EPON小区接入项目技术白皮书.doc

宽带小区EPON网络技术白皮书华三通信技术有限公司2007年8月13 / 14目 录第1章 原理简介21.1 项目概述21.2 产品介绍21.3 EPON概述31.3.1 EPON总体框架介绍31.3.2 EPON与传统的交换机组网对比5第2章 设备介绍52.1 OLT 与ONU52.1.1 分光器特性52.2 分光器规格型号(分支比为1:2)62.3 分光器规格型号(其他分支比)6第3章 组网应用93.1 组网应用93.1.1 应用模式FTTH103.1.2 应用模式FTTB113.1.3 适合中国住宅的FTTB应用场景123.2 项目设备12第1章 原理简介1.1 项目概述宽带小区的宽带接入系统符合国家未来数字化小区的建设趋势，提出光纤到楼/户 （FTTB/H）的建设要求。网络建设覆盖的住宅小区是多层为主，我们采用EPON技术实现整个小区的IP接入，并实现互动点播VOD节目。网络建设中光分路器首先选择放置在该小区的交接箱或小区机房内，其次选择放置在楼道或者走线井中。选用1:32的分路器，减少级联次数，降低光损耗。楼道单元内放置S2000HI系列 ONU提供RJ45接口实现高品质接入网的LAN接入。OLT放置在局端机房内，小区内安装光缆交接箱，在光缆交接箱中安装光缆配线架（ODF）每个ODF负责邻近几栋楼的接入，从该ODF到每栋楼布放1芯光缆，与楼道内放置的ONU连接，实现FTTB。同一栋楼其他单元的交换机则级联该ONU。需要楼道中提供220伏交流电源与设备保护箱。整个小区还有一些公共设施，如小区智能系统平台接入也采用EPON的方式接入宽带网络。本次方案充分考虑了该部分需求，预留足够带宽满足业务接入。1.2 产品介绍华三公司推出的EPON（Gigabit Ethernet Passive Optical Network）系列产品包括OLT（Optical Line Terminal）设备和ONU（Optical Network Unit）设备。通过具有光线路终端（OLT）功能的H3C S7500系列以太网交换机和用户侧系列光终端（ONU）组成EPON网络，可以为用户提供完整的FTTH/FTTB（Fiber To The Home/Building）光纤到户/楼解决方案。本文用到的缩略语和术语如下：表1-1 缩略语和术语缩略语和术语英文全称说明COCentral Office中心机房EPONEthernet Passive Optical Network基于以太网的无源光网络FTTH/FTTBFiber To The Home/Building光纤到户/楼EPONGigabit Ethernet Passive Optical Network基于千兆以太网的无源光网络ODFOptical Distribution Frame光纤配线架NIUNetwork Interface Unit网络接口单元OAMOperation，Administration and Maintenance操作、管理和维护OLTOptical Line Terminal光线路终端ONUOptical Network Unit光纤网络单元PONPassive Optical Network无源光网络POSPassive Optical Splitter无源光纤分支器TDMTime Division Multiplex 时分复用1.3 EPON概述1.3.1 EPON总体框架介绍EPON是PON的一种，PON网络侧是GE速率，符合IETF的802.3ah标准802.3ah。标准中详细介绍了EPON的工作模型，包括MPCP（Multiple Point CONUrol Protocol：多点控制协议)、OAM（Operation，Administration and Maintenance：操作、管理和维护）功能。结构图如下。图1-2 EPON结构图一个典型的Ethernet over PON系统由OLT、ONU、POS组成。l OLT放在小区中心机房（CO，Central Office）。l ONU放在网络接口单元（NIU：Network Interface Unit）附近或与其合为一体。l POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。EPON的特点如下：(1) 点到多点结构，如下图所表示。一个OLT接口下面可带32个ONU（后续可扩展），每个OLT下面的所有ONU通过时分复用共享1G带宽，即每个ONU可以提供上下行最大为1Gbps的带宽。P2MP(2) 无源光纤传输方式EPON不需任何复杂的协议，光信号就能精确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。(3) 基于以太网的网络架构EPON使用IPEthernet结构。目前，IPEthernet应用占到整个局域网通信的95以上，EPON由于使用IP结构，从而成为连接接入网终端用户的一种最有效的通信方法。10Gbps以太主干和城域环网的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里解决方案。每个EPON端口最多只能带32个ONU，也就是说每个EPON端口下带的分光器所接的ONU不能超过32个ONU。因此如下应为：OLT-1:4Spliter-1:8Spliter-ONU| | |_1:8Spliter-ONU| | |_1:8Spliter-ONU| | |_1:8Spliter-ONU| | |-1:2Spliter_1:16Spliter-ONU| |_1:16Spliter-ONU| |_1:32sSpliter-ONU1.3.2 EPON与传统的交换机组网对比图1-3 组网对比表1-2 EPON与传统的交换机组网对比传统交换机组网EPON组网点到点点到多点带宽独占带宽共享需要有源交换机实现汇聚通过无源分光器实现分路EPON采用的技术包括：l 在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制，如动态带宽分配（DBA）来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信。l 在物理层，EPON使用1000Base的以太网；在数据链路层，EPON采用成熟的全双工以太网技术和TDM（Time Division Multiplex：时分复用）。由于ONU在自己的时隙内发送数据包，因此没有冲突，不需要CSMA/CD，从而可以充分利用带宽。另外在MAC层EPON通过实现802.1p来提供QoS。第2章 设备介绍2.1 OLT 与ONU2.1.1 分光器特性由于本项目中涉及光缆铺设与熔接等影响光功率的因素，所以分光器衰耗与EPON光接口功率等都是主要参数。在此做详细介绍。分光器是EPON系统中不可缺少的无源光纤分支器件。作为连接OLT设备和ONU用户终端的无源设备，它把由馈线光纤输入的光信号按功率分配到若干输出用户线光纤上，一般有1分2、1分4、1分8、1分16、1分32五种分支比。对于1分2的分支比，功率会有平均分配（50:50）和非平均分配（5:95、40:60、25:75）多种类型。而对于其他分支比，功率会平均分配到若干输出用户光纤去。对于上行传输，分光器把用户线光纤上传光信号耦合到馈线光纤并传输至光线路终端（OLT）。分光器不需要外部能源，仅需要入射光束，但会增加光功率损耗，这主要是由于它们对入射光进行分光，分割了输入（下行）功率的缘故。这种损耗称为分光器损耗或分束比，通常以dB 表示，并且主要由输出端口的数量决定。运营商可按照组网不同采用不同规格的分光器。2.2 分光器规格型号(分支比为1:2)工作波长范围分支比功率分配比最大插入损耗（dB）最小回损（dB）外形尺寸（mm）连接类型1310+/-401520+/-401:25:9515/0.640小于90mm20mm10mmSC/PC1310+/-401520+/-401:250:503.840小于90mm20mm10mmSC/PC1310+/-401520+/-401:240:605.0/3.040小于90mm20mm10mmSC/PC1310+/-401520+/-401:225:757.2/1.940小于90mm20mm10mmSC/PC2.3 分光器规格型号(其他分支比)工作波长范围分支比功率分配比最大插入损耗（dB）最小回损（dB）外形尺寸（mm）连接类型1310+/-401520+/-401:4均分7.840小于110mm80mm10mmSC/PC1310+/-401520+/-401:8均分11.040小于135mm96mm18mmSC/PC1310+/-401520+/-401:16均分15.040小于160mm120mm18mmSC/PC1310+/-401520+/-401:32均分18.740小于120mm160mm20mmSC/PC1310+/-401520+/-401:32均分18.540小于483mm297mm48mm1U机架式SC/UPC上述分光器应用环境要求：使用环境：-3065，RH 5-95%如果产品用在室外（例如下水道/室外机箱），需要防霉、避免阳光直晒、太潮湿、或与其他热源靠得太近，有些地区还需要防盐雾等。最好光纤加上其他的防护措施，防止鼠咬。 分光器所处位置不易被其他物体碰撞，不易被人够着，以免被人为破坏；尾纤支持抗拉伸能力： = 10年。现可提供室外型分光器，可安装在人井，路边，电线杆等地方，防水防腐蚀，现有1：16，1：32两种。光路设计原则:EPON光路是否合格，是否满足传输需要只有一条规则，实际工程结束后，所有ONU接收侧的光功率在-8dBm到-23dBm之间。根据这条规则细化几条注意点。1一般不能光纤直接接ONU，需要添加分光器或衰减器，避免ONU接收的光强度超过ONU光接收饱和光功率3dBm; 2 光衰减最大的地方光功率不能小于23dBm，否则光功率小于ONU的接收灵敏度，OLT无法发现ONU。注意这些地方不一定是最远处，是光衰减不完全和距离相关。3 光路工程验收非常关键,强烈建议要做。确保符合我们的规则，因为实际工程往往不规范，会造成过多的光路损耗;4 实际验收之前可以先根据下面的理论计算，预判组网是否正确！光路损耗理论计算公式ONU接收侧光功率 OLT发射光功率- 光路损耗光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（KM）*0.4+熔纤点数目*0.1+法兰盘个数*0.2 分光器插损可参考前面的分光器规格。OLT 发射光功率参考下面表格：参数项目10KmOLT光模块典型值10KmONU光模块典型值20KmOLT光模块典型值20KmONU光模块典型值接收灵敏度24dBm24dBm27dBm24dBm接收饱和度1dBm3dBm6dBm3dBm发射光功率32dBm14dBm27dBm14dBm正确样例：分光器光衰减值已考虑了插损，假设每个ONU使用法兰盘连接器插接方式接入ONU1光路衰减: 15+4.5*0.4+1*0.2=17dbONU2光路衰减: 0.6+8*0.4+15+1*0.2=19dbONU3光路衰减: 0.6+8*0.4+15+0.5+6*0.4+1*0.2=22.1db ONU4光路衰减: 0.6*2+15+(8+3)*0.4+1*0.2=20.8dbONU5光路衰减: 0.6*3+3.8+(8+3+5)*0.4+1*0.2=12.2dbONU6光路衰减: 0.6*3+3.8+(8+3+5+9)*0.4+1*0.2=15.4db20KMOLT发光功率在27dBm，减去光路衰减，可以保证所有ONU正常上线。上述光络设计经理论计算OK。小区EPON接入采用一级分光，共4个1：16分光器，部分ONU到分光器之间经由ODF跳接，增加一次衰耗，如上图。可以计算得到上图右下角ONU16光路衰减为15 +(X+0.3+0.15)*0.4+1*0.1+4*0.2=15.9+(X+0.35)*0.4db。假设分光器到OLT之间为10Km,则衰减为20.04db，满足ONU的灵敏度需求。光缆施工注意事项：1、光纤连接（非融纤，采用法兰盘连接时）需要通过ODF架固定；不能散乱放置；2、室内光纤（如：分光器黄色尾纤部分），多余光纤需要通过盘纤架固定，确保最小6cm的盘纤半径，并禁止受外力牵扯或挤压；3、多根光纤并行走线需固定时，注意固定用捆绑不能太紧，避免光纤挤压，造成光损增加或不可用；4、预留光纤不用时，一定要盖好防尘帽，防止尘土污染、水气浸入导致光纤不可用；连接两段光纤时必须先用酒精棉清洁端面；5、通过法兰盘或其他方式连接光纤时，一定要检查连接可靠性，确保安装卡口到位；光纤未插紧会导致连接不稳定，端面尘土、水气侵入导致光路损耗太大，不可用；6、ONU在楼道机箱内必须固定，防止光纤、线缆不必要的受力，导致使用过程中网线脱落、光路中断；7、ONU电源适配器需固定，不能随意悬挂；否则容易导致电源脱落，业务中断；8、存在室外走线时，需考虑防雷措施；网口可加网口防雷器，电源可加电源防雷器；我司有带防雷器的ONU安装盒；第3章 组网应用3.1 组网应用EPON设备主要应用于FTTH和FTTB，属驻地网接入层部分。OLT设备（带EPON业务板的S7500交换机）可放置于广电小区中心机房，ONU设备应用于放置于楼道。OLT上行通过GE或多个GE TRUNK连接城区网设备；下行主要组网模式是通过EPON接口连接用户侧的 ONU设备，OLT与ONU之间通过无源分光器以点对多点方式连接。在入户方式中可以选择EPONLAN(支持ONU子卡上行的楼道交换机设备S2000HI系列交换机)，如下图所示：EEPON FTTB+LAN应用组网图OLT在处理组播报文时利用PON下行的天然广播特性传播报文，相当于按分光比（最大1:32）传播报文，提高了设备的组播复制能力；最终用户是否有权限收看某个电视节目是由ONU S2000HI与网络管理调度中心配合实现的。可以看出S2000HI是楼道交换机，是网络末端设备，由它作为组播复制点进行组播数据复制大大降低了对整个骨干网络的带宽要求，即降低投资又减少运营压力。并且充分满足未来双向互动电视和VOD点播影视节目的需求。3.1.1 应用模式FTTHFTTH适合新建小区以及别墅住宅区提供话音、数据、视频一揽子通信业务解决方案。建设高品质信息化小区。需要在每一家庭放置一台ONU设备，实现宽带接入。由于该方式户均投资成本过高，目前不适合中国广大家庭需求。3.1.2 应用模式FTTB 适合现有小区、企业、网吧用户，利用现有铜缆和五类线入户，分光器根据用户的分布情况和光缆情况，采用集中或分级组网提供VPN业务、数据业务。ONU下挂IAD/EPhone方式，提供话音业务。由于FTTH模式平均每户成本高，考虑到当前实际消费者接受能力，这里着重介绍普遍适用的FTTB