浅谈三网融合形势下的小区FTTH设计

【摘要】 在三网融合、光进铜退的大背景下，FTTH已成为接入网发展的大势所趋。本文先就三网融合的FTTH工程的主要技术进行介绍，然后就上海某小区设计实例进行了详细分析，希望能为相关人员提供参考。

【关键词】 三网融合 FTTH EPON/GPON

随着《通信业“十二五”发展规划》的，三网融合已经成为网络发展的必然趋势。FTTH作为一种能高效承载语音、数据、视频等多业务、具有超高带宽的网络解决方案，满足三网融合的特点和发展趋势，被公认为是接入网发展的最终目标。

一、三网融合概述

三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。

三网融合的优点在于信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务。有利于极大地减少基础建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。

目前，“三网融合”已经成为一个国际趋势，在美国、英国、法国、日本等很多发达国家都在大力促进了网络融合的产业发展。我国三网融合也有了具体的阶段性目标。2013-2015年，在前期实验试点基础上，全面开展三网融合，进一步普及融合业务。

二、三网融合的FTTH工程的主要技术

光纤到户（FTTH）作为一种接入技术，是目前实现三网融合的最佳解决方案，其中基于无源光网络的EPON/GPON技术是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，成为为用户提供优质、可靠及安全的语音、数据、视频三网融合的业务接入主流。

2.1 EPON技术

一个完整的EPON系统主要由光线路终端（OLT）、光分布网（ODN）、光网络单元（ONU）和网元管理系统（EMS）组成。EPON采用点到多点（P2MP）结构，在以太网上提供各种业务。EPON接入方式属无源光纤接入，是一种多用户共享系统，同有源光网络相比，安装、维护、运营成本也大大降低，系统也稳定可靠。EPON将消除WLAN/LAN中ATM与IP协议间的连接转换的必要性。EPON的光路结构与APON相类似，它凭较低的价格、更高的带宽和更强的服务能力取代APON。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。EPON也具有一定的运行维护和管理（OAM）功能和现有的设备具有很好的兼容性。EPON系统通过采用WDM技术实现单纤双向通信传输，满足顺应了下一代IP网络的发展形势。结合以IP为核心特点的“三网融合”网络，EPON被认为实现FTTH最佳解决方案。

2.2 GPON技术

GPON是ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技术。从技术角度来看，GPON是APON/BPON的继承和发展，但与ATM不同的是，GPON采用全新的GEM适配协议对数据进行封装，实现了业务的综合化。相对于其它PON技术而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达2.5Gb/s，其非对称性更能适应宽带业务市场。在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务、PSTN业务、专用线和视频业务。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。GPON除了支持更高的速率，还要以很高的效率支持多种业务，提供了丰富的OAM&P功能的良好的扩展性。

2.3 GPON比EPON的优势总结

GPON与EPON都是千兆比特级的无源光网络系统，EPON技术简单成熟，又继承了以太网技术的大量优点，成为当前发展热点，但是其效率低并且难以支持以太网以外的业务。而GPON作为一种灵活的吉比特光纤接入网技术，支持更高的和对称/非对称传输速率，具有良好的操作管理与维护（OAM）能力。随着技术成本不断下降，从长远看，GPON将占据FTTH的主导地位。

三、小区三网融合FTTH设计实例

3.1三网融合的FTTH设计要点

在FTTH建设中建议坚持以下原则：

（1）FTTH建设应兼顾市场需求、网络演进和投资效益；

（2）分光产品选用应向集成化、小型化、模块化发展，光缆材料应向预端接、纤芯细（如微缆）的方向发展，便于现场安装及线缆布放，利于工程快速实施；

（3）OLT宜集中设置在现有局点，对于FTTH用户密集大的区域，OLT可设置在现有主干光节点，少量可下移至小区；

（4）覆盖方式可采用全覆盖或薄覆盖之一，需求明确的区域宜采用全覆盖，需求不明确或放号率逐步增加的区域宜采用薄覆盖；

（5）总分光比采用1：64以上，以提高OLT设备的PON口利用率；

（6）引入光缆、垂直光缆应建设到小区或楼宇，光缆芯数按满足覆盖家庭总数一次建设到位。

3.2 上海某小区FTTH设计实例

上海某小区，共有8栋小高层，每栋楼3个单元15层，每层有住户4户，住户数量1440户。基于FTTH网络，为整个社区提供数据、语音、CATV视频业务、高清互动点播和时移业务，实现三网融合和全业务高速接入。

根据小区的规模在中心机房中配置一个电信级OLT设备，设备配置24个GPON接口。每个PON口通过1：64分光，完成64个ONU用户的业务承载。前端机房到小区的传输距离为5Km内。OLT设备外接48V通信直流电源，通过千兆上联口连接至计算机通信网络等外网，完成数据、视频和语音业务的接入。OLT的24个PON接口通过24根光纤输出至EDFA系统。EDFA系统中完成1：3的光分路、放大、通过3个1：8的光分路复用器，与24个GPON口的光信号完成波分复用，以24条光纤输出。最终通过24芯的主干光缆传输到小区的各个单元。

而在网络融合的要求下，由于有线电视用户的广泛性与电视信号的特殊性，GPON系统利用1550nm传输有线电视（CATV）信号，这样的波长安排使得在不破坏有线电视信号原有的格式下，采用波分复用的方式，为其信号专门开辟了一条“绿色通道”，用于有线电视信号的传播，包括模拟的和数字的。

楼栋单元设计主要考虑单元接入和用户接入两部分。考虑到网络结构的灵活性、稳定性、可维护性以及成本等因素，单元设计方面考虑采用1：4和1：16的光分路器结合的二级分光结构方式。根据具体楼层结构，根据用户数量在各单元布置1个1：4光分路器，每一个1：4光分路器再连接4个1：16的光分路器，满足用户的接入需求。根据具体的施工环境，每栋楼放置4个ODN设备（2层，完成1-4层用户的光纤接入；6层，完成5-8层用户的光纤接入；10层，完成9-12层用户的光纤接入；14层，完成13-15层用户的光纤接入），主干光缆到楼，通过1：4光分路器，完成4个1：16的ODN设备的连接。

1：16的ODN光纤输出接到用户家中的光网络单元ONU设备上，最终实现光纤的入户。外界送来的信号经ONU转换成网络、语音、IPTV等输出口，ONU的下行输出接口包括以太网接口、POTS语音接口和有线电视射频接口，从而实现电信网、有线电视网和计算机通信网络的“三网融合”。

3.3 FTTH工程的光纤链路衰减指标计算

FTTH工程中OLT至ONU使用1490nm波长，ONU至OLT使用1310nm波长。由于ONU的上行波长为1310nm，与下行1490nm相比，在光纤中传输损耗较大，而光分路器损耗、连接器件损耗、熔接损耗与波长关系不大，所以，在计算每个ONU光链路衰减时，可以按照1310nm来计算整个链路，以此确定设计是否合理。

ODN光链路衰减= A+B+C+D+G （dB）

ODN光链路衰减

式中：A：为光通道全程n段光纤衰减总和；

B：为m个光活动连接器插入衰减总和；

C：为f个光纤熔接接头衰减总和；

D：为h个光分路器插入衰减总和；

G：光纤富余度。

相关参数取定：

1）光纤衰减取定：1310 nm波长时，取0.36dB/km；1490 nm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：

分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每接头；

冷接子双向平均值0.15dB/每个接头；

4）光分路器插入衰减参数取定：

本例中1：4光分器≤7.3dB；1：16光分器≤14.0dB

5）光纤富余度

当光缆传输距离

光通道全程衰减当采用GPON 系统（ClassB+）时取定28dB。

本例中光链路衰减=0.36dB/km*2.2km+0.5dB*6+0.08dB*5+0.15dB*2+7.3dB+14.0dB+1dB=26.792dB≤28dB。

四、结论

GPON作为目前较先进、应用较广的光纤接入技术，在实现光纤到户后，可以方便开展原有的数字电视、互动点播的业务以及语音、数据等业务，实现“三网融合”和全业务的高速接入。本文给出了基于GPON技术实现FTTH的实例设计要点，实例方案和衰减计算，为开展基于光纤到户的接入网工程建设提供设计参考和理论依据。参 考 文 献

[1] 王晓军，建设HFC网络回传通信促进数字互动电视发展（J），中国有线电视，2005.18，1820-1824

[2] 原荣，宽带光接入网（M），北京，电子工业出版社，2003

[3]陆继德，中国电信光纤到户（FTTH）工程设计规范（暂行）（J），中国电信，2007