(完整)FTTH宽带基础原理总结,推荐文档

一、FTTH及PON基础知识

1.1 PON 系统基本原理

PON（无源光网络）是指OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）之间的ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络。

PON是一种点对多点（P2MP的光接入系统，它能够节省光纤资源、ODN无需供电、用户接入方便和支持多业务接入，是运营商目前大力推行的宽带光纤接入技术，主要有EPON 和GPOF两种技术。

PON系统采用WD M密集波分复用）技术，实现单纤双向传输。

ONU/ONT

为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术: ?下行数据流采用广播技术；

?上行数据流采用TDMA技术；

?每PON口可以实现最大上行 1.25G ,下行2.5G传输速度。

1.1.1 PON 典型网络结构

PON系统主要由OLT ODN和ONUE部分组成，其中ODN不包含有源设备，OLT至ONU 之间通过光分路器连接形成P2MP（点到多点）的结构。

I nternet

1.1.2 PON 系统传输方式

上行方向为TDMA方式

各ONL上行数据分时发送，各ONU勺发送时间与长度由OLT集中控制。

下行方向为广播方式

下行数据广播发送，每个ONI根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。

广播方式

翼霍用户,

Splitter

ONU3

1.2 PON 系统组成

PON系统的基本组成有：

?局端的光线路终端（OLT设备

? ODN指用于连接局端OLT设备和远端ONI设备之间的光分配网络，ODN只包含无源器件或设施

?光网络单元（ONU/ONT。

Passive Optical Network 无源光网络

ptical Line larminal 光

蚁挞终瑞

无源分光器

-plica I etwork nit

光叫埔单元

i

I

V

4

1.2.1 OLT 设备介绍

OLT是PON勺核心功能模块，OLT在物理上一般以机架的形式呈现。机架式OLT（大型）采用插板式结构，功能复杂、容量大，实现难度高。包括如下板卡：

?接口板（或者称为线卡）

?主交换板

?主控板（主控和主交换板可能合在一个板卡）

?上联板（GE/10GE

盒式OLT （小型）

容量小，实现容易

1U高一体化小设备：2-4个PON口, 1 —2个上联GE 口.功能简单,

GE/10GEX 口G曰10GE洸口

L2 Switch FribriGi. I zi-hZHt)

PON PON 光按I

丨光按l I

3

f

M

l

(

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)

?

PON

光按I I

1.2.2 ONU 设备介绍

ONU位于用户终端和ODN之间，提供用户接口和多业务接入，ONI上联口（PON口）为光口，用户侧接口有：

?以太网接口（FE GE）

?POTS接口（RJ11）

?E1 接口

?CATV接口

ONU设备框图如图所示，其中PON接口模块是核心部分，语音处理模块以VoIP的方式提供语音业务，CPU负责整个ONU的控制和管理（包括与OLT及网管的通信）。

PON 胺

口

FE'GE POTS(RJ-1h

123 FTTH ONU 设备分类

ONU设备根据用户端的应用方式不同，可分为下列几种类型:

（1）SFU （单住户单元）型ONU :主要用于单独家庭用户，仅支持宽带接入终端功能，

具有1或4个以太网接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV 业务，主要应用于FTT H的场合（可与家庭网关配合使用，以提供更强的业务能力）。

（2）HGU（家庭网关单元）型ONU主要用于单独家庭用户，具有家庭网关功能，相当于带EPONk联接口的家庭网关，具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，支持TR-069远程管理。主要应用于FTTH的场合。

（3）SBU（单商户单元）型ONU主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室，支持

宽带接入终端功能，具有以太网接口和E1接口，提供以太网/IP业务和TDM业务。主要应

用于FTTO的场合。

1.3 ODN 简介

ODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONI提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分

配任务。

WEBS

ODN!常呈树型分支结构，主要包含下列设备: ?局端配线设施：光配线架等。

?光分配点设施：光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等。?光用户接入点设施：光分路器、光分线盒、光分歧接头盒等。

?用户端接设施：用户智能终端盒、光纤信息面板。

?其他基本器材：光缆、光纤连接器、尾纤等。

1.4 FTTH 在PON中的实现

根据光纤到达用户侧的位置不同，宽带光接入网的应用方式（建设模式）包括以下几种这些模式统称为FTTx,主要包含：

(1)FTTN : Fiber To The Node ，光纤到节点

(2)FTTZ : Fiber To The Zone ，光纤到小区

(3)FTTCab Fiber To The Cabinet，光纤到交接箱

(4) FTTC : Fiber To The Curb ，光纤到路边

(5) FTTB:Fiber To The Buildi ng，光纤到楼

(6) FTTP:Fiber To The Premise，光纤到用户驻

地

(7) FTTH Fiber To The Home ，光纤到户

(8)FTTO Fiber To The Office，光纤到办公室

其中最主要的应用方式有FTTH FTTB/C、FTTCab FTTH FTTO FTTP以全程光纤的方

式实现最终用户的接入，是最为理想的宽带光纤接入方式。

1.5 FTTH 典型组网结构

FTT H的典型组网结构如图所示，根据用户的不同业务需求及家庭布线情况，家庭网络

可采用不同的家庭组网方式，既可采用有线也可采用有线+无线AP的接入方式，可方便灵活

地接入语音、宽带数据、IPTV、WLAN等业务。

[TU-T ：国际电信联畳圖MB 荀滩化聲 【EEE:细电电子工程师鮭

1.6 EPON 和GPON 技术比较

FSANS 岀 ‘ EJ”術

准化；

ATM

封装: 目前淞倾

感；

没有得到市场认可， 以太网封装；

国内标准已经制定完 成；

产品开始在市场上迅 FSAN 提出，EPT 标

准化 G.984.X ;

ATM, GEM 封装； 质

良就； 速率更快.

APON

桂同的拓扑一一P2MP 光纤

IEEE EFM 工作组标准 化f 编号8023dh ;

F 图展示了 EPorfn GPO !技术未来发展的方向、各自的协议栈及支持的业务类型。

I

I

宥帯

P0R

PON^HY

4

申

I

Ik.

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GPO!和EPON 的主要技术指标对比:

C EPOW I QPON 1

GEM Frame

AES (Optional |

PONNP

HY

IEEE 6023

____ T^FSAM __L

flJBPON GPON ：］- *5训

4

GPON (ITU-T Gjm) EPON (IEEE

WJah j

下行速率 25；川 \lbijv 1230 Mbps 上行逋率 12S0\fbp^

1250 Mbps 分光比 1:64.可扩 R^l:12? U

下行效率

-92%,采用二 NRZ 扰码’开销 (8%)

-72%t 采用：8B/10B 编码(20%) T 开销及 前同

步码(辭讨

上行效率

3叭采用；

NRZ 扰玛「开縮

(11%)

"思％.采用：SB 10B 编码(20%).开筠 (12%)

实际T 祐带 2300 SIbps 900Mbpi 糞际上行帘 1110 Mbps

85OMbp&

魁网户实际 下杼带3E ■2>Djp^(l:32).艾

Mbps (1:64)

2S Mbps (1:32)

运营、维护

(OAM&P)

E1(I 必迄对 ONT 进行全套 FC AM (故峯配 送、

计费、性能、 安空性丿置理

OAM 可选且最低陨度 地畫持：ONT 的歆障 捋示、环回和征路曲 测

网络棵护

?0怦主干光纤保护

创换

未规定

IBM 传輪和 内运「S^Nahve TDM

摸式.保澤 TDM 业务质量"电 路仿真可选 电路仿直crro-T

Y.U13 或 MEF 或 IETF)

时坤同步

光纤践略检 测 OLS GJ84.2

无

WG downstream PR1C.PR20.PR30 RF video

「OM.

ML logs-

Wav?lengih

rm

1.7 10G-EPON

IEEE 802.3 av 规定了 10Gb/s 下行、1Gb / s 上行的非对称模式 (10/1GBASE -PRX ) 和10Gb/s 上下行对称模式(10 GBASE - PR ) 两种速率模式。

标准

? EEE802.3av, 2009.9 发布 ?在1G EPON 标准基础上增补 主要改进

?定义了新的PMD 子层(光接口)

?对MPCP 协议进行增补，扩展了 ONU 的发现方式，支持不同速率 ONU 勺共存

?采用了新的编码方式和 FEC 10G-EPONT 作波长

? 10Gb/s 下行：1575 ?1580nm (1577nm ) ? 10Gb/s 上行：1260 ?1280nm (1270nn )

? 1Gb/s 上行：1260 ?1360nm (1310nm )

SO2.3 ah : 1 Gbps downstream / 1 Gbps upstream

丿 The first ^mmarcial FTTH tedinohgy with Gig 白bit bandwidth deployed in the wcdd

Option 丄；1C Gbps downstream / 1 Gbps upstream

# Pro^idtrkg more

n 主trzm bandwridth to support advanced

TV services

丁 CATV replace ment

IPW jS 0n*0c

IlH 毓 rwT. GamlFlQ. E 帕 iZ/StS&pR ，

■ r ■* f l*.殆V 4M ^DWl l W Tl i WH *

Option 2\ 10 Gbp& downstream / 10 Gbps upstream

「 Suapcrt Hr advanced, bandwid^h^ntcnsiYe upsvajm mno dD^nstrcjm tarvicts / Support for

mort subsenb 电朽 / dcjnse d^ploym^nts / YOU markets

10G-EPON 标准 —110G upstre 吕m

1G upstream

不同速率信号的共存（物理层）

?下行：10G 与1G 信号以 WDM 方式共存 ?上行：10G 与1G 信号以TDM 方式共存

Downstream 今

多点控制协议增补（数据链路层）

? OLT 为不同类型的ONI 打开不同的发现窗口 ? 10G 1G 注册采用不同的广播 LLID

FTTH 线路要求及传输指标

2.1 PON 系统光链路损耗计算

?光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（KM ）*0.4+熔纤点数目*0.1+法兰盘个数 *0.5 ? ONU 接收侧光功率=OLT 发射光功率-光路损耗

只有当ONU 接收侧光功率＞ ONU 最小接收光功率时， ONU 才能正常工作。 ?光链路中还要有一定的富余度：

当传输距离W5公里时，光纤富余度不少于 1dB ; 当传输距离w 10公里时，光纤富余度不少于 2dB ; 当传输距离〉10公里时，光纤富余度不少于

3dB 。

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1 Gb/s, 1310nm| 1260-1360n

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1OG-1QG

ONU 10G-1G i ONU

|1 Gb/^. l3l0nm

1260-1360n

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1G-tG QNU

2.2影响光通道衰耗的几个因素

ONT

分光器 '光通退

衰耗

OU-

ONT

沾握头

光通道3价’

扌斗动、及光通道的反 射所导致的功率伏价’ 光纤

克耗

-73 ^LJ'EE 光通道代

价

（3KM ）

書裕度

活接头擂

损（法兰

盘）

光通道固

定宴托

1:128分光1:4+1:3228.2152dB8*05=435 J

］倒分光1:2+1:322L21S2dB8*05-429.5

1：丈分光1:3217.8 1.52dB6*05=324.3

4个熔接点。

2.3各种分光器衰耗情况（实测）

端口间最大差值测试工具

1:2 3.4 dB0.4 dB光源光功率

1:47.2 dB0,8 dB光源光功率

1:810.7 dB L6dB光源光功率

1 :1614.8 dB 2.1 dB光源光功率

1: 3217.8 dB 2.4 dB光源光功率

1 ;6421.0 dB27 dB理论值

2.4两种分光比的对比

1 : 3

2 1 : 64

光的幣预算充足.对光网络质撤要求不箭刻. 支持5K 阿以上覆蓋；扌可采用一级分光.降低多簸劳光帶来的ffiRi # 毎PON口渣■轨荷小*站于咸对黄发賀■冲击；

X增加主干光纤数儘；?増加OLTPON 口敬童 ,平斥F来増加成車21元

Z黑端; ___________________

也主

z ateKJLTPON 口JS?

或光链超预算黑张，对光网络质■要求较高’校

?SS5KMULbM ；M只龍皋

用二级分光，19加多皱分光

带来的插损；-每P0柑口流■负荷大

冲击；

\ _____ ! ________________ /

2.5盒式分光器

采用小盒子封装，可根据需求引出SC\FC\LC等不同的尾纤。

2.6分光器的选择

?目前FTTH小区一级分光一般采用1：32的分光器，二级分光一般采用1：2+1：32/1 : 4+1: 16/1 : 8+1: 8的分光器组合方式。

?在机房机柜中，为了便于固定，选用机架式分光器。

?在FTTH光交箱、光分线箱内，为了节约托盘的位置，一般选用盒式分光器。

?对于新建小区，在计算分光器端口时，要有一定的余量，1个1：64的分光器只能覆盖60?62户，1：32的分光器只能覆盖30户。

三、FTTH装维标准

3.1 FTTH 开通必备工具

FTTH装机必备工具：

1、设备类：ONT（光猫）、FTTH光缆热熔机、光源光功率计、红光笔、手电筒、电钻、插排

2、线路类：皮线光缆（根据装机环境不同携带室内或室外皮线光缆）、尾纤

（FC-FC\FC-SC）、法兰（适配器）

3、工具类：光缆切割刀、螺丝刀（一字/十字）、斜口钳、米勒钳子、皮线光缆开拨器、酒精、脱脂棉、热缩管、扎带、魔术粘扣、钢丝（穿线使用）、开孔器、锤子、梯子

4、标记类：圆珠笔（非水性/油性笔）、标签纸

3.2 FTTH —级分光组网

FTTH一级分光：用户与汇聚设备OLT之间只有1个分光器的组网方式被称为一级分光。一般将大分光比分光器（1：32/1 : 64）安装于FTTH覆盖区域光缆交接箱中，通过束状尾纤（光缆）

延伸至用户楼宇安装的光纤分线箱中。至用户家中的皮线光缆通过与束状尾纤连接

（法兰盘），再通过安装于光交箱中的分光器汇聚后上联至机房OLT设备。

FTTH一级分光组网方式光衰耗相对较小，一般用于密集覆盖区域，该分光方式网络节点较少易于维护，用户端口受限于光交箱至楼宇光缆数量。

机房---光交箱（分光器）---楼宇分线箱---用户

一级分光方式示意图：

3.3 FTTH 二级分光组网

FTTH二级分光：用户与汇聚设备OLT之间存在2个及以上（非特殊情况下不建议存在两个以上分光器）分光器的组网方式被称为二级分光。一般将小分光比分光器（1:2/1: 4/1: 8）安装于FTTH覆盖区域光缆交接箱中，通过光缆延伸至用户楼宇安装的光纤分线箱中，于光纤分线箱中安装级联分光器（1 : 32/1 : 16）。至用户家中的皮线光缆通过与二级分光器相连，再通过安装于光交箱中的一级分光器汇聚后上联至机房OLT设备。

FTTH二级分光组网方式光衰耗相对较大，一般用于全光覆盖小区，该分光方式光缆敷设少，易于扩容，用户端口受限于楼宇内分光器分光比。

机房--光交箱（分光器）--楼宇分线箱（分光器）--用户

二圾分北分光

■ (1： 32/1：

16}

二级分光方式示意图

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