PON技术在FTTH应用中的维护及管理

张俊伟

摘 要：光纤到家一直是通信运营者不断追求和探索的技术方向，随着国民经济的快速增长、设备价格的下降，以及国家提速降费的号召，FTTH得到迅速普及。该文综述了FTTH发展历程，分析了新形势下FTTH发展过程中PON技术运用存在的问题和瓶颈，并结合自身维护实际提出切实的解决方案，简述网络运营者在FTTH应用中需考虑的维护管理工作。

关键词：PON技术；FTTH；以太网

中图分类号：TN929 文献标志码：A

随着我国经济发展及城市化建设的不断推进，FTTH接入技术已经成为运营商竞争的热点，步入快速普及期。新技术、新设备、新的网络建设方式不断推陈出新，很多运营商把FTTH视为光通信市场复苏的重要转折点。

1 FTTH的应用方案与发展进程

接入网技术以有线接入网、无线接入网2类并行发展，有线的接入网是“无限”的，无线的接入网是“有限”的，2种接入网互为补充。有线接入主要有铜缆接入网（FTTN）、光纤接入网（FTTB/OAN）、混合光纤同轴电缆接入网（HFC）；无线接入主要有无线局域网、蜂窝、卫星、蓝牙等技术应用网络，有线接入网2000年以来的演进方向主要是铜缆接入网和点到点的光纤接入网。

运营商原有的接入网是以FTTN+FTTB模式为主进行建设运营的，铜缆和接入设备间的成本很高，用户带宽受限于铜缆长度及其传输质量，后续的网络运行维护过程中的成本也逐步升高。2012年以来，各大电信企业战略转型中均启动FTTN模式下的接入局点向FTTH接入方式演进，2014年FTTN配套的设施基本全部退网，用户带宽得到初步提升，运营商的“光进铜退”初显成效，2016年底洛阳电信率先在河南建成第一个基于PON技术的FTTH千兆示范应用小区。

接入网应用方式可以分为2类：有源接入方式和无源接入方式。所谓有源就是信号传输的过程中经过了光和电的转换，否则就称为“无源”。接入网从点到点有源方式发展到APON、EPON和GPON等PON技术应用的点到多点无源方式。PON系统由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）/ONT（光网络终端）和ODN（光分配网）组成，PON的拓扑结构如图1所示。

具有以下技术特点及优势：

（1）OLT和ONU/ONT之间的ODN由无源光器件组成，消除了局端与客户端之间的有源设备，接入距离长，不需在用户小区架设机房，可以树形等多种方式灵活组网，节省配线光缆资源，敷设服务范围大。

（2）PON在传输过程中上下行使用不同的波长，下行使用广播的方式1 490 nm波长，上行使用TDMA方式1 310 nm波长，带宽分配灵活，差异化服务有保证。

（3）与传统的铜双绞线和无线接入网相比，光纤是一种纯介质网络，抗外界的干扰性强，系统可靠性高。

（4）相对于铜缆接入及点对点的FTTH接入方式，因其ODN投入运行过程中不使用光电转换，能够起到节能减排、降本增效的功能。

（5）相对成本低，增加用户的模式支持“热拔插”，维护简单，容易扩展，易于升级，投资回报率高。

（6）相对于传统的以太网是点到点的组网模式，运营商的接入网只需通过对底层MAC的改造便可以实现，易于现网的网络改造与演进。

（7）PON网络的不足之处是，对于重要的政企客户实现保护功能的投资较高，安全高效的保护会增大投资费用。

2 FTTH的应用过程中存在问题与瓶颈原因分析

近年来随着互联网+国家战略启动实施，尤其是2016年以来各大运营商积极响应国家提速降费的号召，数据流量消费和网络速率幅度得到较大提升，用户的数量及高带宽的需求得到井喷式的发展，在实际的网络建设运营维护过程中，支撑接入网络的节点随着业务流量的加大难免会出现瓶颈，主要原因分析如下。

（1）前期业务应用过程中多为20 M以下的单宽用户，按照PON的冗余计算多为EPON 1︰32和GPON 1︰64的分光比例计算，后期用户受到高清电视、高速率传输等多点需求的迸发，多为50 M以上的高带宽用户，单个PON口的处理能力极易形成忙时拥塞，即用户端的宽带大提速对ODN的上联形成瓶颈，原有的ODN网络分光比已经不能满足用户的高带宽需求。

（2）乡镇及偏远的OLT上联路由因位置距离等因素，受到光缆纤芯等资源的制约，双上联或双路由保护占比较低，部分设备上联跳接节点过多、距离过长导致光功指标较大，影响设备上联带宽传输质量、故障频发，用户的感知度降低。

（3）部分OLT单板处理能力受到限制，不能进一步实现提速平滑升级；部分设备上联板卡不匹配，扩容受限。

（4）原有的接入网络层级较多，数据链转发环节过多，网速时延增大。

3 FTTH的应用过程中存在问题的解决方案

（1）充分运用网管手段，加强监控与调度，密切关注网络各节点上联与PON口流量情况，发现端口流量占比较高的要及时调度优化。

（2）减少接入层级，缩减数据转发环节，对于城区内的OLT设备可以考虑直接上联至核心机房BRAS设备，对于县乡农村偏远的OLT设备，可以考虑架设小型的波分设备或IP RAN网络进行上联承载。

（3）城区OLT实现双上联，对ODN网络坚持科学规划、循序渐进推进的原则，新入网的OLT设备应一律双配主控板、上联板，实现城区OLT设备开局即能满足双上联、双路由光路的基本条件。对已经开局不具备双上联、双路由的须合理增加资源逐步进行整改，提升网络强壮性能。

（4）乡镇OLT成环保护，利用现有的网路资源合理规划，逐步提高乡镇光缆的成环率，依托县乡波分或IP RAN网络为OLT设备提供双路由及冗余保护，促进乡镇宽带业务能力与质量双提升。

（5）热点OLT设备10 G上联改造。协同推进城域网BRAS设备下行业务板卡10 G的配套、接入网OLT设备上联10 G板卡的扩容改造工作，提升网路运行能力。

（6）采用PON口分裂方式对重点区域（公众住宅小区）的高带宽业务进行分流。规范OLT下挂业务的接入分光占比，按照单PON口下挂实际用户（100 M以上）数进行测算，原则上EPON的分光比为1︰16、GPON分光比为1︰32，对于超过上述分光比的分光器进行增容分裂。

（7）对FTTH接入光缆纤芯光衰不达标的段落进行整改，重点关注用户皮线、分纤盒、主配线光纜、连接器、光缆交接箱、光模块及上联光路情况，同时尽量减少FTTH小区到OLT设备之间的跳接点数，对光衰不达标的二级分光小区进行优化，降低分光比或整改成一级分光，对质量劣化的冷接端子进行热熔处理，提升光宽端到端运营能力。

PON技术作为接入网到家庭最后100 m的解决方案，其优势已经得到迅速的应用普及，从近年的技术演进趋势来看，基于PON技术FTTH网络发展重心正逐步向高带宽、大数据、云处理方向拓展，以客户感知为导向，持续对FTTH接入网络结构进行优化，是满足用户需求的基本点，如何能够快速高效地做好接入网络的分析预警及优化调整，仍然是网络维护管理人员需要持续探索的命题。

参考文献

[1]董孝义，王延尧.新一代光纤通信与同步网原理与发展[M].天津：天津科学技术出版社，1994.

[2]雷维利，马立香.接入网技术[M].北京：清华大学出版社，2008.