多层住宅光纤到户中FTTH技术应用研究

中时讯通信建设有限公司 高永雄

1.引言

自进入二十一世纪以来，随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，宽带应用越来越为普及，与此同时用户对宽带接入的功能需求也越来越高。目前，宽带用户对网络的需求，已经不仅局限于通信功能和内容需求，更迅速发展向更高级的娱乐功能、教育功能、消费功能等，用户希望宽带接入能承载更多的个性化内容和应用，能包括更为丰富的内容，如视频、数据、语音等方面。传统的ADSL为主的宽带接入方式，很明显已经不能满足广大用户的需要。FTTH简单来说就是指光纤到户，是在用户处安装光网络单元，靠近用户的光接入网应用类型，FTTH技术不仅能提供更大的带宽，还增强了数据格式、速率、波长、协议等方面的透明性，对环境条件和供电需求也更为宽松。作为一种无源网络，其带宽更大、业务能力更强、协议更灵活，被认为是目前最为理想的接入网方式。近几年，国家极为重视光纤接入网的建设，大力推进光纤到户，在2013年，住房城乡建设部、工业和信息化部发出联合通知，要求新建住宅区和住宅建筑通信设施采用光纤到户方式建设，将我国宽带发展推到了一个新的阶段。不过在实际应用中，FTTH技术还存在许多问题和难题。下面本文以多层住宅为例，就多层住宅光纤到户中FTTH技术应用进行浅要的探讨。

2.FTTH系统组成和实现方式

2.1 FTTH系统组成

FTTH系统是一种直接利用光纤连续接局端设备与用户端的接入方式，在FTTH系统中，局端设备与用户端没有有源电子设备，每一个用户单独使用一条引入光纤。FTTH系统的基本组成，包括OLT、ODN和ONU三部分。OLT也就是局端设备，是广域网与本地交换机之间的接口，通过ODN与用户进行通信。ODN则为OLT与ONU提供光传输通道，从其功能上可划分为馈线光缆子系统、配线光缆子系统、入户光缆子系统、光纤终端子系统，而入户光缆子系统则是ODN实施最为困难的部分。ONU即用户设备，在FTTH系统中，用户通过ONU接收OLT端传送来的业务，向用户提供各种宽带服务。

2.2 FTTH的实现方式

目前，FTTH的实现方式有两大类，分别是点到点光以太网（P2P）和点到多无源光网络（PON）。P2P成本较高且维护管理压力大，大规模应用难度较大；PON利用树形拓扑结构更为节省光接口和光纤，具有良好的扩展性，是目前FTTH系统的主流实现方式。本文也以PON为主进行研究。PON技术又可分为ATM无源光网络、以太网无源光网络、吉比特无源光网络、波分无源光网络几种，ATM无源光网络目前已经基本淘汰，波分无源光网络技术还不够完善，目前主要以以太网无源光网络和吉比特无源光网络为主，即EPON和GPON两种。EPON在物理层采用PON技术，链路层采用以太网协议，综合了PON技术和以太网技术的优点，采用IEEE802.3体系结构，目前技术较为成熟，被广大宽带接入设备制造商所推广。GPON提供了前所未有的高带宽，其非对称特性极为适应宽带数据业务市场，采用ITU-TG.984体系结构，虽然被广大宽带运营商推广但技术还不够成熟。

2.3 EPON在多层住宅光纤到户中的应用优势

EPON即Ethernet PON，是将几种以太网技术和PON网络结构结合起来构建的点到多点结构，以无源光纤传输方式在以太网上提供宽带业务。相对于GPON等其它几种技术来说，EPON不需要复杂的协议支持，能精确的实现用户与中心网络间的数据传输。EPON物理层为1000BASE的以太PHY，利用MAC控制命令控制和优化数据通信，利用全双工以太技术作为第二层协议有效的避免了数据发送与接收间的碰撞而提高了带宽利用率。典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成，OLT通过POS与多个ONU连接，POS无需电源可在全天侯环境下工作，可实现多级连续接，有效的扩大了OLT至ONU之间的距离，在使用光纤放大器的情况下有效距离甚至可以超过20Km以上。由于EPON结构在传输路径上不需加设电源和电子部件，因此铺设更容易成本较低，运营和管理维护简单，再加上模块化程度高易于升级和扩展度，作为多业务平台能有效实现向全IP网络的过渡。因此，这种结构不论是从传输需求、扩展需求、布线设计等方面，都能以极低的建设成本和运维成本，实现多层住宅光纤到户的应用，具有极大的优势。

3.多层住宅FTTH系统设计

3.1 容量配置

在多层住宅FTTH系统设计中，信息点容量配置应当根据住宅实际用户数量来确定，按照每户一个光信息点来计算信息点数量。如果存在不确定用户数量的情况，可以在适当楼层设置分纤盒，利用分纤盒适当预留光纤容量，在确定需求点后再从分纤盒铺设到用户。一般情况下，多层住宅采用每户配置一个光信息点的方法，信息点应设在书房位置，对于不能确定书房位置的多层住宅项目，在设置信息点时应当选择客厅与卧室之间隔墙上。如果用户对信息点位置有明确要求，则应当根据用户的要求设置信息点，对于一些有特殊要求的用户，可以根据要求增加信息点或预留光缆。信息点的配置，应当根据安全性、需求数量、需求位置来综合考虑，与电源插座配套并考虑使用和维护方便。目前很多多层FTTH系统中，都采用单条皮线光缆引入设置单口信息插座的方法，这种方法虽然能有效的降低成本但安全性较差，如果用户对安全性要求较高，从不同路由分别引入皮线光缆在用户需求点不同位置设置两个信息插座，以提高用户应用的安全性，不过这一方法相对来说成本较高。

3.2 ODN设计

ODN是OLT和ONU间提供光传全通道的光配线网络，在多层住宅光纤到户FTTH系统光配线网络中，主要需要考虑光纤分配设施的配置。在住宅小区内架设FTTH系统时，为了节约主干光缆成本，通常采用靠近用户侧的方法，在住宅楼楼道、楼梯间、弱电井内设置光缆交接箱，安装光分路器，满足住宅单元用户的宽带服务需求，光缆交接箱的容量不宜超过288芯。当多层住宅进户皮线光缆数超12条时，应当在适当位置设置光缆分纤盒，从光缆交接箱到分纤盒采用光缆传输，从分纤盒到用户采用皮线光缆接入。在设置分纤盒时，应当将分纤盒容纳皮线光缆数量控制在12～36条之间，不宜设置过多的皮线光缆。光缆交接箱到分纤盒的光缆芯数，除了保证满足每户一芯的需求外，应当预留一定的纤芯余量作为备用，预留量通常在0.2～0.6之间户，以保证在纤芯损坏时有备用光纤供尾纤跳线连接。一般情况下，光缆交接箱预置在住宅楼管道进楼单元楼梯二层墙壁内，其余单元则预置分纤盒，利用暗管道预埋集束光缆连续接光缆交接箱与分纤盒。

4.多层住宅FTTH解决方案

4.1 项目概况

某多层住宅小区共有40幢5层多层住宅楼，每幢住宅楼五个单元，共计200个单元，一梯3户，每单元15户，每幢75户，共计3000户。本项目采用EPON接入FTTH方案，实现数据、IPTV、语音业务等的业入。

4.2 OLT和ONU

本小区用户数量较大，达到了三千户，高达三千户的小区用户规模，将会使ODN光缆线路投资大幅增加，提高初期建设成本，增加维护难度。为了降低系统的光功率衰耗，同时节省光纤资源，本系统缩减了ODN光路长度将网络向用户侧靠近，在小区内单独设置接入网机房，将OLT设置在小区内接入网机房之中。

4.3 光分路器和光分纤盒

为了节省光纤资源，本项目在每一栋住宅楼内第三单元第二层线井内设置光缆交接箱，内置光分路器，在第一、第二、第四、第五单元内第二层线井内设置光分纤盒。光分纤盒仅作线纤配接点，支持单元内15户用户的光纤接入。

4.4 光缆布放和纤芯选择

本项目网络采用二级汇聚结构，设置主干光缆、配线光缆和用户尾纤，为了充分满足用户容量需求和光分纤盒纤芯容量。从接入网机房至每栋楼光缆交接箱光分路器间的干线光缆，每栋楼仅需1芯即可，考虑到纤芯备份和预留，本项目以每四栋楼一组预留1芯计算。干线光缆通过地下室和楼层弱电井利用管道光缆布设，并用PVC阻燃胶带阻燃。第三单元光分路器至其余单元光分纤盒的配线光缆，根据每单元用户15的数量，考虑纤芯备份和预留，配置为18芯规格，通过弱电井布放。从每单元光分纤盒至用户信息点的尾纤，考虑到现场施工、防火抗压、弯角走线等的需要，采用单芯或双芯皮线光缆接入。在楼道内尾纤采用明管暗线方式布设，进入用户室内后根据用户需要采用相应的布设方式。光纤用户终端采用标准光纤插座现场完成安装。

5.结束语

随着用户对带宽需求的不断提高，同时国家加大了对光纤到户建设的推进力度，光纤到户进入了一个新的发展阶段。EPON和GEPON两大技术作为FTTH应用的理想接入手段，在实际应用中都有极高的经济价值与社会价值。本文仅针对EPON技术进行了探讨，不过不论是采用EPON还是GEPON，在实际应用中都应当充分考虑系统的经济性、可靠性、合理性，在降低系统建设成本和维护成本的同时，保证系统能充分满足用户需求。

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