关于PON技术实现FTTH的工程设计要点探析
岳跃龙+崔涛
【摘 要】全球信息化的到来，使FTTH技术得到迅猛发展，光纤技术的发展使光纤进入到千家万户中。为了进一步提高光纖的性能，论文在对PON技术介绍的基础上，对关于PON技术实现FTTH的工程设计要点进行了探析。
【Abstract】With the advent of global information technology， FTTH technology has developed rapidly. The development of fiber optic technology has brought the optical fiber into thousands of homes. In order to further improve the performance of optical fiber， based on the introduction of PON technology， this paper analyzes the main points of engineering design for realizing FTTH with PON technology.
【关键词】PIN技术；FTTH；工程设计
【Keywords】 PIN technology； FTTH； engineering design
【中图分类号】TK243.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0151-02
1 PON技术介绍
当前的光网络技术可以将其分为两种情况，其中最主要的一种为无源网络，即PON技术，在该技术的分配网络中，没有电子器件与电源，其主要特点是在运行的过程中，通过光分复用开展分路功能。PON网络内部，由三部分构成，一是线路终端OLT，将光纤连接到一起；二是分配网络ODN，起到光传输的作用；三是用户端，可为用户提供操作平台，如图1所示[1]。
2 PON技术实现FTTH的系统结构
从上述PON技术介绍中可以发现，在PIN技术实现FTTH的系统中，主要由OLT、ONU、ONT、ODN等构成，组成的方式有两种，一种为PTP的FTTH，该结构当中，主要通过PTP-MC完成的，系统与所有用户之间，都通过同一条的光纤连接，如图2所示。该结构经过了长时间的研究，相对较为成熟，并且结构简单，具有较强的安全性。同时，在组网的过程中，对交换机安放的要求不高，将其安放到任何一个机房中即可，降低了节点的数量，节约了维护成本。所以，当前很多FTTH系统都是以该结构为主。二是点到多点的FTTH系统，该结构中OLT与OUN之间，安装了分路器或合路器将光信号聚集或分散，从而将光信号传输到不同用户中，如图3所示。这一结构需要的光纤较少，节约了资源[2]。并且，一台中心设备能够为多个用户提供服务，中心设备的数量较少，为后期的管理与维护提供便利。同时，组网较为简单，具有较高的可扩展性，具有非常大的宽带容量，符合当前通信的要求。本文研究当中，以第二个结构为主。
3 FTTH组网方案
本文研究当中，为了降低研究的难度，FTTH组网方案光纤介入到家庭时，直接将OUN放置到用户端。在实际的设计过程中，这样直接安装通常具有很多的问题，这些问题的存在，不仅影响了整个方案的实施，而且还会干扰到FTTH的性能，所以，为了改善这些问题，业务接入设计时，采取了以下两个处理方案：一种为利用ONU提供接口，如FE接口、程序接口等；另一种为通过ONU提供FE接口，实现接入时，采用下挂家庭网关的方式[3]。
4 FTTH网络带宽检测
对FTTH系统设计时，网络带宽进行检测是其中较为关键的一项内容，根据检测的结果，确定出最佳的光纤数量。在检测的过程中，主要由以下两个部分构成：首先，判断出用户数量，应科学地对每个PON检测；其次，判断出OLT对带宽的要求，选择出相应的上联带宽，并对其进行检测。在检测之前，都要根据PON系统，建立出相应的带宽业务需求，之后以此为基础，利用其与网络运营过程中消费用户行为进行计算的，同时，还应在带宽应用的过程中，对相关数据进行收集，通过对这些数据的整理与分析，达到检测的目的。在对单PON系统检测时，要单独对ONU检测，整理出其中出现的流量，并进行科学的分析，确定其能否达到相应的要求；对上联带宽检测时，应将全部PON系统整合到一起，收集所有的流量，进行综合性的分析[4]。
5 ODN设计
ODN是FTTH系统中的重要组成部分，ODN由OLT至ONU 之间的所有光缆和无源器件（ 包括光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等 ）组成， ODN 以树型结构为主， 包括馈线段、配线段和入户段3个段落（ 见图4）
这些设备安放时，都位于ONU与OLT之间。从总体上来讲，ODN呈现树形结构，由三个段落构成，一是入户段，即进入到用户端的光纤；二是配光段，指的是分配点与接入点间的光纤；三是馈线段，OLT与分配点间的光纤。接入光纤设计时，采用了分层结构，所以，对ODN配线段设计时，应结合FTTH实际应用，采用2～3级配线，特殊情况下，需使用4级配线，配线级别较大，产生的接头也会较多，将会对光信号的传递带来一定干扰。
6 ODN传输距离
所谓的ODN传输距离，也就是OLT的有效范围，直接受到ODM结构的影响，对ODM光通道损失进行计算时，通常采用最坏值法，假设，P为PON结构内的损失值，L1为分路器插入损失，n为接头数量，Ac为接头损失，Mc为光纤余量，A1为光纤的衰弱常数，对传输距离进行计算时，可以利用以下公式：L=（P-L1-nAc-Mc）/A1。
7 光回波损耗要求
在FFTH运行的过程中，ODN反射是较为关键的一部分，其不仅与元件回损具有直接关系，而且，内部的反射点也会对其带来一定影响。若在整个ODN系统中，未存在CATV视频功能，R/S、S/R光纤设计时，总回损应高于35dB。若ODN系统存在CATV视频功能，对R/S、S/R光纤具有更高的要求，应保证其高于60dB，并且，在连接时，采用熔接的方式完成的，选择连接器时，选用性能较好的光纤连接器。
8 光纤冷接子应用问题
FTTH工程建设时，往往是在外界环境下进行的，受到这一因素的影响，在连接的过程中，一些特殊情况不能采用熔接的方式完成，这时就应通过冷接技术完成，在信息材料市场中，利用冷接技术，制造出很多与此相关的产品，即冷接子。对这类材料使用时，为了使其发挥出最大的作用，必须要减少衰弱，并增强反射损失。所以，使用相应的匹配溶剂，但该溶液内老化、衰减等很多的因素，都未在实际当中进行检验。
9 总结
在接入网技术宽带化、IP化的今天，PON技术必将发挥越来越大的作用。作者结合自身的工作实践，阐述了PON技术实现FTTH工程设计中的要求。但在实际组网过程中，还是会出现其他问题，如单模与原有多模光纤链接组网问题、重要用户的网络保护措施等，设计中都应该根据具体问题具体分析，谨慎处理。
【参考文献】
【1】霍志明.无源光网络PON技术在FTTH中的应用要点简析[J].数字技术与应用，2017（1）：25-25.
【2】张大伟.利用PON技术促进FTTH的建设与发展[J].西部广播电视，2016，4（8）：251-251.
【3】龚小松，曾德山.PON技术在FTTH中的应用研究[J].网络安全技术与应用，2017（4）：52-52.
【4】段银仙.基于GPON技术的FTTH接入网方案设计与工程应用[D].昆明：云南大学，2016.
【摘 要】全球信息化的到来，使FTTH技术得到迅猛发展，光纤技术的发展使光纤进入到千家万户中。为了进一步提高光纖的性能，论文在对PON技术介绍的基础上，对关于PON技术实现FTTH的工程设计要点进行了探析。
【Abstract】With the advent of global information technology， FTTH technology has developed rapidly. The development of fiber optic technology has brought the optical fiber into thousands of homes. In order to further improve the performance of optical fiber， based on the introduction of PON technology， this paper analyzes the main points of engineering design for realizing FTTH with PON technology.
【关键词】PIN技术；FTTH；工程设计
【Keywords】 PIN technology； FTTH； engineering design
【中图分类号】TK243.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0151-02
1 PON技术介绍
当前的光网络技术可以将其分为两种情况，其中最主要的一种为无源网络，即PON技术，在该技术的分配网络中，没有电子器件与电源，其主要特点是在运行的过程中，通过光分复用开展分路功能。PON网络内部，由三部分构成，一是线路终端OLT，将光纤连接到一起；二是分配网络ODN，起到光传输的作用；三是用户端，可为用户提供操作平台，如图1所示[1]。
2 PON技术实现FTTH的系统结构
从上述PON技术介绍中可以发现，在PIN技术实现FTTH的系统中，主要由OLT、ONU、ONT、ODN等构成，组成的方式有两种，一种为PTP的FTTH，该结构当中，主要通过PTP-MC完成的，系统与所有用户之间，都通过同一条的光纤连接，如图2所示。该结构经过了长时间的研究，相对较为成熟，并且结构简单，具有较强的安全性。同时，在组网的过程中，对交换机安放的要求不高，将其安放到任何一个机房中即可，降低了节点的数量，节约了维护成本。所以，当前很多FTTH系统都是以该结构为主。二是点到多点的FTTH系统，该结构中OLT与OUN之间，安装了分路器或合路器将光信号聚集或分散，从而将光信号传输到不同用户中，如图3所示。这一结构需要的光纤较少，节约了资源[2]。并且，一台中心设备能够为多个用户提供服务，中心设备的数量较少，为后期的管理与维护提供便利。同时，组网较为简单，具有较高的可扩展性，具有非常大的宽带容量，符合当前通信的要求。本文研究当中，以第二个结构为主。
3 FTTH组网方案
本文研究当中，为了降低研究的难度，FTTH组网方案光纤介入到家庭时，直接将OUN放置到用户端。在实际的设计过程中，这样直接安装通常具有很多的问题，这些问题的存在，不仅影响了整个方案的实施，而且还会干扰到FTTH的性能，所以，为了改善这些问题，业务接入设计时，采取了以下两个处理方案：一种为利用ONU提供接口，如FE接口、程序接口等；另一种为通过ONU提供FE接口，实现接入时，采用下挂家庭网关的方式[3]。
4 FTTH网络带宽检测
对FTTH系统设计时，网络带宽进行检测是其中较为关键的一项内容，根据检测的结果，确定出最佳的光纤数量。在检测的过程中，主要由以下两个部分构成：首先，判断出用户数量，应科学地对每个PON检测；其次，判断出OLT对带宽的要求，选择出相应的上联带宽，并对其进行检测。在检测之前，都要根据PON系统，建立出相应的带宽业务需求，之后以此为基础，利用其与网络运营过程中消费用户行为进行计算的，同时，还应在带宽应用的过程中，对相关数据进行收集，通过对这些数据的整理与分析，达到检测的目的。在对单PON系统检测时，要单独对ONU检测，整理出其中出现的流量，并进行科学的分析，确定其能否达到相应的要求；对上联带宽检测时，应将全部PON系统整合到一起，收集所有的流量，进行综合性的分析[4]。
5 ODN设计
ODN是FTTH系统中的重要组成部分，ODN由OLT至ONU 之间的所有光缆和无源器件（ 包括光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等 ）组成， ODN 以树型结构为主， 包括馈线段、配线段和入户段3个段落（ 见图4）
这些设备安放时，都位于ONU与OLT之间。从总体上来讲，ODN呈现树形结构，由三个段落构成，一是入户段，即进入到用户端的光纤；二是配光段，指的是分配点与接入点间的光纤；三是馈线段，OLT与分配点间的光纤。接入光纤设计时，采用了分层结构，所以，对ODN配线段设计时，应结合FTTH实际应用，采用2～3级配线，特殊情况下，需使用4级配线，配线级别较大，产生的接头也会较多，将会对光信号的传递带来一定干扰。
6 ODN传输距离
所谓的ODN传输距离，也就是OLT的有效范围，直接受到ODM结构的影响，对ODM光通道损失进行计算时，通常采用最坏值法，假设，P为PON结构内的损失值，L1为分路器插入损失，n为接头数量，Ac为接头损失，Mc为光纤余量，A1为光纤的衰弱常数，对传输距离进行计算时，可以利用以下公式：L=（P-L1-nAc-Mc）/A1。
7 光回波损耗要求
在FFTH运行的过程中，ODN反射是较为关键的一部分，其不仅与元件回损具有直接关系，而且，内部的反射点也会对其带来一定影响。若在整个ODN系统中，未存在CATV视频功能，R/S、S/R光纤设计时，总回损应高于35dB。若ODN系统存在CATV视频功能，对R/S、S/R光纤具有更高的要求，应保证其高于60dB，并且，在连接时，采用熔接的方式完成的，选择连接器时，选用性能较好的光纤连接器。
8 光纤冷接子应用问题
FTTH工程建设时，往往是在外界环境下进行的，受到这一因素的影响，在连接的过程中，一些特殊情况不能采用熔接的方式完成，这时就应通过冷接技术完成，在信息材料市场中，利用冷接技术，制造出很多与此相关的产品，即冷接子。对这类材料使用时，为了使其发挥出最大的作用，必须要减少衰弱，并增强反射损失。所以，使用相应的匹配溶剂，但该溶液内老化、衰减等很多的因素，都未在实际当中进行检验。
9 总结
在接入网技术宽带化、IP化的今天，PON技术必将发挥越来越大的作用。作者结合自身的工作实践，阐述了PON技术实现FTTH工程设计中的要求。但在实际组网过程中，还是会出现其他问题，如单模与原有多模光纤链接组网问题、重要用户的网络保护措施等，设计中都应该根据具体问题具体分析，谨慎处理。
【参考文献】
【1】霍志明.无源光网络PON技术在FTTH中的应用要点简析[J].数字技术与应用，2017（1）：25-25.
【2】张大伟.利用PON技术促进FTTH的建设与发展[J].西部广播电视，2016，4（8）：251-251.
【3】龚小松，曾德山.PON技术在FTTH中的应用研究[J].网络安全技术与应用，2017（4）：52-52.
【4】段银仙.基于GPON技术的FTTH接入网方案设计与工程应用[D].昆明：云南大学，2016.
