PON技術(shù)在FTTH應用中的維護及管理

張俊偉

摘 要：光纖到家一直是通信運營者不斷追求和探索的技術(shù)方向，隨著國民經(jīng)濟的快速增長、設備價格的下降，以及國家提速降費的號召，F(xiàn)TTH得到迅速普及。該文綜述了FTTH發(fā)展歷程，分析了新形勢下FTTH發(fā)展過程中PON技術(shù)運用存在的問題和瓶頸，并結(jié)合自身維護實際提出切實的解決方案，簡述網(wǎng)絡運營者在FTTH應用中需考慮的維護管理工作。

關(guān)鍵詞：PON技術(shù)；FTTH；以太網(wǎng)

中圖分類號：TN929 文獻標志碼：A

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展及城市化建設的不斷推進，F(xiàn)TTH接入技術(shù)已經(jīng)成為運營商競爭的熱點，步入快速普及期。新技術(shù)、新設備、新的網(wǎng)絡建設方式不斷推陳出新，很多運營商把FTTH視為光通信市場復蘇的重要轉(zhuǎn)折點。

1 FTTH的應用方案與發(fā)展進程

接入網(wǎng)技術(shù)以有線接入網(wǎng)、無線接入網(wǎng)2類并行發(fā)展，有線的接入網(wǎng)是“無限”的，無線的接入網(wǎng)是“有限”的，2種接入網(wǎng)互為補充。有線接入主要有銅纜接入網(wǎng)（FTTN）、光纖接入網(wǎng)（FTTB/OAN）、混合光纖同軸電纜接入網(wǎng)（HFC）；無線接入主要有無線局域網(wǎng)、蜂窩、衛(wèi)星、藍牙等技術(shù)應用網(wǎng)絡，有線接入網(wǎng)2000年以來的演進方向主要是銅纜接入網(wǎng)和點到點的光纖接入網(wǎng)。

運營商原有的接入網(wǎng)是以FTTN+FTTB模式為主進行建設運營的，銅纜和接入設備間的成本很高，用戶帶寬受限于銅纜長度及其傳輸質(zhì)量，后續(xù)的網(wǎng)絡運行維護過程中的成本也逐步升高。2012年以來，各大電信企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中均啟動FTTN模式下的接入局點向FTTH接入方式演進，2014年FTTN配套的設施基本全部退網(wǎng)，用戶帶寬得到初步提升，運營商的“光進銅退”初顯成效，2016年底洛陽電信率先在河南建成第一個基于PON技術(shù)的FTTH千兆示范應用小區(qū)。

接入網(wǎng)應用方式可以分為2類：有源接入方式和無源接入方式。所謂有源就是信號傳輸?shù)倪^程中經(jīng)過了光和電的轉(zhuǎn)換，否則就稱為“無源”。接入網(wǎng)從點到點有源方式發(fā)展到APON、EPON和GPON等PON技術(shù)應用的點到多點無源方式。PON系統(tǒng)由OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡單元）/ONT（光網(wǎng)絡終端）和ODN（光分配網(wǎng)）組成，PON的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

具有以下技術(shù)特點及優(yōu)勢：

（1）OLT和ONU/ONT之間的ODN由無源光器件組成，消除了局端與客戶端之間的有源設備，接入距離長，不需在用戶小區(qū)架設機房，可以樹形等多種方式靈活組網(wǎng)，節(jié)省配線光纜資源，敷設服務范圍大。

（2）PON在傳輸過程中上下行使用不同的波長，下行使用廣播的方式1 490 nm波長，上行使用TDMA方式1 310 nm波長，帶寬分配靈活，差異化服務有保證。

（3）與傳統(tǒng)的銅雙絞線和無線接入網(wǎng)相比，光纖是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡，抗外界的干擾性強，系統(tǒng)可靠性高。

（4）相對于銅纜接入及點對點的FTTH接入方式，因其ODN投入運行過程中不使用光電轉(zhuǎn)換，能夠起到節(jié)能減排、降本增效的功能。

（5）相對成本低，增加用戶的模式支持“熱拔插”，維護簡單，容易擴展，易于升級，投資回報率高。

（6）相對于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是點到點的組網(wǎng)模式，運營商的接入網(wǎng)只需通過對底層MAC的改造便可以實現(xiàn)，易于現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡改造與演進。

（7）PON網(wǎng)絡的不足之處是，對于重要的政企客戶實現(xiàn)保護功能的投資較高，安全高效的保護會增大投資費用。

2 FTTH的應用過程中存在問題與瓶頸原因分析

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)+國家戰(zhàn)略啟動實施，尤其是2016年以來各大運營商積極響應國家提速降費的號召，數(shù)據(jù)流量消費和網(wǎng)絡速率幅度得到較大提升，用戶的數(shù)量及高帶寬的需求得到井噴式的發(fā)展，在實際的網(wǎng)絡建設運營維護過程中，支撐接入網(wǎng)絡的節(jié)點隨著業(yè)務流量的加大難免會出現(xiàn)瓶頸，主要原因分析如下。

（1）前期業(yè)務應用過程中多為20 M以下的單寬用戶，按照PON的冗余計算多為EPON 1︰32和GPON 1︰64的分光比例計算，后期用戶受到高清電視、高速率傳輸?shù)榷帱c需求的迸發(fā)，多為50 M以上的高帶寬用戶，單個PON口的處理能力極易形成忙時擁塞，即用戶端的寬帶大提速對ODN的上聯(lián)形成瓶頸，原有的ODN網(wǎng)絡分光比已經(jīng)不能滿足用戶的高帶寬需求。

（2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)及偏遠的OLT上聯(lián)路由因位置距離等因素，受到光纜纖芯等資源的制約，雙上聯(lián)或雙路由保護占比較低，部分設備上聯(lián)跳接節(jié)點過多、距離過長導致光功指標較大，影響設備上聯(lián)帶寬傳輸質(zhì)量、故障頻發(fā)，用戶的感知度降低。

（3）部分OLT單板處理能力受到限制，不能進一步實現(xiàn)提速平滑升級；部分設備上聯(lián)板卡不匹配，擴容受限。

（4）原有的接入網(wǎng)絡層級較多，數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)過多，網(wǎng)速時延增大。

3 FTTH的應用過程中存在問題的解決方案

（1）充分運用網(wǎng)管手段，加強監(jiān)控與調(diào)度，密切關(guān)注網(wǎng)絡各節(jié)點上聯(lián)與PON口流量情況，發(fā)現(xiàn)端口流量占比較高的要及時調(diào)度優(yōu)化。

（2）減少接入層級，縮減數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)，對于城區(qū)內(nèi)的OLT設備可以考慮直接上聯(lián)至核心機房BRAS設備，對于縣鄉(xiāng)農(nóng)村偏遠的OLT設備，可以考慮架設小型的波分設備或IP RAN網(wǎng)絡進行上聯(lián)承載。

（3）城區(qū)OLT實現(xiàn)雙上聯(lián)，對ODN網(wǎng)絡堅持科學規(guī)劃、循序漸進推進的原則，新入網(wǎng)的OLT設備應一律雙配主控板、上聯(lián)板，實現(xiàn)城區(qū)OLT設備開局即能滿足雙上聯(lián)、雙路由光路的基本條件。對已經(jīng)開局不具備雙上聯(lián)、雙路由的須合理增加資源逐步進行整改，提升網(wǎng)絡強壯性能。

（4）鄉(xiāng)鎮(zhèn)OLT成環(huán)保護，利用現(xiàn)有的網(wǎng)路資源合理規(guī)劃，逐步提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜的成環(huán)率，依托縣鄉(xiāng)波分或IP RAN網(wǎng)絡為OLT設備提供雙路由及冗余保護，促進鄉(xiāng)鎮(zhèn)寬帶業(yè)務能力與質(zhì)量雙提升。

（5）熱點OLT設備10 G上聯(lián)改造。協(xié)同推進城域網(wǎng)BRAS設備下行業(yè)務板卡10 G的配套、接入網(wǎng)OLT設備上聯(lián)10 G板卡的擴容改造工作，提升網(wǎng)路運行能力。

（6）采用PON口分裂方式對重點區(qū)域（公眾住宅小區(qū)）的高帶寬業(yè)務進行分流。規(guī)范OLT下掛業(yè)務的接入分光占比，按照單PON口下掛實際用戶（100 M以上）數(shù)進行測算，原則上EPON的分光比為1︰16、GPON分光比為1︰32，對于超過上述分光比的分光器進行增容分裂。

（7）對FTTH接入光纜纖芯光衰不達標的段落進行整改，重點關(guān)注用戶皮線、分纖盒、主配線光纜、連接器、光纜交接箱、光模塊及上聯(lián)光路情況，同時盡量減少FTTH小區(qū)到OLT設備之間的跳接點數(shù)，對光衰不達標的二級分光小區(qū)進行優(yōu)化，降低分光比或整改成一級分光，對質(zhì)量劣化的冷接端子進行熱熔處理，提升光寬端到端運營能力。

PON技術(shù)作為接入網(wǎng)到家庭最后100 m的解決方案，其優(yōu)勢已經(jīng)得到迅速的應用普及，從近年的技術(shù)演進趨勢來看，基于PON技術(shù)FTTH網(wǎng)絡發(fā)展重心正逐步向高帶寬、大數(shù)據(jù)、云處理方向拓展，以客戶感知為導向，持續(xù)對FTTH接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，是滿足用戶需求的基本點，如何能夠快速高效地做好接入網(wǎng)絡的分析預警及優(yōu)化調(diào)整，仍然是網(wǎng)絡維護管理人員需要持續(xù)探索的命題。

參考文獻

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