1、广播电视网络光纤到户实施方案设计1目录摘要 2第一章 引言3第二章 PON技术4第三章 设计原因5第四章 方案选择6第五章 整体架构7第六章 光纤到户布网方案8第七章 光纤到户网络需求9第八章 光纤到户投资概算10第九章 光纤到户建设方案11结束语13参考文献142摘要光纤到户英文简称(FTTH),是 Fiber To The Home的缩写,从广义上说是指一根光纤直接到家庭。FTTH 是指将光网络单元安装在企业用户或住家用户处,在光接入系列中除光纤到桌面外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH 具有显著的优越性,除了能够增强网络对数据格式、波长和速率透明性外,对环境和供电的要求不是太高;又能
2、提供更大的带宽。FTTH 与光纤接入有着十分紧密的联系。光纤接入指用户与局端之间完全以光纤作为传输媒体。由于光纤传输的复用技术发展速度较快,目前大多数已经实现实用。F FTTH(光纤到户)是将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处,是最靠近用户的光接入网应用类型。随着视频、数字电视、IPTV 等高带宽多媒体应用的普及,商业大客户对网络带宽、稳定性需求的提高,国内对于 FTTH的讨论逐渐升温,市场需求、日渐降低的成本以及前所未有的历史机遇,正推动着 FTTH在我国的应用,使其成为未来 2-3年我国通信产业发展的一个新亮点。近年来,FTTH相关技术快速发展,已成为电信领域的热点技术,从 1
3、55Mb/s及 622Mb/s的BPON(APON)、非标准的百兆 EPON发展到支持 1.25Gb/s线路速率的 IEEE标准的 EPON和 2.5Gb/s的 ITU-T标准的 GPON。本论文首先概述了 FTTH的系统结构,对 EPON技术作了较为详细的论述.其次,分析和阐述了 EPON的原理和关键技术。【关键词】 EPON；FTTH; GPON3SummaryFiber to the home ( English abbreviation FTTH ), is Fiber To The Home abbreviations, say from broad sense refers to
4、a direct fiber to the home. FTTH refers to the optical network unit is installed in the enterprise user or home users, in the optical access Series in addition to fiber to the desk and closest to the user of the optical access network application types. FTTH has significant advantages, in addition t
5、o enhance network data format, wavelength and rate transparency, on the environment and the requirements of power supply is not too high; and can provide greater bandwidth. FTTH and fiber access has very close links. Optical fiber access refers to the user and terminal optical fiber as the transmiss
6、ion medium between completely. Because the optical fiber transmission multiplexing technology fast development, most of the current has been achieved practical.F FTTH ( fiber to the home ) is an optical network unit ( ONU ) installed in a home user or business user, is closest to the user of the opt
7、ical access network application types. As the video, digital TV, IPTV high-bandwidth multimedia applications, business customers on the network bandwidth, stability demand rise, domestic about the discussion of the FTTH gradually warming, the market demand, gradually reduced the cost and hitherto un
8、known historical opportunity, is pushing the FTTH application in our country, to become the next 2-3 years Chinas communication industry development in a new window. In recent years, the rapid development of FTTH technology, has become the hotspot in the field of telecommunications technology, from
9、155Mb/s and 622Mb/s BPON ( APON ), non-standard original EPON to support 1.25Gb/s line rate IEEE standard EPON and 2.5Gb/s standard ITU-T GPON.This paper first gives an overview of the system structure of the FTTH, the EPON technology have been discussed in detail. Secondly, analyzes and expounds th
10、e principle and key technology of EPON. Key words EPON; FTTH; GPON4第一章 引言随着三网融合的推进和宽带业务的发展，人们对网路的带宽要求越来越高，而网络接入的部分成为提高带宽的“瓶颈” ，突破瓶颈变的越来越急迫，只有突破带宽的“瓶颈” ，才能使整个网络发挥作用，才能推动各种业务的开展政府很早就提出了三网融合的计划，但由于体制、技术等方面的“瓶颈” ，未能很早的实现。2010 年国务院才做出了加快三网融合的决定，即：电信网、广播电视网和宽带互联网的融合。三网融合本质上是技术趋同的 IP网络上承载广电、电信和互联网业务，而终端则为多
11、业务支持及多业务接入。对于老百姓而言三网融合给他们带了极大地方便。CNNIC发布的统计报告显示，截止 2010年 6月底中国网民规模达到 4.2亿。较 2009年底增加了 3600万人，超过世界平均水平。而广播电视网路一直处在电视传输业务，在宽带上就是零起步。在三网融合的大政策下，对于竞争处于劣势，需要一种强有力的竞争技术。光纤到户 FTTH(Fiber To The Home )正是广电网络及需求的一种技术FTTH顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体说，FTTH 是指将光网络单元（ONU）安装在用户家或企业用户，是光接入系列中除 FTTD（光纤到桌面）外最靠近用户的光接入网。在技术上来讲，F
12、TTH 分三种方式，一是应用光交换技术做到光纤到户(FTTH)；二是采用光纤收发器实现光纤到户（FTTH） ；三是基于无源光网络（PON）技术进行光纤到户(FTTH)。三种方式中 PON是占用资源少，维护量最少且方便。智能化管理的方式。5第二章 PON 技术PON是一种纯介质网络，由于消除局端与用户端之间的有源设备，能避免外部干扰，减少设备的故障率，提高网络整体的可靠性，还能节省成本，最大的特点是可传输任何制式和速率的信号。PON主要分为 EPON、GPON 等。PON 最佳的技术是采用点到多点，无源光纤传输。EPON的上下行传输速率是 1Gbit/s,支持 10KM和 20KM的两种最大传输
13、距离，多用户享受带宽，支持 1:16、1:32 最大支持 1:64。GPON是 EPON升级版，可提供 10Gbit上下行传输速率，同样支持 10KM和20KM两种传输，支持 1:64甚至 1:128.一个典型的 EPON系统由 OLT、ONU、ODN 组成。OLT (OptiCall Line Termina)放在中心机房, ONU(Opticall Network Unit) 为用户端设备,ODN (Optica1l Distributed Network)是光配线网 ,主要由一个或数个光分裂器(Splitter)来连接 OLT和 ONU,它的功能是分发下行数据并集中上行数据。OLT既是一
14、个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT 除了 提供网络集中和接入的功能外,还可以针对用户的 QoS/SLA的不同要求进行带宽分配,网络安全和管理配置。光分裂器是一个简单设备,它不需要电源,可以置于全天候的环境中,一般一个光分裂器的分线率为 2、4 或 8,并可以多级连接。在EPON中,OLT 到 ONU间的距离最大可达 2Okm,如果使用光纤放大器(有源中继器),距离还可以延长。 EPON 中的 ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议,在中带宽和高带宽的 ONU中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。这种类型的ONU可以通过层叠来为多个最终
15、用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议,在通信的过程中,就无需协议转换,而实现 ONU对用户数据的透明传送。当然,对于光纤到家(FTTH)的接入方式,ONU 可以不需要交换功能,从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。 远程业务分配控制管理可以让运营商通过对用户不同时段的不同业务需求做出响应,这样可以提高用户满意度。运营商可以通过中心管理系统对6OLT、ONU 等所有网络单元设备进行管理,可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。第三章 设计原因我国宽带上网用户的比例逐年增长, 但广播电视网络目前只有数字电视基本业务，宽带使用已经融入到人们的正常生活中去。高清电视的使用让家庭用户
16、对带宽的需求相对增加,对带宽的需求将会由 5M增至 10M。这恰恰符合了光纤到户的特点,它的带宽比较宽,可以大规模运用。这样能够在较长时期内满足各种宽带增值业务的要求,其功能也会越来越完善。 市场经济的竞争性导致价格降低,ADSL 和其它宽带接入的月使用费已经开始减少到几十元以下,宽带接入市场需要走低成本的道路,只有低成本的光纤到户才会有被使用和占有市场的可能性。当光纤用户的单个成本低于 ADSL时,光纤网络规模不仅会扩大,其用户数量也会增加,那个时候光纤到户的普及也就是理所当然的事情了。 而且光纤到户技术还能带动产业发展 FTTH接入网的发展与光纤、光电器件、传输设备和系统设备密切相关,发展
17、光纤到户能够促进网上业务朝着多元化的发展方向改进,数字电视、电子银行、网上购物、在线游戏、电影点播、远程教育、视频会议、电子商务等将会是最新的业务。网上业务的开展将促进物流配送、个性化服务、咨询等服务行业的发展。尽管光纤到户已得到了普遍的应用,但在我国总来说还是处于发展初期,达到成熟阶段还需要一段时间。无源光网络接入技术和小区有源交换光网络接入技术是目前光纤到户技术的两个部分,由于各自的特点它们适用于不同的环境场合。根据不同的情况,我们可以选择合适的光纤到户接入技术,这样能够增强光纤的实用性,有利于发展 FTTH应用技术的策略。7第四章 方案选择本次方案按照每户两路高清 IPTV、两路高速上网
18、业务进行考虑。其中标清节目 100 套，高清节目 10 套。各业务所上下行带宽需求及所占带宽和并发比如表 1 所示。表 1 各业务宽带需求及并发比业务类型 提供节目 下行带宽 上行带宽 所需带宽 并发比标清电视 100套 2-3Mb/s 50kb/s 1003M=300M 100%组播高清电视 10套 6-10Mb/s 50kb/s 1010M=100M 100%组播高清点播 1 多个节目源 1M 2M 10M 30%高清点播 2 多个节目源 1M 2M 20M 30%高速上网 1 2-6Mb/s 512kb/s-1Mb/s 4M 33%高速上网 2 2-6Mb/s 512kb/s-1Mb/s
19、 8M 33%IP语音 2路 100kb/s 100kb/s 200k 100%设 n 为单个 PON 口接入的宽带用户数，各业务所需要的宽带如下：直播用户数大于频道数：300M（100 套标清）+100M（10 套高清） ；点播：n10M30%60%+n20M30%40%家庭一台电视高清点播需求 60%，两台高清点播需求 40%；高速上网：n4M33%80%+n8M33%20%家庭一台 PC上网带宽需求80%，两台 PC上网带宽需求 20%；VoIP语音：n220k;为保证各业务所需服务质量，假设 EPON带宽为 950M，考虑到 EPON系统开销，整个带宽需要满足：300M+100M+ n
20、10M30%60%+n20M30%40%+ n4M33%80%+n8M33%20%+ n220k950M：结果 n95所以本方案采用 1:32分光比，远小于 PON口用户数量，能很长时间满足用户带宽需求。按 1:32分路比，每个 PON口下的业务带宽为：300M+100M+ 83210M30%60%+3220M30%40%+ 324M33%80%+328M33%20%+ 32220k=586M考虑到组播协议与上联接口有一定带宽的冗余，所以上接口和 PON接口按照 1:2比例规划。第五章 总体架构广电网络在城区基本有 20%的网络实现光纤楼。宽带网络在城区已覆盖 90%以上的用户，以五类线的形式
21、入户，实现了 A、B 网同时入户。目前，尚有老城区以及郊区村落上没有达到宽带覆盖，这部分用户占到整个用户数的 40%左右，它们分布广而且都是平房户，新布网难度较大，用户层次较低，大多数是老年用户，对高带宽网络需求不高。光纤入户整体网络构架如下图 1：图 1 光纤入户整体构架图一台 OLT 设备可插 16 块 PON 版，每个 PON 板有 8 个 PON 口，每个PON 口可带 32 个用户（分光比为 1：32） ，则一台 OLT 可带用户16832=4096户。每个 PON口带宽 100OMbit/s，则每户平均带宽100032=31.25Mbit/s。假设该地区并发率为 50%，每户带宽可
22、达60Mbit/s，因此在机房一台 OLT基本满足布网需求。9第六章 光纤到户布网实施方案光线路终端置于广电网络中心机房,无源光分配器放置能靠近用户端的光网络单元;光线路终端与光网络单元之间的距离与电信运营商中心机房到用户的距离相等;这些都是理想无源光网络结构与分布的特点。这种结构和布局使得从中心机房至用户的整个网络为无源网络;不仅能够大量节约中心机房至用户的光缆资源;还能精简中心机房设备数量与规模,减少中心机房配线数量,从而大量节约中心机房至用户的光缆资源,实现资源的有效利用。根据汇聚机房位置，由馈线光缆连接小区内的机房，光交接箱设在小区机房，使用 1：32 分光，这样一个分光器基本可以服务
23、一栋楼，这样楼内的单元分配箱，可作为分光交接箱，对于老小区使用配线光缆送到每个单元分配箱，配线箱根据实际情况安装，在用皮线光缆送到用户家中，对于新建小区按实际情况建设单元分配箱，用皮线光缆送到用户家中。施工关键注意一下几点：馈线光缆是从机房到光分路器的线路，这条线路较长，熔接工艺及质量要求高，交接箱位置合理。配线光缆是交接箱到单元分配箱的线路，这段要求走线规范、熔接工艺质量好，盘纤规范。皮线光缆是单元分配箱到用户的线路，这段线路要走线规范、线缆不能重压、冷杰工艺要到位。10第七章 光纤到户网络需要求FTTH 存在着很大的优越性,主要表现为:1. 它是无源网络,从局端到用户,中间基本上可以做到无
24、源;2. 带宽比较宽,距离较长,这对于运营商是很有利的,可以大规模运用;3. 由于是在光纤上承载的业务,很少会出现问题;4. 带宽比较宽使得它本身支持的协议灵活度较好;5. 随着技术的发展,它的功能将会越来越完善。 他最吸引人地方在于它具有极大的带宽,能够有效地解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象问题。如果把光纤直接接至用户家,其带宽、波长和传输技术种类是不受限制的,这样对于一些新业务的引入是很有利的。光纤到户不仅是最理想业务的透明网络,也是发展接入网的最终方式。尽管移动通信技术及其业务发展速度很快,但是存在着终端体积不大、带宽有限、显示屏受限等问题,选择光纤到户技术的人数还是
25、比较多的。FTTH因其使用的光纤传输介质无噪声，无辐射，抗 EMI能力强，通讯系统不受带宽、距离限制等优势而得到较快推广。随着各国对带宽的需求的增长，近年来 FTTH有加速的趋势。据美国 GARTNER公司最新发表的报告，亚太地区宽带用户数在 2004年增长了 50%（从 2003年的 4078万户增长到 2004年的 6100万户），其中泰国的增长率甚至高达 1456%，印度增长了 236%，而日本 FTTH用户从 2002年 12,000增加到 2003年 531,000,日本运营商主推的光纤到户占75的市场，预计在 2005年可以达到百分之百的光纤到户的覆盖度，2003 年欧洲的 FTT
26、H 用户数为 40万，虽不如日本，但大大高于美国同期的水平，而且从现在起到 2008年，欧洲的 FTTH 用户数将每年增长 60。所以目前广电网络最迫切的是 HTTF工程，光纤到户工程是中心机房到每个小区汇聚（或村屯汇聚）双路路由，每个路由需要保证 4芯光纤，共 8芯光纤，假设有 50个汇聚，共计需要 400芯光纤。目前广播电视网络光纤资源基本无法满足，需要重新架设光纤；从汇聚到到每个楼内汇聚，需要 4芯光缆，假设有1130个楼内汇聚，共计 120芯光纤，目前新建小区基本满足，老城区基本不能满足需要双向网改造；单元汇聚到用户家，这部分光纤资源基本需要重建。第八章 光纤到户投资费用概算网络的工程
27、建设费用主要分成两大部分：工程设备建设费用和线路建设费用。基本计算公式：工程建设费用=设备成本+线路成本+施工安装费设备成本包括:用户端设备 ONU、局端设备 OLT、分光器等成本。线路成本包括：光缆、光交接箱、等成本之和。施工安装费包括：安装设备、线路敷设、人工费以及相关辅助材料费。光缆工程通用的计算公式：安装施工费=设备费用 10%+光缆费用 20%EPON组网的工程建设成本，OLT 在局端机房，1:32 分光器在小区机房，假设距 OLT为 2.5KM，与用户端 ONU距离 0.5KM。如图 4所示：图 4光分比示意图根据成本计算模型，采用 EPON技术实现 FTTH的网络投资成本。在该模
28、式下每个用户最小保证带宽 30Mbit/s。如表 2：表 2 EPON组网投资成本统计表成本建设项目200户总价/每户每兆带宽价格10户总价/每户每兆带宽价格12主材料费用（元） 261900/43.65 26700/89设备施工费（元） 24510/4.09 1830/6.10线路施工费（元） 33600/5.60 16800/56总工程建设成本（元） 320010/53.34 45330/51.10由上表可以看出户均在 1500元左右。第九章 光纤到户建设方案规范性小区（新建小区及老小区）目前无源光网络技术不十分成熟,而且设备价格居高不下情况下。目前大多数小区设有机房这,具体布局情况如图一
29、所示,因此 FTTH接入方式选择小区有源交换光网络的点对点接入技术更具有科学性和可行性。有源交换光网络的点对点技术除了运用起来成熟外,而且成本低;在提供较宽的带宽时能与实际的计算机网络实现无缝链接;不需要在小区里增加中心机房;建设和运营维护网络的成本低;设备端口可以根据接入用户数增加而逐步扩容,利用率高。所以新建小区采取如图 5所示的设计方。图 5 新建小区改造设计方案 光纤直接入户，实现三网合一，可开展数据IPTV互动点播电视+CATV业务。 光纤直接入户，20 公里覆盖半径，实现少局所，广覆盖。13 丰富的 ONU类型，满足开展不同业务类型的需要。老城区、郊区光纤到户改造方案老城区、郊区光
30、纤到户改造，采用两级分光，一级分光设置在机房，二级分光设置在居民住在，应用野外型皮线光缆到用户,如图 6 用光缆到村，利用同轴电缆入户，解决郊区宽带入户问题。 提供不同容量、灵活配比用户宽带，用 POTS窄带接口 ONU，一个 ONU解决一个村落的宽窄带接入。 完善的室外机柜系列产品解决农村接入机房选址困难的问题。图 6 老城区、郊区改造方案乡镇改造方案将汇聚层设置在各乡镇广播站，对于镇内采用城区光纤到户方案，各自然屯采用二级分光，一级设置在几个村落的交汇点，二级设置在村内，用野外型皮线光缆到用户。如图 7：图 7乡镇改造方案示意图14结束语尽管光纤到户已得到了普遍的应用,但在我国总来说还是处
31、于发展初期,达到成熟阶段还需要一段时间。无源光网络接入技术和小区有源交换光网络接入技术是目前光纤到户技术的两个部分,由于各自的特点它们适用于不同的环境场合。根据不同的情况,我们可以选择合适的光纤到户接入技术,这样能够增强光纤的实用性,有利于发展 FTTH应用技术的策略。从应用场景看,EPON 比较适合部署中小规模 FTTX,如个人用户,GPON 适合于部署大规模 FTTX,如对技术要求高的企业用户。总之,抛开各种现实情况单纯讨论和比较 EPON和 GPON技术的理想实现情况并没有多大的现实意义。充分认清EPON和 GPON的技术定位,让它们在以后的共同运用中各尽其能、互为补充、协调发展,发挥更
32、大更好的市场效应才是关键。对于运营商而言,要合理区分市场,积极试验,稳步投资,积累经验,为全光接入网的大规模部署做好准备。人们都在猜测 PON的前景，我认为将非常乐观。传统通信运营商和消费者都已经为 PON的到来做好了准备。我认为随着时间的推移，PON 将取得成功。有线电视网络为适应数字及带宽业务发展需要，对原网路进行改造及升级，改造后的网络是一个大容量、高带宽、高可靠、标准化的双向化多业务平台。让广电网络在三网融合的竞争大潮中，有了出奇制胜的法宝。15参考文献：1 胡保民,刘德明,黄德修:EPON:下一代宽带光接入网.光通信研究;2 尹树华,张引发:光纤通信工程与工程管理. 3 (美)GLENCARTY 宽带网络. 4 唐纯贞.电信网与电信业务. 5 朱祥华.现代通信基础与技术. 6 陶智勇,周芳,胡先志.综合宽带接入技术. 7 樊海东.烽火网络:量体裁衣-运营 FTTH最佳模式. 8 张中荃.接入网技术.北京:人民邮电出版社, 9 韦毅梅,卢麟,王荣.EPON 的体系结构和关键技术.光通信研究, 10 敖立.EPON 与 GPON技术及产品比较.通信世界,11 王建国，有线电视技术 2001.12月期刊
