ftth线路工程设计研究

ftth线路工程设计研究内容摘要：

好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比 C／ CTB 在 70dB 以上，交调指标 cM 也在 60dB 以上，远高于 一般电缆干线系统的非线性失真指标。 工作性能可靠：我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。 设备越多，发生故障的机会越大。 因为光纤系统包含的设备数量少 (不像电缆系统那样需要几十个放大器 )，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达 50 万～ 75 万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最8 低寿命也在 10 万小时以上。 故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。 成本不断下降：目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（ Optical Law）。 该定律指出， 光纤传输信息的带宽，每 6 个月增加 1 倍，而价格降低 1 倍。 光通信技术的发展，为 Inter 宽带技术的发展奠定了非常好的基础。 这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。 由于制作光纤的材料 (石英 )来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。 显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。 结构原理 光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。 内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径 ～。 一般内芯玻璃的折 射率比外层玻璃大 1％。 根据光的折射和全反射原理 ,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。 这时光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。 这种光导纤维属皮芯型结构。 若内芯玻璃折射率是均匀的，在界面突然变化降低至外层玻璃的折射率，称为阶跃型结构。 如内芯玻璃断面折射率从中心向外变化到低折射率的外层玻璃，称为梯度型结构。 外层玻璃具有光绝缘性和防止内芯玻璃受污染。 另一类光导纤维称自聚焦型结构，它好似由许多微双凸透镜组合而成，迫使入射光线逐渐 自动地向中心方向会聚，这类纤维中心的折射率最高，向四周连续均匀地减少，至边缘为最低。 9 3 FTTH 的技术原理 FTTH 简介 FTTH(Fiber To The Home )，顾名思义就是一根光纤直接到家庭。 具体说， FTTH是指将光网络单元 (ONU)安装在住家用户或企业用户处，是光接入系列中除FTTD(光纤到桌面 )外最靠近用户的光接入网应用类型。 随着近几年来宽带接入网的迅速发展，宽带化成为接入网发展的最显著特征。 信息产业部发布的最新统计数据显示，截至 2020 年 1 月，我国互联网宽带接入 用户数超过 3862 万，并且仍在继续保持快速增长。 此外，视频点播、网络游戏和 IPTV等高带宽业务逐渐被电信运营商和广电运营商视为新的业务增长点，用户对接入带宽的需求不断增长，现有的以 ADSL 为主的宽带接入方式已经很难满足用户对高带宽、双向传输能力以及安全性等方面的要求。 面对这一困境，各国电信运营商把关注的目光重新投向了 FTTH，对 FTTH 的关注热情也日趋高涨。 从早期的点到点 MC(媒体转换器 )技术发展到如今的点到多点的 PON 技术，FTTH 的实现技术经历了十余载的发展与演变。 FTTH 网络中的点到点光接入技术是 将电信号转换成光信号进行长距离的传输，从中心局到每个用户均使用一根光纤，上下行速率都可以达到 100Mbit/s 甚至1000Mbit/s。 点到点光接入技术具有产品成熟、结构 /技术简单、安全性较好的特点。 但这种技术最大的缺点是需要铺设大量光纤和光收发器，在大规模应用情况下网络铺设困难，设备成本也很难再下降甚至会上升，因此被认为是实现 FTTH 的过渡技术，比较适合网络发展初期用户数较少的阶段。 早期的点到点光接入技术主要是 MC。 MC 是一个单纯的光 /电或电 /光转换器，10 将电信号转换成光信号进行长距离的传输，它并不对数据 包进行处理，因此成本低廉。 近两年新出现的基于以太网的点到点光接入设备，主要采用了 IEEE 规范的单纤双向 100/1000Mbit/s 光接口，上下行采用 WDM 方式分别使用不同的波长进行传输。 从拓扑结构上看，可以采用无分配点的单级点到点的光传输方式，也可以采用具有有源分配点的 2 级光传输方式。 在第二种方式中，有源分配点的功能往往由配置了光接口的以太网交换机来实现。 PON 技术实现 FTTH PON 技术已经成为业界公认的实现 FTTH 的首选方案。 PON 系统由局端设备 OLT(光线路终端 )、用户端设备 ONU/ONT(光网络单元 /光网络终端 )和 ODN(光分配网 )组成，所谓“无源”，是指 ODN 全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成，不包括任何有源器件。 PON 技术采用了点到多点拓扑结构，下行和上行分别通过 TDM 和 TDMA 方式传输数据。 PON 技术可细分为几种，不同的数据链路层技术和物理层 PON 技术结合形成了不同的 PON 技术，例如 ATM＋ PON 形成了APON， Ether＋ PON 形成了 EPON， ATM/GEM＋ PON 则形成了 GPON，这是各种 PON 技术之间的最大区别。 PON 技术的优势包括无源光器件不易受雷电损坏和辐射干扰、网络结构灵活易于扩展、共享馈线段光纤可节约铺设成本、业务透明性好、具有多业务支持能力以及易于管理维护等。 目前， PON 的代表技术为 EPON和 GPON 技术。 EPON 技术 EPON 由 2020 年 11 月成立的 EFM(Ether in the First Mile)工作组提出并在IEEE 标准中进行规范，它在 PON 层上以 Ether 为载体，上行以突发 的11 Ether 包方式发送数据流。 EPON 可提供上下行对称 ，下行线路速率为 10Gbit/s 的系统也正在积极研究中。 由于 EPON 采用 Ether 封装方式，所以非常适于承载 IP 业务，符合 IP 网络迅猛发展的趋势，在多种基于PON 的技术中， EPON 由于其技术和价格方面的优势被认为是未来主要的 FTTH实现技术。 但 IEEE 制定 的初衷是为了接入 IP 数据业务，并没有考虑 TDM业务接入对时钟同步、时延和抖动等方面的特殊要求，因此 EPON 所采用的标准Ether 封装方式也 带来了一个致命的缺点 —— 难以承载话音或电路型数据专线等 TDM 业务。 虽然目前国内外均对 TDM over Ether 技术进行了积极的研究并取得了一定的成果，但并不十分成熟，要完全达到 TDM 业务要求的严格的 QoS更是面临相当大的困难，这给 EPON 的应用带来了一定的限制。 但可喜的是，由于受到国内电信运营商对 TDM 业务需求仍然较大的影响，国内多家 EPON 厂商都对 IEEE 标准进行了扩充，在 EPON 承载 TDM 业务方面进行了技术创新，中国EPON 通信行业标准也对此提出了相关要求。 这使得中国市场上的 EPON 设备在多业务 接入能力上大大提高，从原来单一的 IP 业务接入发展为全业务接入。 GPON 技术 ITUT 针对 APON 技术未能获得成功的原因，以 APON 标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和 TC(传输汇聚 )层，发布了 系列的 GPON标准。 GPON 的下行最大传输速率可高达 ，上行最大传输速率达，传输距离至少达 20 公里，具有高速高效传输的特点。 GPON 采用了两种封装方式，除了传统的 ATM 外，还在 TC 层采用了一个全新的 GPON 特有的TC 层适配协议 GEM(GPON Encapsulation Mode， GPON 封装模式 )。 GEM 是 GPON特有的 TC 层适配协议，它的提出源于 GFP 的通。