华为FTTH技术白皮书V2

FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage1,Total33华为技术有限公司FTTH技术白皮书1FTTH技术简介1.1光纤接入网（OAN）的发展接入网作为连接电信网和用户网络的部分，主要提供将电信网络的多种业务传送到用户的接入手段。接入网是整个电信网的重要组成部分，作为电信网的最后一公里，是整个电信网中技术种类最多、最为复杂的部分。电信业务发展的目标是实现各种业务的综合接入能力，接入网也必须向着宽带化、数字化、智能化和综合化的方向发展。由于传统语音业务逐渐被移动、VOIP蚕食，宽带业务成为给固网运营商带来收入的主攻方向，运营商希望通过提供丰富多彩的业务体验来吸引用户。业务的发展尤其是视频类业务的逐渐推广，使用户对网络带宽和稳定性要求越来越高。随着光纤成本的下降，网络的光纤化成为发展趋势，原来主要用于长途网和城域网的光纤也开始逐步引入到接入网馈线段、配线段和引入线，向最终用户不断推进。通常的OAN是指采用光纤传输技术的接入网，泛指端局或远端模块与用户之间采用光纤或部分采用光纤做为传输媒体的系统，采用基带数字传输技术传输双向交互式业务。它由一个光线路终端OLT(opticallineterminal)、至少一个光配线网ODN(opticaldistributionnetwork)、至少一个光网络单元ONU(opticalnetworkunit)组成。如图1所示。FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage2,Total33图1.光接入网参考配置OLT的作用是为光接入网提供网络侧接口并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配任务。ODN是由无源光元件（诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等）组成的纯无源的光配线网。ONU的作用是为光接入网提供远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧。1.2光接入网的几种应用类型光纤接入网（OAN）是采用光纤传输技术的接入网，即本地交换局和用户之间全部或部分采用光纤传输的通信系统。光纤接入网又可划分为无源光网络(PON)和有源光网络(AON)，相比这两种光网络，从成本上看，无源光网络发展将会更快些。按照ONU在光接入网中所处的具体位置不同，可以将OAN划分为几种基本不同的应用类型：FTTCab，FTTCub，FTTB，FTTH和FTTO。（1）光纤到交接箱（FTTCab）光纤到交接箱（fibertothecabinet，FTTCab）是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是以光纤替换传统馈线电缆，光网络单元（ONU）部署在交接箱（FP）处，ONU下采用其他介质接入到用户。例如采用现有的铜缆或者无线，每个ONU支持数百到1000左右用户数。国内外与FTTCab概念相当的其他术语有：光纤到节点或光纤到邻里（fibertothenode或neighborhood，FTTN），光纤到小区（fibertothezone，FTTZ）。（2）光纤到路边（FTTCub）FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage3,Total33在FTTC结构中，ONU设置在路边的入孔或电线杆上的分线盒处，有时也可能设置在交换箱处，但FTTC通常指接入到路边的分线盒处。此时从ONU到各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆或者同轴电缆。FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树形分支拓扑，用户为居民住宅用户和小型化的企事业用户。目前还有一种FTTR的结构的说法，可以称为光纤到远端，从其结构形式看，应该是FTTC的一种变型，唯一不同的，只是将ONU的位置移到远离用户的远端处，具备一定的业务处理能力，可以更多的用户一起使用。对于FTTC结构的主要特点如下：在FTTC结构中引入线部分是用户专用的，现有铜缆设施仍能利用，因而可以推迟耗资巨大的光纤投资，具有较好的经济性。（3）光纤到大楼（FTTB）从结构上来说，FTTB同样也可以看作是FTTC的一种变形，不同点在于将光网络单元直接放到楼内，再经双绞线或者其他媒质，将业务分送给用户。FTTB是一种点到多点结构，通常不用于点到点结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷设到楼，因而更适于中高密度的用户区，也更接近于长远的发展目标。也会获得越来越广泛的应用，特别是各地的高新技术开发区中的那些工业区或者住宅小区和居民楼以及其他对网络需求较多的场合。（4）光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（FTTO）和上述不同的是，如果将原来的FTTC结构中设置在路边的ONU换成无源光分路器，然后将ONU移到用户家中，将变成FTTH结构。而如果将ONU放在大企事业用户等终端设备处，并能够提供一定的灵活的通信业务，则构成了所谓的光纤到办公室（FTTO）结构。考虑到FTTO也是一种纯光纤连接网络，因而可以归入与FTTH一类的结构。然而，由于两者的应用场合不同，结构特点也不同。FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，因而在结构上适于点到点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。表1宽带光接入网典型应用类型的主要特征主要特征FTTCabFTTB/CFTTHFTTO接入介质类型光纤作为主干+铜光纤作为主干+全程光纤全程光纤FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage4,Total33缆/无线作为末端铜缆/无线作为末端光纤到达位置交接箱楼宇/分线盒居民家庭公司/办公室光节点距离用户设备的参考布线距离约几百米到1km约几百米约几十米约几十米光纤段典型的物理拓扑类型点对点、星形星形、环形星形、树形点对点、星形光纤段采用的主要技术主要采用MSTP和光纤直连，也可以采用xPON、点对点光以太网主要采用xPON、光纤直连、点对点光以太网，也可以采用MSTP主要采用xPON、点对点光以太网主要采用MSTP、光纤直连、xPON，也可以采用点对点光以太网铜缆/无线段采用的主要技术主要采用ADSL2+、ADSL、VDSL2，也可以采用WiFi、WiMax主要采用VDSL2、ADSL2+、ADSL、以太网，也可以采用WiFi、WiMax————现有技术条件下典型的用户接入速率下行最大25Mbit/s（采用ADSL2+/VDSL2），上行最大1.8Mbit/s（采用ADSL2+/VDSL2）上下行最大100Mbit/s（VDSL2/以太网）上下行最大可超过100Mbit/s上下行最大可超过100Mbit/s从接入网来看，接入网络是全透明的光网络，它对工作带宽、工作波长和传输技术等都没有任何限制，是一种最理想的业务透明网络，是接入网发展的长远目标。同时由于光网络单元采用低成本的光无源器件，从而在一定的程度上减小了网络维护的费用和其他相关的工FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage5,Total33作。1.3FTTH的优点相对于传统的铜缆接入等接入方式，FTTH具有如下显著的优点：高带宽。单根光纤利用DWDM传送1600G的技术已经商用，10G光纤以太网技术也已经广泛应用，光纤接入为用户带来了其他技术难以企及的高带宽。广覆盖。光纤端到端的传送距离可高达120公里，使用光纤接入技术，一个局点能够覆盖非常广阔的区域，为大量的用户提供服务。局点覆盖范围的增长，可以减少基建、人员投入，降低维护成本。抗干扰。光纤具有天然的抗电磁干扰性，无论自然界的雷电，还是认为的电磁干扰，都不会影响光纤承载的信号，从而可以为用户提供质量稳定的服务。易维护。光缆相比铜缆更轻便，使用年限更长，光纤的接续也比铜缆的接续更可靠，铺设以后很少出问题，减少了线路的维护开支。业务透明。可适用任何制式的信号，为未来业务的发展提供了技术的保证；FTTH这些巨大优势，使其成为最佳的建设接入网的模式。目前，光纤的成本已经低于0.1元/米，比铜缆的成本还要低，其他光器件的价格也随着规模的应用得到快速的下降。低弯曲损耗的光纤已经能够做到最小弯曲半径5mm，使室内布放光纤更加方便，光纤的测试和安装技术日渐成熟和方便。器件和技术的不断发展，使过去困扰FTTH的成本和工程的困难一去不返，光纤到户的巨大优势等到了施展的机会。1.4FTTH的技术分类光纤接入采用的技术主要有三种，它们分别是给予SDH的多业务传送技术（MSTP）、有源点到点技术以太网（P2P）和无源光网络技术（PON）。MSTP具有很高的服务质量，但是成本比较高，适合对业务质量和安全性等要求非常高的企业用户，不适合普通家庭用户。P2P和PON是FTTH建设中主要采用的技术。早期的点到点以太网技术采用收发双纤接入到用户家中，由于成对布线有一定困难，随着波分复用（WDM）技术的成熟，现在P2P以太网技术都采用一根光纤入户的方式布线，在一根光纤内实现收发的波分复用，一般下行采用1490nm，上行采用1310nm，同样，PON技FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage6,Total33术也是采用一根光纤入户的方式布线。FTTH的组网主要有三种方案，一是从中心局（CO）业务节点（SN）直接连接光纤到用户，称为P2P组网，如图2所示；二是将FTTC的ONU连接的业务模块，直接连接光纤到用户，称为P2PCurb组网，如图3所示，在Curb节点的设备既是配线段的ONU，又是引入线段的OLT；三是将FTTC的ONU替换为无源光分路器（POS），连接光纤到用户，称为PON（无源光网络）组网，如图4所示。图2.P2P组网图3.P2PCurb组网图4.PON组网P2P技术的优点是：专用接入，每个用户独占带宽，不受其他用户的影响，物理上保证了用户数据的安全；设备简单，以太网技术已经非常成熟，目前单端口的成本非常低廉，传输距离远；易于规划，成本随用户数的实际增长而线性增加，投资风险低；P2P组网一般用于用户比较稀疏的环境，中心机房星形连接各用户；当用户密集时，光FTTH技术白皮书SecurityLevel2020-03-23HUAWEIConfidentialPage7,Total33缆芯数和安装空间都比较大，必须缩短接入距离，才能保证工程实施的方便和工程成本的最佳，这就要选择P2PCurb组网。但是P2PCurb组网和FTTC具有同样的问题，就是Curb节点服务用户数比较有限，覆盖范围小，光纤长距离传输的优点不能得到发挥，增加了单位范围内需要维护的有源网元设备，从而增加了基建和维护的成本。PON技术是为了支持点到多点应用发展起来的光接入技术。PON技术本质特征是通过无源光分路器（POS）实现了点到多点（P2MP）的业务传送，OLT端口连接的光纤在POS进行分支，引出若干光纤连接到不同用户家中ONU。PON技术使FTTH能够做到接入网包括馈线、配线、引入线不包括任何有源节点，全部无源化，无源的特性使得网络的布放更加灵活，无需机房和供电等,PON技术的优点如下：降低成本，其局端设备和光纤由用户共享，因而起线路成本较P2P为低，无需机房和供电，使基建成本大幅度下降；局端的配线比较少，便于安装；易于维护，接入网中去掉了有源设备，降低了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了运维成本；PON技术由于其天然的广播特性，还可以方便的叠加波长来传送CATV业务。目前CATV业务一般采用1550nm的光波进行传送。这种应用特别适用于北美、澳洲等用户分散的应用环境，通过一根光纤实现既传送电信业务，又传送有线电视业务。P2P和PON技术的组网应用的比较请参考表2。表2FTTH组网技术比较P2P组网P2PCurb组网PON组网铺设光纤用户数×1用户数×1＋2用户数×1＋1光模块用户数×2用户数×2＋2