第一章 FTTH概论.ppt

一、FTTH概论,第一部分FTTH概论,1.1光纤通信基础1.2FTTH发展的驱动因素1.3FTTH网络结构1.4PON网络简介1.5ODN网络结构,光的本质,我们日常生活中的可见光的波长为390nm760nm。光纤通信所用的光波长范围在8001600nm的近红外区。,光波是一种电磁波，光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动（振动）。,光纤通信定义,光纤通信以光波为载频，以光导纤维为传输介质的通信方式对于载波通信而言，载波频率（简称载频）越高，意味着可以用于通信的频带就越宽，通信容量就越大。由于光纤中传输的光波要比无线、电通信使用的频率高得多，因此光纤通信的通信容量要比无线、电通信有更大的通信容量。简而言之光纤通信能提供更大的带宽。,通信波段划分及相应传输媒介,光纤通信优点,光纤通信优点,光纤通信缺点,光纤通信系统,光纤的结构,光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构,纤芯：折射率较高，用来传送光包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件护套：强度大，能承受较大冲击，保护光纤,光纤的尺寸,光纤导光原理,全反射条件：纤芯折射率n1大于包层折射率n2入射角大于等于全反射的临界角,入射角1=临界角,入射角1临界角,光纤的类别,光纤的类别,目前使用最为广泛,光纤的特性,光纤的特性,光缆的类别及碟形引入光缆的结构,加强件,阻燃外护套,光纤,加强件,阻燃外护套,光纤,金属自承件,碟形引入光缆,自承式碟形引入光缆,常用光纤活动连接器类型,SC型,LC型,FC型,ST型,MU型,MT-RJ型,提纲,1.1光纤通信基础1.2FTTH发展的驱动因素1.3FTTH网络结构1.4PON网络简介1.5ODN网络结构,政策背景及业务驱动,节目制作和传输获得合法地位上下游合作空间打开大带宽发展迎来机遇,电信,有线宽带专业化运营节目内容适度开放,广电,双向准入,工信部联合另外六部委下发关于推进光纤宽带网络建设的意见(工信部联通2010105号)，要求电信运营商开展光纤宽带网络建设的方向和目标，即采用光纤建设宽带网，以需求为导向，以光纤尽量靠近用户为原则，加快光纤宽带接入网络部署,政策推动,四个驱动力,1,2,3,4,节能减排驱动力FTTB建设模式取电困难,电费一般按民用电计算;基于铜缆的宽窄带设备比基于光纤模式的PON每线能耗要高出一倍,服务能力提升的驱动力铜缆线路质量老化现象严重：根据10000号统计,用户宽带投诉量的40%是由于铜缆质量下降的原因造成在;铜缆偷盗现象非常严重：,三网融合视讯业务对带宽的驱动力普通的标清电视对带宽的需求在4M左右,高清电视对带宽的需求在8-12M左右,视频业务的发展需要在带宽接入能力大幅度的提高,全业务竞争驱动力移动大规模采EPON+FTTB的建设方式,推进城区驻地网的建设。我们仍然大范围内存在双绞线接入的的建设方式,在传输质量上无法与五类缆接入方式相比,没有网络优势.,FTTH推进的四个驱动力,FTTH大带宽为家庭业务不断丰富提供可能,业务应用,家庭网络,家庭网关是家庭网络互连中心、接入控制的枢纽,娱乐,除通信外，视频娱乐是家庭中最重要的业务，通过HDTV和点播实现差异化切入，占据电视屏幕与眼球,FTTH对高带宽业务的推动,中国电信已经制订了详细的EPON设备企业规范，对设备形态、功能、性能、网管接口及电气特性都做了详细要求和定义设备集成度及性能大幅提升，已形成一系列的设备形态，满足各种场景下现网部署的需求，设备稳定性和可靠性在现网得到广泛验证设备成本大幅下降：MDU每线价格与DSLAM和AG基本相当；FTTHONU及分光器价格大幅下降。,FTTH部署的设备技术条件已经成熟,PON设备已经成熟，设备形态丰富,1.1光纤通信基础1.2FTTH发展的驱动因素1.3FTTH网络结构1.4PON网络简介1.5ODN网络结构,FTTH是涉及到设备及光缆的系统工程,PON,PassiveOpticalNetwork无源光网络,OpticalDistributionNetwork光配线网,光分路器,无源光网络(PON)指光配线网(ODN)不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。是一种点到多点（P2MP）的光纤接入技术。,本质特征光配线网(ODN)全部由无源光器件组成。,FTTH三要素,FTTH组网逻辑图,ODN,主干段,配线段,引入段,光分配点,光分纤点,光接入点,ODN网络以树型结构为主，包括主干段、配线段和入户段3个段落段落之间的光分支点分别为光分配点、光分纤点、光用户接入点。,FTTH、FTTB和FTTN网络结构比较,馈线光缆,配线铜缆,入户铜缆,馈线光缆,配线光缆,入户铜缆,馈线光缆,配线光缆,入户光缆,FTTH接入,FTTB接入,FTTN接入,CO,LCP,DP,Home,配线光缆,FTTH与FTTB组网方式比较,1.1光纤通信基础1.2FTTH发展的驱动因素1.3FTTH网络结构1.4PON网络简介1.5ODN网络结构,PON技术的标准演进,10,2,1,LineRate（GB/s）,2002,0,622Mb/sBPON,2004,1.25Gb/sEPON,2008,2.5Gb/sEPON,2010,2015,NGA1:借鉴10GEPON技术成果,考虑当前GPON和ODN网络兼容，在上行速率、技术工艺方面根据GPON的规划要求进行重新定义,WDM-TDMPON,NGA2:不考虑当前GPON和ODN网络兼容，发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合PON网络,秉承一致的协议和管理方式，多种速率可以完全兼容并实现平滑升级,发展高速率、长距、大分光比的WDM-TDM混合PON网络，国家863项目,2.5Gb/sGPON,GPON继承了BPON众多技术特性，但不兼容BPON,基于16/32波道、单波道1.25/2.5G速率的WDMPON系统，未来兼容TDMPON,10Gb/sGPON,10Gb/sEPON,WDMPON,PON网络组成,OLT（OpticalLineTerminal）光线路终端通常放置在机房提供上行SNI接口，通过10GE/GE/FE连接IP城域网ONU（OpticalNetworkUnit）光网络单元通常放置在用户侧可提供FE/POTS/DSL/RF接口，或者以上接口的组合ODN（OpticalDistributionNetwork）无源光纤分路器和光缆线路组成1:N(N=2/4/8/16/32.)的光分路器是连接OLT和ONU的无源设备,PON技术介绍,点对多点无源光网络技术包含EPON、GPON、BPON等。BPON/APON由于技术比较复杂、成本较高、速率有限、IP业务映射效率低等原因，不宜再采用。EPON（IEEE802.3-2005）是千兆以太网技术与无源光网络（PON）的结合，是目前光纤到户的主要技术。1）EPON：以太网无源光网络（EPONEthernetPassiveOpticalNetworks）2）EPON是点到多点(P2MP)应用的单纤双向光接入技术3）EPON采用单纤波分复用技术-下行1490nm；-上行1310nm；-1550nm可选用于CATV。,1490nm,1310nm,EPON的原理信号复用,EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输(强制),为了分离同一根光纤上多个用户的上下行方向的信号，采用以下两种复用技术：,下行数据流：广播技术,上行数据流：TDMA技术,EPON技术基本原理,上行方向采用TDMA接入方式不同的ONU分配不同的时间片，轮流发送上行数据,下行方向采用广播的方式（802.3帧广播）数据的导出是由802.3帧的前导码中的LLID来标识，ONU仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧,广播方式,EPON的原理下行数据,在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；在每一个以太网帧前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节（不改变原有帧结构）；ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。,EPON技术基本原理,TDMA方式,EPON的原理上行数据,EPON技术基本原理,详细定义了4种光链路保护的类型，OLT应支持类型a或类型b，应支持类型c和类型d。ONU可选支持类型c和类型d。,类型a：业务中断时间应小于150ms,类型b：业务中断时间应小于150ms,类型c：业务中断时间应小于200ms,类型d：业务中断时间应小于50ms,光链路保护功能要求,EPON、GPON、10GEPON的组网能力,目前EPON、GPON设备普遍支持1:32（PX20）、1:64（CLASSB+）分光比，可支持20km以上传输距离，能够满足现有PON网络环境下的部署要求可支持28dB光功率的EPONPX20+光模块已成熟，且近期集采价格与PX20光模块基本相同，可在满足现有PON网络部署的要求下支持64路分光比GPON采用CLASSC+光模块时，可在满足现有PON网络部署要求下支持128路分光比，但目前CLASSC+光模块应用较少，有待进一步评估验证满足PRX30的非对称10GEPON的光模块至少支持29dB的光功率预算，理论上能够支持128路分光比，但目前尚未商用非对称10GEPON光模块成本目前较高但具有较大的下降空间，是未来FTTH网络部署的主要应用方式之一，对称10GEPON光模块成本近期相对难降低,PON传输距离测算,线路富余度,PON系统最大允许通道插损,活接头连接损耗：0.5dB/个,光纤衰减：0.4dB/km(1310nm),光分路器插损见附表,PON传输距离(不考虑附加损耗,供参考),附加损耗包括WDM合/分波器插损、冷接及异类型光纤连接引入的附加损耗,（按最坏值测算）,光分路器插入损耗典型值（均匀分光）,ODN计算示例,例题：某新建FTTH工程采用GPONClassC+光模块的OLT和ONU设备，系统最大通道插入损耗32dB，采用二级分散分光（第一级1:4，第二级1:16）的方式组网，全程共计7个活接头，光分路器插入损耗为20.1dB，线路维护余量取2dB，光通道代价1.5dB，工程中采用的蝶形光缆为G.657A单模光纤，请计算该工程中ODN最大传输距离。计算如下：光分路器插入损耗=13.8+7.2=21dB光活动连接器插入损耗=0.5dB8=3.5dB（7个活接头，每个活接头损耗按0.5dB取值）光纤损耗=0.45dB/km（含光缆固定接头）光缆线路富余度=2dB（光纤老化损耗）光通道代价=1.5dB(光模块老化富余)传输距离L（32-21-3.5-2-1.5）/0.45=8.9km,图中详细列出下行光路各处造成的光衰减。为简化计算，公式中每个分光器取最大衰减值，已经包含了分光器两端的熔纤损耗，这点图中显示的更细化。,光路损耗说明图:,网元设置原则,OLT设置OLT宜集中设置在现有机楼节点，也可以设置在现有的主干光节点实际需要时可适当下移，且不宜太靠近用户、不宜新建OLT专用机房OLT设置应遵循有利于减少接入点的原则，应控制OLT下移至小区接入点的数量ONU设置对于FTTH应用，可根据业务开展情况在户内设置SFU或HGU型ONU，或设置SFU型ONU下挂家庭网关实现业务接入对于FTTB应用，ONU宜相对集中设置在建筑物内，住宅用户采用MDU型ONU；商业用户采用MTU型ONU，在不需要TDM业务时采用MDU型ONU对于FTTO应用，ONU设置在办公室内，采用SBU型ONU，在不需要TDM业务时可采用SFU型ONU；对于有内部局域网的用户，可在用户网络设备间设置SFU型ONU设备，并下挂用户局域网设备设备配置OLT设备的PON口配置可适当考虑一定的维护冗余对于FTTB应用，ONU设备的宽窄带端口配置比应根据用户需求特点并结合家庭网关业务的推广等进行测算,OLT部署原则,部署原则OLT可根据用户分布情况适当下移，以节省主干光缆投资，减少线路衰耗。城市地区OLT节点的覆盖半径应在2km左右，接入的FTTH用户不小于10000户。OLT机房应选择机房条件好、出局管孔资源丰富、已在主干光缆环上的接入局点。除新开发的成片区域外，原则上不应为OLT新建机房，严格控制将OLT节点下移至住宅小区或商务楼宇。农村区域OLT设置在现有的乡镇中心机房。,端局覆盖距离最长;便于操作和管理；适于早期用户比较少的场景。,片区中心覆盖范围适中；便于管理和维护；同时兼顾容量和资源；.,端局机房,EPON系统网管,网管接口：光纤到户管理系统应向集中维护管理的方向发展，以建立统一的接入网网管系统。由OLT设备提供网管接口，可提供完善的ONU远程管理功能、设备性能统计、环回故障诊断等功能。光纤到户网管实现如下：全局统一网管，在网管中心设网管服务器，各营维中心设远程终端，分权分域进行用户管理和设备管理。目前主流厂商的网管可支持256个OLT子框的管理。网管采用带内方式传送到IP城域网，网管信息通过VLAN隔离，利用IP城域网承载网管信息流量。网管信息流量对城域网几乎不造成影响。要求网管系统对BOSS营帐系统接口，需要满足业务受理、停复话等流程的需要。对综合告警系统接口点设置在网管中心，采用CORBA接口与集中告警系统对接。,EPON网管示意图,管理服务器处理搜集EPON设备网管信息，进行统一管理，采用二级网管维护终端的管理模式，进行不同级别的网管维护，传输采用带内方式,1.1光纤通信基础1.2FTTH发展的驱动因素1.3FTTH网络结构1.4PON网络简介1.5ODN网络结构,光纤接入网现状分析,经过多年建设和积累，电信拥有大量管道和线路资源。数据网络经过几年的建设，已经有相当大的规模，为充分挖掘铜缆潜力，一直大力推行ADSL为主、光纤接入为辅的发展策略，因此宽带数据设备节点为数不多，通常只放置在交换汇接局或端局，宽带网络的接入层面也缺乏统一的规划，对突发业务没有准备。以上因素决定了在发展光纤接入时实行光纤直趋的组网方式：,光纤接入网现状分析,国家信息化建设进程的加快宽带业务日趋完善和内容日趋丰富资费政策不断调整，接入网光缆建设之初主要为贯彻“大容量、少局所”的原则，解决铜缆接入距离受限，以光缆+ONU形式提供语音、数据等窄带业务接入。光纤接入主要面向大的政府机构用户（如：市政府、公安、税务、工商等）、部队、银行、教育、烟草等集团客户和商业大客户，而非普通用户。结论:光纤接入不再仅是集团客户和商业客户的首选，已成为中小企业用户甚至普通用户的首选，接入光缆网络必将迎来新的建设高峰期。,接入层光缆目标网络结构,接入层光缆随着用户覆盖面的扩张及深入，将是面向全业务传送接入网最重要的组成部分，随着全业务建设需求的引入需要进行适当延展与细化。接入层延展架构主要为：“三层”（主干层、配线层、引入层）、两点（全业务汇聚点、光交接点）和一区（全业务接入区）；主干层主要是端局到片区中心或一级光交点。配线层主要是片区中心或一级光交点到二级光交点或接入网点。引入层主要是配线层边缘到楼道或大客户接入点等。无源光分路器一般设置在配线层边缘节点。,FTTH光缆网结构,全业务接入区以全业务接入点为中心，依附城市规划，以城市范围内他妨碍光缆线路穿行的大型障碍为界，并结合城市中现有通信管道的实际情况进行划分区域主干层主干光缆：从OLT局端延伸至主干光交接点的光缆全业务接入点：主干光缆与配线光缆的交汇点全业务接入区的中心配线层配线光缆：从主干光交接点延伸延伸至用户接入点的光缆光分配点：大楼、小区、配线间等用户端ODF架（盒）的位置称为全业务接入区的光分配点引入层入户光缆：从用户接入点延伸至用户端的光缆,光缆室外部分与目前有模式基本类似。楼内、室内光缆布线是较新课题,FTTH光缆网结构,ODN费用是FTTH网络建设费用的重要组成部分。,安装人工的费用是非常高的，其中大部分人工都是和ODN相关的。,设备部分,无源ODN部分,安装人工,数据来源：Lightreading,ODNFTTH的重要组成部分,ODN网络的结构对城市规划和投入的影响很大，因此ODN的实施必须一步到位。,ODN发展趋势,冷接端子的应用新型光纤的应用,提高可实施性,更聚焦性能,加强可维护性,光功率衰减控制采用备份的分光器室内部分的保护,采用大分光比分光器中采用连接器结构,ODN,ODN网络的规划必须考虑到对下一代PON技术的适应性。,局端部分,终端部分,ODN(OpticalDistributionNetwork)：光配线网络，用于在OLT和ONU间提供光通道。FMS(FibermanagementSystem)：光纤管理系统，用于ODN的线路测试和故障定位。入户光纤：ODN的接入部分，也是ODN实施中最困难的部分。,FMS,FTTHODN基本结构,馈线光缆,配线光缆,入户光缆,局端OLT,光分配点,光接入点,ONT终端,ODN专业术语,ODN实际应用场景的五个部分,ODN拓扑及配纤方式,拓朴结构ODN的拓朴结构宜采用树型结构为主，环型结构为辅普通用户或一般政企客户的ODN线路宜采用树形结构对专线用户、重要用户以及可靠性要求较高的用户可采用环形结构配纤方式ODN覆盖区域内可选用树型递减直接配纤方式、树型递减交接配纤方式、树型无递减交接配纤方式或环型无递减交接配纤方式选择配纤方式应有利于减少光纤线路的活接头数量选用交接配线宜采用一级交接配线及固定交接区对需求分散在较大范围、且变动小、用户较稳定的地区，以及覆盖范围内城市建筑比较稳定、用户数量较多、分布相对稳定的区域，宜采用树型递减直接配纤方式对管道资源不足、用户分区预测困难的区域可采用树型递减或树型无递减配纤方式,分光模式的部署策略,光缆投资高分光点规模庞大纤芯利用率高,光缆投资降低方便扩容和维护纤芯利用率相对较低,集中分光,用户相对比较集中，密度比较大的高层住宅区。用户密度比较大，楼道环境具备光分安装条件的老城区改造区域。根据场景内用户