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1、天津市靖江鑫园小区GPON光纤接入网设计 目 录一、天津市本地网网络结构和运行数据2 1、用户群状况23、用户接入方式及接入业务状况24、业务发展预测2二、建设接入网的可行性和必要性2三、光纤接入网的基本概念3四、天津市靖江鑫园小区GPON光纤接入网规划设计方案3 1. 接入网网络结构的设计42、设备选型53、ONU位置的设置及容量的计算5 4、光功率分配计算过程85、地址分配106、网络保护方式、网同步设计11五、方案论证、评估13一、 业务预测1、用户群状况靖江鑫园经济适用房位于河北区与河东区的交界区域，地处河东区泰兴路与真理道交口，小区内共计有6栋住宅楼和1栋商铺楼，共计404户，对语音
2、、数据均有较大需求。2、用户接入方式及接入业务状况靖江鑫园小区用户属政府拆迁占地安置的当地居民，入住情况达90%以上，属市场发展的良好时机；另外靖江鑫园小区旁将新建商业性质的楼盘，用户共计：3000（含1000多户商铺）多户。该区楼盘销售情况非常好，已预订出60%的用房。因此项目竣工后即可为商业楼盘接入做好准备，预计未来几年还将在该项目新建两栋商务楼宇，市场的规模逐渐壮大完善起来。3、业务发展预测该项目为移动公司进入发展业务，共计404户，按照以往经验，预计最低开通语音用户300户，数据用户350户，按现在资费，语音ARPU值以保守估计30元/户/月，数据60元/户/月，每月预计收入可达到36
3、万左右，实属收入巨大的项目。二、建设接入网的可行性和必要性电信行业是高科技密集的行业，技术的进步对电信业务市场的发展具有及其重大的影响。从固定电话到移动电话，从电报传真到互联网的普及，无一不体现出技术进步的推动作用。当然，技术的进步一定要建立在市场需求的基础上，否则将会被市场所遗弃。当前，宽带化、分组化、个人化是未来通信技术的发展方向，与此相适应的光通信、宽带接入、数据通信以及移动通信等业务也正成为电信业务市场中发展最快的领域。为满足数据和话音业务的需求，如何构造新一代的网络体系架构，现有网络如何向未来网络演进，如何选用网络标准等，是每一个运营商和设备供应商都关心的课题。接入网对固网运营商来说
4、是最重要的资产，一般占运营商设备投资的6070%，运营成本上，接入网也占了绝大多数的费用。目前的固网运营商主要以铜线接入为主，由于DSL技术接入距离的限制，每个接入点的接入用户数是很有限的，这就导致一个城市里固定接入网站点数非常多，导致维护和支撑费用的大幅上升。 而光纤接入比传统的双绞线的传输距离要长很多，比如基于PON的光纤接入网络传输距离可以达到20km，通过提高光发射功率或者延伸技术，距离可以达到60km，所以传统交换机时代的“大容量、少居所”的建网思路在光接入网的时代又回来了，但光接入TCO点覆盖的范围更广，容量更大，需要的站点数更少，甚至可以减少站点数量的80。所以，针对目前接入传送
5、网存在的多局点的问题，精减节点成为运营商未来优化网络、节省网络投资和维护费用的重要举措。三、光纤接入网的基本概念光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备光网络单元和局端设备光线路终端，它们通过传输设备相连。系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。它们在整个接入网中完成从业务节点接口(SNI)到用户网络接口(UNI)间有关信令协议的转换。接入设备本身还具有组网能力，可以组成多种形式的网络拓扑结构。同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能，通过透明的光传输形成
6、一个维护管理网，并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理。OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数
7、/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。四、天津市靖江鑫园小区GPON光纤接入网规划设计方案1. 接入网网络结构的设计本设计为中国移动天津市靖江鑫园小区接入工程一阶段设计。接入网系统管理功能终端设备用户家ONU用户家ONU光交箱ODN1:64OLT卫国道卫国道汇接局AFUNISNIOANQ3用户侧网络侧靖江鑫园经济适用房位于河北区与河东区的交界区域，地处河东区泰兴路与
8、真理道交口，小区内共计有6栋住宅楼和1栋商铺楼，共计404户。本期为靖江鑫园经济适用房接入工程，采用GPON接入解决小区内用户语音和宽带接入。本次工程共将该范围划分为1个光交接区域，根据光交接区域内用户的数量，新立1个576芯配线光交接箱。主干光缆由常州道光交敷设1条8芯光缆至靖江鑫园小区J01配线光接箱。本工程1个分光器开通时，需在靖江鑫园JO1配线光交内跳纤1芯，并在常州道光交、卫国道汇接局各跳纤1根。靖江鑫园小区内光缆以靖江鑫园小区配线光交为中心，沿小区管道敷设方式，呈星型结构向各楼布放。由靖江鑫园光交箱布放3条144芯光缆分别至1#、3#、4#楼，各楼设置4个光缆终端盒（3层48芯、1
9、0层48芯、17层48芯、24层48芯），144芯光缆分歧所需纤芯数至各层光缆终端盒热熔，其余纤芯热熔通过。2条12芯光缆至5#楼内光缆终端盒，1条16芯光缆至7#楼楼内光缆终端盒，2条24芯光缆至6#楼光缆终端盒，1条6芯光缆至2#楼光缆终端盒。最后从光缆终端盒布放用户蝶型光缆至用户室内安装ONU。2、设备选型在FTTH网络建设中，ODN网络占总网络投资的5070。在人口密集的城市，规划一个OLT机房需要覆盖几万甚至10万FTTH用户，需要从机房向小区铺设大量的光纤，此时PON分光比将直接影响ODN网络的投资规模。OLT支持1:64的分光比将比1:32的分光比所需要的ODN网络投资低近30。
10、在OLT容量不断提升的前提下，从降低网络建设成本考虑，下一代PON技术必然要提供1:128甚至1:256的更大分支能力。本次工程采用华为公司OLTMA5680和ONU HG8110设备。MA5680T光接入设备作为GPON/EPON系统中OLT设备，和终端ONU设备配合使用，可以提供GPON/EPON接入业务，满足FTTH光纤到户、FTTB光纤到楼、微基站传输、IP专线互联、带宽批发等组网需求。MA5680T业务框提供16个业务板槽位和2个主控板槽位，业务框提供23个槽位号，其中左起第一个槽位可插2块电源接口板和1块时钟处理板，最后一个槽位可插2块上行接口板。HG8110光接入设备作为GPON
11、系统中ONU设备，和局端OLT设备配合使用，可以提供GPON接入业务，满足FTTH光纤到户组网需求。接口类型：1POTS+1GE，支持G/EPON双模自适应，满足不同的FTTH网络接入需求；支持SIP和H.248两种协议，与软交换对接方便。即插即用：支持通过OMCI/OAM协议，实现语音、宽带、组播等业务的远程自动发放，无需现场配置。远程诊断：支持POTS口外线测试、呼叫仿真，轻松实现远程故障定位。高速转发：GE线速转发。3、ONU位置的设置及容量的计算OLT和ONU位置的设置考虑到接入光缆网络的分层结构以及PON光链路预算，在城市地区， OLT优先设置于母局，也可设置于业务量大的模块局、接入
12、点汇聚层节点。目的，减轻主干光缆的纤芯资源压力。本工程由于PON数量较多，在卫国路汇接局新增OLT设备1套。ONU 应根据PON网络的应用模式、业务需求进行设置：1) FTTB/C：ONU应尽可能靠近用户，以缩短接入电缆的长度。可选择将ONU放置于楼道综合信息箱，设置在大楼楼道或竖井内机柜、室外光交接箱等不同位置集中放置。2) FTTH：ONU置于用户住宅内相对隐蔽且便于维护的位置。应尽量将ONU 设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。对普通公众用户，可将ONU 设置在用户综合信息箱内提供保护，或者放置于桌面（采用光纤信息插座）。3) FTTO：ONU一般放置在企业、单位的中心机房内，以获得
13、最优越的保障设施条件，同时也方便与用户设备对接。本工程采用FTTH方式在用户家中。OLT和ONU容量计算对OLT上联的带宽测算，需要考虑该OLT所有PON口所带的全部ONU产生的流量（一般OLT包含多个PON口）。计算公式： （业务分配带宽业务用户比率集中比流量占空比）总用户数/带宽冗余系数公式中：业务用户比率、总用户数：OLT上联带宽规划时对应OLT带的所有用户，PON系统内带宽规划时对应该PON带的所有用户。集中比（并发比）：可根据不同地区、不同客户群实际情况进行设定，可取30%。流量占空比：一般可取50%。带宽冗余系数：建议OLT上联取65%。由于PON口下行速率是固定的，采用GPON接
14、入时，单个PON 口下行可提供2300Mb/s 带宽。因此，在对PON口下行容量计算时，主要考虑的是根据用户业务带宽的需求，来预算PON口所能接入的用户数。假设为高速率用户提供的主要业务为：高速上网和2路IP 话音业务。各业务所占带宽和并发比如表 所示。表 3 高速率用户业务及带宽需求业务类型提供节目所需带宽并发比高速上网4M33%IP 话音2路200k100%设n 为单个PON 口接入的宽带用户数，各业务所需要的带宽如下：高速上网：n33%4MIP 话音：n200k为了保证各业务所需服务质量，各种业务所需总计带宽必须小于一个PON 所能提供的带宽能力。取GPON 接入时有效带宽为2300M，
15、有：n33%4Mn0.2M2300M 所以： n1500本工程新增华为 ONU HG8110设备404台、光缆交接箱576芯1座。本工程为市区接入层配线光缆，光缆纤芯选用G.652光纤，光缆芯数结合各接入网点的业务需求确定，光缆型式拟选用层绞式GYTA型。建筑方式结合各接入网点的情况可采用架空、管道、墙壁等方式敷设。光缆的缆芯选用层绞式松套管结构。光缆内不设铜线，监控和业务通信均由光路传输，缆芯内填充油膏不采用充气维护方式，采用磷化钢丝的金属加强芯。本工程光缆内光纤采用G.652单模光纤，光缆光纤的主要技术性能指标分别如下表：表1-1： 光纤主要技术指标表序号项 目单位光纤技术性能备注1光纤类
16、型匹配型或凹陷型2标称工作波长nm1310、15503模场直径(1310nm)m8.69.50.74包层直径m1251.05截止波长ccnm1260c6衰减1310nm标称值DB/km0.367色散零色散波长Nm1300-1324nm最大零色散斜率PS/nm2.km0.093表1-2： 光缆的主要技术指标表序号项 目单 位光缆技术性能备 注1抗张强度管道光缆长期时N600敷设时N1500架空光缆长期时N600敷设时N10002抗压强度管道光缆长期时N/100nm300敷设时N/100nm1000架空光缆长期时N/100nm300敷设时N/100/nm10003弯 曲半 径静态时10DD为光缆直
17、径动态时20D4光 缆外护层厚 度标称值Mm2.0平均值Mm1.9最小值Mm1.85外护层绝缘电阻M.km2000浸水24h,500VDC6外护层介电强度KV15浸水24h,2分钟7温度范围-30+60无附加衰减8铝带厚度Mm0.15管道光缆 光缆接头盒所有零件采用的材料，其物理、化学性能应稳定，各种材料之间必须相容。采用的工程塑料应符合相关国家标准的规定。外壳外部金属构件及紧固件应采用不锈钢材料，其性能应符合相关国家标准的规定。接头盒内紧固件对两端光缆金属构件要有可连可断性能要求。光缆接头盒内充气压力为100 kPa时，浸泡在常温的清水容器中稳定观察15min应无气泡逸出。接头盒可重复开启，
18、不影响其性能要求。接头盒封装后，沉入1.5m深水中浸泡24h后，接头盒两端金属构件之间，金属构件与地之间：(1) 绝缘电阻应不小于2x104M。(2) 在15KV直流作用下，1min不击穿，无飞弧现象。光缆接头盒的其他技术要求，详见YD/T 814.1-2004行业标准。4、光功率分配计算过程华为的OLT端口最多可带64个ONU，需要根据分光器的比例和光缆距离合理计算，必须留有富裕度。PON网络覆盖范围其实主要考虑的是ODN网络所覆盖的范围。而ODN网络的覆盖范围主要要考虑ODN的光功率衰减因素，在网络设计前需对ODN光通道衰减的预算，控制ODN最大的衰减值，使其符合PON系统的光功率预算要求
19、。PON系统允许的光功率预算见表 。PON系统允许的光功率预算（最坏值估算）设备类型光器件类型最大允许衰减1310nm1490nmGPONB+28dB28dBODN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。ODN光通道衰减包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。应采用最坏值法进行ODN光通道衰减预算，常用的ODN光通道模型见图 2。 ODN光通道模型ODN光通道衰减预算公式：公式中，：为光通道全程n段光纤衰减总和；：为m个光活动连接器插入衰减总和；：为p个光纤熔接接头衰减总和；：为k个光分路器插入衰减总和；Mc：光纤链路光衰减富余度计算时
20、相关参数典型取值如下：光纤衰减： 1310nm波长，0.36dB/km1490nm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 ；光纤富余度Mc：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。ODN在光节点设置上分为光汇聚点、FP点（光灵活点）、DP点（光分配点），在网络结构上以主干光缆配线光缆引入光缆三层结构为主，结合OD
21、N光通道计算的衰减值，以及下面介绍的网络容量等因素，以采用EPON技术为例，来确定各光节点的覆盖范围。光汇聚点。OLT设备一般设置于光汇聚点，城市区域OLT覆盖半径（主干光缆）尽量控制在1.53Km，农村区域OLT覆盖半径（主干光缆）尽量控制在510Km。在光缆建设规划上，主干光缆应留有一定的富裕量，以便满足将来PON网络扩容升级的需要。如一个PON口将来不能满足现在所覆盖用户容量需求时，只需在OLT设备上增加一个PON口，在FP点增加一分路器，把原分路器所带的一半用户割接至新增的分路器上即可使网络容量带宽增加一倍。1:64分光器衰减为19.5 dB一般从OLT PON口里出来的光为+2dB,
22、上行口为-6-7dB左右。而ONU的光口灵敏度虽说是-27dB。如果说光纤（1310、1550下每公里衰耗小于0.5DB）,法兰盘0.5dB，光纤接续点（工程中允许衰耗0.02-0.04之间，取0.04DB）。注：光纤损耗一般是随着波长加长而减小，0.85微米的损耗为2.5dB/KM,1.31微米的损耗为0.35dB/KM,1.55微米的损耗为0.20dB/KM。本次工程主干光缆长度为1.599KM，配线光缆取最长的一条0.23KM（包含接续点一个），入户蝶形光缆按照15米计算ONU接受侧光功率（1550）= OLT（发光+2DB）+光缆衰耗（1.59+0.23+0.015）*-0.5DB+分
23、光器（-19.5）+接续点（-0.04DB*5）+法兰盘（-0.5DB*4）=-20.6175DB考虑到特殊因素实际通道衰耗增加-2DB，那么ONU的接受光功率约为-DB23接入-9DB和-27DB之间，满足开通要求。OLT接受侧光功率（1550）=ONU（发光0DB）+光缆衰耗（1.59+0.23+0.015）*-0.5DB+分光器（-19.5）+接续点（-0.04DB*5）+法兰盘（-0.5DB*4）=-18.6175DB考虑到特殊因素实际通道衰耗增加-2DB，那么OLT的接受光功率约为-DB21接入-9DB和-27DB之间，满足开通要求。5、地址分配PON网络IP地址的规划业务类型IP地
24、址类型规划方式IP地址分配方式高速上网(PPPoE)公网IP全国按省统一规划BRAS PPPoE分配私网IP全省按地市统一规划企业接入公网IP全国按省统一规划企业出口由移动分配静态地址，企业 内部自行DHCP或静态企业专线互联私网IP全省按地市统一规划静态配置VOIP(内置 AG/IAD)/视频会 议私网IP全国按大区/省统一 规划静态配置VOIP(SIP Phone等)/视频通话BRAS DHCP分配IPTV私网IP全省按地市统一规划BRAS DHCP分配网管私网IP全省按地市统一规划静态配置WLAN公网IP全国按省统一规划BRAS DHCP分配本工程使用了PPPOE、企业接入和VOIP3中
25、方式。6、网络保护方式、网同步设计PON网络系统的保护设计包括两方面，一是OLT是上联口，应尽量做到上连链路双归属，并尽量做到由不同物理路由实现；二是ODN网络的保护，主要有以下四种类型及特点，设计时可以根据用户的要求来灵活选择。1）光纤备份，如图3所示。 图3 光纤备份该类型保护的特点：设备没有任何备份措施。主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤。业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间。如果到用户的线路故障，业务就会中断，无法备份。 2） OLT端口备份，如图4所示。图4 OLT端口备份该类型保护的特点： OLT设备上有两个PON接口 。此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到
26、备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与光分路器之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重安全隐患，无法满足客户需求。3）全备份方式，如图5所示。图5 全备份方式a) 该类型保护的特点： OLT和ONU上均有两个PON接口。OLT的PON接口要工作在1:1模式下。是一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复 。当ONU的主用PON口或用户线路故障时，ONU会自动将业务倒换到备用PON口上，业务通过备用线路和OLT的备份端口上行，业务基本不会中断。但实现难度较大，成本较高。 4）混和备份方式，如图6所
27、示。该类型保护的特点：也是一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复，包括无源光分路器故障，链路都可以自动恢复 。此种网络中支持ONU混合方式，可以是带一个PON口的，也可以是带两个PON口的，根据用户的实际需要选择。实现难度较大，成本较高。本工程采用全备份方式，投资较大，但网络安全。为了使PON系统能够更好的对多业务支持，系统必须可以针对不同的用户和业务规定不同的时延与抖动、保证带宽、最大带宽等参数，如表所示。PON网络的QoS规划业务类型EPON带宽类型GPON带宽类型GPON T-CONT类型CoS 优先级标签调度方式家庭和普通集团客户话音
28、 接入(内置AG/IAD)保证尽力而为带宽保证+非保证带宽Type 35SPQ家庭和普通集团客户话音接入(SIP 电话)保证尽力而为带宽保证+非保证带宽Type 34SPQ家庭客户宽带上网尽力而为尽力而为Type 40WRR普通集团客户宽带上网保证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 30WRR普通集团客户PBX/IPPBX接 入固定带宽固定带宽Type 15SPQ普通集团客户视频会议保证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 34WRR普通集团客户VPN专线保证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 34WRRWLAN高速上网保证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 30WRR带内网管保
29、证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 36WRR五、方案论证、评估GPON技术具备了高带宽、远距离、高分支比和全业务接入的综合优势，能够充分发挥光纤接入网络的优势，是当前光纤接入网络的优选技术。在光接入网络大容量、少局所的发展趋势下，网络层次将进一步简化，网络成本优化，接入网有可能发展成为新一代的业务控制点。采用10G平台将是一个基本需求，而更高处理能力、更高分支比的平台则更能体现综合成本优势，也将是光接入技术发展的趋势。本次GPON方案与公司发展思路一致，符合公司发展方向。从工程造价和项目投资效益方面分析，本工程单端口造价为960元，价格较高，需要业务部门加大营销力度，提高装机率，尽快回收投资。参考文献：【1】张引发 光纤通信工程与工程管理 人民邮电出版社【2】马立香 接入网技术 清华大学出版社【3】王庆 光纤接入网规划设计手册 人民邮电出版社【4】苏洋 光纤通信（第二版） 西安电子科技大学出版社【5】华为技术有限公司，GPON产品手册，2010年5月；【6】天津市移动公司，接入网技术规范，2011年4月。
