GPON技术在新疆移动宽带接入网中的应用.pdf

1 8 2 0 2 4年3期2 0 2 4年第4 6卷第3期G P O N技术在新疆移动宽带接入网中的应用车全江 张 康 王静静 王菲菲作者简介:车全江(1 9 8 7-),硕士,助教,研究方向为光传输网及嵌入式物联网。(昌吉学院 新疆 昌吉8 3 1 1 0 0)摘 要 当前,我国正在积极推进网络基础设施建设,而新疆地处西北边境地区,地域辽阔,建设场景多样,建设成本较高,需要一种针对性较强的设计方案。文中从G P ON网络的基本概念及原理入手,讲解了G P ON网络的关键技术及设计关键,并针对不同的宽带业务需求场景,提出了不同的宽带接入设计方案。关键词:G P ON;宽带;设计中图分类号 T N 9 2 9.5A p p l i c a t i o no fG P O NT e c h n o l o g y i nX i n j i a n gM o b i l eB r o a d b a n dA c c e s sN e t w o r kCHEQ u a n j i a n g,Z HAN GK a n g,WAN GJ i n g j i n ga n dWAN GF e i f e i(C h a n g j iU n i v e r s i t y,C h a n g j i,X i n j i a n g8 3 1 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t A tp r e s e n t,C h i n a i s a c t i v e l yp r o m o t i n gn e t w o r k i n f r a s t r u c t u r eb u i l d i n g,w h i l eX i n j i a n g i s l o c a t e d i n t h en o r t h-w e s tb o r d e r a r e a,w i t hav a s t t e r r i t o r y,d i v e r s e c o n s t r u c t i o ns c e n a r i o s a n dh i g hc o n s t r u c t i o nc o s t s,w h i c hr e q u i r e s a t a r g e-t e dd e s i g ns c h e m e.T h i sp a p e r s t a r t sw i t h t h eb a s i c c o n c e p t a n dp r i n c i p l eo fG P ONn e t w o r k,e x p l a i n s t h ek e y t e c h n o l o g i e sa n dd e s i g nk e y so fG P ONn e t w o r k,a n dp r o p o s e sd i f f e r e n tb r o a d b a n da c c e s sd e s i g ns c h e m e s f o rd i f f e r e n tb r o a d b a n ds e r-v i c ed e m a n ds c e n a r i o s.K e y w o r d s G P ON,B r o a d b a n d,D e s i g n1 G P O N网络概述1.1 基本概念P ON网络由光线路终端设备O L T、光分配网络O D N、光网络终端设备ONU组成。O L T设备位于局端,用于实现对客户端ONU设备的自动控制;O D N网络提供O L T到OUN的物理光通道;ONU设备位于用户侧,负责用户多种业务的上行接入,并实现复用和解复用1。当前,P ON技术大体分为两种,分别为G P ON与E P ON。两者各有优势,从性能 指 标 上 看,G P ON优 于E P ON。但 从 成 本 上 看,E P ON则拥有较大的优势,本文研究的重点为G P ON技术。G P ON网络采用WDM技术实现单纤双向传输,上行波段为1 3 1 0 n m,下行波段为1 4 9 0 n m。其中,下行数据流采用广播技术将数据包发送到所有的ONU中,ONU通过数据包的ONU-I D选址进行接收或丢弃;上行数据流采用时分多址(T DMA)技术,每个ONU均设置为突发模式,通过调度不同ONU的上行发射时间,防止冲突2。在G P ON系统末端,根据光纤到达位置和ONU部署位置的不同,可将其划分为4种类型,分别为F T T C(光纤到交接箱)、F T T B(光纤到楼宇)、F T T O(光纤到办公室)、F T TH(光纤到用户)3,目前主流方式为F T TH。G P ON网络的组成如图1所示。图1 G P O N网络的组成1.2 关键技术(1)ONU的发现与注册ONU需要得到O L T的注册授权才可发送注册信息,而O L T可以定时发送广播的发现消息(所有ONU均能收到)。随后,ONU向O L T上报序列号/MA C地址,当O L T接收消息后,再向ONU分配唯一标识(ONU-I D)。当多个ONU在同一个发现窗口竞争同一个注册授权机会时,会发生注册冲突,此时使用随机延迟时间或随机跳过开窗的方法可解决注册冲突问题。2 0 2 4年3期 1 9 (2)测距在P ON网络中,各ONU与O L T设备距离不一致,这会造成O L T到各ONU设备间的环路时延存在差异,且随着温度变化及设备元器件的老化,这种差异还会不断变化,导致不同ONU发出的信号在上行信道发生碰撞。因此,需要通过测距技术对这种时延差距进行补偿,且在测距过程中不能影响系统中正在运行的其他ONU,以免影响业务性能。在注册过程中,O L T会对新加入的ONU启动测距,也可以在运行状态下随时启动测距。(3)动态带宽分配根据用户流量合同和实际业务流量实时、动态地调整用户带宽分配策略。其旨在将用户暂时不用的带宽分配给其他用户,提高上行带宽的利用率,承载更多的末端用户,“保质保量”地向用户提供上行带宽,特别是对于业务带宽需求变化较大的用户。(4)单拷贝广播在O L T和ONU之间建立一条特殊的、允许所有ONU从中合法接收数据的数据传输逻辑通道。在转发组播业务时,即使多个ONU点播了同一节目,O L T仍然只发送一份组播媒体流数据拷贝4。2 G P O N网络设计2.1 O L T上联规划O L T上联方案有3种,即裸纤直连、本地P T N传输及本地OT N承载。O L T上联带宽需求较大,通常采用单独的家集客OT N平面承载。3种方案的部署原则如下。(1)光纤直连。该方案适用于将O L T与S R/B R A S设备部署在同一机房的情况,或不在同一机房,但距离较近,且光纤资源较为丰富的情形。(2)OT N上联。当局端机房部署了OT N设备时,可以直接通过OT N设备G E子波道进行O L T上行数据传输。若局端机房未部署但就近机房部署了OT N设备,则可采用裸纤+OT N的方式。(3)P T N上联。当以上两种情况都不满足时,可采用就近的P T N传输资源进行承载。由于P T N传输系统主要承载3 G/4 G无线回传业务,且该业务等级较高,因此当P T N系统利用率超过最大值(一般为7 0%)时,需进行系统扩容,并适当规划OT N网络节点,进行业务割接,将P T N上承载的O L T上行业务割接至OT N系统。2.2 O L T上联带宽测算O L T上联带宽=接入用户能力实装率单用户平均带宽用户并发率数据并发率。其中,接入用户能力=P ON口数每P ON口用户数。单用户平均接入带宽=签约带宽签约用户比例签约带宽利用率5。2.3 O D N光损耗计算O D N光链路衰减=A+B+C+D+E(d B)系统允许的衰减。P ON系统衰减计算模型如图2所示,具体参数说明如表1所列,各分光器衰减值如表2所列。图2 P O N系统衰减计算模型表1 光链路衰耗参数说明参数参数说明批注A光通道全程所有光纤段落衰减之和光纤衰减取定:1 3 1 0n m波长时,取0.3 6 d B/k m;1 4 9 0n m波长时,取0.2 2 d B/k mB所有光活动连接器插入衰减总和光活动连接器插入衰减取定:0.5 d B/个C光通道全程所有光纤熔接接头衰减之和光纤熔接头衰减取双向平均值取定:每接头约为0.0 6 d BD光通道光分路器插入衰减之和参见表2,取其中光通道光分路器之和的最大值E光纤富余度(1)当距离小于等于5 k m时,保证不少于1 d B的光纤富余度(2)当距离为51 0 k m时,保证不少于1 d B的光纤富余度(3)当距离大于1 0 k m时,应保证不少于3 d B的光纤富余度。在G P ON(C l a s sC+)系统中,光通道衰减为3 2 d B表2 各分光器衰减值分光器类型(F B T或L C)12141811 613 216 4衰减值/d B3.87.21 0.51 3.81 7.12 0.13 G P O N网络建设方案3.1 住宅小区(以高层为例)在小区设立容量为2 8 8芯的免跳纤光交,并设置1级分光器(14),在高层弱电井布放7 2芯的分光分纤箱,设置二级分光器(11 6),总分光比不超过16 4,敷设方式以管道+墙钉方式为主。3.2 乡镇和农村由于乡镇和农村的用户分布不均,且户均成本相对较高,因此需要合理规划,尽量降低建设成本。通常采用“星型发散”方式进行建设,将不规则的区域进行前期划分,一条星型发散链负责一个区域的覆盖。为方便维护,一级分光器(18)尽量集中布放,二级分光器(18)根据用户分移动信息2 0 2 0 2 4年3期布情况就近布置,敷设方式为架空,考虑到备用纤芯,可采用3 2芯光缆进行敷设,如图3所示。图3 农村分光覆盖方式3.3 沿街商铺沿街商铺应与政企厚覆盖统一规划、同步建设,主要采用二级分光的方式,即根据沿街商铺用户位置及规模集中部署光缆交接箱,配置一级光分路器,一般采用11 6或18分光模式。在用户局部集中区域部署光缆分纤箱,配置二级光分路器,建议采用14或18分光模式,总体分光比不应超过16 4,敷设方式应以墙钉和墙吊方式为主。3.4 聚类市场聚类市场主要采用二级分光方式,根据用户位置及规模集中部署光缆交接箱,配置一级光分路器,一般采用11 6或1 8分光模式。在用户局部集中区域,可部署光缆分纤箱,配置二级光分路器,建议采用1 4或1 8分光模式,总体分光比应不超过1 6 4,敷设方式应以墙钉和墙吊方式为主。3.5 酒店针对新增 酒 店 覆 盖 需 求,应 优 先 考 虑F T TH模 式。对于前期已经布放有五类线的情况,首先应考虑新布放皮线进行F T TH建设,而对于无法布放皮线的情 形,可进行利旧,采用1 0 G G P ON+F T T B模式 对 酒 店 房 间 进行覆盖。采用F T TH模式进行建设时,可根据楼宇内部情况选择分光建设模式,建议采用二级分光模式,楼宇内部配线设备和光缆需一次性部署到位。4 结语本文首先介绍了G P ON网络的概念及关键技术,随后介绍了G P ON网络规划设计的要点,最后针对不同的宽带接入场景,给出了不同的工程建设设计方案,以更好地指导工程设计,达到“降本增效”的目的。参考文献1强浩,陈常梅,万昕.传送网与数据网协同部署情况下的家庭宽带方案研究J.邮电设计技术,2 0 1 5(5):6 5-6 8.2郭萌.接入网改造与F T TH实现方案的设计研究D.北京:北京邮电大学,2 0 1 2.3马敏.新型高层办公建筑F T T O+L AN布线解决方案J.智能建筑与城市信息,2 0 1 2(8):5 1-5 4.4喻文学.组播技术在F T THE P ON系统中的应用J.通信世界,2 0 1 1(4 3):2 6-2 7.5徐丹阳.农村宽带网络规划与建设分析J.中国新通信,2 0 1 8,2 0(1 0):5 5-5 7.(上接第1 7页)3 结语本文设计了一种工作频段为6 9 89 6 0MH z的新型低剖面辐射单元,可在上方嵌套4个频段为1 7 0 02 7 0 0MH z的高频辐射单元,通过组阵实现了三频阵列天线。仿真结果表明,该天线的方向图指标能满足常规基站天线的要求。在本文基础上,还可进一步拓展阵列,为后续更多频段的天线组阵打下基础。参考文献1陈强.多频嵌套基站天线的研究与设计D.广州:华南理工大学,2 0 1 2.2侯荣晖.一种超宽带多频基站天线的研究D.广州:华南理工大学,2 0 1 5.3肖勇才.新型低剖面辐射单元及小型双极化天线J.微波学报,2 0 1 4,3 0(3):3 7-4 0.4S UHS-Y,WA L THOE,NA I RK,e ta l.E v o l u t i o no fB r o a d-b a n dA n t e n n a sf r o m M o n o p o l eD i s ct oD u a l-p o l a r i z e d A n-t e n n aJ.A n t e n n a sa n d P r o p a g a t i o nS o c i e t yI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m2 0 0 6,2 0 0 6:1 6 3 1-1 6 3 4.5黄宾虹,薛锋章.一种新型的宽频带双极化基站天线J.移动通信,2 0 0 9(1 8):4 2-4 4.6L UKK M,WON GH.AC o m p l e m e n t a r yW i d e b a n dA n t e n n aP.USP a t e n tN o.:1 1/3 7 3,5 1 8,2 0 0 6-0 3-1 0.7Z HANG Z Y,F U G,Z UO S L.W i d e b a n du n i d i r e c t i o n a lp a t c ha n t e n n aw i t h-s h a p e ds t r i pf e e dJ.E l e c t r o n i c sL e t-t e r s,2 0 1 0,4 6(1):2 4-2 6.8WUBQ,L UK K M.AB r o a d b a n dD u a l-P o l a r i z e dM a g n e t o-E l e c t r i cD i p o l eA n t e n n aw i t hS i m p l eF e e d sJ.A n t e n n a sa n dW i r e l e s sP r o p a g a t i o nL e t t e r s,2 0 0 9(8):6 0-6 3.9R I KUT A Y,A R A IH,E B I N EY.E n h a n c e m e n to fF Br a t i of o rc e l l u l a r b a s es t a t i o n a n t e n n a b y o p t i m i z i n g r e f l e c t o rs h a p eJ.A n t e n n a sa n d P r o p a g a t i o nS o c i e t yI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m,2 0 0 1(3):4 5 6-4 5 9.移动信息