小设备, 一般也是做死的,一款大型号下细分一些小型号,用于支持不同的接口(比如是 否带 WIFI,USB,RF,POTS 等接口)。ONT 可以依靠备用电池完成正常工作, 十分节能。ONT 具备以下功能: (1)可配置的以太网接口。 (2)动态带宽分配(配合 OLT 完成)。 (3)安全性功能,支持端口的 MAC 地址限制,支持数

34、据加密。 (4)FEC 前向数据纠错功能。 (5)线路测试功能。 (6)本地管理功能,支持本地管理接口,进行对 ONT 的管理维护功能。 (7)业务隔离确保用户安全,不同用户在 ONT 中不具备二层连接功能,ONT 能够限制每个端口的 MAC 和 IP 地址数量并能绑定 IP 地址到某一端口。 4、光缆交接箱 光缆交接箱,又叫街边柜,一般置于主干光缆,用于光缆分线,它是一种无 源器件,类似于原来的铜缆交接箱的功能,但通过光缆交接箱后,可以把大对数 的光缆分成不同方向的几个小对数光缆,不过这个功能也可以由光缆接头盒实 现。不同的是,光缆交接箱既可以实现光缆跳接,又可以用于测试和维护。光缆 交接箱

35、一般作为馈线光缆和配线光缆的划分点。 5、入户多媒体箱 多媒体箱又叫配线箱,可以将家庭弱电信号统一管理分配布线,例如电话、 电视、网络、监控等,主要用于防止弱电信号被强电信号干扰而造成相关功能失 第 10 页 灵,提高家庭生活质量。现如今,随着信息科技的发展,承载语音、图像、数据 等信息的线路越来越多,给用户的使用、管理与维护造成很大的困扰。因此,将 所有弱电线路统一规划,放置于多媒体箱内,不仅使室内变得美观整洁,还可以 减少由于线路过多互相干扰造成的图像不清、电话杂音大、宽带速度慢等影响, 节约了物资资源,更节省了人力资源。 2.5 PON 技术基础 PON 系统由局端 OLT、含有无源光器

36、件的光分配网(OND)、用户端的光 网络终端(ONT)构成。PON 系统以一根单芯光纤利用波分复用技术完成多波 长传输。OLT 位于中心机房,提供网络侧接口,同时连接上层核心网络,其功能 类似于交换机或路由器。除了提供网络接入、交换功能外,OLT 可以实现不同的 宽带分配、网络安全及管理配置来满足用户的不同需求。通过无缘光分路器, ODN 可以把干线光缆中的信号分配到每一个 ONT,且可以选用不同分路比的分 光器为不同位置的用户做多级连接,最远可以传输 20km。ONT 提供用户端的业 务接口。在 PON 系统规划,通常采用树型拓扑结构。在下行方向。位于中心局 的 OLT 以广播的方式把 IP

37、 数据、话音、视频等业务通过 ODN 中的无缘光分配 器传输给 PON 上所有 ONU 单元。在上行方向,来自不同 ONU 的各种业务信息 由无源光合路器互不干扰地耦合进同一根光纤, 并传递到局端 OLT, 相当于点到 点结构。PON 网络最大的有点在于剔除了户外有源器件,把信号处理功能在用 户住宅和交换机内直接完成。 2.6 GPON 原理与技术 2.6.1 GPON 工作原理 GPON 的结构是由光线路终端、光分配网、光网络单元组成。传输原理上采 用波分复用技术来实现单根光纤双向传输,上行使用 1310nm 波长,下行使用 1490nm 波长,另外对于 CATV 业务使用 1550nm 波

38、长进行区分。GPON 除了支 持以太网业务外还支持传统的 TDM 业务。GPON 定义了一种全新的封装结构, 以 GEM 帧承载业务,封装方式与 EPON 完全不同。GPON 的应用模式有光纤到 楼、光纤到户、光纤到交接箱等。 第 11 页 2.6.2 GPON 技术特点 1、GPON 最主要的特点就是速率的提高、分路比的增大、传输距离增长。 可以支持下行 2.5Gbit/s, 上行 1.25Gbit/s 的带宽。 最大分路比已经提高至 1: 128, 最大传输距离为 60km。 2、GPON 不仅常见的现网 IP 业务,在未来家庭多媒体时代的展望下,符合 未来的综合接入需求。三网融合的高清电

39、视业务、传统的 ATM 业务等都可以实 现,多业务接入能力进一步扩展。 3、有着可靠的 QoS 能力,带宽分配方案中采用 DBA 算法提高网络资源的 利用率,最大限度提升效率。 4、与 EPON 相同,整个光路由中均为无源设备,既节省了成本,免去了电 源的建设投资,又对后期的维护减少了多个障碍点。同时光分配网中分光器可以 采用多级分光以针对不同需求。 5、GPON 设备扩展性强,易升级。对网络的管理和控制功能可以实现远端 判断故障点,省去了工程师现场处理故障的次数。 第 12 页 3 莲花湾小区 FTTH 接入工程设计 3.1 莲花湾小区情况及设计概述 莲花湾小区位于大连市胜利路,一共 12

40、栋楼。按照联通公司的要求,需要 保证每户 20M 以上带宽,可支持话音、数据、IPTV 等多种业务,并利于后期提 速、升级和对新业务的融合能力,简化安装维护的过程。因此,结合前文叙述的 知识理念, 本次设计采用 GPON 方式实现光纤到户。 莲花湾小区每栋楼均 24 层, 两个单元,一梯三户。本次设计 112 号楼共计用户 1728 个用户。用户家中的多 媒体箱由开发商提供,多媒体箱内电源由用户自行引接。 本次设计所需要的新建设备包括局端 OLT、ODN 网络,用户家庭用 ONU 设备。BRAS 设备、PSTN 设备、认证计费平台使用联通公司现有设备。数据业 务采用 PPPoE 拨号方式通过

41、BRAS 接入大连市 IP 网, 语音业务通过 MSTP 方式 接入到 NGN 网。网络结构如图 3.1 所示。 图 3.1 莲花湾小区 FTTH 网络结构 3.2 基本建设及设备选型 本设计通过 GPON 技术实现光纤入户, 为每一个用户安装 ONU 设备并提供 多业务接入能力。其中话音业务由 OLT 设备联接至本地软交换平台,数据业务 通过 BRAS 联接大连本地 IP 网,IPTV 业务利用机顶盒上联到有线电视网。光纤 入户工程实施后,高宽带速率及多业务接入将会为住户带来更优质的生活体验。 第 13 页 3.2.1 局端 OLT 的选择与节点设置 本设计中莲花湾小区 FTTH 工程建设

42、OLT 设备选用中兴 ZXA10-C300 型号 产品。该产品具体参数如表 3.2 所示。 表表 3.1 ZXA10 C300 产品规格和参数产品规格和参数 参数指标 ZXA10 C300 容量和性 能 主控交换板插 槽 2(主备) 业务板插槽数 最大 16 总槽位数 最大 23 PON 容量 单板:8*PON;单框:最大 112*PON 以太网接 口 GE/10GE 单板:4*GE(电/光 SFP) 单板:4*10GE(XFP); 单板:2*10GE(XFP); 单板:2*10GE(XFP)+2*GE(电/光 SFP); TDM接口 E1 单板:32*E1(平衡/非平衡); 所有槽位混插 S

43、TM 单板:2*STM-1(光);1*STM-4(光); 所有槽位混插 电源 电源接口 双路 DC(-48V) 尺寸 尺寸 300mm 深,19 或 21 英寸,10U(9U 单板+1U 风扇) OLT 的放置分为集中放置和分散放置两种,这两种放置方式的区别如图 3.2 所示。 第 14 页 图 3.2 OLT 放置方式对比 本次设计应采用母局内集中设置 OLT 节点的方式,这种放置方式能够减少 上联方向上与其他上层设备的连接,减少故障隐患。一般来说,市区内 OLT 放 置点不能距离用户端太远,如果距离过远,需要把 OLT 节点转移到模块局机房。 因为本小区与所属分局距离少于 60 公里, 因

44、此将 OLT 安装到局端符合 GPON 最 大传输距离的标准。 3.2.2 用户端 ONT 选择与接入节点设置 图 3.3 华为 HG8321R 用户端 ONT 第 15 页 本设计中莲花湾小区FTTH工程建设ONU设备选用华为HG8321RGPON光 猫。如图 3.2 所示,该型号 ONT 具有两个 LAN 口,一个光纤接口,一个 POST 接口。 一般来说,LAN1 口提供宽带上网业务,LAN2 口为 IPTV 提供对应的宽带 接入,POST 口则是我们平时使用的固话接入口,为用户提供话音业务。多媒体 箱已经在小区建设时安装到每个用户的家中,安装时可以直接把 ONU 设备安装 到多媒体箱中

45、,为用户提供数据、话音及 IPTV 等业务。 3.3 光缆设计方案 1、光缆布放要求 施工时,需要把蝶形光缆完全盘开,不能现用现放,这样容易使光缆打结, 造成断路。光缆必须整齐的排放在管道和竖井里,每根光缆标记上用户房号,方 便以后的故障维修。 2、尾纤布放要求 绝大部分用户家都可以只用蝶形光缆完成从室外到室内的接入。 但有少量用 户家需要用到尾纤。尾纤是光纤接入系统中非常容易出现故障的部分,所以在布 放过程中需要用塑料套管对尾纤进行保护, 转弯时不能折成直角, 应该弯成弧形, 并且应该减少转弯次数。尾纤不能绑得太紧,容易出现损耗。安装过程中必须规 范操作,否则很可能出现问题,还会降低用户使用

46、质量,并且容易出现故障,为 以后的维护埋下隐患。 3、光纤接续损耗要求 (1)热熔接损耗 单芯光纤接续,双向衰减平均值应小于 0.08dB。带状光纤接续,每带双向 衰减平均值小于 0.12dB,其中单芯最大值应小于 0.15dB。光纤活动连接器的制 作应在一起检测条件下进行,单芯连接衰减 0.5dB。 (2)机械连接损耗 使用法兰头连接时单芯光纤双向平均衰减值应不大于 0.1dB。现场制作的冷 接子衰减值应不大于 0.5dB。 第 16 页 4 莲花湾小区 FTTH 接入工程实施 4.1 光缆的选择与安装 蝶形引入光缆在入户前一般有户外架空式、管道式、楼内明管式、楼内暗管 式几种敷设方案。户外

47、架空式多应用于市区内平房、农村平房和小区配套设施; 管道式适用于别墅;楼内明管式比较适合现有小区光进铜退改造;楼内暗管式则 主要应用于新建筑物或有暗管穿放条件的现有楼房。 因此本次设计应用楼内暗管 式方案,利用小区建设时敷设的楼体内管道进行蝶形光缆的引入。 蝶形引入光缆一般为椭圆角形或长方形,施工接线时,需要考虑与施工工具 相匹配,与现场连接器进缆口匹配。蝶形引入光缆从光分路箱到用户室内多媒体 箱的过程中不改变程式,并且中间不能有接头。本次设计的光纤选用 ITU-T G.657A 系列光纤。这是通信网使用最广泛,数量最多的光纤,大量应用在高速 率和长距离的传输,质量稳定。 蝶形引入光缆穿墙入户

48、时需要用电钻在合适位置的墙上或门框上打穿直径 1012mm 的孔洞。然后再将蝶形光缆引入孔内入户。注意不能严重磨损或压坏 光缆。入户后直接从户外通过墙内预埋的暗管引入到用户家中的多媒体箱与 ONT 连接。 完成室内蝶形引入光缆的固定之后, 将光缆接头与 ONT 上光纤接入口相连。 室内多媒体箱为用户室内布线的汇聚点, 箱体在小区楼宇建筑施工时预埋在 墙体内,箱内有 220V 电源插座,一般最小的箱体尺寸为 300 350 120(高 宽 深)mm。ONT 器件安装在多媒体箱内,上联端口直接与蝶形光缆插头连接。 在用户端,ONT 与用户设备(计算机、电话机、电视机)之间布线由用户 在进行装修时自

49、行埋设。 4.2 分光器的选择与安装 目前可以满足分光需要的光分路器有两种:第一种是熔融拉锥式光线分路 器, 这种分光器的生产过程利用的是传统的拉锥耦合技术;第二种是平面光波导 分路器,这种分光器是利用光学集成技术生产的。熔锥技术是把两根或多跟光纤 束一起放置在拉锥机上熔融拉伸,并实时监测分光比变化,分光比符合要求时结 束熔融拉伸,其中一端需要保留一根光纤作为输入端,另一端作为多路输出端。 第 17 页 这种分光器的优点在于成熟的技术工艺、低廉的原料成本、可根据要求实时监控 分光比,以此来制作不同的分光器。但这种分光器也有一定的缺点,就是损耗对 光波长要求较高, 需要根据波长选择分光器。 因此本次设计选用平面波导分光器, 这种分光器属于微光学原件型产品,运用光刻技术,在半导体刻板上雕刻 Y 形 波导耦合器并连接在一起来组成逐级分光,也能把多路光信号合成一路信号,成 为合成器。本次设计使用 1:64 和 1:16 的分光器,光纤衰减与损耗如表 4.1 所 示。 表表 4.1 光纤损耗表光纤损耗表 每公里光线插入损耗 0.35db 光纤跳线、尾纤插入损耗 0.1db0.3db 法兰盘插入损耗 0.4db 1:16 分光器分光后损耗 12db 1:32 分光器分光后损耗 15db 1:64 分光器分光后损耗 18db 局端 OLT 设备

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