GPON网络规划分析

1.1. 系统概述随着社会和技术的进步，信息技术发展的大趋势是电话、计算机、电视三种技术、产业乃至网络的融合，即所谓“三网合一”。它表现为业务层互相渗透交叉，应用层使用同意的通信协议，网络层互连互通，技术上趋向一致。随着社会的发展，人们对通信服务的种类要求越来越多。一方面，除了一般的电话、传真、数据业务外，还要有会议电视，高速数据、电子邮政以及高清晰度电视等。另一方面，人们要求通信服务不受时空限制，不论在静止或运动中都能方便、迅速、准确、经济地进行信息交换。在这种背景下，光纤通信向纵深发展，形成各种规模和不同层次的光纤通信网势在必行，也可以说是光纤通信发展的必然趋势。面对这日新月异的通信发展局面，铜线传输所固有的一些弱点已显露无遗，如传输频带窄、损耗大、机线陈旧、地下管道拥挤、维护费用高、难以支持多媒体和宽带新业务等。尽管已采取了一些改进措施和新技术手段，但还是受到铜线的种种制约，因此必须对传输媒质进行更新换代，否则“瓶颈”难以消除。在这种形式下，光纤接入网应运而生，并得到了极为迅速的发展。所谓光接入网（OAN）就是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现信息传送的网络形式。根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN可以分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON）。无源光网络（PON）的设备简单，安装维护费用低，投资较小：使用光分路器即可灵活组网。设备安装方便，室外可直接挂在墙上，或放置于“H”杆上，无需租用或建造机房。属于纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，提高系统的可靠性。扩容也比较简单，不涉及设备改造，可长期使用。随着我国光进铜退进程的深入开展，PON网络在带宽升级、业务承载和无源网络维护等方面的优势逐渐被运营商普遍接受。近期，全球一些主流运营商开始将GPON技术应用于企业接入，使得GPON一跃成为企业接入方案的明星技术。为了响应国家政策和跟上信息化步伐，融城优郡二期项目我们选用GPON技术来实现业主信息网络需求。1.2. GPON的技术分析1.2.1. GPON的简介GPON(Gigabit-CapablePON)是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。无源光网络是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的OLT、光分配网(ODN)、用户侧的ONU和网管系统组成，根据ONU摆放的位置，GPON系统可能的应用包括FTTH、FTTO、FTTB、FTTC等场合。其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，GPON下行最大速率为2.5Gbps，上行为1.25Gbps，分光比最大为1：64，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场3。提供QoS的全业务保障，同时承载ATM信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。做为电信级的技术标准，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet业务，包括IP业务和MPEG视频流)、PSTN业务、专用线(T1，E1，DS3，E3和ATM业务)和视频业务(数字视频)。GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。1.2.2. GPON的系统结构GPON系统主要由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网络)、ONU(光网络单元)组成,其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备4。OLT放置于业务接入中心节点,为接入网提供网络侧与城域网之间的接口,通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络;ONU放置于小区或楼内机房,为接入网提供用户侧的接口,提供语音、数据、视频等多业务流的接入,通过GE光口经ODN上联至OLT，如图2.1为GPON的系统结构图。图2.1 GPON系统结构图1.3. GPON设计接入原则（一）、设备安装设计原则为便于运行维护，降低维护成本，光线路终端(OLT)设备宜集中安装在端局，也可以分散安装，利用已有的接入网机房、住宅小区中心机房等，由于OLT设备用户容量集成度较高，一般不宜单独安装，设计时应根据覆盖范围内的用户数、通信管道、光缆引入等因素综合考虑，将OLT设备安装在最经济、最合适的位置。尽量接近用户侧安装，比如小区内的光交箱、办公楼的室外综合箱。（二）、ONU 设备的安装设计原则光网络单元(ONU)通常安装在用户家中或者办公地点，安装方式大致有三种：安装在预埋的综合信息箱中、挂墙明装方式、安装在的桌面或用户指定的位置。（三）、光分路器(OBD)配置原则光分路器（OBD）常用的光分路比为：1:2、1:4、1:8、1:16、1:32 、1：64六种， 需要时也可以选用2:N 光分路器或非均分光分路器。ODN总分光比应根据用户带宽要求、光链路衰减等因素确定；光分路器（OBD）的级联不应超过二级。（四）、光通道衰减核算原则ODN的光功率衰减与OBD的分路比、活动连接数量、光缆线路长度等有关， 设计时必须控制ODN中最大的衰减值，使其符合系统设备OLT和ONU PON口的光功率预算要求。ODN光通道衰减所允许的衰减定义为S/R和R/S参考点之间的光衰减，以dB 表示。包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。 在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算。计算时相关参数取定： 1.光纤衰减取定:1310nm 波长时取0.36dB/km； 1490nm 波长时取0.22dB/km。 2.光活动连接器插入衰减取定：0.5dB/个。3.光纤熔接接头衰减取定：0.08 0.2dB /每个接头。 4.冷接子双向平均值：0.15dB/每个接头。 5.计算时光分路器插入衰减参数取定见表。插入损耗参数分光器类型1:21:41:8或2:81:16或2:161:32或2:32FBT或PLC3.6dB7.3dB10.7dB14.0dB17.7dB6.光纤富余度 Mc ：（1）当传输距离 5 公里时，光纤富余度不少于1 dB；（2）当传输距离10 公里时，光纤富余度不少于2 dB；（3）当传输距离10 公里时，光纤富余度不少于3 dB。（五）、GPON保护机制原则GPON标准中定义了TYPEA/B/C/D种保护机制，其中最为常用的是TYPEB和TYPEC保护，如图所示。TYPEB和TYPEC保护TYPEB方式通过采用N:2的分光器提供了主干光纤的保护。在实际FTTx建设中，由于分光器部署的位置距离客户驻地的距离很近，通常在500m范围内，甚至在FTTB模式下，分光器会安装在楼内，分支光纤出现故障的可能性很低，这种模式能够满足大多数企业业务的可靠性需求。而针对可靠性要求更高的客户可采用TYPEC保护，OLT和ONU均提供2个PON端口，使用2个独立的ODN网络连接，实现端到端的光纤保护。GPON系统的50ms保护倒换能力与SDH网络相当，能够提供高质量的业务保障。（六）、容量测算原则1.OLT测算原则： 在估算 OLT设备个数和容量时，可采用等效用户数指标。根据OLT所覆盖的理区域、用户分布特点等，预测规划期内分年度OLT需要覆盖的大致用户规模再根据OLT的等效用户容量，并结合ODN组网规划，就可以估算出规划期内每年需要的OLT数量和用户容量。2.ONU容量测算：结合项目本身的性质，来选择和配置ONU型号，有些项目只需要提供宽带，有些只需提供语音，有些需提供语音和宽带，有些是机房拆除替换，有些是大对数电缆整改等。 1.4. 采用布线方式1.4.1. 办公楼布线方式办公楼采用FTTO方式布线 如图所示，高层办公楼采用FTTO方案，楼宇用户多，光纤需求量大，配线间设置光分路机柜或光分路交接箱，分纤盒分层放置。ONU上行：光缆接头盒分出的入楼光缆,在光分路机柜或光分路交接箱内进行分光，出来的垂直布线沿弱电井穿越楼层，在楼层分纤盒内分纤，出来的皮线光缆沿楼层管道、线槽或墙壁敷设至用户室内，成端在光纤终端盒内，光纤终端盒与ONU之间用铠装跳纤连接。ONU下行：从ONU中下接双绞线或五类线与电话、计算机或路由器等设备相连。商务楼宇FTTO设计方案1.4.2. 住宅楼布线方式住宅楼采用FTTH方式布线光纤到户，采用集中分光方案，在办公楼一层消防控制室机房内放置OLT，OLT进行一级分光，分出后的光纤进入住宅楼内弱电间通过1:64光分路器，分为六十四路皮线光纤进去业主PC箱，业主通过OUN设备就可以上网、打电话、看电视，如图所示。住宅楼FTTH建设方案7