摘要：为了满足人们日益增长的高带宽需求，接入新技术无源光网络PON应运而生。文章简要介绍了PON网络技术，结合工程实例，主要就PON光网络的规划与建设展开探究。
关键词：光纤接入网络；PON技术；规划与建设
在光纤接入网络中, PON技术以光纤作为传输媒质,具备高接入带宽、线路全程无源、电信级管理等特点, 是当今宽带接入网领域中最为热门的技术之一，同时在推动网络发展中发挥着重要的作用。
1.PON网络技术简介
P ON技术，即无源光纤网络技术，是全部由无源器件组成的光网络，是一种点对多点的光纤传输和接入技术，包括了OLT（光线路终端）、ODN（无源光分配网络）和ON U（光网络单元）三个部分，一般采用树形或星形拓扑结构。采用上行1310nm和下行1490nm的波长，可以实现单纤双向传输，极大的节约了网络业务的成本，同时便于进行维护和管理。P O N系统包括AP ON（异步传输模式无源光网络）、BP ON（宽带无源光网络）、EP ON（以太网无源光网络）和GP O N（千兆无源光网络）。目前，主要采用EPON和GPON。P O N技术是F T T X宽带接入的主要措施和手段，根据O NU所处位置，PO N分为F T T H（光纤到户）、FT T O（光纤到公司/办公室）、FTTB（光纤到楼宇）、FTTC（光纤到交接箱）、FT TV（光纤到村）等模式，其中以FTTH、FTTB和FTTO较为典型。PON光网络在实现入户的过程中，是将用户侧的光网络单元ONU朝向用户端移动，而光线路终端OLT以及光分配节点ODN则担任起了构成光网络接入部分的主要职能。因此在对PON网络的建设前，必须对于OLT以及ODN两个类别的设备以及光缆网结构详加规划[1]。
2.PON网络覆盖范围规划与建设
2.1 OLT 覆盖范围规划与建设
OLT的设置是PON网络规划的重点，其设置内容主要包括OLT覆盖范围规划以及上联范围规划。在PON建设中，OLT设备首选的安装地点应该在原有的数据汇聚点、网络中心、基站等地。然后结合OLT的有效覆盖半径，在现有的设置点不能覆盖到的区域处设置新的OLT节点，实现区域的全面覆盖。OLT的覆盖范围根据城区与乡村而不同，在城市如果以FT TH为例，当分光比为1∶32时，相应的OLT的覆盖范围为5Km；而在农村，为了得到大半径的覆盖，一般通过设置分光比，例如1∶8，从而将覆盖范围扩大到20Km 。
2.2 ODN 覆盖范围规划与建设
O DN是基于PON设备上的光缆网络，可以实现为OLT以及ONU提供光传输通道。ODN一般是以树型结构为主，从局域段到用户端可以划分为主干光缆段、配线段以及驻地网段，同时还涉及到无源设备分光器[2]。
PON网络覆盖范围主要考虑的是ODN网络覆盖的范围，因此在进行设计工作时要考虑到ODN光功率衰减的影响，采用最坏值法控制最大的ODN衰减量。ODN在光节点上分为光汇聚点、光灵活点、光分配点，在PON设计应参照OD N光功率最大衰减值，结合各节点功能作用、网络技术和网络容量等信息，确定各个光节点应满足的覆盖范围。另外，在满足现在覆盖的用户网络容量需求的同时，还应该考虑到将来用户网络需求增加后的情况，因此主干网络应在现有的用户总需求上提高一些容量，以满足将来PON网络扩展的需要。
2.3 光交接区划分规划与建设
一个光交接箱的覆盖半径是500~800m，即在此半径范围内，可设置4~8个光节点，因此小区节点服务范围相应为200m左右。在郊区或特殊情况下，此范围可适当增大。
光缆交接区应依附城市规划，以城市的河流、湖泊、公园、绿化带、主要街道及其他妨碍光缆线路穿行的大型障碍物为界，并结合城市中现有通信管道的实际情况进行划分。光缆交接区一旦划定，应相对长期稳定，不宜频繁地调整，避免重复投资、重复建设。光缆交接箱应尽量设置在安全、隐蔽、靠近主干光缆路由、进出线方便的地方，并考虑长远的维护便利、不易受外界损伤及自然灾害影响。除此之外，光缆交接箱也应尽量设置在有良好防尘、防潮的地方。在高压走廊，高温、腐蚀严重、易燃易爆的工厂，易受淹没的低洼地等场所不宜设置光缆交接箱。
光缆交接箱的箱体容量应考虑中、远期需求，即采用大容量、模块化结构，其配线单元可按满足近期业务进行配置，这样将来业务发展时可采用增加模块的方式扩容[3]。
2.4 分光器的规划与建设
通过将分光器设置在靠近用户接入点的位置，在一定程度上可以降低光缆芯数的占用，但是也要保障一定的PON口使用效率，ODN组网要尽可能的使用一级分光。而OLT的分光比一般要根据用户与OLT的距离来决定，例如在城市， 由于用户集中并且到OLT的距离较近，为此使用一级分光（即分光器1∶32）或二级分光（即 1∶8 + 1∶8 ）。而在农村区域，鉴于用户较为分散以及到OLT的距离较远，为此使用1∶8或1∶4的小分光比，以达到增加覆盖率的目的。对于VIP用户，如果需要主干光纤保护、PO N 备份等方式保护，可以选用2∶N的分光器。
3.PON网络设备规划与建设
进行P ON网络规划的主要原则是进行不同业务类型的分离，上行将数据与语音业务分开。可以将PON网络的组成分为汇聚层、OLT、ODN以及ONU。接下来就分别对网络结构进行分解规划。
3.1 汇聚层网络规划
这一网络结构主要通过业务类型将上网用户连接到 BRAS，将语音用户直接连接到城域网三层交换机，然后送到软交换一侧。
3.2 OLT 网络规划
OLT的上联配置原则：OLT承载着数据和语音的业务，使用双上联的方式。如果出现双上联的平均带宽利用率以及两条链路峰值超过70％，那么此时就会对上联链路进行扩容 。
OLT的下联配置原则：OLT下联保护要根据相应的业务需求进行选择。在进行工程建设时要针对用户安全可靠性的需求选择相应的保护方式，其中主要利用的是主干光纤保护方式，通过主干光纤保护倒换方式以及全保护光纤倒换方式 。
OLT冗余保护功能：OLT所使用的是主控板与电源的1+1冗余保护功能，也就是保证主用电源模块与主控板失效后，能发生自动倒换，系统可以进行正常的业务处理，同时系统会将倒换事件以及倒换触发条件上报到网管系统。
4.PON网络光缆线路规划与建设
4.1 光缆线路规划与建设的基本原则
首先建设主干光缆网，确定主干网络的网络结构，然后根据具体区域的实际情况规划建设配线网。只要有业务需求，有可发展的用户，就可建设配线网络，使其就近接入主干网。
4.2 光缆路由选择及纤芯数规划
主干光缆的路由选择方式要尽可能的遵循稳定的原则，优先使用管道的铺设方式，其次可以使用直埋以及杆路。主干光缆在城市一般设计为环形结构，应分为两个不同方向的路由，有条件时最好采用不同方向出局，而在农村可以成星形结构或者是链型结构。主干光缆纤芯数量的取定应充分满足近期组网所需芯数，本着适度超前的原则，考虑期限应为5~10年，至少应为48芯。建议主干光缆的容量以满足5~10个的光交接点的接入为宜，光缆的容量尽可能选择大对数带状光缆，一般以96、144、192等芯数为主，对主干光缆长度较长、用户密度较大、光交接点数量较多的段落，亦可选择更大芯数的光缆，如216 、288芯等。对于用户密度较低、用户需求较为单一的地区，也可选择48芯的光缆；
配线光缆要根据用户的实际需求进行选用。
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4.3 用户光纤及光缆的选择策略
光纤的选择，接入网传输距离近，带宽要求不很高，但成本要求很严格， 因此在接入网中使用 1310 nm波长性能最佳的单模光纤，G.652光纤。
4.4 光缆交接点进纤数量
光缆交接点的进纤数量（支路纤芯数量）以24~48芯为宜， 每个光交接点一般覆盖 4个以上的光节点。光节点以6~12芯为基本单元。 高密度区以12芯为单位确定配线光缆芯数，郊区部分根据各村镇的地理位置，引入的光缆芯数不应少于6芯。
4.5 用户光缆的铺设方式
配线光缆因其重要性比主干光缆低一个等级，所以可采用管道或架空敷设方式。城市中因受地下其他管线影响，尽量不采用直埋敷设方式。若主干光缆和配线光缆同路由，则建议两者还是分缆为好[4]。
5.中国电信某分公司PON光网络规划与建设实例
中国电信某分公司承载着全县17个乡镇、214个行政村的通信保障任务，拥有各类机房84个，其中模块机房20个、接入网机房64个。各机房之间建立了比较完整、清晰的光网络架构，并通过三层光网络（主干光缆网、配线光缆网、末梢光缆网）的覆盖，来满足和支撑电信各类网络建设和业务发展的需求。现就该电信分公司PON网络规划建设作简要介绍。
5.1 理清光网络层级架构，分层规划不断完善和建设光网络
（1）规划原则
依据我县现有机房的分布现状，按每个机房覆盖的行政村、人口数、电信业务需求量，结合机房所处地理位置、经济发达情况进行光网络建设的统筹规划。
（2）光缆三个层级规划
将光网络的建设分成三个层级进行规划安排
第一个层级为主干光缆层，主要有：城区主要机房到各乡镇模块局机房的光缆、各乡镇模块局机房到各接入网机房的光缆、各乡镇模块局机房之间及各接入网机房之间的光缆、环网保护的光缆等。
第二个层级为配线光缆层，主要有：各主机房、各模块机房、接入网机房到各光交、分纤箱之间的光缆以及各机房、光交、分纤箱到各基站的光缆等。
第三个层级为末梢光缆层，主要有：各类政企客户、专线业务、监控类业务等的光缆以及FTTH到AP箱之间的光缆等。
各层级的光缆网络之间清晰明了、互不交叉混用，方便日后电信各类业务的开通建设，如传输网络业务、基站建设、H覆盖建设、政企客户的各类专线建设等，同时也为光缆的日常维护工作界面划分得更清楚，维护责任更加明确清晰。
（3）光网络建设规划设备明确规定
光网络建设规划时对光总配、ODF架、光缆交接箱、分纤箱等各类光网络终端设备的配置进行了明确规定。要求在不同场景使用不同的光网络终端设备，如光总配、ODF架、光缆交接箱、分纤箱等按实际承载业务需求进行设置，使各层级的光网络清晰实用，节省建设投资成本。在工程建设设计时要求光网络终端设备配置一定按以下原则把握：光总配只安装于母局及各模块机房，ODF架或熔纤框安装在接入网机房，光缆交接箱安装于城区、集镇所在地及较大行政村，分纤箱安装于各行政村，且要求有H到位的行政村必须设置分纤箱，同时要求末梢光缆必须收敛在分纤箱以上的光网络终端设备，以提高纤芯利用率和方便日后的维护管理。
（4）在光网络建设时把握几个原则
主干光缆或是配线光缆建设时必须点对点直通，光缆绝对不允许抽纤芯开业务。配线层光缆建设时，光交或分纤箱的设立一定要合理，要结合现有维护网格、城市或集镇的片区为单元进行覆盖，每个光网络终端设备所覆盖的用户要条块清楚、分界线要清晰，互相之间不交叉。末梢光缆的布放必须通过所在区域的光网络终端设备引出，不得跨区布放。
（5）重视资源管理工作近
三年来结合省、市公司组织的资源整治工作安排，资源管理员牵头组织，由设备中心成员、外包施工队、装维人员等组成的整治队伍通力合作，对全县各层级的光网络资源进行了全面模排整治，并将资源整治中收集到的资源信息在资源系统中进行全面核对、补充和修正，建成了光网络资源完整、纤芯资源准确、资源命名规范、光路标签清楚的光网络资源系统库，为日常维护、业务开放、工程建设等提供了强有力支撑。
（6）建立光网络资源预警机制
依据资源系统对主干、配线光缆的纤芯占用和使用信息进行管控和预警，对发现某段或某条主干或配线光缆其纤芯使用率达70%以上时，资源管理员便及时将情况上报网络中心，由网络中心依据业务发展需求、投资建设情况优先列入建设规划，确保光网络资源能及时有效满足业务发展和日常维护的需求。
5.2 整合光网络资源，完善光网络建设，提高光网络健壮性
（1）对早期建设的光网络重新梳理整合
按主干、配线、末梢光缆的分类按层级架构进行归类调整，并组织人员对这些光缆进行模底、测试、查修，对中途抽纤芯开放业务的进行整改、还原，对通过终端盒熔接尾纤开业务的均改接到光缆熔纤框、ODF架或光总配上，确保原有光缆完整正常可用，并结合网络建设需求，充分给予利用。
（2）重视环网保护光缆规划建设
通过这几年的努力，其模块局以上机房均已建成环网光缆保护，实现各模块机房之间均有光缆双路由互通，并开通了各类环网保护的电路业务，如SDH、OTN业务等，确保了网络的安全性。
（3）加大重要机房节点光缆双路由改造和建设
对现有的光缆资源进行模排，对光缆条件具备双路由的机房优先完成改接，对还不具备条件的机房节点结合光缆扩容工程项目按双路由要求进行规划建设。如：在双路由光缆工程建设中，对有部分节点只有一条路由可选择的，要实现双路由只能采取同路由不同杆路来实现，而要新建一条杆路在目前环境下是很难的，为此，该公司采取以下几个方式来解决。一是如果有长途杆路经过，可借用其杆路附挂主干光缆解决；二是对个别点可利用配线杆路之间距离相近，通过补充部分杆路联接起来变成主干杆路进行新建光缆建设；三是可利用原联通CDMA资产交割给电信的杆路进行第二路由的建设。四是通过与其它运营商共享方式解决。
6.结束语
总之，光纤接入网量大面广、复杂度高,是影响网络建设、运营成本、用户感知度的重要部分。创新的接入网建设技术能为运营商起到明显的降本增效效果。PON技术由于具有传输距离远、速率高、成本低等优势, 是当前最具优势的光接入技术。文章通过实际案例，介绍了PON光网络的建设规划，可以为工程设计、建设管理人员提供参考。
参考文献：
[1] 熊伟成. 无源光网络规划与管理的关键技术研究[D]. 武汉大学, 2011.
[2] 任乙广. 无源光网络中服务质量关键技术研究[D]. 北京邮电大学, 2014.
[3] 侯翠萍, 郭永强, 连瑞峰. PON全业务网络规划设计和建设研究[J]. 电子世界, 2017(19):26-27.
[4] 张斌, 李慧. 承载配电网业务的无源光网络规划方法研究[J]. 2015.
论文作者:刘远文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：光缆论文; 网络论文; 无源论文; 主干论文; 机房论文; 光纤论文; 业务论文; 《电力设备》2018年第17期论文;