基于PON技術的FTTH要點分析與探討

陳 軍，李 彪

（華信咨詢設計研究院有限公司，杭州 310014）

2013年8 月，國家層面“寬帶中國”戰略的實施，為寬帶網絡升級改造，光纖入戶的推進奠定了基礎，其目的就是為了提高城市和鄉鎮寬帶網絡的普及水平，中國政府提出“提速降費”，也是為了這一策略，從而帶動了整個社會經濟、生活的各種變化。隨著用戶對于寬帶需求不斷增長，各大運營商進行大規模的FTTH網絡建設，結合實際工程，就基于PON技術的FTTH要點的相關問題，如寬帶測算、光通道衰減、傳輸距離等要點進行分析與探討。

1 FTTH的系統結構及優勢

PON是目前解決接入網、實現FTTH的技術，這里的“無源”網絡就是指光分配網絡（ODN）中的整個設備全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要用到電源，沒有任何有源電子器件，FTTH的系統結構見下圖。

圖1 FTTH的系統結構圖

從上圖的系統結構圖可以發現，基于PON技術的FTTH的優勢主要是有以下5點：

（1）整個網絡都是無源的，從業務側接口到用戶側，都沒有電源。

（2）實驗證明，其網絡帶寬是比較寬的，因此各個運營商可大規模采用。

（3）由于業務是在光纖上傳輸的，所以其通信質量比較好。

（4）可以支持大部分的通信協議。

（5）由于技術的進步，各個標準委員會對于PON技術的FTTH制定了比較完善的規范。

2 FTTH的組網方案

基于PON技術的FTTH的組網方案，在實際中，ONU一般是安裝在客戶端（用戶家里），對于業務接入來說，ONU直接安裝在客戶端（用戶家里）可以采取以下二種方式：

（1）ONU提供的FE接口中，下掛家庭網關，可以實現各種家庭需求接入。

（2）ONU提供各種接口，如FE、POTS、CATV視頻接口等。

3 FTTH網絡寬帶測算

基于PON技術的FTTH網絡寬帶，可以包括以下方面：

（1）下行寬帶：單一PON系統的寬帶，可以測算出PON系統可以連接的用戶數量。

（2）上聯寬帶：OLT上聯端的寬帶測算，確定OLT與相關業務連接的寬帶要求。

對單個PON系統的帶寬測算，既要考慮下行寬帶，也要考慮上聯寬帶，計算其產生的流量是否滿足用戶系統的要求，帶寬計算公式如下：

式中：B為總的寬帶需求；bi為單一用戶所需寬帶/戶；ρ為每一種用戶的比率；η寬帶冗余系數，建議PON系統內取90%，OLT上聯取65%；α為集中比，可根據不同客戶進行設定，可取1/2；β為流量占空比，一般取50%；N為總的寬帶用戶數。

4 ODN的網絡結構

ODN是基于PON設備的FTTH光纖網絡，作用就是在OLT設備和ONU之間建立光傳輸通道，一般可分為饋線段、配線段和入戶段三部分。FTTH網絡建設主要集中在ODN網絡建設上，其成本最高可占整個投資的60%～70%，所以ODN網絡建設是FTTH投資的重點。同時，ODN網絡也是FTTH管理的難點，ODN網絡結構見下圖：

圖2 ODN網絡結構圖

光分路器是ODN網絡的關鍵器件，在不同的位置設置不同的分光器，形成不同的分光方式，也決定了ODN網絡的邏輯結構。分路級數可以是一級、二級或多級的，具體設置在什么位置、采用幾級分光，需要根據用戶分布情況而定。光分路器總的分路比是要根據PON系統設備支持度、帶寬規劃進行設置，一般來說，EPON系統可以按照1：32設置，GPON系統可以按照1：64設置。

5 全程光通道衰減、傳輸距離

ODN網絡全程光通道損耗定義為S/R和R/S參考點之間的光損耗。ODN全程光通道損耗＝光纖衰耗系數×傳輸距離+光纖熔接平均損耗值×數量+光活動連接器插入損耗值×數量+光分路器插入損耗+冷接頭衰耗+光纜線路富余度：

（1）G.652單模光纖衰耗：0.38 dB/km（1310nm），傳輸距離按照最遠距離計算。

（2）光纖熔接損耗：0.1db/個，OLT機房內光纜在ODF上成端的個數（一般1個）；光纜接頭數+全業務光交（一般2個）；光纜接頭數+光纜小區光交（一般2個）；光纜接頭數+分纖箱直熔個數+1個。

（3）光纖跳纖、尾纖和法蘭盤插入損耗：0.5db，1個0.5dB；OLT機房內跳纖數*2（一般2個）；全業務光交跳纖數*2（一般2個）；小區免跳光交跳纖數*2-1（一般3個），非免跳跳纖*2（一般4個）；分纖箱跳纖*2（一般2個）。

（4）根據測算各插入衰耗值如下：1：32雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤17.8db；1：16雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤14.8db；1：8雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤10.7db；1：4雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤7.2db；1：2雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤3.4db。

（5）其中冷接子的雙向平均值衰耗為0.15 db/每個接頭，共兩個。

FTTH的傳輸距離（OLT的覆蓋范圍），一般會根據網絡結構，采用最壞值法核算，OLT至ONU之間傳輸距離（L）為：

式中，P為OLT與ONU口R/S之間允許衰耗；IL為1：32分光器的插損，一般一級分光取17.5dB，二級分光取18dB；Mc為線路維護余量，一般去2dB；Af為光纖線路衰減系數；理論值取0.4dB/km；Ac表示單個活接頭的損耗，n為活接頭個數。

6 光回波損耗

ODN網絡的反射取決于構成ODN各種元件的回損及光通道上的任意反射點。對于含有CATV業務的ODN，S/R和R/S參考點之間離散反射損耗應大于55dB，因此盡量采用熔接方式連接光纖。

7 結束語

本文對于FTTH網絡寬帶測算、全程光通道衰減核算及傳輸距離、光回波損耗等要點進行了分析與探討，相關數據是工程項目的實踐數據，在實際工程中還有很多問題，如光分路器的安裝要求、光節點箱箱體的安裝要求、光節點箱箱體接地要求、敷設PVC 管或槽板的要求、重要用戶網絡保障措施等，這些都應根據實際情況，具體分析，一一出來解決。