1、FTTH宽带基础原理一、FTTH及PON基础知识1.1 PON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,
2、下行2.5G传输速度。1.1.1 PON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。1.1.2 PON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。1.2 PON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
3、(ONU/ONT)。1.2.1 OLT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:24个PON口,12个上联GE口.功能简单,容量小,实现容易1.2.2 ONU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(FE GE)POTS接口(RJ11)E1接口CATV接口ONU设备框图如
4、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)。1.2.3 FTTH ONU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,
5、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。1.3 ODN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
6、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。1.4 FTTH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 :Fiber To The Node,光纤到节点(2)FTTZ :Fiber To The Zone,光纤到小区(3)FTTCab:Fiber To The Cabinet,光纤到交接箱(4)FTTC :Fiber To The Curb,光纤到路边(5)FTTB: Fiber T
7、o The Building,光纤到楼(6)FTTP: Fiber To The Premise,光纤到用户驻地(7)FTTH: Fiber To The Home,光纤到户(8)FTTO: Fiber To The Office,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。1.5 FTTH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、
8、宽带数据、IPTV、WLAN等业务。1.6 EPON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:1.7 10G-EPONIEEE 802.3 av 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(10 GBASE - PR ) 两种速率模式。10G-EPON标准标准EEE802.3av,2009.9发布在1G EPON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O
9、NU的共存采用了新的编码方式和FEC10G-EPON工作波长10Gb/s下行:15751580nm(1577nm)10Gb/s上行:12601280nm(1270nm)1Gb/s上行: 12601360nm(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LLID2、FTTH线路要求及传输指标2.1 PON系统光链路损耗计算?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?
10、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 影响光通道衰耗的几个因素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 各种分光器衰耗情况(实测)2.4 两种分光比的对比2.5 盒式分光器采用小盒子封装,可根据需求引出SCFCLC等不同的尾纤。2.6 分光器的选择?目前FTTH小区一级分光一般采用1:3
11、2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6062户,1:32 的分光器只能覆盖30户。3、FTTH装维标准3.1 FTTH开通必备工具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-FCFC-SC)、法兰
12、(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3.2 FTTH 一级分光组网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
13、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:3.3 FTTH 二级分光组网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:
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