PON聚合拉远技术与测试

1 引言

2013年国务院发布了“宽带中国”战略实施方案，部署了未来宽带发展目标及路径，“宽带战略”从部门行动上升为国家战略，宽带首次成为国家战略性公共基础设施。目前，各大运营商都加快了光纤网络和移动网络的建设和覆盖，在光纤到户及基站回传业务中需要铺设大量的无源光网络（PON）设备，光纤资源紧缺成为制约宽带光纤网络建设的一大关键因素。此外，无源光网络（PON）设备受限于光功率及逻辑时延距离，部分地区无法实现业务的覆盖。为了解决此类FTTH光缆资源紧缺和覆盖距离的问题，各大运营商开始部署PON光纤聚合拉远设备。

2 PON聚合拉远设备关键技术特征

2.1 PON拉远设备介绍

PON光纤聚合拉远设备定位于OLT和分光器（或者ONU）之间的接入光缆层，通过光电中继的方式，提升光功率的预算，实现多路OLT和分光器之间同路由的多芯光缆的聚合传输，实现OLT和ONU之间传输光纤的复用和PON信号的延伸。通过PON光纤聚合拉远设备的引入，运营商可以进行OLT集中化建设，提高FTTH网络的覆盖范围及光纤的使用效率。

PON网络由OLT、ODN和ONU组成。PON聚合拉远设备作为PON的一个扩展节点，部署在OLT与ONU之间。通常PON聚合拉远设备的拓扑图如图1所示。

PON聚合拉远设备主要满足以下需求：

●扩大网络覆盖能力：由于我国城市扩张速度非常快，造成实装率低，因此需要扩大覆盖范围降低成本。随着OLT设备下挂用户数增加，光纤使用数量大大增加，OLT与ONU之间的距离必定要采用拉远技术来节约光纤成本。

●OLT二层汇聚功能：随着OLT设备覆盖用户数的逐渐增加，以及OLT设备数量的减少，未来OLT的部署将更加靠近宽带接入服务器，需要更大的传输距离和分光比。

图1 PON聚合拉远设备拓扑图

●增大光功率预算，提高网络部署的灵活性：目前各种技术体制下的通道损耗最大均为30dB左右，加上更灵活的ODN规划和部署，都要求有更大的光功率预算。

●其他业务需求：PON也适合于其他领域的应用，比如视频监控、交通安防、电力配网自动化、传感网等。这些应用环境中一个OLT端口下的ONU往往数量不多但较为分散，某些ONU与OLT端口的距离过长，此时可以使用PON的光纤拉远技术解决问题。

2.2 PON拉远设备主要技术

目前PON聚合拉远设备主要有两种技术形态，第一种是通过波分复用的方式，将多路OLT和分光器之间的光纤路由调制在不同的波长上进行波分复用，达到光纤复用和提高光功率预算的目的；第二种是通过封装的方式，将多路OLT和分光器之间的传输信号分插复用并重新打包为更高速率的传输信号进行传输，并在接入端解封装，分成多路OLT和分光器之间的传输信号，达到光纤复用和提高光功率预算的目的。当然，这两种方式也可以同时使用，使得光纤复用效率进一步成倍的提升。下面就这两种工作方式分别进行介绍。

（1）波分复用的PON聚合拉远设备技术特征

波分复用的PON聚合拉远设备的结构图如图2所示。

PON系统的工作波长为下行1490nm、上行1310nm，波分复用的PON聚合拉远设备首先需要将上下行波长分别转换。例如8端口的PON聚合拉远设备，需要16个波分通道进行波分复用。通常设备使用的波长范围为1270～1610nm，波长通道间隔为20nm。波分复用方式只对PON系统上下行的传输信号进行光电光转换，实现波长转换和信号再生，达到光纤聚合及提高PON系统光功率预算的目的。

（2）封装模式的PON聚合拉远设备技术特征

封装模式的PON聚合拉远设备的结构图如图3所示。

封装模式的PON聚合拉远设备通过将多路OLT的传输信号进行分插复用，封装为更高速率的传输信号，通过光模块输出，并在远端解复用出OLT的传输信号，实现多路OLT传输信号的复用及提高PON系统光功率预算的目的。现在通常的复用模式是将4路GPON信号或者8路EPON信号复用到一路OTU2（10G）信号。OTU2的帧结构具备丰富的告警及性能的开销管理字节，所以该类设备具备类似于OTN光传输设备的可控可管的维护能力。此类设备通常都是点到点应用，个别厂家在线路侧没有采用OTU2的信号结构，也可以达到相同的目的。

（3）两种封装模式特点对比

图2 波分复用模式聚合拉远设备结构图

图3 封装模式聚合拉远设备结构图

这两种模式都是为了提高PON系统的光纤复用效率，提高PON系统光功率预算，但是由于实现原理不同，所以特点也各不相同，运营商在部署的时候，也需要根据自己的实际网络特点进行选择。

由表1可以看到两种模式的技术特征具有诸多不同，在实际的网络铺设中，运营商可以根据自己的网络状况和需求进行选择。

表1 两种模式的技术特征

3 PON聚合拉远设备测试

由于在现有PON系统中增加了一套设备，是否会对原有系统产生影响，是运营商最关心的问题。如果在引入一套新系统的同时，对原有系统产生影响，导致了新问题，引起客户投诉率的上升，这个结果是运营商无法接受的。所以必须要对PON聚合拉远设备进行检测，为该类设备的部署提供必要的验证。根据PON聚合拉远设备的技术特点，可以分为以下几类测试：

（1）光模块参数测试

PON聚合拉远设备具有以下几种光模块：

●和OLT侧接口对接的ONU光模块。

●和ONU侧接口对接的OLT光模块。

●波长转换后的彩光模块（波分模式的聚合拉远设备使用）。

●10G速率的OTN光传输模块（封装模式的聚合拉远设备使用）。

这些模块都是可插拔的，在部署前需要测试光模块的光功率和接收灵敏度，可以计算光线路允许的最大损耗。

波分模式的聚合拉远设备还需要使用合波/分波器件，对合波分波器插损的测试也是有必要的。

合波/分波器件的主要测试指标是插损，测试不同波长的局端和远端的插入损耗。使用合波/分波器前测试每个波长的功率，使用合波/分波器后测试每个波长的功率，两者功率的差值就是波长对应的插入损耗，即每个波长的衰减值。插入损耗对传输距离会有一定影响。

（2）兼容性测试

需要将PON聚合拉远设备和现有的PON系统进行对接，查看PON系统是否能正常工作。需要对ONU进行断纤、重启等操作，查看ONU是否能正常重新上线。

目前国内四大OLT厂家是华为、中兴、上海贝尔和武汉烽火，常用的兼容性测试是用这四家的OLT和ONU进行测试，查看链路的连通性，确认ONU是否能正常上线工作。

（3）误码率测试

需要将PON聚合拉远设备和现有的PON系统进行连接，并检测一段时间的线路误码情况。需要确认该设备的引入不会额外引入更多的线路误码及丢包事件。双向吞吐量90%的负载运行24h，不丢包。

（4）长距离传输

PON聚合拉远设备的主要目的就是聚合光纤和增加传输距离。需要验证PON设备在长距离光纤下是否能正常工作。由于PON系统同时是功率受限和逻辑距离时延受限，所以PON设备在长距离光纤条件下是否能正常工作和OLT测距能力也有关系，进行该项测试时，需要同时考虑长距离光纤的衰耗情况和OLT的测距能力。

（5）带宽测试

在PON系统下增加聚合拉远设备，需要检验聚合拉远设备是否对PON系统的业务带宽产生影响。尤其是封装模式的PON聚合拉远设备，封装和解封装是否会造成PON系统业务带宽的下降需要进行验证。由于该项目需要在PON系统满配的情况下才能验证PON系统带宽是否有下降，该项测试对于PON系统的资源要求比较高。

4 结束语

PON聚合拉远技术的引入使得PON可以根据业务需求进行一级或多级的光功率放大，从而增大PON的覆盖范围和分光比。解决了PON中传输距离和分光比受限的难题，是PON未来一个很好的演进方向，特别是对于我国这种地域辽阔、城市农村扩张快速的模式具有诱人的应用前景。该技术的引入不会改变PON系统的基本架构，保持了对现网设备的兼容性，一定程度上缓解了光网络的部署问题，降低了成本，同时对于提高ODN灵活性和覆盖范围具有重大意义。PON聚合拉远设备的光接口易损坏，需要妥善保管，使用后要小心擦拭，它仅仅提供距离链接的问题，没有自己的协议和功能。综上所述，PON聚合拉远技术对运营商现有网络的建设成本的影响主要有3个方面：

（1）增加PON系统覆盖范围后，使得PON系统实装率的提高可以使整个PON的建网成本相应降低。

（2）增加PON系统工作距离后，OLT部署位置的上升可以节省一批交换网络的建网成本。

（3）PON聚合拉远技术的引入，会增加对聚合设备的管理维护支出，对全程全网的运营维护会产生一定的影响。

参考文献

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