基于EPON网络的光纤到户接入技术设计的方式

　　南方电信和北方联通这一类传统的主导运行商，尤其早期就已经建成一张覆盖全国的固话网络，一般采用大量的铜缆方式。目前，个人用户采用的是ADSL拨号上网的方式，但是由于铜缆价格过高，宽带无法得到更大的提高，铜缆方式势必会被社会所抛弃。一些新型网络提供商和运营商提供有源的光纤到小区。由于新型网络供应商没有PSTN网，所以对已经铜缆覆盖的小区不予以考虑。这种有源光缆接入网主要提供光纤到小区，然后再结合小区局域网，最终为用户提供宽带接入。这种网络接入方式，虽然会提供比铜缆更高的带宽，但是浪费接入机房设备端口，而且网络的带宽还会受到小区局域网的限制。
　　1 国内小区宽带入网的现状
　　近几年，以EPON/GPON为技术基础的无源网络得到了迅猛的发展，被大部分运营商接受。这种接入方式，不仅可以有效节省接入机房局端设备端口的数目，还可以提供光纤到户这样的最终解决方案，提供更高的带宽空间。
　　2 对传统接入方式的分析
　　2.1 铜缆为主的小区的宽带接入
　　早期，在PSTN上提供数据业务曾经走过窄带和宽带的过程。为用户提供窄带接入互联网，这种方式需要电脑安装窄带modem终端，却只能为用户提供56kb/s的接入带宽。虽然后来随着技术的进步，在PSTN上提供了ISDN一线通的业务，将接入带宽提高了原来的一倍，但还不是真正意义上的宽带接入。然而xDSL技术的出现，使得铜缆的效率发挥到了极限。ADSL技术为用户提供多个档次的接入带宽，HDSL技术为企业提供对称接入，VDSL可以为用户提供更高的用户要求，但是却有一个限制因素，铜缆的长度要在800米内。
　　2.2 以有源光缆为主的小区宽带接入
　　虽然xDSL技术的出现，使得铜缆效能发挥到极限，但是随着超高视频等应用的出现，显然xDSL技术不能满足人们不断增长的带宽需求。铜缆的价钱比光缆贵，同时提供的带宽也比光缆窄，因此新型的运营商首选还是光缆接入方式。光纤接入到小区方式，主要是为了节约主干铜缆，综合利用小区原有的铜缆资源。这种方式可以为用户提供稳定和较高上网带宽的同时，却不能突破更高的接入带宽。如果一些新小区采用光纤到楼宇的方式，在楼宇安装楼道交换机，为用户提供LAN接入方式。这种方式在理论上可以为用户提供10M独享带或者100M共享带宽。
　　2.3 无源网络小区接入带宽
　　传统有源光纤到楼宇采用的是从接入机房布放光缆的方式，一个小区有多少个楼宇，那么便需要多少对从机房接入到楼宇的纤芯，而如果采用无源光网络，只需要在光纤交接箱中安装一台无源分路器。在带宽方面，传统有源接入光纤到楼方式如果100M到楼宇，那么无源光网络方式则是1000M到楼宇，也就是说可以为用户提供更宽的带宽。同时也不必为楼宇设备的供电而烦恼。
　　3 EPON技术和几种PON技术的分析
　　在选择铜缆还是光缆方面，已经不是问题，光缆肯定是运营商的首选。在无源光网络技术方面，先后出现了APON/BPON、EPON和GPON。
　　3.1 从APON/BPON、EPON到EPON
　　APON是在二十世纪九十年代，被国际电信联盟和全业务接入网论坛标准化的技术。在2001年，全业务接入网论坛标准化将APON改名为BPON。BPON在二层采用ATM封装和传送技术，但是同时BPON存在带宽不足、技术复杂、价格高等问题，随着ATM技术的没落，也没有在市场上获得成功。
　　EPON由第一英里以太网联盟在2001年提出，主要在二层采用全双工以太网技术。由于EPON技术与以太网的完美结合，使得EPON成为广泛使用的无源光网络技术。EPON采用时分复用技术，不会产生碰撞，因此有效地提供了带宽。
　　GPON是由全业务接入网论坛在2002年提出，在二层采用ITU-T定义的GFP协议对多种业务进行封装映射，具有较强的操作、管理和维护功能。GPON的优点在于高速率和支持多业务，劣势在于技术复杂成本高于EPON，以及产品成熟性不高。
　　APON/BPON、EPON以及GPON都是采用时分复用技术，而下一代PON系统技术中有波分复用技术、正交频分复用技术、码分多址技术。
　　3.2 EPON技术的简介
　　与其他的PON技术相似，EPON技术采用的也是点到多点的网络拓扑结构，利用光线实现数据、语音等全业务接入的目的。一个典型的EPON系统有三部分构成：OLT、POS、ONU。OLT放在接入机房，POS是无源光纤分路器，只要用于分发下行数据并集中上行数据。ONU光网络单元用来提供最终业务接口。
　　4 EPON的传输原理
　　4.1 EPON上行复用技术
　　根据EPON是一个点对多点的结构，因此EPON的上行是多址接入。这样便可以使用时分多址技术和波分多址复用技术。波分多址技术的主要问题是提供Gbit/s以上的带宽，但是波分复用的光器件的价格较贵，因此采用波分多址技术的EPON系统价格高，本文主要讲述基于时分多址复用技术的EPON。时分多址复用技术具有16个或者32个ONU，只需要一个OLT转发和单一波长上行，而且提供的带宽也能够满足需要，因此得到广泛应用。
　　4.2 EPON下行技术
根据上行时分复用多址技术，相应的下行技术采用广播方式，OLT通过无源分路器将Ethernet帧发送到每个ONU。这种方式类似于共享媒质网络。EPON的下行方向是广播式的发送以太帧，每个ONU根据各自的LLID提取自己的数据信息。
　　4.3 EPON技术的优势
　　由于PON结构在传输途中没有电源和电子部件，因此易于铺设，易于维护，长期的运行和管理成本开销很小。无源光网络是纯介质网络，不会受到电磁干扰和雷电的影响，在极端恶劣的环境下也能够使用。对局端资源占用比较少，前期投资小，回报率高，同时也能提供比较宽的带宽。作为EPON一种一个点对多点的网络，可以构建扇形拓扑网络，用户共享局端设备和光纤，减少投资。
　　5 FTTH光纤到户的研究
　　5.1 FTTH建设的目标
　　在成本方面，FTTH的建设成本比xDSL成本要高，设备价格以及光缆价格都比较高，因此造价较高。在维护方面，FTTH因为是直接面向用户，所以维护起来比较容易。在光功率方面，EPON因为覆盖范围在0-20公里，对光通路的功率衰耗有一定的限制，所以分光器尽量选用一级分光。
　　5.2 光缆汇聚点设置
　　FTTH建设方案使用光交接箱、光分纤盒。将光交接箱置于大楼的旁边，那么一个光交接箱便可以覆盖周围几栋楼，这就作为光接入网络中的一级汇聚点。光分纤盒设置在楼层内，每 个分纤盒可以覆盖2到3个楼层，这就作为光接入网络中的二级汇聚点。
　　5.3 OLT的设置
　　OLT设置在接入网基站内，通过OLT的接口接入交换系统，然后通过GE光纤经过光跳纤接至机房的IP城域网节点。如果用户附近没有基站，但是电信用户主干光缆经过，便可以将OLT设置在机房内，但是，一般机房设备多，因此OLT选址首先是接入网基站，然后是机房。根据“大容量、少局所”的原则，OLT基本采取原点扩容的方式，不在增加OLT下沉点。
　　5.4 光分路器的设置
　　如果从资源利用的角度看，为了减少光纤的占用，光分路器应该尽可能靠近用户端，采用多级分光。如果从维护的难度看，光分路器应该靠近用户，别太零散，但这样会带来很大的工作量。综合考虑以上两个因素，光分路器最好统一放置在光交接箱内。因为分光器对光的损耗比较大，进行多级分光后光的信号质量难以保证，因此一般在工程上采用一级分光，这样也可以减少多级分光后的维护难度。
　　5.5 ONU的设置
　　一般ONU单元安装在用户智能盒中，是有源器件。电源供电首先考虑由用户自己供电，最后考虑由大楼统一供电。用户智能盒一般有三种安装方式，一种是在旧式楼宇的家门口安装，一种是在楼宇竖井内安装，另一种是在室内安装。
　　6 FTTH光缆建设方案
　　6.1 主干光缆建设方案
　　OLT节点作为光缆的汇聚点，采用“树形”和“环型/树型+公共纤”方式对主干光缆进行建设，在原有的光交主纤上，进行“树形”光缆建设增补。主干层光缆一般选用144芯光缆。对于明确有大容量用纤的小区、楼宇等成片的开发区域，首先选择新建主干光缆设置光缆分支点直接分纤接入方式，以免造成现有光缆资源紧张，同时也可以减少光交内成端及跳纤衰耗，因此可以增加光缆传输距离。
　　路边光交设置主要是以576芯为主，设置点也主要是单位区域中心的附近。城区范围内的光交间距控制在五六百米左右，用户接入配纤光缆缩短在300米左右。对于不明确的地方，首期接入24芯，余纤预留在光缆接头内。
　　6.2 政企客户等零星用户、住宅小区等密集FTTH用户光缆建设方案
　　政企客户等零星的用户通过现网型主干光缆环网上联至端局，提供双路由保护。住宅小区等密集FTTH用户因为受到光交容量限制，沿用传统电缆网结构，即“树型”。最好不采用从主干光缆环上的光交引出的方法。
　　7 不同场景下的FTTH接入的建设方案
　　7.1 新建多层、小高层FTTH接入的建设方案
　　因为FTTH对分光器和PON口的需求比较大，所以采用分光器在机房或者光交集中的方式。可以提高光交覆盖住户数，增加分光器的使用效率。高密度的高层的分光器可以下沉到单元分纤箱。小区机房或者光交内分光器按着住户的30%配置。光交至单元布放普通光缆到单元分纤箱，预留出2-4芯障碍调纤。
　　因为皮线光纤不能够在楼道垂直长距离布放，因此，小高层和高层楼宇一般每6-8层设置1个光缆分纤箱，接入普通12-48芯光缆，从而缩短了皮线光缆的垂直布放的长度。如果在单元内设置多个光纤分纤箱，那么接入光缆可根据光交或者机房出线的长度选择接入多条12-48芯或者在第一个分纤箱分一条大芯数光缆。
　　普通光缆与单芯皮线光缆在光纤分类器上采用热熔的方式一一对接。单芯皮线光缆接入每户的FTTH箱内底板熔纤盘采用热熔管与0.5米尾纤成端，也可以选择机械接续直插头与皮线光缆直接成端。
　　7.2 现有多层、小高层FTTH接入的建设方案
　　住宅楼楼道安装线槽的LAN的小区，可以利用现有的线槽设皮线光缆，现有网络箱安装熔纤盘完成光缆和皮线光缆的热熔，借用住户门口的86明盒完成皮线光缆成端。如果整个大楼外墙全程明装线槽，而线槽却被胶水封死，无法开启，需要在墙外搭脚手架，布放难度比较大。因此在楼道内暗管暗线，底楼为网络箱或者分线盒。
　　7.3 新建与现有别墅小区FTTH接入的建设方案
　　将分光器布置在小区机房或者室外光交，ODN一次建成，ONU按发展业务放装和割接。考虑到别墅小区的用户比较少，避免后续分光器预警增补等，别墅小区分光器按着用户数100%满配。
　　7.4 新建商务楼宇FTTH接入的建设方案
　　商务楼宇因为用户集中，为了提高保障，楼宇机房按着双路由光缆接入，接入光缆容量按着楼宇规模采用12-48芯。分割好办公间的楼宇，将小规模楼宇分光器集中安装在楼宇机房，然后从机房到各个楼层布放光缆，并通过楼层光缆配纤箱分配2-4芯皮线光缆到每一个办公间。
　对于没有分割空间的楼层，由于用户的接入位置及数目不确定，将分光器在机房内集中放置，从机房到每个楼层布放6-24芯光缆。商务楼存在二次装修，会拆分和合并房间，因此楼道内建议光配线箱便于调纤。分割好的办公室的分光器F光路采用“FTTH/O标准地址覆盖表”导入BSS实现自动配纤。未分割的楼层办公区域，提供楼层、水平布线CAD施工图，便于人工配纤定位参考。
　　7.5 现有商务楼宇FTTH接入的建设方案
　　现有商务楼宇内部有机房，在机房内设置ODF架，在楼层或者间隔3-4层楼层设置光缆配纤箱，从机房到楼层布放光缆，配线光缆热熔上成端，按需布放水平皮线，两头采用机械快速成端。
　　老商务楼内部没有机房，那么在靠近大楼侧做室外光交或者在竖井内部ODF架。在楼层或者间隔2-3个楼层设置光缆配纤箱，布放1-2条光缆通过楼层熔纤递减分配至楼层，配线光缆热熔上成端，按需布放水平皮线光缆，两头采用快速机械成端。
　　8 结束语
　　光纤到户（FTTH）是目前网络通信的发展目标，但是因为技术、需求、政策等各种因素的制约，一直不能大规模的建设和推广。随着普通用户对宽带需求的增加，光纤到户的成本进一步降低，各个运营商之间的竞争加剧，使得FTTH成为关注的热点和焦点，吸引了许多研究者的目光。光纤通信容量大、保密性能好、抗干扰能力强等优点，使其成为现代通信网的主流。为了适应FTTH大规模发展的趋势，国内的三大运营商已经开始在各个小区进行FTTH建设，虽然目前这项技术在一些方面还有一些制约性，但长远来看，FTTH必将会在我国得到大规模的发展。本文针对光纤到户业务发展过程中涉及的技术、市场、维护等方面进行了研究，并分别提出了不同小区，不同的实施方案，阐述了EPON作 为FTTH理想的接入手段的优点。
　　参考文献：
　　[1]吴寰，王金雪.基于EPON技术的FTTH组网与设计[J].建筑电气，2011（10）：21-22.
　　[2]陈超，郭劲，李沛峰.基于EPON的光纤到户网络设计[J].知识经济，2011（11）：25-26.
　　[3]王卫莲.FTTH-光纤到户接入技术浅析[J].科技信息，2011（02）：35-36.
　　作者简介：朱淑英（1978.01-），女，吉林松原人，经理，通信工程师，本科，研究方向：通信工程；石峰（1971.07-），女，吉林辽源人，主管，通信工程师，本科，研究方向：通信工程。