FTTH的光纜選用及光功率預(yù)算
訊石光通訊網(wǎng)
2011/2/5 8:29:14
FTTH(Fiber To The Home，光纖到戶)建設(shè)已經(jīng)成為光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)，是所有從事光通信工作者的夢(mèng)想，即使在2008年各國(guó)遭受金融危機(jī)時(shí)，仍然把FTTH建設(shè)放在頭等位置，把發(fā)展寬帶作為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要措施。亞洲是全球FTTH發(fā)展最快的地區(qū)，日本和韓國(guó)以國(guó)家戰(zhàn)略推動(dòng)光纖寬帶發(fā)展，取得驕人業(yè)績(jī)。我國(guó)在2008 年FTTH快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，2009 年各電信運(yùn)營(yíng)商繼續(xù)推行“光進(jìn)銅退”的戰(zhàn)略，加大了FTTH的投入，是全球FTTH 用戶數(shù)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。2010年6月30號(hào)，隨著國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)出《關(guān)于印發(fā)第一批三網(wǎng)融合試點(diǎn)地區(qū)(城市)名單的通知》，標(biāo)志著我國(guó)三網(wǎng)融合試點(diǎn)工作的正式啟動(dòng)，F(xiàn)TTH建設(shè)必將在市場(chǎng)帶動(dòng)下快速發(fā)展。本文基于FTTH良好的發(fā)展勢(shì)態(tài)，重點(diǎn)介紹了FTTH中接入網(wǎng)的應(yīng)用模式、ODN光鏈路的設(shè)計(jì)和注意點(diǎn)、常用光纜類型和光纖的選用。
一、 FTTH中接入網(wǎng)的應(yīng)用模式
FTTH系統(tǒng)的基本組成包括FTTH光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)(ODN)、FTTH光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)三大部分組成。在光纖接入網(wǎng)中，ONU的位置具有很大的靈活性，安裝ONU在接入網(wǎng)中所處位置的不同，可以將光纖接入網(wǎng)劃分為光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)、光纖到戶(FTTH)等模式。
1. 光纖到路邊
在FTTC結(jié)構(gòu)中，光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)置在路邊的機(jī)柜或電線桿上的分線盒處(或交接箱處)。此時(shí)從光網(wǎng)絡(luò)單元到各個(gè)用戶之間的部分仍為雙絞線銅纜。如果傳送寬帶圖像業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，則這一部分就需要同軸電纜或xDSL。
2. 光纖到大樓
FTTB將ONU直接放到樓內(nèi)(通常為居民住宅公寓或小企業(yè)事業(yè)單位辦公室)，再經(jīng)多對(duì)雙絞線或五類線將業(yè)務(wù)分送到各個(gè)用戶。FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。FTTB的光纖化程度比FTTC更進(jìn)一步，光纖已敷設(shè)到樓，因而更適于高密度用戶區(qū)，也更接近于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)用較廣泛，特別是那些新建工業(yè)網(wǎng)和居民樓等應(yīng)用場(chǎng)合。
3. 光纖到辦公室和光纖到戶
在原來(lái)的FTTC結(jié)構(gòu)中，如果將設(shè)置在路邊的ONU移到用戶家中即為FTTH結(jié)構(gòu)。如果將ONU放在大企事業(yè)用戶大樓終端設(shè)備處并能提供一定范圍的靈活業(yè)務(wù)，則構(gòu)成所謂的光纖到辦公室。考慮FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡(luò)，因而可以歸入與FTTH一類的結(jié)構(gòu)。但FTTO主要用于大企事業(yè)用戶，業(yè)務(wù)量需求大，結(jié)構(gòu)上可以適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務(wù)量需求較小，因而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)必須是點(diǎn)到多點(diǎn)方式。
二、 OND光鏈路的設(shè)計(jì)和注意點(diǎn)
FTTH系統(tǒng)中ODN的光鏈路損耗包括了從S/R參考點(diǎn)和R/S參考點(diǎn)之間的光損耗，以dB計(jì)算。包括光纖、光分路器、光活動(dòng)連接器和光纖熔接接頭所引入的衰減總和。光鏈路的損耗計(jì)算公式如下：
ODN光鏈路損耗=光纖損耗+光分路器插入損耗+光活動(dòng)連接器損耗+光纖熔接損耗
計(jì)算時(shí)相關(guān)參數(shù)取值如下：
1. 光纖衰減
根據(jù)損耗最壞計(jì)算法，光纖損耗通常按照1310nm處衰減計(jì)算，在ODN光鏈路設(shè)計(jì)時(shí)，通常按0.40dB/km計(jì)算。
2. 光分路器插入損耗
光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對(duì)于輸入光損失的dB數(shù)。
3. 光活動(dòng)連接器插入損耗通常按0.5dB選取。
4. 光纖熔接接頭衰減取定
² 分立式光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.08dB/每個(gè)接頭;
² 帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個(gè)接頭;
5. 冷接連接器
光纖冷接子，又稱為機(jī)械式光纖接續(xù)子，是基于機(jī)械接續(xù)技術(shù)的免研磨現(xiàn)場(chǎng)組裝活動(dòng)連接器。適用于樓道高處、狹小空間內(nèi)，照明不足、現(xiàn)場(chǎng)取電不方便等場(chǎng)合，雙向平均值取0.15dB/個(gè)接頭。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需留出一定的線路維護(hù)余量(Mc)。線路維護(hù)余量的選取一般如下：
² 當(dāng)傳輸距離≤5公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于1 dB;
² 當(dāng)傳輸距離≤10公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于2 dB;
² 當(dāng)傳輸距離>10公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于3 dB。
假設(shè)選用的PON系統(tǒng)中其ODN光鏈路通道允許最大插入損耗24dB，如圖2，假設(shè)使用的光分路器為1:16，其中PON系統(tǒng)中光纖接頭損耗如表2。通過(guò)計(jì)算可以知道允許線路損耗和線路維護(hù)余量之和為7.55dB，線路損耗計(jì)算按0.40dB/km，則該P(yáng)ON系統(tǒng)允許最大傳輸距離為11.3km。
接頭點(diǎn)ABCDE
活動(dòng)接頭數(shù)量11101
熔接接頭數(shù)量22100
冷接子數(shù)量00010
損耗0.660.660.580.150.5
上述是比較理想環(huán)境下的ODN光鏈路損耗計(jì)算，實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中還存在不同種類光纖的對(duì)接損耗和彎曲損耗等，將使PON系統(tǒng)傳輸距離比上述數(shù)值還要短些。另外，我們從光纖損耗、光分路器插入損耗、光活動(dòng)連接器損耗、光纖熔接損耗各數(shù)值可以看出，光分路器插入損耗和光活動(dòng)連接器損耗較大，為保證系統(tǒng)足夠的傳輸距離，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還需注意以下兩點(diǎn)：
1. 靈活運(yùn)用不同分光比的光分路器，大分光比光分路器可以減少光纖的使用量，減少光纜線路的造價(jià)，但大分光比的光分路器應(yīng)用會(huì)大大縮短傳輸距，會(huì)增加設(shè)備安裝機(jī)房的數(shù)量而引起綜合成本大大提高，因此分光比的選擇應(yīng)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境靈活應(yīng)用，通常距離較近的區(qū)域采用大分光比的光分路器。
2. 盡量減少活動(dòng)連接器的數(shù)量，少使用一個(gè)活動(dòng)連接器，相當(dāng)于傳輸距離增加1km多，光纜線路設(shè)計(jì)采用交接時(shí)，宜采用一級(jí)交接，不應(yīng)層層設(shè)置交接箱，因充分利用光纜分支接頭盒的作用。
三、 FTTH建設(shè)中常用光纜類型
根據(jù)光纜在FTTH網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的位置不同可分為饋線光纜、配線光纜和入戶光纜，如圖3，考慮其應(yīng)用場(chǎng)合，則歸納如下：
² 饋線光纜——室外光纜
² 配線光纜——室外光纜、室內(nèi)外光纜和室內(nèi)光纜均有可能
² 入戶光纜——室內(nèi)光纜
1. 室外光纜
目前市場(chǎng)上的室外光纜，除了傳統(tǒng)的普通層絞式和中心管分立式光纖光纜或光纖帶光纜外，還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合使用特殊的光纜，如：路面微槽光纜、排水管道光纜、氣送微纜和小8字光纜等。
路面微槽光纜 排水管道光纜 氣送微纜 小8字光纜
2. 室內(nèi)外光纜
室內(nèi)外光纜是專門為光纖從室外到室內(nèi)直接轉(zhuǎn)用的光纜，將會(huì)越來(lái)越多的在FTTH配線光纜中應(yīng)用，該類光纜主要有松套光纜、緊套光纜和蝶形引入光纜等型式，因?yàn)槠鋺?yīng)用場(chǎng)合包括室內(nèi)和室外，所以既要能滿足室外高低溫變化和防水的要求，又能滿足室內(nèi)阻燃的要求。
松套光纜 緊套光纜 管道蝶形引入光纜 自承式蝶形引入光纜
3. 室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜品種較多，目前應(yīng)用最廣的還是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式的單芯、雙芯、多芯配線光纜、分支光纜和蝶型光纜等。
雙芯配線光纜 多芯配線光纜 分支微纜 蝶形光纜
四、FTTH建設(shè)中光纖類型的選用問(wèn)題
根據(jù)YD/T1636-2007《光纖到戶(FTTH)體系結(jié)構(gòu)和總體要求》，上行信號(hào)用波長(zhǎng)范圍1260～1360nm，下行信號(hào)用波長(zhǎng)范圍1480～1500nm，適合該窗口通道光纖通常選用G.652和G.657光纖。在FTTH建設(shè)中，部分光纜是在建筑物內(nèi)部敷設(shè)的，特別是在戶內(nèi)布放。在施工時(shí)既要考慮不影響光纜的光學(xué)特性，又要考慮施工方便和裝潢美觀，而G652光纖在彎曲半徑30mm以上才具有較好的衰減特性，因此，目前FTTH建設(shè)中入戶光纜通常使用彎曲不敏感型G.657光纖，使彎曲半徑達(dá)到甚至小于15mm。
由于采用了彎曲不敏感型G657光纖，它的模場(chǎng)直徑比常規(guī)G.652光纖要小很多，所以在光纖連接時(shí)，一定要采用熔接方式，不能采用冷連接。同時(shí)要注意，這兩種光纖之間的熔接和同種光纖之間的熔接有很大的區(qū)別，必須仔細(xì)摸索其中的熔接工藝，才能取得較好的熔接效果。
五、 總結(jié)
在FTTH建設(shè)中涉及的問(wèn)題較多，只有在實(shí)踐中慢慢總結(jié)，綜合考慮用戶類型、線路狀況等，使FTTH建設(shè)具有較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)FTTH的大發(fā)展。
一、 FTTH中接入網(wǎng)的應(yīng)用模式
FTTH系統(tǒng)的基本組成包括FTTH光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)(ODN)、FTTH光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)三大部分組成。在光纖接入網(wǎng)中，ONU的位置具有很大的靈活性，安裝ONU在接入網(wǎng)中所處位置的不同，可以將光纖接入網(wǎng)劃分為光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)、光纖到戶(FTTH)等模式。
1. 光纖到路邊
在FTTC結(jié)構(gòu)中，光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)置在路邊的機(jī)柜或電線桿上的分線盒處(或交接箱處)。此時(shí)從光網(wǎng)絡(luò)單元到各個(gè)用戶之間的部分仍為雙絞線銅纜。如果傳送寬帶圖像業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，則這一部分就需要同軸電纜或xDSL。
2. 光纖到大樓
FTTB將ONU直接放到樓內(nèi)(通常為居民住宅公寓或小企業(yè)事業(yè)單位辦公室)，再經(jīng)多對(duì)雙絞線或五類線將業(yè)務(wù)分送到各個(gè)用戶。FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。FTTB的光纖化程度比FTTC更進(jìn)一步，光纖已敷設(shè)到樓，因而更適于高密度用戶區(qū)，也更接近于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)用較廣泛，特別是那些新建工業(yè)網(wǎng)和居民樓等應(yīng)用場(chǎng)合。
3. 光纖到辦公室和光纖到戶
在原來(lái)的FTTC結(jié)構(gòu)中，如果將設(shè)置在路邊的ONU移到用戶家中即為FTTH結(jié)構(gòu)。如果將ONU放在大企事業(yè)用戶大樓終端設(shè)備處并能提供一定范圍的靈活業(yè)務(wù)，則構(gòu)成所謂的光纖到辦公室。考慮FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡(luò)，因而可以歸入與FTTH一類的結(jié)構(gòu)。但FTTO主要用于大企事業(yè)用戶，業(yè)務(wù)量需求大，結(jié)構(gòu)上可以適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務(wù)量需求較小，因而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)必須是點(diǎn)到多點(diǎn)方式。
二、 OND光鏈路的設(shè)計(jì)和注意點(diǎn)
FTTH系統(tǒng)中ODN的光鏈路損耗包括了從S/R參考點(diǎn)和R/S參考點(diǎn)之間的光損耗，以dB計(jì)算。包括光纖、光分路器、光活動(dòng)連接器和光纖熔接接頭所引入的衰減總和。光鏈路的損耗計(jì)算公式如下：
ODN光鏈路損耗=光纖損耗+光分路器插入損耗+光活動(dòng)連接器損耗+光纖熔接損耗
計(jì)算時(shí)相關(guān)參數(shù)取值如下：
1. 光纖衰減
根據(jù)損耗最壞計(jì)算法，光纖損耗通常按照1310nm處衰減計(jì)算，在ODN光鏈路設(shè)計(jì)時(shí)，通常按0.40dB/km計(jì)算。
2. 光分路器插入損耗
光分路器的插入損耗是指每一路輸出相對(duì)于輸入光損失的dB數(shù)。
3. 光活動(dòng)連接器插入損耗通常按0.5dB選取。
4. 光纖熔接接頭衰減取定
² 分立式光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.08dB/每個(gè)接頭;
² 帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個(gè)接頭;
5. 冷接連接器
光纖冷接子，又稱為機(jī)械式光纖接續(xù)子，是基于機(jī)械接續(xù)技術(shù)的免研磨現(xiàn)場(chǎng)組裝活動(dòng)連接器。適用于樓道高處、狹小空間內(nèi)，照明不足、現(xiàn)場(chǎng)取電不方便等場(chǎng)合，雙向平均值取0.15dB/個(gè)接頭。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需留出一定的線路維護(hù)余量(Mc)。線路維護(hù)余量的選取一般如下：
² 當(dāng)傳輸距離≤5公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于1 dB;
² 當(dāng)傳輸距離≤10公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于2 dB;
² 當(dāng)傳輸距離>10公里時(shí)，線路維護(hù)余量不小于3 dB。
假設(shè)選用的PON系統(tǒng)中其ODN光鏈路通道允許最大插入損耗24dB，如圖2，假設(shè)使用的光分路器為1:16，其中PON系統(tǒng)中光纖接頭損耗如表2。通過(guò)計(jì)算可以知道允許線路損耗和線路維護(hù)余量之和為7.55dB，線路損耗計(jì)算按0.40dB/km，則該P(yáng)ON系統(tǒng)允許最大傳輸距離為11.3km。
接頭點(diǎn)ABCDE
活動(dòng)接頭數(shù)量11101
熔接接頭數(shù)量22100
冷接子數(shù)量00010
損耗0.660.660.580.150.5
上述是比較理想環(huán)境下的ODN光鏈路損耗計(jì)算，實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中還存在不同種類光纖的對(duì)接損耗和彎曲損耗等，將使PON系統(tǒng)傳輸距離比上述數(shù)值還要短些。另外，我們從光纖損耗、光分路器插入損耗、光活動(dòng)連接器損耗、光纖熔接損耗各數(shù)值可以看出，光分路器插入損耗和光活動(dòng)連接器損耗較大，為保證系統(tǒng)足夠的傳輸距離，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還需注意以下兩點(diǎn)：
1. 靈活運(yùn)用不同分光比的光分路器，大分光比光分路器可以減少光纖的使用量，減少光纜線路的造價(jià)，但大分光比的光分路器應(yīng)用會(huì)大大縮短傳輸距，會(huì)增加設(shè)備安裝機(jī)房的數(shù)量而引起綜合成本大大提高，因此分光比的選擇應(yīng)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境靈活應(yīng)用，通常距離較近的區(qū)域采用大分光比的光分路器。
2. 盡量減少活動(dòng)連接器的數(shù)量，少使用一個(gè)活動(dòng)連接器，相當(dāng)于傳輸距離增加1km多，光纜線路設(shè)計(jì)采用交接時(shí)，宜采用一級(jí)交接，不應(yīng)層層設(shè)置交接箱，因充分利用光纜分支接頭盒的作用。
三、 FTTH建設(shè)中常用光纜類型
根據(jù)光纜在FTTH網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的位置不同可分為饋線光纜、配線光纜和入戶光纜，如圖3，考慮其應(yīng)用場(chǎng)合，則歸納如下：
² 饋線光纜——室外光纜
² 配線光纜——室外光纜、室內(nèi)外光纜和室內(nèi)光纜均有可能
² 入戶光纜——室內(nèi)光纜
1. 室外光纜
目前市場(chǎng)上的室外光纜，除了傳統(tǒng)的普通層絞式和中心管分立式光纖光纜或光纖帶光纜外，還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合使用特殊的光纜，如：路面微槽光纜、排水管道光纜、氣送微纜和小8字光纜等。
路面微槽光纜 排水管道光纜 氣送微纜 小8字光纜
2. 室內(nèi)外光纜
室內(nèi)外光纜是專門為光纖從室外到室內(nèi)直接轉(zhuǎn)用的光纜，將會(huì)越來(lái)越多的在FTTH配線光纜中應(yīng)用，該類光纜主要有松套光纜、緊套光纜和蝶形引入光纜等型式，因?yàn)槠鋺?yīng)用場(chǎng)合包括室內(nèi)和室外，所以既要能滿足室外高低溫變化和防水的要求，又能滿足室內(nèi)阻燃的要求。
松套光纜 緊套光纜 管道蝶形引入光纜 自承式蝶形引入光纜
3. 室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜品種較多，目前應(yīng)用最廣的還是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式的單芯、雙芯、多芯配線光纜、分支光纜和蝶型光纜等。
雙芯配線光纜 多芯配線光纜 分支微纜 蝶形光纜
四、FTTH建設(shè)中光纖類型的選用問(wèn)題
根據(jù)YD/T1636-2007《光纖到戶(FTTH)體系結(jié)構(gòu)和總體要求》，上行信號(hào)用波長(zhǎng)范圍1260～1360nm，下行信號(hào)用波長(zhǎng)范圍1480～1500nm，適合該窗口通道光纖通常選用G.652和G.657光纖。在FTTH建設(shè)中，部分光纜是在建筑物內(nèi)部敷設(shè)的，特別是在戶內(nèi)布放。在施工時(shí)既要考慮不影響光纜的光學(xué)特性，又要考慮施工方便和裝潢美觀，而G652光纖在彎曲半徑30mm以上才具有較好的衰減特性，因此，目前FTTH建設(shè)中入戶光纜通常使用彎曲不敏感型G.657光纖，使彎曲半徑達(dá)到甚至小于15mm。
由于采用了彎曲不敏感型G657光纖，它的模場(chǎng)直徑比常規(guī)G.652光纖要小很多，所以在光纖連接時(shí)，一定要采用熔接方式，不能采用冷連接。同時(shí)要注意，這兩種光纖之間的熔接和同種光纖之間的熔接有很大的區(qū)別，必須仔細(xì)摸索其中的熔接工藝，才能取得較好的熔接效果。
五、 總結(jié)
在FTTH建設(shè)中涉及的問(wèn)題較多，只有在實(shí)踐中慢慢總結(jié)，綜合考慮用戶類型、線路狀況等，使FTTH建設(shè)具有較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)FTTH的大發(fā)展。
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