成都金牛府河星城小区GPON光纤接入网规划设计.docx

成都金牛府河星城小区GPON光纤接入网规划设计 目 录一、成都市本地网网络结构和运行数据 1、成都市本地网的网络结构、局所位置、容量、电路类型及配置1 2、本设计所设计范围的用户群状况3 3、现行用户接入方式及接入业务状况3 4、业务发展预测4二、建设接入网的可行性和必要性4三、光纤接入网的基本概念5四、成都金牛府河星城小区GPON光纤接入网规划设计方案5、接入网网络结构的设计5、设备选型6、ONU位置的设置及容量的计算7、光功率分配计算过程12、地址分配156、网络保护方式、网同步设计16五、方案论证、评估17成都联通china169城域网网络结构分为三层：核心层、业务控制层和接入层。其中核心层两台省骨干路由器GSR12816位于海特和营门口。成都联通china169城域网市区业务控制层有16处，为海特、枢纽楼、得实、富丽、高升桥、茶店子、科华、绵阳宾馆、峨影、机械大夏、梁家巷和126局各设置一台ME60；川岛、金花、宝耳国际和青羊工业园各设置一台10800E。IP城域网的接入方式主要分为有线接入和无线接入两种方式。无线接入方式主要有WLAN、Femtocell等方式；有线接入方式主要有xDSL接入、LAN小区接入以及xPON接入等。成都联通china169城域网核心、业务控制层及网络接入层网络拓扑结构见下图。图1.1： 成都联通china169城域网网络拓扑图（现状）图1.2： 四川联通NGN网络现状图用户群状况府河星城”属大型的政府拆迁安置万人小区，由103栋楼组成，拥有13000多户小区住户和5000多户商铺，共计20000余户。位于青杠村欢乐谷旁，属政府重点规划的地区，地理位置优越，市场的周边发展空间较大。对语音、数据均有较大需求，用户品质较高。高品质的用户决定了该项目语音有较高ARPU值。另根据前期市场调查，该项目用户均有专线使用要求用户接入方式及接入业务状况府河星城这个项目分A、B两个区，其中A区住户6000（含2000多户商铺）多户，这部分用户属政府拆迁占地安置的当地居民，入住情况达90%以上，且预计在5月份将入住一大批用户，属市场发展的良好时机；另外 B区为商业性质的楼盘，用户共计：11000（含3000多户商铺）多户。该区楼盘销售情况非常好，已销售出90%的用房，且到目前为止已经入住3000多户用户，该部分用户市场需求较急。因此项目竣工后即可开始发展用户，体现收入，因该小区地段好、品质高，用户入驻较好的情况，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。因此属于发展空间较大的重点项目。业务发展预测该项目为电信，联通两家公司进入发展业务，共计20000户，按照以往经验，预计最低开通语音用户5000户，数据用户6000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51万左右，实属收入巨大的项目，因该项目有5000户商铺和公司的情况，另外可针对该项目的高端用户发展专线等其他业务。建设接入网的可行性和必要性功率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/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。成都金牛府河星城小区GPON光纤接入网规划设计方案接入网网络结构的设计本期工程安装ONU共计54台，144芯光交箱5座, 576芯光交箱1座；敷设各型光缆18.6皮长公里，折合219芯公里；各型电缆6.678皮长公里，折合162.34线对公里，分线盒281个。2、设备选型ODNONU MA5616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。MA5616光接入设备作为GPON/EPON系统中MDU设备，和局端OLT设备配合使用，可以提供GPON/EPON接入业务，满足FTTB光纤到楼等组网需求。MA5616支持6个槽位，其中4个业务板槽位，一个电源板槽位，一个主控板槽位。MA5616采用标准19英寸设计，设备高度2U。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、接入点汇聚层节点。目的，减轻主干光缆的纤芯资源压力，也为今后FTTH创造条件。本工程由于PON数量较多，在府河星城新增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FTTB方式在楼道单元新建ONU设备。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：2 路高清电视2 路标清电视、高速上网和2路IP 话音业务，其中，标清频道数为100 套，高清频道数为10 套。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标清电视100套1003M=300M100%组播高清电视10套1010M=100M100%组播标清点播多个节目源3M/路30%高清点播多个节目源10M/路30%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：直播（用户数大于频道数情况下）：300M(100 路标清)100M(10 路高清)点播（高清、标清各占50%）：n30%（10M3M）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EPON 接入时有效带宽为970M，有：400Mn30%（10M3M）n33%4Mn0.2M970M 所以： n105取GPON 接入时有效带宽为2300M，有：400Mn30%（10M3M）n33%4Mn0.2M2300M 所以： n350本工程新增华为 ONU MA5616设备54台、FTTX多媒体宽带箱54个、光缆交接箱144表1-1： 设备主要工作量表表1-2： ONU设备安装信息表ONU编号ONU安装位置ONU编号ONU安装位置楼号单元弱电井楼号单元弱电井1118楼弱电井272718楼弱电井2218楼弱电井282818楼弱电井3318楼弱电井292918楼弱电井4418楼弱电井303018楼弱电井5518楼弱电井313118楼弱电井6618楼弱电井323218楼弱电井7718楼弱电井333318楼弱电井8818楼弱电井343418楼弱电井9918楼弱电井353518楼弱电井101018楼弱电井363618楼弱电井111118楼弱电井373718楼弱电井121218楼弱电井383818楼弱电井131318楼弱电井393918楼弱电井141418楼弱电井404018楼弱电井151518楼弱电井414118楼弱电井161618楼弱电井424218楼弱电井171718楼弱电井434318楼弱电井181818楼弱电井444418楼弱电井191918楼弱电井454518楼弱电井202018楼弱电井464618楼弱电井212118楼弱电井474718楼弱电井222218楼弱电井484818楼弱电井232318楼弱电井494918楼弱电井242418楼弱电井505018楼弱电井252518楼弱电井515118楼弱电井262618楼弱电井525218楼弱电井535318楼弱电井545418楼弱电井表1-3： 工程设计方案成都联通目前已建有2套宽带数据网管系统，其中1套为华为公司的EPON宽带综合网管，1套为中兴公司EPON宽带综合网管。本期工程新增ONU设备的维护管理将纳入华为公司的EPON宽带综合网管，采取OAM+SNMP协议联合管理。机房平面布置应考虑维护方便、布线距离尽量短、合理利用机房面积，机架排列应整齐美观，利于今后发展使用。为充分利用机架空间资源并方便将来的扩容，设备安装应参照立面图相对紧密排列。设备线缆的安装工艺应符合相关规范要求，且美观和便于维护。机架内电源线与信号线应分开在机架内不同侧绑扎，线缆应捆扎整齐、标注清晰，避免占用架内安装设备的有效空间。所用线缆布放长度要按实测量，核实无误后才能下料布放，以免造成浪费。本工程布放的设备电缆要与走线架上原有的设备电缆捆扎、叠加布放。插接设备电缆应根据设备的随机文件及设备厂家的相关要求进行，所有的电缆及布线的两端必须粘贴标签，以防错贴、漏贴，同时也利于日后的维护管理。电缆的插接部件应紧密牢靠，接触良好。机房引入电源可采用380V或220V交流电源，电源引入配置交流配电箱、防雷箱，根据机房功耗情况配置交流箱容量，机房交流380V引入可采用RVVZ3*16+1*10 mm2电源线，一体化机柜交流220V引入可采用RVVZ-36mm2电源线接地系统可采用接入大楼联合接地体、打梁柱、新建保护接地网等方式，其接地电阻要求小于3或5欧姆。施工单位制作完接地网后应立即测试其接地电阻值，若达不到设计指标要求，应及时上报建设单位，以便采取相应措施。机房内接地母线采用40*4 mm2镀锌扁钢或者95 mm2以上电源线,MDF架及综合机柜的接地引入线才用35 mm2以上的电源线。新增ODF及交流箱防雷接地、电池的保护接地采用35 mm2电源线，新ODB或者终端盒采用 RVVZ 116mm2接地。一般机架保护地采用RVVZ 116mm2，其余小型需采用设备标配接地线通过机柜内汇流排至接地铜排。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12芯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1-4： 光纤主要技术指标表1260表1-5： 光缆的主要技术指标表静态动态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，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。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。光分路器典型插入衰减参考值分光器类型衰减值1:21:41:8/2:81:16/2:161:32/2:32FBT或PLC3.6dB7.3dB10.7dB14.0dB17.7dB注：表中所列典型插入衰减值仅针对均匀分光型器件。在FTTV等应用场景下，考虑到ONU放置的分散性，一般需要采用不均匀分光方式，光分路器的实际插入衰减值取决于定制的分光比率。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ODN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。FP点覆盖半径（配线光缆）控制在300500米，主要用于汇聚多条配线光缆的光交接设施。DP点。城市中心区域的DP点覆盖半径应控制在100200米，市郊和县城区域的DP点覆盖半径应控制在100300米，农村DP点覆盖面积可以以自然村为界划定。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。1:2 分光器衰减为3.01 dB 1:8 分光器衰减为 9.03 dB1:16分光器衰减为12.04 dB 1:32分光器衰减为15.05 dB 1:64分光器衰减为18.06 dB一般从OLT PON口里出来的光为+3+5dB,上行口为-6-7dB左右。而ONU的光口灵敏度虽说是-28dB。但一般-20dB以上最好，当然也不排除有-23 -24dB能开起来，这种的必竟不多，如果说从OLT到小区里的主干光纤测试为-3dB，这样的话在分光比为1:32的情况下，按上图来算，在ONU侧接收的功率应该为-18- -20dB.1310nm波长光缆在正常情况下每公里损耗0.35dB,法兰盘0.5dB。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。地址分配PON网络IP地址的规划业务类型IP地址类型规划方式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中方式。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 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带内网管保证尽力而 为带宽保证+非保证带宽Type 36WRR方案论证、评估本次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1080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、陈德容，无源光网络技术，北京邮电大学出版社，2006年6月14日；2、华为技术有限公司，GPON产品手册，2010年5月；3、成都联通公司，接入网技术规范，2011年4月。