PON技术在光纤网络中的应用与研究

姜 波

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙 410000）

1 PON技术演进情况

PON是一种点到多点的光纤传输和接入技术，包括光缆终端设备（OLT）、光网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN）3大部分。PON技术典型特征在于ODN均由无源器件组成，具体结构如图1所示。

图1 PON网络结构图

由于PON技术具有诸多优势，因此已经成为FTTx领域最受青睐的技术方案，逐渐走向规模应用和全业务运营的方向，其主要演进情况如下。在2001和2002年，IEEE和FSAN/ITU-T分别提出了EPON（10G Ethernet PON） 和 GPON（10G Gigabit PON），自此PON技术开始进入Gbps时代。此后5年，EPON技术和GPON技术及其产业链逐渐走向成熟，并开始占据全球市场。其中，EPON在中、日实现了规模部署，GPON在北美、欧洲运用较多。2006年，IEEE 802.3av开始研究和制定了10G EPON标准，并于2009年正式发布这一标准。2008年，ITU-T开始制定下一代GPON技术标准，即NG-PON1和NGPON2。其中，NG-PON1主要是指XG-PON1（ITU-T G.987），下、上行速率分别为10 Gb/s和2.5 Gb/s。在NG-PON2（ITU-T G.989）商用前，根据下、上行10 Gb/s对称速率的市场需求和PON技术的演进规划，ITU-T制定了XGS-PON标准（ITU-T G.9807.1），并于2016年6月审核通过[1]。2016年，IEEE成立P802.3ca任务组，开始研究基于TDM的25G EPON标准定义与50G PON技术，预计在2020年公布最后的规范。2018年，ITU-T SG15会议讨论了多种下一代高速PON系统方案，完成了基于TDM的50G PON标准立项。2019年，我国运营商经招标正式启动10G PON的大规模部署，PON下行速率升级至10 Gb/s。

2 PON技术在光纤网络中的应用

2.1 不同光接入技术的对比

传统LAN和PON接入技术的性能对比如表1所示，建网成本对比如表2所示。

表1 PON、LAN接入技术性能对比表

表2 PON、LAN接入技术建网成本对比表

结合上述分析可知，从技术和经济层面上看，PON技术都更具优势，值得在光纤网络中的推广应用[2]。

2.2 PON技术引入策略

2.2.1 OLT部署

OLT和分路器的布置位置直接关系到光网络布局和投资成本。OLT布置主要可以分为两大方式。一种是局端集中布置，此种布置方法会占用部分主干光缆，宜用于中小型小区；另一种是接入点分散设置，此种布置方法在一定程度上收到机房资源与配套费用限制，宜用于大型小区。两种布置方式的对比情况如表3所示。具体根据小区接入规模和主干光纤资源配置情况进行综合分析，同时还需充分考虑运行可靠性问题。关键板件做好冗余保护，重要客户和关键业务提供上联保护，防止出现单点故障问题，从而实现可靠接入[3]。

2.2.2 分光器部署

在规划光分路器时，需综合考虑小区用户分布和管理分布情况，在最大范围覆盖用户的同时，有效减少建设成本。主要安装位置包括局端机房、小区机房、楼内弱电间以及楼道内。列举不同用户类型光分路器的安装位置，如表4所示。对于重点客户，在实际工程中还需考虑线路冗余保护问题，保障用户宽带使用。

2.2.3 ONU部署

ONU部署方式较多，具体如下。在FTTH方案下，尽量将ONU设置在用户家内；在FTTD方案下，ONU应安装在办公桌上，也可设置光纤信息插座，预先嵌入地面，借助尾纤跳接至桌面ONU设备；在FTTB方案下，光纤到达大楼弱电间，根据楼内布线选择不同ONU设备；在FTTN/V方案下，多采用语音+ADSL方式，ONU设备设置在楼内配线间和机房内[4]。

2.2.4 光缆敷设

PON技术引入时光缆的选用与布设十分关键。主要考虑的因素包括小区用户分布情况、光纤深入程度以及光分路器及光交接箱的安装位置等。不同用户类型光缆敷设要求如表5所示。

2.2.5 光路衰耗控制

在运用PON技术时，光路衰耗控制直接决定用户能否正常使用。要求工程实施完成后所有ONU接收侧光功率在-24～-8 dB之间，还需要做好工程验收，防止实际光路损耗与理论计算模型存在较大差异[5]。

3 案例研究

3.1 项目背景

本文以某高档住宅小区为例展开分析。此小区住户较为密集，整体消费能力较强，目前采用的是ADSL接入方式。小区住宅楼共计15栋，每栋层数有18、28、32、33以及36几种，一梯2～5户。其中，5～15楼地上的1层和2层是公建底商，住户1786户，公建单位105个，共计1891户，具体如表6所示。

表3 OLT两种布置方式对比表

表4 不同用户类型分光器的安装位置

表5 不同用户类型光缆敷设要求

3.2 接入网方案

本项目定位是高档小区，用户在接入宽带和应用体验方面的要求相对较高，在接入资费方面相对不敏感。结合小区实际情况来看，建筑主要是18～36层，综合分析后决定接入网方案采用FTTH。

3.3 基于EPON的接入规划

本项目采用中兴EPON接入设备，主干光缆长度2.15 km，具体规划要点如下。按总户数的20%～40%考虑接入容量。光缆敷设时，结合表6可知，本小区楼层分布不均，18层单元用户数量较少，而28层及其以上单位用户数量较多，对此采用两种不同的光缆敷设方案。对于28层及其以上单元，主干光缆敷设至楼内竖井。竖井内布设光配电箱，安装光分路器，敷设蝶形光缆入户；对于18层单元，在小区光缆交接箱内安装光分路器，敷设配线光缆至楼内竖井分纤箱，再敷设蝶形光缆入户。本项目光分路器的分光比为1：32，初期小区内光缆交接箱安装2个光路器，竖井光配电箱安装1个光路器，后期可扩容。以距离局端OLT最远的7楼为例，计算光路衰耗为19.516 dB时满足要求。

表6 小区用户分布情况

4 结 论

综上所述，光纤网络建设中，PON已经逐渐成为了主流技术，主要优势在于无源性。网络规划与建设时，可减少供电、维护以及电磁干扰等方面的考虑，网络复杂度降低。在PON技术的实际运用中，应根据业务需求和小区实际情况，合理部署ONU、OLT以及ODN，选择合适的线缆敷设方案，保证光路衰耗满足要求，全面实现网络的高效连接，从而促进我国社会信息化的进一步发展。