[信息與通信]PON技術(shù)在FTTH中的應(yīng)用課件

1、PON技術(shù)的FTTH應(yīng)用光纖到戶是接入網(wǎng)發(fā)展方向7/23/20221FTTH應(yīng)用定位 隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，寬帶接入市場(chǎng)日益成熟，寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，不再局限于通信或數(shù)據(jù)領(lǐng)域，而是涵蓋了包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等廣泛的領(lǐng)域，并由此衍生到家庭其它應(yīng)用。 7/23/20222 隨著真正的寬帶業(yè)務(wù)，包括IPTV、HDTV業(yè)務(wù)等的興起，將面臨巨大的挑戰(zhàn)與難題。綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)作為下一代網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一，寬帶化與持續(xù)可演進(jìn)能力是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵。7/23/20223當(dāng)前接入網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)為接入層光節(jié)點(diǎn)下移、光進(jìn)銅退。其中FTTC（光纖到駐地）以及FTTH（光纖到戶）等應(yīng)用模式近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到迅速地發(fā)

2、展。光纖到戶是固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)用戶綜合接入的最終方向，光纖接入將替代銅纜接入承載各種綜合業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音、IPTV、CATV、寬帶等。7/23/20224 FTTH的目標(biāo) 1.實(shí)現(xiàn)高帶寬的數(shù)據(jù)接入是FTTH的基 本目標(biāo); 2.作為取代現(xiàn)有銅纜的一種接入方式 ; 3.網(wǎng)絡(luò)的綜合化，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一， 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)（IP業(yè)務(wù)） 話音業(yè)務(wù)，TDM語(yǔ)音業(yè)務(wù)、VoIP業(yè)務(wù) 視頻業(yè)務(wù)，IPTV業(yè)務(wù)、CATV業(yè)務(wù) 7/23/202251.傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)方式是從局端到用戶端直接使用光纖，此方法會(huì)耗費(fèi)大量的光纖資源。 實(shí)現(xiàn)FTTH有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式7/23/20226實(shí)現(xiàn)FTTH有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式2.從局端到用戶小

3、區(qū)使用一對(duì)光纖，從小區(qū)機(jī)房通過(guò)大量的配線光纜延伸至用戶，小區(qū)機(jī)房采用有源設(shè)備。 P2MP 小區(qū)有源交換模式：技術(shù)成熟，建設(shè)成本低，但維護(hù)成本較高中心機(jī)房有源設(shè)備局端7/23/20227實(shí)現(xiàn)FTTH有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式3.采用PON的技術(shù)，從端局或中心機(jī)房使用一根光纖到用戶小區(qū)，通過(guò)無(wú)源的分離器分配，然后從分離器通過(guò)配線光纜延伸至用戶。 由于無(wú)源，故障少，維護(hù)成本底7/23/20228FTTH技術(shù)的選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)有源網(wǎng)絡(luò)： 設(shè)備與光纖不能共享，成本增加，有源設(shè)備故障率增加，使維護(hù)工作量增加。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)： 是一個(gè)純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，避免了電磁干擾，減少了故障率，消除了帶寬瓶頸，提高了系統(tǒng)的可靠性，其次網(wǎng)絡(luò)

4、的透明性好，有很寬的帶寬，可適用于任何制式和速率的信號(hào)傳送，局端設(shè)備和光纖可共享，隨著用戶數(shù)的增加，成本迅速下降。適用于用戶適用于分散的小型企業(yè)和居民用戶，網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)方便。 7/23/20229PON技術(shù)的選擇 目前PON技術(shù)主要有3種，APON、EPON、GPON。 其中APON、GPON為ITU-T制定標(biāo)準(zhǔn)，EPON為IEEE制定的標(biāo)準(zhǔn)。 7/23/202210APON APON標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，但ATM技術(shù)已經(jīng)不是主流技術(shù)，且設(shè)備價(jià)格較高，提供的接入速率相對(duì)較低，業(yè)務(wù)提供能力有限，現(xiàn)在已不適合選用。7/23/202211EPON/GPON 隨著IP網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)快速發(fā)展，EPON和GPON的標(biāo)準(zhǔn)

5、已相對(duì)比較成熟，能提供超高速帶寬，同時(shí)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)基于軟交換的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，OLT設(shè)備具備軟交換AG的功能，因此是較為理想的解決方案 。7/23/202212EPON/GPON的優(yōu)勢(shì)以無(wú)源光器件，組成光分配網(wǎng)絡(luò)，大大降低故障率，使維護(hù)成本降低；由于基于PON的FTTH采用單纖方式傳輸，可大大降低了建設(shè)成本；FTTH中的EPON/GPON技術(shù)具有高帶寬，傳輸距離遠(yuǎn)，可擴(kuò)性強(qiáng)，易于維護(hù)等特點(diǎn)；EPON/GPON將成為主導(dǎo)FTTH的技術(shù)，但大規(guī)模應(yīng)用還需要解決成本、配套技術(shù)和應(yīng)用問(wèn)題。7/23/202213EPON的概念 是在與APON類似的結(jié)構(gòu)， 在G.983的基礎(chǔ)上，保留物理層P

6、ON，以以太網(wǎng)替代ATM作為鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬，更低成本和更寬業(yè)務(wù)能力的新的結(jié)合體，可大量采用以太網(wǎng)技術(shù)成熟的芯片，提供了多層安全機(jī)制，如：VLAN、閉合用戶群、支持VPN、組播功能。目前以相當(dāng)成熟。可以提供下行1.250 Gbps7/23/202214GPON的概念 是一個(gè)千兆以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，ITU-T在2003年通過(guò)的新標(biāo)準(zhǔn)G.984.1和G.984.2，按照新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以提供2.488Gbit/s的下行速率和多種標(biāo)準(zhǔn)上行速率，傳輸距離至少20公里，分路比為1:16、1:32、1:64、 1:64 。 GPON采用兩種適配方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還采用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通用組

7、幀程序GFP，可以透明高效地將各種數(shù)據(jù)信號(hào)封裝進(jìn)現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)任何信號(hào)格式。適應(yīng)實(shí)時(shí)TDM話音業(yè)務(wù)。7/23/202215無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的定義 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是指采用光纖通過(guò)無(wú)源光器件直接到達(dá)用戶家庭的接入方式， 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)全透明的網(wǎng)絡(luò)，起到分配的作用，與被傳送的業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)采用單纖雙向系統(tǒng)，可傳送雙向交互式業(yè)務(wù)的光接入網(wǎng)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)適用于APON、EPON、GPON等的傳輸方式 7/23/202216無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ODN）是由無(wú)源光器件組成的無(wú)源光分配網(wǎng)組成，主要的無(wú)源器件有： 單模光纖光纜 光分路器 活動(dòng)連接器、光纖熔接接頭 光交接箱 、光分纖箱7/23/2022

8、17光分路器光分路器是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ODN）的主要器件，目前使用的光分路器按照制作工藝分兩種：熔融拉錐型（FBT）平面波導(dǎo)型（PLC）目前EPON所采用的最大光分路比為1:32插入損耗約17dB、 1:8插入損耗約9dB 、1:4插入損耗約7dB 7/23/202218描述光耦合器特性 的一般技術(shù)參數(shù)插入損耗: 指定輸出端口的光功率相對(duì)全部輸入光功率的減少值附加損耗：定義為所有輸出端口的光功率總和相對(duì)于全部輸入功率的減小值 分光比：定義為耦合器各輸出端口的輸出功率的比值（相對(duì)輸出總功率的百分比）7/23/202219方向性：是衡量器件定向傳輸特性的參數(shù)，定義為在耦合器正常工作時(shí)，輸入一側(cè)非注入光

9、一側(cè)的輸出光功率與全部注入光功率的比較值均勻性：定義為在器件的工作帶寬范圍內(nèi)，各輸出端口輸出光功率的最大變化量偏振相關(guān)損耗（偏振靈敏度）是指當(dāng)傳輸光信號(hào)偏振態(tài)發(fā)生360o變化時(shí)，器件各輸出端口光功率的最大變化量，應(yīng)該有足夠小的偏振相關(guān)損耗。隔離度：是指光偶合器件的某一光路對(duì)其它光路中的光信號(hào)的隔離能力7/23/202220EPON/GPON網(wǎng)絡(luò)參考模型 7/23/202221無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)基本功能 無(wú)源光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）的作用是將光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）連接起來(lái)，提供傳輸手段。主要功能是完成光信號(hào)功率的分配任務(wù)。OLT的作用是為光接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)接口的連接，并

10、經(jīng)ODN與用戶側(cè)的ONU進(jìn)行通信。 7/23/202222邏輯接口 FTTH有三類主要接口，業(yè)務(wù)接點(diǎn)接口（SNI）用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)管理接口（MNI）7/23/202223業(yè)務(wù)接點(diǎn)接口 業(yè)務(wù)接點(diǎn)接口（SNI）是FTTH和SN之間的接口，如業(yè)務(wù)接點(diǎn)接口（SNI）與業(yè)務(wù)接點(diǎn)（SN）不在同一地方，可以通過(guò)透明傳輸通道實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端連接，通常，F(xiàn)TTH需支持的接入業(yè)務(wù)主要有：IP業(yè)務(wù) 、TDM語(yǔ)音業(yè)務(wù)、VoIP業(yè)務(wù) 、IPTV業(yè)務(wù)、CATV業(yè)務(wù) 7/23/202224 SNI必須支持GE、10/100BASE-T接口中的一種，當(dāng)FTTH系統(tǒng)支持TDM數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)支持E1接口；當(dāng)FTTH提供語(yǔ)

11、音業(yè)務(wù)承載能力時(shí)，SNI應(yīng)支持V5.2協(xié)議或H.248協(xié)議、MGCP中的一種。7/23/202225用戶網(wǎng)絡(luò)接口 用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）是用戶終端和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，必須支持10/100BASE-T接口，當(dāng)FTTH系統(tǒng)支持TDM數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)時(shí)，UNI應(yīng)支持E1接口或N64bit/s接口，當(dāng)FTTH提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載能力時(shí)，UNI應(yīng)支持Z接口或Za接口。 7/23/202226基于PON的FTTH系統(tǒng)傳送方式光信號(hào)為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光傳輸方式； 采用EPON/GPON傳輸方式； 采用單纖兩波方式；其中：上行使用1260nm1360nm波長(zhǎng)； 下行使用1480nm1500nm波長(zhǎng)。7/23/202227上行方

12、向采用時(shí)分多址接入（TDMA）通信協(xié)議，OLT和ONU兩端具有測(cè)距功能、快速比特同步。采用無(wú)源分配點(diǎn)的方式 采用單纖三波方式時(shí)，增加15401560nm波長(zhǎng)為CATV使用 7/23/202228基于PON的FTTH系統(tǒng)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)基本要求 ODN所采用的光纖為G.652單模光纖ODN應(yīng)符合以下規(guī)定的一種： 1.OLT和ONU之間的最大傳輸距離為10km，支持最大分路比至少為1：32 2.OLT和ONU之間的最大傳輸距離為20km，支持最大分路比至少為1：16 7/23/202229ODN環(huán)境要求 當(dāng)ODN處于-2555環(huán)境范圍內(nèi)時(shí)，EPON設(shè)備能正常工作，業(yè)務(wù)性能不應(yīng)惡化或中斷概述一切順利的情況下

13、可達(dá)到的結(jié)果ONU溫度、濕度要求 溫度：-1055 相對(duì)濕度：10%90%（非凝結(jié)） 7/23/202230 ODN的基本結(jié)構(gòu) 無(wú)源光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）可以按照其連接方式不同分為:星形樹(shù)形總線型環(huán)形 7/23/202231星形結(jié)構(gòu) OBDOLTONU1ONU2ONUn網(wǎng)絡(luò)側(cè)S/R用戶光纜網(wǎng)ODNR/S用戶側(cè)7/23/202232 樹(shù)形結(jié)構(gòu)ODN網(wǎng)絡(luò)側(cè)S/R用戶光纜網(wǎng)R/S用戶側(cè)OBDOLTONU1ONU2OBDONU1ONU2OBD7/23/202233總線形結(jié)構(gòu) ODNS/RR/S用戶端OLTONUOBDONUOBD1n局端7/23/202234環(huán)形結(jié)構(gòu) ODNS/RR/S用戶端OLTONU

14、OBDONUOBD1n局端ONUOBD7/23/202235 ODN保護(hù)要求 1）全保護(hù)：指光纜線路提供兩條不同物理路由的保護(hù)，造價(jià)較高，主要適用于重要用戶、有特殊要求的用戶。主干光纜線路保護(hù)：主干光纜一般采用大芯數(shù)光纜，涉及的用戶數(shù)越多，故障修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，在主干光纜交接箱處，為有一定要求的用戶提供不同路由的備用光纖，通過(guò)人工切換，縮短故障時(shí)間。7/23/202236 ODN系統(tǒng)的組網(wǎng)原則 ODN結(jié)構(gòu)的選擇需要考慮多種因素，主要用戶與所在地的分布，OLT和ONU之間的距離，不同業(yè)務(wù)的光通道，可用的技術(shù)，光功率預(yù)算值，波長(zhǎng)的分配，網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，操作管理和可維護(hù)性，安全性，光纜的容量等因素有

15、關(guān) 7/23/202237 7/23/202238采用一次分光方案 -集中結(jié)構(gòu)分路器可放置在小區(qū)配線架或室外交接箱中但增加光纜成本 。OLT1 x 32 Splitter7/23/202239采用二次分光方案 -級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)分路器可放置在小區(qū)配線架、室外交接箱、樓層壁龕箱中級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)減少光纜成本 但增加了線路損耗和接配線管理成本.1 x 4 Splitter1 x 8 Splitter1 x 8 Splitter.OLT7/23/202240 光分路器配置原則 目前每個(gè)PON口最多可連接一個(gè)1:32光分路器，當(dāng)采用二次分光時(shí)，兩個(gè)光分路器的分路數(shù)的乘積不的大于32；設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮每個(gè)PON口的利用率

16、；根據(jù)用戶密度及分布情況，光分路器選用合適的組合方式。光適配器要求：回波損耗40dB7/23/202241 OLT及光分路器安裝位置 OLT一般應(yīng)安裝在局端，對(duì)于大型的住宅區(qū)可根據(jù)環(huán)境條件，可考慮安裝在小區(qū)的中心機(jī)房；光分路器的安裝位置可以選擇戶外或室內(nèi)，根據(jù)具體情況選用集中分光方式或二次分光方式7/23/202242 光纖光纜的敷設(shè) 在FTTH的實(shí)施過(guò)程中，進(jìn)戶光纜的敷設(shè)的難度最大，畢竟與銅線有質(zhì)的區(qū)別，敷設(shè)方式有暗管敷設(shè)和明敷、明敷可以采用釘固或吊掛等方式，要適應(yīng)各種環(huán)境敷設(shè)必須選擇一種特殊的光纜，敷設(shè)后不影響光纜的特性，線路做到隱蔽、美觀，并要求便于維護(hù)。7/23/202243 單芯引入光纜（皮線光纜） 標(biāo)準(zhǔn)外徑 2*5 mm標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量 20 kg/km加強(qiáng)芯（FRP） 2允許張力 660 N最小彎曲半徑 15mm7/23/202244 單芯引入光纜（皮線光纜） 7/23/202245引入光纜的接續(xù)引入光纜的接續(xù)一端在用戶家里,另一端在弱電井或壁龕箱內(nèi),兩端必須做活動(dòng)連接器,一般方法有以下幾種:現(xiàn)場(chǎng)制作適配器;利用帶