园区无源光纤网络解决方案

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>>方案介绍


PON可以实现大量用户的统一接入,从中心机房OLT到街边的光纤光缆交接箱,然后再到商务大楼、小型商业区、高层住宅小区、商业楼、别墅小区等等,它可以使得一条街道甚至于一片街区的用户都统一接入。



>>解决方案特色说明


1、多业务,可以应用于各个场景,例如:院区网络,楼宇网络等。


2、低成本 


P2P——N条光纤;2N光收发器;


P2PCurb——1条光纤;2N+2光收发器;需要本地电源;大量节约光纤


P2MP(PON)——1条光纤;N+1光收发器;大量节约光纤;大量节约光收发器信号


3、易维护


在PON传输过程中不经过有源电子器件,大大减少了潜在的故障点;


4、使用无源设备简化了网络层次结构,扁平化的网络结构更易于维护和管理


5、长距离


PON传输距离10~20km,完全克服了以太网和xDSL接入方式在距离上的局限性,大大增强了运营商的端局部署的灵活性。


6、大容量 


PON与xDSL相比带宽更高,完全满足未来大容量需要。




>>PON介绍:


一、PON用来解决什么问题?


随着视频点播、网络游戏和IPTV等高带宽业务的出现,用户对增加接入带宽的需求十分迫切,现有的以ADSL为主的宽带接入方式越来越难以满足用户对高带宽、双向传输能力以及安全性等方面的要求。


光纤的传输距离远、抗干扰能力强、容量大,在骨干网中早已得到广泛应用,近年来随着光器件成本的降低,光纤逐渐成为接入网传输介质的首选。


无源光网络(PON,Passive Optical Network)在光纤接入方式中相对成本低,能平滑升级,越来越受到电信运营商的青睐,被认为是解决“最后一公里”问题的理想方案。


PON基本名称术语:

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、什么是PON?


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PON 技术是一点到多点的光纤接入技术,它由局侧的OLT、用户侧的ONU ,以及ODN三部分组成。


所谓“无源”是指在ODN中不含任何有源电子器件及电子电源,全部由光分路器等无源器件组成。


1)OLT:光线路终端,它的作用是将承载各种业务在局端进行汇聚,按照一定级的信号格式送入接入网络以便向终端用户传输,另一方面将来自终端用户的信号按照业务类型分别送入各种业务网络中。


我们在路边看到的一些烽火的大箱子,里面装的就是OLT和分光器(又称为光分路器,是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件,常用于光信号的耦合、分支和分配。)。


2)ONU:光网络单元,它的作用是面向集中的小区为主的FTTB等类终端,一般几户到几百户共用一个ONU终端,我们在楼道里看到的铁盒子里面的设备就是ONU。


3)PON:是一种纯介质网络,避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本,是通信行业长期期待的技术。


同有源系统比较,PON具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。



、PON分类:



PON按信号分配方式可以分为:功率分割型无源光网络(PSPON)和波分复用型无源光网络(WDMPON)。


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目前,APON、BPON、EPON、GPON均属于PSPON。


PSPON采用星型耦合器分路,上行、下行传送采用TDMA/TDM方式,实现共享信道带宽,分路器通过功率分配将OLT发出的信号分配到各个ONU上。


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TDMPON,中文名字叫时分复用光网络,就是将提供给整个通道传输信号的时间划分成若干时间片(简称时隙)并将这些时隙分配给每一个信号源使用。


TDM的特点是上行突发,带宽共享,ODN损耗大,单通道波长长,占用的资源比较少,成本低,但是上行高速 10G以上还待解决。比较适用于家庭固定接入、家庭基站回传。


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WDMPON则是将波分复用技术运用在PON中,光分路器通过识别OLT发出各种波长,将信号分配到各路ONU。


WDM的中文名字叫波分复用光网络,是将多种不同波长的光载波信号汇总再同一根光纤中传输的技术。


WDM技术的特点是:上行是连续的,带宽是独享的,ODN损耗较少,多通道多波长,占用的波长资源比较多;缺点就是上行无色技术还未成熟,成本比较高。与PON共享ODN困难。比较适用于新建的场景,大客户,专线等。


TWDM-PON 就是时分无缘光网络和波分无缘光网络相结合的技术方案,在物理层通过时分复用技术把多个GPON/XG-PON网络在相同的波长叠加进行兼容。他的特点是上行突发,带宽共享,ODN损耗大,多通道多波长,运维较难,占用波长资源多,成本高。



、PON波长基础:


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单模光纤通信系统光波段共有六个band,分别是:oband(1260-1360)、eband(1360-1460)、Sband(1460-1530)、Cband(1530-1560)、Lband(1565-1625)、Uband(1625-1675)。


PON波长规划:


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五、接口类型:

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SC接头:即标准方型接头,俗称大方头,传输设备侧光接口一般用SC接头。


FC接头:圆型带螺纹型接头(配线架上用的最多)


ST接头:卡接式圆型接头


LC接头:与SC接头形状相似,较SC接头小一些,俗称小方头,一般用在sfp上。


我们看到有的时候光纤类型的后面还会跟着pc upc apc等,这些表明光纤接头截面工艺,即研磨方式。


pc代表微球面研磨抛光, apc代表头子呈8度角并做微球面研磨抛光,斜度一般看不出来,可以改善电视信号的质量,主要原因是电视信号是模拟光调制,当接头耦合面是垂直的时候,反射光沿原路径返回。


由于光纤折射率分布的不均匀会再度返回耦合面,此时虽然能量很小但由于模拟信号是无法彻底消除噪声的,所以相当于在原来的清晰信号上叠加了一个带时延的微弱信号。表现在画面上就是重影。尾纤头带倾角可使反射光不沿原路径返回。


还有一种“UPC”的工艺,它的衰耗比PC要小,一般有特殊需求的设备其法兰盘一般为FC/UPC。国外厂家ODF架内部跳纤用的就是FC/UPC,他的作用是提高ODF设备自身的指标。


PFTTH光缆网络基本结构各段模拟图


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ODN类型及安装位置

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六、PON网络分路技术:


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常用的光分器可以分为两种,一种是融锥型,一种是光波导型。


光分器的作用是将一路输入光信号进行光功率分割,分成多路输出,可以等分,也可以按照需要的定制功率进行分配。


典型的分路器是1分2、1分4、1分8、1分16、1分32。它的特点就是无源,不需要供电,在任何环境下都可以使用。


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1)融锥型分光器 的优点是技术比较成熟,成本低。分光比可以根据需要制作,可以制作不等分的分路器。缺点是损耗,对光波长比较敏感,均匀性较差,不能确保均匀分光,可能会影响整体的传输数据。插入的损耗随着温度变化量大。


如果是多路的话,比如说1分16、1分32,它的体积就会比较大。对于可靠性会降低,安装的空间会受到限制。


2)平面光波导功率分路器 的优点是:损耗对传输光波长不敏感,分光均匀,体积比较小。单只器件的分光通道很多,可以达到32路以上。成本较低,分的路数越多,成本优势就越明显。


缺点 就是器件的制作工艺比较复杂,门槛比较高。相对于融锥分路器成本较高。特别是在低通道和路数的方面,更是比较劣势。



插入损耗值:

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我们知道,光都是有损耗的,把它分出来也是有损耗的。1分2的话,损耗是3.9个DB,,1分4的话是7.2,1分8是10.5,1分16是13.8,1分32是17.1,1分64是20.1,1分128是23.7。


、PON测距技术:

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在GPON网络中有一个关键技术:测距技术,我们在GPON网络中测距的目的是为了使一个PON口下所有的ONT都取得相同的时间基准,从而实现上行数据的TDM时分复用。


它的实现方式是对每一个PON口下的ONT进行时延补偿,使他们在逻辑上都处于与距离OLT最远的ONT相同的位置。通俗点来说就是OLT通过测距技术,让最远的先发数据,最近的后发数据,通过时间差,让不同距离的ONU在分光器这里能同一时间汇聚成一束光。


离OLT最远的和最近的距离不能超过20KM,GPON协议采用TDM方式对上行流量进行时分复用的处理,封装的帧长125毫秒,在对一个PON口下的ONT 进行周期性测距时,OLT必须在125毫秒内发现PON口下面所有的ONT,因为光速是恒定的, 所以导致离OLT最远和最近的2个ONT距离不能超过20KM。


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随着PON网络的广泛应用,如何在PON网络中保证企业客户或者移动用户的业务可靠性成为运营商普遍关注的问题,G.981.4标准定义了4种双PON保护配置,Type B 和Type C 保护组网具有可行性。Type B对于Type C来说成本低,技术实现难度也低。


上面这张图就是Type B保护介绍。左边这半张是单归属的保护,右边半张是双归属的保护,我们可以看到2张图不同的地方就是左边只有一个OLT,右边有2个OLT,所实现的功能是一样的,都是当主PON口断开后,备用PON口会启用上行光信号检测功能,主PON口检测到告警后,会立即关闭GPON 端口光模块发送功能,备用PON口检测到LOS告警后,打开GPON端口光口发送功能并进行ONU测试。如果主PON口恢复正常并发现ONU以后,就会上报端口LOS恢复告警,备用PON口切换为备用状态,并启动上行光检测,主PON设为启用状态。至此倒换处理过程结束。


双归属就是在单归属的情况下增加了一台OLT,2条线路接在不同的OLT上,增加了容错性,如果当设备1坏了的时候 还有设备2。


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GPON Type C保护是指在GPON网络中 ONU双PON口,主干光纤, 主光分器,和配线光纤都是双路冗余的保护。它的保护机制还是和type B 一样的,只是全部都是双路冗余,相对于B来说更安全。



>>解决方案:


一、PON可实现大量用户统一接入:


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PON可以实现大量用户的统一接入,我们可以在图上看到。从中心机房OLT到街边的光纤光缆交接箱,然后再到商务大楼、小型商业区、高层住宅小区、商业楼、别墅小区等等,它可以使得一条街道甚至于一片街区的用户都统一接入。



二、高层建筑模拟图:


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从上面这张高层建筑模拟图我们可以看到,右边(图3)是传统模式下的,每一层都要有线拉到设备间的模式,会造成很多线缆的浪费;如果按照左边图使用PON模式,就可以两层用一个光分器,甚至于三层、四层、五层用一个光分器,再进行分配到每个楼层的设备间。可以节约很多线缆。



三、PON技术优势:


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1、多业务,可以应用于各个场景,例如:院区网络,楼宇网络等。


2、低成本 :   

P2P——N条光纤;2N光收发器;

P2PCurb——1条光纤;2N+2光收发器;需要本地电源;大量节约光纤

P2MP(PON)——1条光纤;N+1光收发器;大量节约光纤;大量节约光收发器信号


3、易维护

在PON传输过程中不经过有源电子器件,大大减少了潜在的故障点;


4、使用无源设备简化了网络层次结构,扁平化的网络结构更易于维护和管理


5、长距离

PON传输距离10~20km,完全克服了以太网和xDSL接入方式在距离上的局限性,大大增强了运营商的端局部署的灵活性。


6、大容量 


PON与xDSL相比带宽更高,完全满足未来大容量需要。



四、PON全光园区网全场景方案:


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五、PON全光监控网络:


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六、部署:


1、PON设备的网络规划-OLT的部署。

xPON建设初期,宜采用集中设置,在传输汇聚节点设置OLT节点覆盖一定区域内的零散用户。

在xPON应用成熟期,宜采用分散设置的原则,将OLT设置在条件较好的有线接入或无线接入点机房,逐步向接入网接入和无线接入点相统一进行过渡,充分实现基础资源的综合利用。采用大容量的OLT设备,充分利用光接入的距离优势,减少局所,降低维护成本。


2、PON设备的网络规划-分光器的部署。

分光器分光:目前PON可以采取两级分光方式来保证部署的灵活和端口的充分利用。

当用户渗透率提高时,将二级分光调整为一级分光,即目前接入PON网络宜采用一级分光,尽量不超过两级分光。

用户规模较小时,分光器应集中设置;用户规模较大时,分光器可适当分散设置,以便尽量靠近用户。分光器布放位置:分光器可以根据工程的实际情况布放在交接箱、小区机房、楼道和弱电井等地方。


3、PON设备的网络规划-ONU的部署。

建设PON网络实现接入网/FTTB时,宜尽量选用内置语音模块的设备实现综合业务接入。ONU应根据FTTx网络的应用模式、业务需求进行设置。

对于接入网应用,应尽量将ONU设置在用户家里,避免安装在门口或楼道内。对普通公众用户,可将ONU设置在用户终端智能盒内提供保护,或者放置于桌面(采用光纤信息插座)。

对于FTTB应用,可选择将ONU设置在大楼楼道或竖井内机柜、室外光交接箱等不同位置集中放置。ONU原则上采用本地供电方式,尽量不采用远端供电方式。为保证断电时语音业务的正常开展,可以根据提供电池模块提供备用电源。




主要内容来源:烽火通信;

部分图片来源于网络;