PON网络ODN设计浅析
2015-01-29李立勇
李立勇
【摘要】随着近几年各大运营商加大对PON网络的投资力度,PON网络的商业运营已趋成熟。在PON网络中,由于网络设备组网更加简单,ODN实际上已经成为PON网络的主体,最高可占总体投资的70%,本文将对PON网络中ODN的覆盖范围、分光比、组网模式、传输衰耗等方面的设计进行探讨。
【关键词】PON ODN习光分路器 光缆
PON网络是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向无源光网络系统。采用WDM(波分复用)技术,上行使用1310nm波长,下行使用1490nm波长,当提供CATV业务时,下行增加1550nm波长。上行方向采用点到点方式,下行方向采用广播方式。整个PON系统由OLT(局端光线路终端)、ODN(光分配网络)以及ONU(用户侧的光网络单元)组成。ODN建立OLT到ONU之间的端到端信息传送通道,完成OLT和ONU之间的信息传输和分发功能。如下图所示,光分配网ODN位于OLT和ONU之间,其定界接口为为紧靠OLT光连接器后的S/R参考点和ONU光连接器前的R/S参考点。在PON网络中,ODN从功能上划分主要由馈线、光分路器和支线三大部分组成。根据ONU的位置不同,目前主要有FTTH、FTTO和FTTB三种应用方式。
一、ODN的组网原则及拓扑结构
选择ODN结构时,要根据用户性质、用户密度、地理环境、管道资源、原有光缆容量、OLT与ONU之间的距离、网络的安全性、经济性以及易维护性等多方面因素综合考虑。目前PON网络的拓扑结构基本上以树型结构为主。
二、OLT的覆盖半径计算
为了确保业务的开通,在进行ODN的设计时,首先要对OLT机房覆盖半径进行测算。在考虑到投资最低时的OLT理想覆盖范围与接入网结构以及光传输特性有关系,其理论覆盖半径计算模型如下式所示:
最佳覆盖半径
其中:k。:直折比;k1:覆盖形状系数;k2:线路单价;k3:机房投资(含配套);
P:用户密度;W:收敛比。
当覆盖区域为正方形时,k0取0.7-0.9;K1取0.54;W取50;k2取500元。
OLT覆盖距离的选择除考虑最佳组网经济半径外,还要考虑设备物理传输能力,根据相关设备物理指标计算出传输受限距离,与最佳组网经济半径相比较,选择其中较小值作为OLT的覆盖半径。分光比为1:64的ODN光链路长度原则上不应超过5公里;分光比为1:32的ODN光链路长度原则上不应超过10公里。
三、光分路器的配置根据用户的分布密度和地理位置进行合理选择,分光方式一般采用一级分光或者二级分光,但不宜超过二级。常见的分光比为1:2、1:4、1:8、l:16、1:32以及1:64。一级分光适用于FTTH的别墅区以及FTTO等,常用1:32分光,光分路器一般安装在小区配线间或者室外光缆交接箱内;二级分光适用于住宅小区及农村地区等FTTH用户,常用1:64分光,一般情况下,一级分光采用1:8和二级分光采用1:8组网实现,第一级光分路器一般安装在小区配线间或者室外光缆交接箱内,第二级光分路器一般安装在楼道光分纤箱内。
光分路器应选用全带宽型(工作波长1260nm~1650nm)和均匀分布型的平面波导光分路器。
四、ODN光缆线路设计
馈线是指从OLT的PON口到一级分光器上联口之间的光纤链路部分;支线则是指一级分光器的支路口到ONU上联口之间的光纤链路部分。可以对应传统光缆接入网的主干光缆、配线光缆和用户引入光缆三大部分进行区分。最典型的结构模型是分光器设置在一级光缆分纤箱内,那么馈线部分对应主干光缆、光缆交接箱、一级配线光缆;支线部分一般对应二级配线光缆和用户引入光缆。
主干光缆的结构以树形为主。根据前面计算出的最佳覆盖半径并结合OLT覆盖区内用户情况以及地形结构等进行光交覆盖区的划分。原则上每条主干光缆设置6 -10个主干分纤点,用来成端主干光缆和配线光缆,对配线光缆进行汇聚和收敛,通过主干光缆连接到OLT局所,减少主干光缆的容量压力。此主干分纤点的覆盖区域即为主干光缆交接箱的覆盖区域。最后根据光缆交接箱个数、配线光缆的芯数及满足近期组网的要求进行主干容量的测算,一般最少不低于48芯,以96芯、144芯、192芯为主。敷设方式以管道为主。
配线光缆主要采用“树形递减”或者“星形递减”方式。光缆的芯数应该考虑中远期各种业务对光缆的需求,同时也要考虑到PON系统中光分路器的具体配置来确定光缆的芯数。敷设方式可以采用管道、架空以及挂墙等方式。
用户引入光缆可以根据施工界面一次性布放或者用户申请时放装。一般采用暗管或者明装方式进行敷设。
主干光缆和配线光缆一般选用1310nm波长性能最佳的G.652D单模光纤,常用的型号有GYTA以及GYTS等;用户引入光缆一般选用1—2芯蝶型皮线光缆,常用的有室内、管道和架空三种类型。
五、ODN光链路的损耗计算
ODN光通道衰减所允许的衰减定义为S/R和R/S参考点之间的光衰减,以dB表示。包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引起的衰减总和。
计算时相关参数典型取值如下:
光纤衰减: 1310nm波长,0.36dB/km;1490nm波长,0.22dB/km
光活动连接器插入衰减:0.5dB/个
光纤熔接接头衰减:分立式光缆光纤接头衰减双向平均值为0.08dB/每个接头;带状光缆光纤接头衰减双向平均值为0.2dB/每个接头;
冷接子双向平均值为0.15dB/每个接头;
计算时光分路器插入衰减参考值见表:
光分路器典型插入衰减参考值
光纤富余度Mc:
传输距离≤5公里时,光功率预算富余度不少于ldB;
传输距离≤10公里时,光功率预算富余度不少于2dB: 传输距离> 10公里时,光功率预算富余度不少于3dB。
PON系统允许的光功率预算(最坏值估算)
结束语:PON网络的规划和设计,不但要实现网络的拓扑结构简单、界面清晰、容易维护,也要结合投资的经济性综合考虑,涉及的面很广。笔者结合多年从事PON网络的规划和设计经验,本文着重在ODN覆盖范围、组网方式、光缆链路设计以及光通道衰减测算等方面,总结了PON网络中投资建设的重点ODN的设计思路,旨在抛砖引玉,对ODN的设计进行浅析与探讨。由于本人水平有限,难免有错,欢迎指正。
参 考 文 献[1]王庆.光缆接入网规划设计手册[M].人民邮电出版社,2010[2]杨炼.三网融合的关键技术及建设方案[M].人民邮电出版社,2011[3]孙维平.FTTx与PON系统工程设计与实例[M].人民邮电出版社,2013