PON技術在光纖網絡中的應用與研究

姜 波

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 PON技術演進情況

PON是一種點到多點的光纖傳輸和接入技術，包括光纜終端設備（OLT）、光網絡單元（ONU）以及光分配網絡（ODN）3大部分。PON技術典型特征在于ODN均由無源器件組成，具體結構如圖1所示。

圖1 PON網絡結構圖

由于PON技術具有諸多優勢，因此已經成為FTTx領域最受青睞的技術方案，逐漸走向規模應用和全業務運營的方向，其主要演進情況如下。在2001和2002年，IEEE和FSAN/ITU-T分別提出了EPON（10G Ethernet PON） 和 GPON（10G Gigabit PON），自此PON技術開始進入Gbps時代。此后5年，EPON技術和GPON技術及其產業鏈逐漸走向成熟，并開始占據全球市場。其中，EPON在中、日實現了規模部署，GPON在北美、歐洲運用較多。2006年，IEEE 802.3av開始研究和制定了10G EPON標準，并于2009年正式發布這一標準。2008年，ITU-T開始制定下一代GPON技術標準，即NG-PON1和NGPON2。其中，NG-PON1主要是指XG-PON1（ITU-T G.987），下、上行速率分別為10 Gb/s和2.5 Gb/s。在NG-PON2（ITU-T G.989）商用前，根據下、上行10 Gb/s對稱速率的市場需求和PON技術的演進規劃，ITU-T制定了XGS-PON標準（ITU-T G.9807.1），并于2016年6月審核通過[1]。2016年，IEEE成立P802.3ca任務組，開始研究基于TDM的25G EPON標準定義與50G PON技術，預計在2020年公布最后的規范。2018年，ITU-T SG15會議討論了多種下一代高速PON系統方案，完成了基于TDM的50G PON標準立項。2019年，我國運營商經招標正式啟動10G PON的大規模部署，PON下行速率升級至10 Gb/s。

2 PON技術在光纖網絡中的應用

2.1 不同光接入技術的對比

傳統LAN和PON接入技術的性能對比如表1所示，建網成本對比如表2所示。

表1 PON、LAN接入技術性能對比表

表2 PON、LAN接入技術建網成本對比表

結合上述分析可知，從技術和經濟層面上看，PON技術都更具優勢，值得在光纖網絡中的推廣應用[2]。

2.2 PON技術引入策略

2.2.1 OLT部署

OLT和分路器的布置位置直接關系到光網絡布局和投資成本。OLT布置主要可以分為兩大方式。一種是局端集中布置，此種布置方法會占用部分主干光纜，宜用于中小型小區；另一種是接入點分散設置，此種布置方法在一定程度上收到機房資源與配套費用限制，宜用于大型小區。兩種布置方式的對比情況如表3所示。具體根據小區接入規模和主干光纖資源配置情況進行綜合分析，同時還需充分考慮運行可靠性問題。關鍵板件做好冗余保護，重要客戶和關鍵業務提供上聯保護，防止出現單點故障問題，從而實現可靠接入[3]。

2.2.2 分光器部署

在規劃光分路器時，需綜合考慮小區用戶分布和管理分布情況，在最大范圍覆蓋用戶的同時，有效減少建設成本。主要安裝位置包括局端機房、小區機房、樓內弱電間以及樓道內。列舉不同用戶類型光分路器的安裝位置，如表4所示。對于重點客戶，在實際工程中還需考慮線路冗余保護問題，保障用戶寬帶使用。

2.2.3 ONU部署

ONU部署方式較多，具體如下。在FTTH方案下，盡量將ONU設置在用戶家內；在FTTD方案下，ONU應安裝在辦公桌上，也可設置光纖信息插座，預先嵌入地面，借助尾纖跳接至桌面ONU設備；在FTTB方案下，光纖到達大樓弱電間，根據樓內布線選擇不同ONU設備；在FTTN/V方案下，多采用語音+ADSL方式，ONU設備設置在樓內配線間和機房內[4]。

2.2.4 光纜敷設

PON技術引入時光纜的選用與布設十分關鍵。主要考慮的因素包括小區用戶分布情況、光纖深入程度以及光分路器及光交接箱的安裝位置等。不同用戶類型光纜敷設要求如表5所示。

2.2.5 光路衰耗控制

在運用PON技術時，光路衰耗控制直接決定用戶能否正常使用。要求工程實施完成后所有ONU接收側光功率在-24～-8 dB之間，還需要做好工程驗收，防止實際光路損耗與理論計算模型存在較大差異[5]。

3 案例研究

3.1 項目背景

本文以某高檔住宅小區為例展開分析。此小區住戶較為密集，整體消費能力較強，目前采用的是ADSL接入方式。小區住宅樓共計15棟，每棟層數有18、28、32、33以及36幾種，一梯2～5戶。其中，5～15樓地上的1層和2層是公建底商，住戶1786戶，公建單位105個，共計1891戶，具體如表6所示。

表3 OLT兩種布置方式對比表

表4 不同用戶類型分光器的安裝位置

表5 不同用戶類型光纜敷設要求

3.2 接入網方案

本項目定位是高檔小區，用戶在接入寬帶和應用體驗方面的要求相對較高，在接入資費方面相對不敏感。結合小區實際情況來看，建筑主要是18～36層，綜合分析后決定接入網方案采用FTTH。

3.3 基于EPON的接入規劃

本項目采用中興EPON接入設備，主干光纜長度2.15 km，具體規劃要點如下。按總戶數的20%～40%考慮接入容量。光纜敷設時，結合表6可知，本小區樓層分布不均，18層單元用戶數量較少，而28層及其以上單位用戶數量較多，對此采用兩種不同的光纜敷設方案。對于28層及其以上單元，主干光纜敷設至樓內豎井。豎井內布設光配電箱，安裝光分路器，敷設蝶形光纜入戶；對于18層單元，在小區光纜交接箱內安裝光分路器，敷設配線光纜至樓內豎井分纖箱，再敷設蝶形光纜入戶。本項目光分路器的分光比為1：32，初期小區內光纜交接箱安裝2個光路器，豎井光配電箱安裝1個光路器，后期可擴容。以距離局端OLT最遠的7樓為例，計算光路衰耗為19.516 dB時滿足要求。

表6 小區用戶分布情況

4 結 論

綜上所述，光纖網絡建設中，PON已經逐漸成為了主流技術，主要優勢在于無源性。網絡規劃與建設時，可減少供電、維護以及電磁干擾等方面的考慮，網絡復雜度降低。在PON技術的實際運用中，應根據業務需求和小區實際情況，合理部署ONU、OLT以及ODN，選擇合適的線纜敷設方案，保證光路衰耗滿足要求，全面實現網絡的高效連接，從而促進我國社會信息化的進一步發展。