FTTH宽带基础原理精编版.docx

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FTTH宽带基础原理精编版

一、FTTH及PON基础知识

1.1PON系统基本原理

PON（无源光网络）是指OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）之间的ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络。

PON是一种点对多点（P2MP）的光接入系统，它能够节省光纤资源、ODN无需供电、用户接入方便和支持多业务接入，是运营商目前大力推行的宽带光纤接入技术，主要有EPON和GPON两种技术。

PON系统采用WDM（密集波分复用）技术，实现单纤双向传输。

为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：

●下行数据流采用广播技术；

●上行数据流采用TDMA技术；

●每PON口可以实现最大上行1.25G，下行2.5G传输速度。

1.1.1PON典型网络结构

PON系统主要由OLT、ODN和ONU三部分组成，其中ODN不包含有源设备，OLT至ONU之间通过光分路器连接形成P2MP（点到多点）的结构。

1.1.2PON系统传输方式

上行方向为TDMA方式

各ONU上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制。

下行方向为广播方式

下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。

1.2PON系统组成

PON系统的基本组成有：

●局端的光线路终端（OLT）设备

●ODN，指用于连接局端OLT设备和远端ONU设备之间的光分配网络，ODN只包含无源器件或设施

●光网络单元（ONU/ONT）。

1.2.1OLT设备介绍

OLT是PON的核心功能模块，OLT在物理上一般以机架的形式呈现。

机架式OLT（大型）采用插板式结构，功能复杂、容量大，实现难度高。

包括如下板卡:

●接口板（或者称为线卡）

●主交换板

●主控板（主控和主交换板可能合在一个板卡）

●上联板（GE/10GE）

盒式OLT（小型）：

1U高一体化小设备：

2－4个PON口，1－2个上联GE口.功能简单，容量小，实现容易

1.2.2ONU设备介绍

ONU位于用户终端和ODN之间，提供用户接口和多业务接入，ONU上联口（PON口）为光口，用户侧接口有：

●以太网接口（FEGE）

●POTS接口（RJ11）

●E1接口

●CATV接口

ONU设备框图如图所示，其中PON接口模块是核心部分，语音处理模块以VoIP的方式提供语音业务，CPU负责整个ONU的控制和管理（包括与OLT及网管的通信）。

1.2.3FTTHONU设备分类

ONU设备根据用户端的应用方式不同，可分为下列几种类型：

（1）SFU（单住户单元）型ONU：

主要用于单独家庭用户，仅支持宽带接入终端功能，具有1或4个以太网接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，主要应用于FTTH的场合（可与家庭网关配合使用，以提供更强的业务能力）。

（2）HGU（家庭网关单元）型ONU：

主要用于单独家庭用户，具有家庭网关功能，相当于带EPON上联接口的家庭网关，具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，支持TR-069远程管理。

主要应用于FTTH的场合。

（3）SBU（单商户单元）型ONU：

主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室，支持宽带接入终端功能，具有以太网接口和E1接口，提供以太网/IP业务和TDM业务。

主要应用于FTTO的场合。

1.3ODN简介

ODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务。

ODN通常呈树型分支结构，主要包含下列设备：

●局端配线设施：

光配线架等。

●光分配点设施：

光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等。

●光用户接入点设施：

光分路器、光分线盒、光分歧接头盒等。

●用户端接设施：

用户智能终端盒、光纤信息面板。

●其他基本器材：

光缆、光纤连接器、尾纤等。

1.4FTTH在PON中的实现

根据光纤到达用户侧的位置不同,宽带光接入网的应用方式（建设模式）包括以下几种,这些模式统称为FTTx，主要包含：

（1）FTTN：

FiberToTheNode，光纤到节点

（2）FTTZ：

FiberToTheZone，光纤到小区

（3）FTTCab：

FiberToTheCabinet，光纤到交接箱

（4）FTTC：

FiberToTheCurb，光纤到路边

（5）FTTB：

FiberToTheBuilding，光纤到楼

（6）FTTP：

FiberToThePremise，光纤到用户驻地

（7）FTTH：

FiberToTheHome，光纤到户

（8）FTTO：

FiberToTheOffice，光纤到办公室

其中最主要的应用方式有FTTH、FTTB/C、FTTCab，FTTH、FTTO、FTTP以全程光纤的方式实现最终用户的接入，是最为理想的宽带光纤接入方式。

1.5FTTH典型组网结构

FTTH的典型组网结构如图所示，根据用户的不同业务需求及家庭布线情况，家庭网络可采用不同的家庭组网方式，既可采用有线也可采用有线+无线AP的接入方式，可方便灵活地接入语音、宽带数据、IPTV、WLAN等业务。

1.6EPON和GPON技术比较

下图展示了EPON和GPON技术未来发展的方向、各自的协议栈及支持的业务类型。

GPON和EPON的主要技术指标对比：

1.710G-EPON

IEEE802.3av规定了10Gb/s下行、1Gb/s上行的非对称模式（10/1GBASE-PRX）和10Gb/s上下行对称模式（10GBASE-PR）两种速率模式。

10G-EPON标准

标准

●EEE802.3av，2009.9发布

●在1GEPON标准基础上增补

主要改进

●定义了新的PMD子层（光接口）

●对MPCP协议进行增补，扩展了ONU的发现方式，支持不同速率ONU的共存

●采用了新的编码方式和FEC

10G-EPON工作波长

●10Gb/s下行：

1575～1580nm（1577nm）

●10Gb/s上行：

1260～1280nm（1270nm）

●1Gb/s上行：

1260～1360nm（1310nm）

不同速率信号的共存（物理层）

●下行：

10G与1G信号以WDM方式共存

●上行：

10G与1G信号以TDM方式共存

多点控制协议增补（数据链路层）

●OLT为不同类型的ONU打开不同的发现窗口

●10G、1G注册采用不同的广播LLID

2、FTTH?

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2.1PON?

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●光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（KM）*0.4+熔纤点数目*0.1+法兰盘个数*0.5

●ONU接收侧光功率＝OLT发射光功率-光路损耗

只有当ONU接收侧光功率>ONU最小接收光功率时，ONU才能正常工作。

●光链路中还要有一定的富余度：

当传输距离≤5公里时，光纤富余度不少于1dB；

当传输距离≤10公里时，光纤富余度不少于2dB；

当传输距离＞10公里时，光纤富余度不少于3dB。

2.2?

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以上图为例进行全径路光功率计算，红色点表示法兰盘，光通道全长3KM，光缆共有4个熔接点。

2.3?

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）

2.4?

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2.5?

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采用小盒子封装，可根据需求引出SC\FC\LC等不同的尾纤。

2.6?

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●目前FTTH小区一级分光一般采用1：

32的分光器，二级分光一般采用1：

2+1：

32/1：

4+1：

16/1：

8+1：

8的分光器组合方式。

●在机房机柜中，为了便于固定，选用机架式分光器。

●在FTTH光交箱、光分线箱内，为了节约托盘的位置，一般选用盒式分光器。

●对于新建小区，在计算分光器端口时，要有一定的余量，1个1：

64的分光器只能覆盖60～62户，1：

32的分光器只能覆盖30户。

3、FTTH?

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3.1FTTH?

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FTTH装机必备工具：

1、设备类：

ONT（光猫）、FTTH光缆热熔机、光源光功率计、红光笔、手电筒、电钻、插排

2、线路类：

皮线光缆（根据装机环境不同携带室内或室外皮线光缆）、尾纤（FC-FC\FC-SC）、法兰（适配器）

3、工具类：

光缆切割刀、螺丝刀（一字/十字）、斜口钳、米勒钳子、皮线光缆开拨器、酒精、脱脂棉、热缩管、扎带、魔术粘扣、钢丝（穿线使用）、开孔器、锤子、梯子

4、标记类：

圆珠笔（非水性/油性笔）、标签纸

3.2FTTH?

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FTTH一级分光：

用户与汇聚设备OLT之间只有1个分光器的组网方式被称为一级分光。

一般将大分光比分光器（1：

32/1：

64）安装于FTTH覆盖区域光缆交接箱中，通过束状尾纤（光缆）延伸至用户楼宇安装的光纤分线箱中。

至用户家中的皮线光缆通过与束状尾纤连接（法兰盘），再通过安装于光交箱中的分光器汇聚后上联至机房OLT设备。

FTTH一级分光组网方式光衰耗相对较小，一般用于密集覆盖区域，该分光方式网络节点较少易于维护，用户端口受限于光交箱至楼宇光缆数量。

机房---光交箱（分光器）---楼宇分线箱---用户

一级分光方式示意图:

3.3FTTH?

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FTTH二级分光：

用户与汇聚设备OLT之间存在2个及以上（非特殊情况下不建议存在两个以上分光器）分光器的组网方式被称为二级分光。

一般将小分光比分光器（1：

2/1：

4/1：

8）安装于FTTH覆盖区域光缆交接箱中，通过光缆延伸至用户楼宇安装的光纤分线箱中，于光纤分线箱中安装级联分光器（1：

32/1：

16）。

至用户家中的皮线光缆通过与二级分光器相连，再通过安装于光交箱中的一级分光器汇聚后上联至机房OLT设备。

FTTH二级分光组网方式光衰耗相对较大，一般用于全光覆盖小区，该分光方式光缆敷设少，易于扩容，用户端口受限于楼宇内分光器分光比。

机房--光交箱（分光器）--楼宇分线箱（分光器）--用户

二级分光方式示意图: