GPON網(wǎng)絡(luò)在鐵路場(chǎng)景通信的建設(shè)及應(yīng)用

GPON網(wǎng)絡(luò)在鐵路場(chǎng)景通信的建設(shè)及應(yīng)用資源的需求，因此表現(xiàn)出明顯的成本優(yōu)勢(shì)。GPON網(wǎng)絡(luò)與WDM技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了OLT設(shè)備下行信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)分配，構(gòu)建起一種類似與電臺(tái)廣播的服務(wù)模式，由單個(gè)OLT對(duì)其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有ONU的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行管控。與此同時(shí)，每個(gè)ONU或者ONT終端還可以根據(jù)自身使用的需求，自由決定其從OLT處獲取的數(shù)據(jù)載荷。通常情況下，GPON網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)形式為樹狀結(jié)構(gòu)，具有光傳輸介質(zhì)的共享優(yōu)勢(shì)，并且滿足各個(gè)ONU終端的數(shù)據(jù)需求，并設(shè)定其獨(dú)特的傳輸時(shí)隙從而避免了干擾和沖突。這一網(wǎng)絡(luò)模式能夠充分保證每個(gè)用戶終端對(duì)帶寬質(zhì)量的需求，不同用戶之前的資源分配更加合理高效，能夠充分體現(xiàn)WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。（一）GPON系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：（1） 大容量、高效率：基于GPON技術(shù)，寬帶用戶的理論下行與上行速率將分別達(dá)到2.5G與1.25G，能夠充分滿足路局未來班組之間大容量數(shù)據(jù)的需求;而基于GEM技術(shù)的封裝模式，也能夠極大提升數(shù)據(jù)傳輸效率。（2） 傳輸距離長：基于GPON技術(shù)，用戶側(cè)與局側(cè)的最大距離高達(dá)20KM，附和鐵路沿線班組距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，極大提升了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)終端的覆瓷范圍。（3） 穩(wěn)定可靠：基于GPON技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)以無源光元件為物理通道，便于系統(tǒng)的維護(hù)和檢修；該組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在僅有OLT和ONU為有源設(shè)備，需要接入電源，其它傳輸設(shè)備和器件均為無源設(shè)備，不需要接入電源，增強(qiáng)了穩(wěn)定可靠性。該方式適用于鐵路沿線班組房屋面積有限，機(jī)房空間不足的現(xiàn)狀。（4） 數(shù)據(jù)安全：采用GPON技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)本身具備良好QOS保證與完善的保護(hù)功能。因此更加容易獲得用戶的認(rèn)可與信賴。另外，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)管理PON系統(tǒng)的功能。ONU為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入，受OLT集中控制。（5） 高度集成，成本費(fèi)用低：該網(wǎng)絡(luò)以單根光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，將通過一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái)滿足區(qū)域內(nèi)用戶的全業(yè)務(wù)需求，因此表現(xiàn)出較為顯著的成本優(yōu)勢(shì)。三、GPON技術(shù)的應(yīng)用模式PON技術(shù)運(yùn)用于接入網(wǎng)中，具有多種接入模式，常用的有FTTB、FTTC和FTTH（FTTO）。FTTB應(yīng)用模式FTTB也稱光纖到樓宇的接入方式，主要特征是用光纖代替原有使用者接入點(diǎn)之前的雙絞線，然后用終端的ONU設(shè)備放置在原用戶接入分線盒位置。ONU下利用其它傳輸介質(zhì)方式進(jìn)行接入，目前通常適用五類雙絞線或者采用無線的方式，一般每個(gè)ONU分為8口、16口、32口等，支持的用戶數(shù)可達(dá)到100個(gè)左右。在FTTB應(yīng)用模式中，OLT設(shè)備一般放在局端機(jī)房，作為用戶業(yè)務(wù)的收斂及分發(fā)。下聯(lián)接入一般通過光纖接口，利用光纖連接ONU終端設(shè)備，在ONU處終結(jié)光信號(hào)，一般通過以下接口方式與用戶端進(jìn)行連接，包括POTS、ADSL、VDSL、以太網(wǎng)等方式。FTTB的接入模式，需要在ONU處接入電源，以北京路局各班組實(shí)際情況來看，可利用班組內(nèi)的交流電源實(shí)現(xiàn)供電，在有條件的區(qū)域，還可利用原機(jī)柜電源供電，主要考慮有電池做電源保護(hù)，確保穩(wěn)定性。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)際情況，有如下三種FTTB的接入模式：（1） FTTB+xDSL將接入點(diǎn)放置在車站及班組車間，原有DSLAM設(shè)備采用GPON上聯(lián)口，班組末端側(cè)使用xDSL接口利用雙絞線進(jìn)入至末端用戶。該方式使用了原有的線纜資源，采用成熟的AD或者VD的相關(guān)技術(shù)，可以充分利用現(xiàn)有的線路投資。提供小容量的DSL和MDU，通過使用一體化綜合機(jī)柜，保障在室外較惡劣的使用環(huán)境使用。（2） FITB+LAN將光纖端接點(diǎn)分布在車站及班組，通過ONU終結(jié)光信號(hào)，利用配備多個(gè)以太網(wǎng)接口與用戶端連接。采用此種方式，終端用戶到ONU的距離不能超過100米。FTTC應(yīng)用模式此種方式光網(wǎng)絡(luò)單元ONU通常放在室外、車務(wù)車間或貨運(yùn)車間中的機(jī)房或樓道中，1個(gè)ONU通常為多個(gè)辦公區(qū)域提供服務(wù)，用戶端為雙絞線，銅纜距離在500米左右;分光器布放在幾個(gè)小區(qū)間的光交接箱內(nèi)。這種方式比較適合用戶密度低且比較分散的場(chǎng)合，但是缺點(diǎn)也很明顯。FTTH應(yīng)用模式光纖到辦公區(qū)，機(jī)務(wù)車間，是利用光纖傳輸媒質(zhì)連接局端OLT和班組的接入方式，接入的光纖可由單個(gè)班組、車間獨(dú)享。在ONU和OLT之間采用無源的光分配網(wǎng)絡(luò)，OLT可以置于遠(yuǎn)端的匯聚局機(jī)房，也可以置于車間機(jī)房，可以參考實(shí)際情況而定。FTTH的應(yīng)用模式在ONU節(jié)點(diǎn)處需要提供電源，該問題可以采用班組內(nèi)的交流電直接供電。以上所說的FTTH模式，非常適合車站和班組的使用。班組級(jí)車站的通信覆蓋已經(jīng)比較普遍，目前幾乎所有的車站均采用ADSL接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)，隨著視頻會(huì)議系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)照片上傳等高帶寬的業(yè)務(wù)引入，原有的網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行必要的升級(jí)改造。GPON光接入平臺(tái)立足高帶寬接入，充分考慮各站段和班組的實(shí)際情況，分層次提供一步到位的FTTH。接入業(yè)務(wù)包括語音、數(shù)字車站、寬帶上網(wǎng)（有線和無線方式可選）、辦公OA、視頻會(huì)議系統(tǒng)等，滿足各個(gè)班組有線方式、無線方式、外網(wǎng)及內(nèi)網(wǎng)等各種業(yè)務(wù)接入的需求。四、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則綜合考慮GPON技術(shù)特點(diǎn)、成熟度、投資成本、業(yè)務(wù)需求、等多方面的因素GPON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需注意以下幾點(diǎn)：GPONOLT建設(shè)方案根據(jù)北京局現(xiàn)狀建議在各正線車站通信機(jī)械室設(shè)置GPONOLT設(shè)備，GPONOLT設(shè)備通過GE上聯(lián)接口雙歸接入同機(jī)房A/B平面兩臺(tái)接入路由器（PE）或PTN設(shè)備，實(shí)現(xiàn)GPON系統(tǒng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、語音（IP）業(yè)務(wù)的互聯(lián)。車站通信機(jī)械室、站段機(jī)房以及光纜匯聚節(jié)點(diǎn)處按需設(shè)置相應(yīng)分光比的分光器與光纜構(gòu)成光纖分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）。車間、班組等業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)設(shè)置GPONONU，實(shí)現(xiàn)終端用戶的數(shù)據(jù)、語音業(yè)務(wù)接入。GPONOLT設(shè)備本著分等級(jí)裝備的原則，根據(jù)各站接入節(jié)點(diǎn)數(shù)量及容量選取不同接入能力的設(shè)備，在滿足近期網(wǎng)絡(luò)改造的前提下，充分預(yù)留中遠(yuǎn)期接入能力并合理降低工程投資。GPONONU建設(shè)方案根據(jù)北京局現(xiàn)狀在各車間、班組節(jié)點(diǎn)新設(shè)GPONONU設(shè)備，解決各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、語音業(yè)務(wù)接入。在車站信息機(jī)房新設(shè)GPONONU設(shè)備，為兩網(wǎng)融合工程信息專業(yè)CE路由器提供接入條件。站段、車間、班組、信息機(jī)房接入用戶需求不同，GPONONU設(shè)備按照分等級(jí)裝備的原則進(jìn)行選型。3.IGPON光纖分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）建設(shè)方案光纖分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）是GPON光接入會(huì)罔中設(shè)置在GOPN光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）之間線路和設(shè)備的總稱，用來分配光信號(hào)功率，是實(shí)現(xiàn)OLT與ONU之間光信號(hào)傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈９饫w分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）通常由分光器、光纜、光纜接續(xù)及終端的配線設(shè)備組成。（1） 分光器ODN受光線、連接點(diǎn)、分光器等損耗會(huì)有不同程度衰耗。由于不同器件損耗情況如下表所示：從上表可知GPON系統(tǒng)上行1310nm波長光纖損耗大于下行1490nm波長光纖損耗，因此進(jìn)行ODN網(wǎng)絡(luò)計(jì)算光纖衰減時(shí)取上行1310nm波長每公里平均損耗（0.35dB）做為光纖損耗參考值。常用的分光器有1：2~1：64，分光器分光路數(shù)越大OLT每PON口可接入ONU數(shù)量越多，而損耗也會(huì)越來越大，ODN光纖鏈路長度縮短，每個(gè)ONU終端用戶可用帶寬降低等問題。一級(jí)分光、二級(jí)分光或多級(jí)分光是ODN網(wǎng)絡(luò)的分光方式，從實(shí)際情況來看，鐵路車站、站段，尤其是班組都較為分散，但是安全可靠的要求又不降低，因此建議選用1：8或1：16的分光器。（2） 光纜從以往的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)中可以看到，GOPN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中光纜建設(shè)投資占比通常達(dá)到總投資60%?75%，所以正確合理的規(guī)劃和建設(shè)GPON光接入網(wǎng)中的光纜線路，對(duì)于車間、班組聯(lián)網(wǎng)接入非常關(guān)鍵。車站、站段的GPON光網(wǎng)絡(luò)一般可使用樹型或星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一些業(yè)務(wù)量大并且周邊有較多車間、班組接入的節(jié)點(diǎn)作為光纜匯集點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)至車站、站段通信機(jī)械室的光纜作為主干光纜，并在該節(jié)點(diǎn)設(shè)置分光器，臨近車間、班組節(jié)點(diǎn)就近接入光纜匯集點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)，避免所有接入光纜集中敷設(shè)至車站、站段通信機(jī)械室，這樣可以減少光纜鋪設(shè)量，有效降低工程投資。各線沿線區(qū)間接入節(jié)點(diǎn)GPON光網(wǎng)絡(luò)通常采用鏈型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以有效節(jié)約區(qū)段光纖資源。設(shè)置有區(qū)段光纜的線路，區(qū)間接入節(jié)點(diǎn)就近敷設(shè)至區(qū)段光纜，利用區(qū)段光纜接入臨近車站GPONOLT設(shè)備。五、結(jié)束語GPON技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有其廣覆蓋、低成本，多模式，多保護(hù)等特點(diǎn)，并且由于PON接入系統(tǒng)具有無源性，