[信息与通信]FTTH线路工程设计.doc

FTTH线路工程设计华通设计2009年12月议程m宽带接入网技术概述通信发展驱动FTTx技术应用FTTx类型主流光纤到户技术PON技术发展历程相应标准mFTTH网络基本结构mFTTH线路产品技术要求mPON网络的结构特点mPON网络设计技术要求mFTTH线路新技术mFTTH线路方案通信发展驱动FTTH技术应用mmmmmFTTH技术推动力视频需求发达国家FTTH技术的发展状况日本、美国、韩国、意大利、瑞典、荷兰、澳大利亚FTTH技术得到广泛应用我国FTTH技术应用状况各大运营商不仅在多个地区进行了FTTH服务试点，更是将以EPON为核心技术的FTTH推向商用化正全力推进我国FTTH事业国内领先的两大核心技术丰富的集成经验我国发展FTTH的条件已成熟技术、成本FTTx类型mFTTH（光纤到户）：仅利用光纤连接通信局端和用户，引入光纤由单个用户独享；mFTTC等：光缆/铜缆混合系统，ONT为多个用户共享。光纤到户光纤到大楼光纤到路边光纤到交换箱纯光纤方式（FTTH）mFTTH光纤到家： 采用以太网或PON技术Fiber To The HomemFTTBuilding光纤到楼： 采用以太网或PON到商务或者公寓小楼mFTTOffice光纤到办公室：采用MSTP，以太网或PON到大办公楼mFTTPremises光纤到别墅：采用PON到家或者商务小楼Fiber To The BuildingFiber To The OfficeFiber To The Premise光纤铜缆方式（FTTx）mFTTN光纤到节点或小区：光纤到远端甚至至交接箱，覆盖数百用户Fiber To The Node or CabinetmFTTC光纤到路边：Fiber To The Curb光纤到分线盒，覆盖824户mFTTK光纤到路边：Fiber To The KerbFTTK=FTTCmFTTC光纤到光交接箱：约等于FTTNFiber To The Cabinet主流光纤到户技术mm点到点(P2P):适合用户稀少区域中的大中型客户；从局端到每个用户为点到点结构，网络建设时需要大量局端端口，大芯数光缆，这将增加网络安装、管理维护费用。点到多点(PON):适合用户密集区域中的中小型用户及家庭用户从局端到最终用户为点到多点结构，大大减少了局端端口光纤使用数量，大大减少网络安装、管理维护费用。 用户局端P2P局端PON光分路器用户PON结构节省大量光缆资源和网络建设成本，大幅减少光电设备数量，具有明显的成本优势，是目前国际上FTTH主流光纤接入方式FTTH光纤回路技术mDuplex双纤双向回路使用两路光纤连接，一路为下行(Downstream)，信号由OLT端到ONU端；另一路为上行(Upstream)，信号由ONU端到OLT端。上下行都使用1310nm波段。mSimplex单纤双向回路使用一条光纤连接OLT端和ONU端，利用WDM方式，以不同波长的光信号分別传送上行和下行的信号。mTriplex单纤三向回路采用三波长的PON，其中一个波长（1550nm）传输广播电视，2个波长（1310/1490nm）传输上下行数据。FTTH光纤回路技术1310nm1310nm1490nm1310nm020km020km1310nm1310nm1490nm1310nmDuplexSimplexTriplexPON技术发展历程相应标准1995年FSAN初始组织FSAN系统指标G983.17个因特网运营商联合，开始了最初的PON技术活动，旨在建立统一设备标准1998年基于PON技术的宽带接入系统最初的PON国际标准即将现场1999年2000年2003年2004年2005年日本、南韩、瑞士等开始PON技术的研究试用，中国WRI在国内率先推出窄带PON系统，并陆续获得规模商用EEE形成EPON标准IEEE802.3以太网工作组部署802.3ah最初一英里以太网工作任务ITU-T颁布G.984.1建议IEEE颁布IEEE 802.3ah标准美国开始大规模PON FTTH网络建设视频信号被认为应归入PON网络中，西方所有电报电话公司均在研究考察FTTH PON技术形成最初的GPON标准形成最初的EPON标准s议程mmmmmm宽带接入网技术概述FTTH网络基本结构FTTH网络拓扑图FTTH网络结构模型和技术要求FTTH线路组成部分FTTH线路产品技术要求PON网络的结构特点PON网络设计技术要求FTTH线路新技术mFTTH线路方案FTTH网络拓扑图OLT局端光缆分配点馈线段配线段FTTH光缆网络用户接入点入户线段ONT终端光纤接入网的结构模型光缆分配点用户接入点配线光缆OLT局端馈线光缆配线光缆引入线光缆馈线光缆引入线光缆光纤用户OLT局端mmmm安装OLT设备的地方OLT(光线路终端Optical Line Termination)提供网络侧与本地交换机之间的接口并实现接入网与用户侧的ONU可以直接设置在本地交换机接口处，也可以设置在靠近用户侧；在物理上可以是独立设备，也可以与其他功能集成在一个设备内。OLT局端辅助设施及功能完成馈线光缆的固定保护、光纤的分配、组合、调度等；主要辅助设施为光纤配线架（ODF）。OLT设备间基本要求应便于搬运大型设备；应尽量远离高强震动源、强噪声源、强电磁场干扰源和易燃易爆源；设备间要有足够的空间保障设备的存放；要有良好的工作环境（温度和湿度）；应按机房建设标准设计；应配备足够的安全防火设备；可利用本地交换机机房作为OLT设备间以减少机房建设费用。通信；光缆分配点mmm靠近用户，是一个用户群的集中汇聚点，也是馈线光缆与配线光缆的交接点；光缆分配点辅助设施及功能完成馈线光缆与配线光缆的固定保护和光纤的交接分配作用 ；主要辅助设施为光纤配线架（ODF）和光缆交接箱。光缆分配点基本要求覆盖一栋建筑、一个建筑群或一个小区；应根据用户分布、所覆盖的用户数量和预期用户增长合理规划光缆分配点容量；通常一个光缆分配点最多可容纳1000个光纤用户；以机架方式管理光纤光缆，馈线光缆与配线光缆采用跳接方式连接；可以设置在室外（室外光交）、室内（光配线架、光配线箱）；OLT机房离用户很近时，光分配点可设置在OLT局端机房内；光缆分配点的位置应便于光缆出入。用户接入点mmm是最小的用户群汇聚单元，由此点以单条光缆形式连接到最终用户。用户接入点辅助设施及功能完成将配线光缆中的光纤进一步分配，并以单条光缆（即入户线光缆）的形式进入单个用户终端；主要辅助设施为光缆分纤箱、光缆分纤盒和光缆分歧接头盒等。用户接入点基本要求根据所覆盖用户数量和预期用户增长合理规划每个用户接入点容量。为便于线路维护和用户管理，一个用户接入点所容纳的用户数量不宜过多，通常最多可容纳16个光纤用户；可以在室外（分歧接头盒、分纤箱）或室内（分纤盒）；配线光缆和入户光缆可采用熔接或跳接方式进行连接；当用户未申请光纤业务时，可将光缆覆设至网络接入点，待用户申请业务时再将光缆引入用户室内。用户终端mmONT连接方式方法a:尾纤连接4从楼道的光纤分线箱（盒）采用固定连接的方式引出尾纤，尾纤直接连接到用户室内ONT上。方法b:尾纤端接4入户线光缆进入用户室内后，在智能终端盒内采用现场熔接/冷接方式将尾纤连接到ONT上。方法c:现场连接器4在用户室内对入户线光缆采用现场连接技术制作一个现场连接器。该现场连接器可固定在用户光纤信息面板上，采用活动连接方式与ONT连接，也可直接连接到ONT的光口插座上。其中，采用光纤信息插座的活动连接方式在光缆固定部分和活动部分形成明确的活动连接界面，可最大限度地避免对光纤缆线固定部分的损坏，且为用户开通业务提供灵活可变的连接方案。FTTH用户类型居民住宅楼用户:以上3种方式商业楼宇用户:方法c办公楼用户:方法c独立住宅用户:方法b和方法cFTTH线路组成部分m光纤光缆按使用环境4室外光缆4室内光缆4室内室外光缆按结构4光纤带光缆4层绞式4中心管式按敷设方式4传统光缆4气吹光缆4下水道光缆4路面光缆mm无源器件光分路器/耦合器波分复用器线路辅助设施光纤配线架光缆交接箱光缆分纤箱/盒光缆接头盒光纤插座光纤信息面板用户终端智能盒FTTH网络系统中的线路辅助设施CO商务大楼独立住宅OO公寓LTDF室内配线柜接头盒室内配线柜ODF室外光交分歧接头盒ONU(可含光分路器)(含光分路器)(含光分路器)墙面插座接头盒楼内分纤盒FTTH网络系统中的光缆配线光缆入户线光缆OLTCOODF馈线光缆0松套管光缆0气吹光缆0室内垂直/水平布线光缆ODF0悬挂式单/双芯布线光缆入户线光缆0Unitube型单/双芯室内室外光缆0束状单/双芯室内室外光缆配线光缆0微束管松套管光缆0带状光缆ONU议程mmmmmmmFTTH宽带接入网技术概述FTTH网络基本结构FTTH线路主要产品技术要求FTTH光纤一般要求FTTH光缆一般要求4室外光缆4室内光缆4室内室外光缆分路器/耦合器一般要求连接器的一般要求PON网络的结构特点PON网络设计技术要求FTTH线路新技术FTTH线路方案FTTH光纤一般要求mmm光纤的类型用于FTTH系统的光纤均是G.652类单模光纤。光纤的性能光纤的传输特性和几何特性，以及光纤的机械性能和环境特性应该与GB/T 9771.1和GB/T 9771.3标准一致。光纤的弯曲性能在特殊应用条件下，当需要将光纤弯曲到小于16mm的某个弯曲半径时，应保证光纤在此弯曲半径条件下，在1550nm及1625nm波长上引起的宏弯损耗不超过0.1dBFTTH室外光缆一般要求mmFTTH室外光缆要求可参照现有标准。室外光缆相关标准：YD/T 981.1-2002 接入网用光纤带光缆 第1部分：骨架式YD/T 981.2-2002 接入网用光纤带光缆 第2部分：中心管式YD/T 981.3-2002 接入网用光纤带光缆 第3部分：松套层绞式GB/T 13993.4-2002 通信光缆系列 第4部分：接入网用室外光缆FTTH室内光缆一般要求(1)m室内光缆相关标准YD/T 1258.1-2003 室内光缆系列 第1部分：总则YD/T 1258.2-2003 室内光缆系列 第2部分：单芯光缆YD/T 1258.3-2003 室内光缆系列 第3部分：双芯光缆YD/T 1258.4-2005 室内光缆系列 第4部分：多芯光缆GB/T 13993.3-2001 通信光缆系列 第3部分：综合布线用室内光缆的要求室内室外光缆一般要求(1)mm室内室外光缆中光纤的衰减光纤类型波长nmB1.11310/1550室内室外光缆的机械性能应用场合垂直布线用水平布线用紧套光缆最大衰减系数dB/km0.8 /0. 6光缆芯数12芯12芯12芯12芯允许的短期拉力N 660 1320 440 660 松套管光缆最大衰减系数dB/km0. 5/0.4允许的短期压扁力N 10cm 1000 1000 光纤带光缆最大衰减系数dB/km0.5 /0.4光缆允许的最小弯曲半径在动态弯曲情况下为20D或20H ，在静态弯曲下为10D或10H 。其中，D为圆形光缆外管道入户线光缆跨距不大于50m的自承单芯/双芯单芯/双芯440 1000660 1000直径，H 为扁形光缆高度。扁平光缆应在扁平方向弯曲。式架空入户线光缆注：光缆允许的长期拉力为短期拉力的30 。室内室外光缆一般要求(2)m室内室外光缆的环境性能分 级 代 号 A B C 适 用 温 度 范 围 -40+60 -30+60 -20+60 光 纤 允 许 附 加 衰 减 dB/km 不 大 于 0.40 注 ： 光 缆 温 度 附 加 衰 减 为 适 用 温 度 下 相 对 于 20 的 光 纤 衰 减 差 。 m室内室外光缆的其它性能光缆的阻燃性能：符合YD/T 1258.3-2005中的要求。光缆的护套完整性：符合GB/T 13993.4-2002的规定。渗水性能：应符合GB/T 13993.4-2002的规定。低温下卷绕性能：温度特性A级的光缆，应具有耐-15低温下卷绕的能力。试验完成后，光纤应不断裂，护套应无目视可见的开裂。分路器/耦合器作用种类m作用：把从单根光纤传送的光功率分成若干路后传送到各个节点（用户）。mmm功率分配方式：按工作窗口分为：按工作形态分为：按引出端口的组态分为：功率平均分配非平均分配。单窗口/双窗口宽带分路器；树形（1 N）和星形宽带分路器（N尾纤型和连接器型）。 N）；m尾纤型:连接器型:按制作工艺:用光纤作输入和输出端口引出形式的光纤分支器件。用各种连接器作输入和输出端口引出形式的光纤分支器件。熔融拉锥型平面波导型。分路器/耦合器(1)m熔融拉锥型输入臂输入光一个熔融拉锥耦合器可以作为一个1分2光功率分配器，1分2n 的光功率分配，只要将数个熔融拉锥耦合器级连即可功率分配。直通臂耦合臂输出光输出光熔锥型内部构成分路器/耦合器(2)m平面波导型输入波导锥形波导m基于平面波导技术输出波导mmmmm低插入损耗低偏振相关损耗高通道指标均匀性超带宽结构紧凑，体积小(IL)（PDL ）分路器/耦合器(3)武汉光迅平面波导型光分路器参数分路器/耦合器(4)连接器型尾纤型分路器模块()封装后内部结构连接器的一般要求mFTTH线路常用光纤连接器m含CATV业务对光纤连接器的要求采用APC型光纤活动连接器议程mFTTH宽带接入网技术概述mFTTH网络基本结构mFTTH线路主要产品技术要求mPON网络的结构特点无源光网络配置方案多级分路方式一级分路方式mPON网络设计技术要求mFTTH线路新技术mFTTH线路方案无源光网络中的分路器无源光网络的配置方案方案1：18和14 方案2：14和18 方案3：12和116方案4：一级分光132 OLT局端CO光分配点DP121814网络接入点NAP1418116132ONU终端多级分路:DS结构;一级分路:CS结构不同的网络配置方案极大地影响整个PON系统总的建置成本！多级分路(DS)方式中心局光分配点18或14分路器14或18分路器14或18分路器在光分配点和网络接入点均可设置光分路器。在网络接入点设置分路器时常常采用熔接方式连接光分路器。多级分路的特点mmmmm架空解决方案的理想方式；多点维护。需要增加对配线和入户线的检测，增加了检测和维护工作量端口利用率低。安装在NAP中的分路器端口可能长期或者永远也用不上；分路器端口成本最高。通常，14分路器的每端口成本要比18分路器每端口成本要高，同样，18 的也比116的要高。如果采用DS结构，平均每个端口的成本可能要高出40%；光损耗大。多级器件串连通常比单级器件带来更大的插入损耗，一般每增加一级分光会增加1.5dB的损耗。；一级分路(CS)方式中心局132分路器仅在光分配点设置光分路器，光分路器可全部采用跳接方式接入线路。一级分路的特点mmmm单点维护。使用OTDR仅在DP点就可实现从DP到中心局和DP到用户终端的两个方向的测试；端口利用率高。在DP处的分路器的端口可以逐个地分配给用户，直到被全部利用；分路器端口成本最低。通常，14分路器的每端口成本要比18分路器每端口成本要高，同样，18 的也比116的要高。如果采用DS结构，平均每个端口的成本可能要高出40%；光损耗最小。仅一级分光，减少了多级器件串连所引入的插入损耗。在大多数情况下，选用CS结构具有明显优势。议程mFTTH宽带接入网技术概述mFTTH网络基本结构mFTTH线路主要产品技术要求mPON网络的结构特点mPON网络设计技术要求方案设计光缆选用敷设施工要求物理线路的传输要求物理线路的测试内容光功率预算方法mFTTH线路新技术mFTTH线路方案方案设计原则mmmmmm充分考虑线路安全可靠，测试、维护方便。获取建筑物有关资料和设计图；考虑用户特点，针对没有网络用户区和已有网络用户区分别进行合理规划。“ 绿场部署” (Greenfield):在以前没有网络的地方安装配置网络。“ 灰场部署” (brownfield):对现有网络升级或扩容，并利用一些老式设备提供实现业务的完整设备和线路方案；FTTx的结构选择,包括对FTTH FTTx的应用做出对比确定用户总量，考虑网络发展预期用户增长参考以往FTTx成功案例设计FTTH网络配置方案和光缆网络结构。研究建筑物结构的变化设计支撑系统（桥架、管道设计）；设计布线路由。方案设计时要考虑的技术因素mmmmmmmmmmmm用户所在地及其用户的分布；OLT和ONU之间的距离；不同业务的光通道；可利用的技术；光功率预算值；波长的分配；升级的需要；可靠性和可用性；操作管理和维护性；ONU供电问题；安全问题；光缆容量。分路器设置4尽可能采用一级分光，最多不超过二级分光；4尽可能集中布放，以便于用户管理和提高设备端口利用率；4尽可能采用活动连接方式，以使线路检测和新增分路器的工作更简单、快捷、可靠。光缆选用和施工要求mmm馈线光缆根据光缆馈线段所在的环境位置，馈线光缆可为室外光缆、室内光缆或室内室外光缆。用于光缆馈线段的室外光缆宜采用管道敷设方式。对于重要的光纤用户群，光缆馈线可采用环型配线法，使馈线光缆从两个不同方向的路由出局。配线光缆根据光缆配线段所在的环境位置，配线光缆可为室外光缆、室内光缆或室内室外光缆。用于光缆配线段的室外光缆可采用管道或架空敷设方式。为避免受城市地下其它管线影响，光缆尽量不采用直埋或路面敷设方式。入户线光缆室外入户段光缆可采用管道或架空敷设方式。当采用直埋或路面敷设方式时，应尽量避免受城市地下其它管线影响。当FTTH系统使用单纤传输方案时，入户线光缆可使用单芯光缆；当FTTH系统使用双纤传输方案时，入户线光缆可使用双芯光缆。在某些情况下，入户线光缆中光纤芯数可适当留有冗余。根据入户线段所在的环境位置，入户线光缆可为室外光缆、室内光缆或室内室外光缆。入户线光缆应采用结构简单、操作方便、具有较强的抗拉和抗侧压性能的光缆，以便于架空、户外管道和楼内穿管布放，并保证使用的可靠性。在敷设条件苛刻的情况下，入户线光缆宜采用高抗弯性能的光纤。用于光缆入户段的室外光缆可采用管道或架空敷设方式。当采用直埋或路面敷设方式时，应尽量避免受城市地下其它管线影响。室内光缆敷设施工要求mm室内光缆可走建筑物竖井、墙面线槽、暗管或在天花板吊顶内布线。根据建筑物的防火等级和对材料的耐火要求，室内布线应采取相应的措施。如，在易燃的区域和大楼竖井内布放光缆，应采用阻燃光缆；在大型公共场所宜采用阻燃、低燃、低毒的光缆；在某些安装条件下（如弱电井内），楼内光缆应装入金属线管线槽以备防火。光缆进入建筑物室内的要求m室内室外两用光缆直接进入室内（图a），m室外光缆在具有良好接地保护的金属管线内直接进入室内（图b)，m无金属管线保护时室外光缆在室内的应用距离不应超出15m（图c) （a ）室内室外光缆室内室外光缆（b ）室外光缆(无需金属线管保护)室外光缆( 有金属线管保护)（c）室外光缆15m室内光缆光缆交接点物理线路的传输要求(根据ITU-T G.983和G.984建议)mm工作波长下行语音和数据信号指定 1490nm 波长;下行视频信号指定 1550nm 波长;上行语音和数据信号指定 1310nm 波长。光通道损耗分类最小损耗最大损耗A类5dB20dBB类10dB25dBC类15dB30dBm注：对基于点到点光纤以太网技术的FTTH实现方式，适用A类光通道损耗。对基于PON技术的FTTH实现方式，光分路比不大于1:8的，适用A类光通道损耗；1:16或1:32光分路比，适用B或C类光通道损耗。光回损ORL不含CATV业务的光缆网络，所有离散反射损耗应大于35dB；含CATV业务的光缆网络，所有离散反射损耗应大于55dB，线路总的光回损应大于45dB。FTTH物理线路测试内容m系统连通性测试可视化故障定位仪(VFL)：检查肉眼可见的故障、连接不良、断裂或大的弯曲。OTDR：对整个链路内的故障、连接不良、断裂或大的弯曲等故障的检验和定位。m链路长度测量OTDR：分别从分路器的两端测量每一条光缆链路光纤的物理长度。m端到端衰减测量端到端总衰减：光纤传输损耗连接器插入损耗光纤熔接损耗+分路器衰减；用光源和光功率计在每个用户终端ONU的S/R参考点和OLT之间测量端到端总衰减。m双向光回损测量（对含CATV系统）OTDR：测量线路上双向的每一个离散反射的反射系数和线路总的反射系数；光回损仪：测量线路双向的总的反射系数。光功率预算方法4FTTH线路系统的光通道损耗包括了从S/R参考点和R/S参考点之间所有光纤和无源光元件（例如光分路器、活动连接器和光接头等）所引入的损耗。对于有源DP的情形，则损耗应分段分别计算。4根据FTTH线路系统拓扑结构，其光功率预算值应在要求的所属类别光通道损耗范围内。4光通道损耗宜采用最坏值法计算。线路光功率预算方法举例分路器(1:32)WDM耦合器(1:2)熔接接头连接器(APC)1310nm光纤1490nm1550nm1310nm总损耗1490nm1550nm损耗(dB)16170.7 1.00.02 0.05=0.2=0.4=0.3=0.25数量/长度1个1个4个2个15km总损耗(dB)1710.20.464.53.824.823.322.6议程mFTTH宽带接入网技术概述mFTTH网络基本结构mFTTH线路主要产品技术要求mPON网络的结构特点mPON网络设计技术要求mFTTH线路新技术FTTH特种光缆简介FTTH光纤现场连接新技术用户端的其它配套设施mFTTH线路方案室内外一体化光缆束状室内外一体化光缆微束管室内室外光缆防鼠型室内外一体化光缆也称室内室外光缆，是消除室内室外光缆转接的理想光缆mmmFTTH特种室内光缆专用垂直/ 水平布线光缆低烟无卤技术24芯束状布线光缆专用入户线光缆悬挂线室内布线光缆其它特种用户光缆专用工作区光缆柔性金属管光缆室内束状光缆/分支光缆m室内垂直布线/水平布线的系列专用光缆悬挂式室内布线光缆mmmmmm采用小弯曲半径光纤生产；可进行较远跨距的光缆敷设，施工安全可靠，不易出故障；可自承架空方式引入室内；无需工具即可开剥光缆；缆径小，重量轻，耐弯折；强度高，耐侧压；光缆易于固定，安装成本低。柔性金属管光缆可弯曲室内光缆可像铜缆般对待更高抗侧压能力更易于光纤线缆的敷设性能更加稳定可靠用户端跳线光缆的理想选择！平均损耗30mm 弯曲半径15mm 弯曲半径光纤现场连接新技术mFAST-SC快速连接器通用型加强型mFA光纤连接器m机械连接器(Mechanical Splice )快速连接器FAST-SC（通用型）FAST-SC（1）FAST: Field Assemly with Simple Technique用于现场安装的高可靠性连接器无需研磨无需繁重工具快速和易于操作适合250 m和900 m 保护层的光纤与标准SC 光纤连接器/ 适配器完全兼容接头损耗40dB适合250/900um光纤现场成端s插入切割好的光纤并按紧销子s沿着滑槽拔去销子抗拉强度3N ，受力时附加损耗s套上外套0.2dB快速连接器FA