PON网络ODN设计浅析

【摘要】随着近几年各大运营商加大对PON网络的投资力度，PON网络的商业运营已趋成熟。在PON网络中，由于网络设备组网更加简单，ODN实际上已经成为PON网络的主体，最高可占总体投资的70%，本文将对PON网络中ODN的覆盖范围、分光比、组网模式、传输衰耗等方面的设计进行探讨。

【关键词】PON ODN习光分路器 光缆

PON网络是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向无源光网络系统。采用WDM（波分复用）技术，上行使用1310nm波长，下行使用1490nm波长，当提供CATV业务时，下行增加1550nm波长。上行方向采用点到点方式，下行方向采用广播方式。整个PON系统由OLT（局端光线路终端）、ODN（光分配网络）以及ONU（用户侧的光网络单元）组成。ODN建立OLT到ONU之间的端到端信息传送通道，完成OLT和ONU之间的信息传输和分发功能。如下图所示，光分配网ODN位于OLT和ONU之间，其定界接口为为紧靠OLT光连接器后的S/R参考点和ONU光连接器前的R/S参考点。在PON网络中，ODN从功能上划分主要由馈线、光分路器和支线三大部分组成。根据ONU的位置不同，目前主要有FTTH、FTTO和FTTB三种应用方式。

一、ODN的组网原则及拓扑结构

选择ODN结构时，要根据用户性质、用户密度、地理环境、管道资源、原有光缆容量、OLT与ONU之间的距离、网络的安全性、经济性以及易维护性等多方面因素综合考虑。目前PON网络的拓扑结构基本上以树型结构为主。

二、OLT的覆盖半径计算

为了确保业务的开通，在进行ODN的设计时，首先要对OLT机房覆盖半径进行测算。在考虑到投资最低时的OLT理想覆盖范围与接入网结构以及光传输特性有关系，其理论覆盖半径计算模型如下式所示：

最佳覆盖半径

其中：k。：直折比;k1：覆盖形状系数;k2：线路单价;k3：机房投资（含配套）;

P：用户密度;W：收敛比。

当覆盖区域为正方形时，k0取0.7-0.9;K1取0.54;W取50;k2取500元。

OLT覆盖距离的选择除考虑最佳组网经济半径外，还要考虑设备物理传输能力，根据相关设备物理指标计算出传输受限距离，与最佳组网经济半径相比较，选择其中较小值作为OLT的覆盖半径。分光比为1：64的ODN光链路长度原则上不应超过5公里;分光比为1：32的ODN光链路长度原则上不应超过10公里。

三、光分路器的配置根据用户的分布密度和地理位置进行合理选择，分光方式一般采用一级分光或者二级分光，但不宜超过二级。常见的分光比为1：2、1：4、1：8、l：16、1：32以及1：64。一级分光适用于FTTH的别墅区以及FTTO等，常用1：32分光，光分路器一般安装在小区配线间或者室外光缆交接箱内;二级分光适用于住宅小区及农村地区等FTTH用户，常用1：64分光，一般情况下，一级分光采用1：8和二级分光采用1：8组网实现，第一级光分路器一般安装在小区配线间或者室外光缆交接箱内，第二级光分路器一般安装在楼道光分纤箱内。

光分路器应选用全带宽型（工作波长1260nm～1650nm）和均匀分布型的平面波导光分路器。

四、ODN光缆线路设计

馈线是指从OLT的PON口到一级分光器上联口之间的光纤链路部分;支线则是指一级分光器的支路口到ONU上联口之间的光纤链路部分。可以对应传统光缆接入网的主干光缆、配线光缆和用户引入光缆三大部分进行区分。最典型的结构模型是分光器设置在一级光缆分纤箱内，那么馈线部分对应主干光缆、光缆交接箱、一级配线光缆;支线部分一般对应二级配线光缆和用户引入光缆。

主干光缆的结构以树形为主。根据前面计算出的最佳覆盖半径并结合OLT覆盖区内用户情况以及地形结构等进行光交覆盖区的划分。原则上每条主干光缆设置6 -10个主干分纤点，用来成端主干光缆和配线光缆，对配线光缆进行汇聚和收敛，通过主干光缆连接到OLT局所，减少主干光缆的容量压力。此主干分纤点的覆盖区域即为主干光缆交接箱的覆盖区域。最后根据光缆交接箱个数、配线光缆的芯数及满足近期组网的要求进行主干容量的测算，一般最少不低于48芯，以96芯、144芯、192芯为主。敷设方式以管道为主。

配线光缆主要采用“树形递减”或者“星形递减”方式。光缆的芯数应该考虑中远期各种业务对光缆的需求，同时也要考虑到PON系统中光分路器的具体配置来确定光缆的芯数。敷设方式可以采用管道、架空以及挂墙等方式。

用户引入光缆可以根据施工界面一次性布放或者用户申请时放装。一般采用暗管或者明装方式进行敷设。

主干光缆和配线光缆一般选用1310nm波长性能最佳的G.652D单模光纤，常用的型号有GYTA以及GYTS等;用户引入光缆一般选用1―2芯蝶型皮线光缆，常用的有室内、管道和架空三种类型。

五、ODN光链路的损耗计算

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、光纤熔接接头所引起的衰减总和。

计算时相关参数典型取值如下：

光纤衰减： 1310nm波长，0.36dB/km;1490nm波长，0.22dB/km

光活动连接器插入衰减：0.5dB/个

光纤熔接接头衰减：分立式光缆光纤接头衰减双向平均值为0.08dB/每个接头;带状光缆光纤接头衰减双向平均值为0.2dB/每个接头;

冷接子双向平均值为0.15dB/每个接头;

计算时光分路器插入衰减参考值见表：

光分路器典型插入衰减参考值

光纤富余度Mc：

传输距离≤5公里时，光功率预算富余度不少于ldB;

传输距离≤10公里时，光功率预算富余度不少于2dB： 传输距离> 10公里时，光功率预算富余度不少于3dB。

PON系统允许的光功率预算（最坏值估算）

结束语：PON网络的规划和设计，不但要实现网络的拓扑结构简单、界面清晰、容易维护，也要结合投资的经济性综合考虑，涉及的面很广。笔者结合多年从事PON网络的规划和设计经验，本文着重在ODN覆盖范围、组网方式、光缆链路设计以及光通道衰减测算等方面，总结了PON网络中投资建设的重点ODN的设计思路，旨在抛砖引玉，对ODN的设计进行浅析与探讨。由于本人水平有限，难免有错，欢迎指正。

参 考 文 献[1]王庆.光缆接入网规划设计手册[M].人民邮电出版社，2010[2]杨炼.三网融合的关键技术及建设方案[M].人民邮电出版社，2011[3]孙维平.FTTx与PON系统工程设计与实例[M].人民邮电出版社，2013