FTTH的光纜選用及光功率預算
訊石光通訊網(wǎng)
2011/2/5 8:29:14
FTTH(Fiber To The Home，光纖到戶)建設已經(jīng)成為光網(wǎng)絡建設的重點，是所有從事光通信工作者的夢想，即使在2008年各國遭受金融危機時，仍然把FTTH建設放在頭等位置，把發(fā)展寬帶作為拉動經(jīng)濟發(fā)展的重要措施。亞洲是全球FTTH發(fā)展最快的地區(qū)，日本和韓國以國家戰(zhàn)略推動光纖寬帶發(fā)展，取得驕人業(yè)績。我國在2008 年FTTH快速發(fā)展的基礎上，2009 年各電信運營商繼續(xù)推行“光進銅退”的戰(zhàn)略，加大了FTTH的投入，是全球FTTH 用戶數(shù)增長最快的國家。2010年6月30號，隨著國務院辦公廳發(fā)出《關于印發(fā)第一批三網(wǎng)融合試點地區(qū)(城市)名單的通知》，標志著我國三網(wǎng)融合試點工作的正式啟動，F(xiàn)TTH建設必將在市場帶動下快速發(fā)展。本文基于FTTH良好的發(fā)展勢態(tài)，重點介紹了FTTH中接入網(wǎng)的應用模式、ODN光鏈路的設計和注意點、常用光纜類型和光纖的選用。
一、 FTTH中接入網(wǎng)的應用模式
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結構中，光網(wǎng)絡單元設置在路邊的機柜或電線桿上的分線盒處(或交接箱處)。此時從光網(wǎng)絡單元到各個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(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)多對雙絞線或五類線將業(yè)務分送到各個用戶。FTTB是一種點到多點的結構。FTTB的光纖化程度比FTTC更進一步，光纖已敷設到樓，因而更適于高密度用戶區(qū)，也更接近于長遠發(fā)展目標，應用較廣泛，特別是那些新建工業(yè)網(wǎng)和居民樓等應用場合。
3. 光纖到辦公室和光纖到戶
在原來的FTTC結構中，如果將設置在路邊的ONU移到用戶家中即為FTTH結構。如果將ONU放在大企事業(yè)用戶大樓終端設備處并能提供一定范圍的靈活業(yè)務，則構成所謂的光纖到辦公室?？紤]FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡，因而可以歸入與FTTH一類的結構。但FTTO主要用于大企事業(yè)用戶，業(yè)務量需求大，結構上可以適用于點對點或環(huán)形結構。而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務量需求較小，因而經(jīng)濟的結構必須是點到多點方式。
二、 OND光鏈路的設計和注意點
FTTH系統(tǒng)中ODN的光鏈路損耗包括了從S/R參考點和R/S參考點之間的光損耗，以dB計算。包括光纖、光分路器、光活動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+光活動連接器損耗+光纖熔接損耗
計算時相關參數(shù)取值如下：
1. 光纖衰減
根據(jù)損耗最壞計算法，光纖損耗通常按照1310nm處衰減計算，在ODN光鏈路設計時，通常按0.40dB/km計算。
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于輸入光損失的dB數(shù)。
3. 光活動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/每個接頭;
² 帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個接頭;
5. 冷接連接器
光纖冷接子，又稱為機械式光纖接續(xù)子，是基于機械接續(xù)技術的免研磨現(xiàn)場組裝活動連接器。適用于樓道高處、狹小空間內，照明不足、現(xiàn)場取電不方便等場合，雙向平均值取0.15dB/個接頭。
無源光網(wǎng)絡設計時，通常需留出一定的線路維護余量(Mc)。線路維護余量的選取一般如下：
² 當傳輸距離≤5公里時，線路維護余量不小于1 dB;
² 當傳輸距離≤10公里時，線路維護余量不小于2 dB;
² 當傳輸距離>10公里時，線路維護余量不小于3 dB。
假設選用的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。通過計算可以知道允許線路損耗和線路維護余量之和為7.55dB，線路損耗計算按0.40dB/km，則該PON系統(tǒng)允許最大傳輸距離為11.3km。
接頭點ABCDE
活動接頭數(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光鏈路損耗計算，實際系統(tǒng)應用中還存在不同種類光纖的對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連接器損耗較大，為保證系統(tǒng)足夠的傳輸距離，我們在系統(tǒng)設計時還需注意以下兩點：
1. 靈活運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，但大分光比的光分路器應用會大大縮短傳輸距，會增加設備安裝機房的數(shù)量而引起綜合成本大大提高，因此分光比的選擇應考慮當?shù)丨h(huán)境靈活應用，通常距離較近的區(qū)域采用大分光比的光分路器。
2. 盡量減少活動連接器的數(shù)量，少使用一個活動連接器，相當于傳輸距離增加1km多，光纜線路設計采用交接時，宜采用一級交接，不應層層設置交接箱，因充分利用光纜分支接頭盒的作用。
三、 FTTH建設中常用光纜類型
根據(jù)光纜在FTTH網(wǎng)絡系統(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，考慮其應用場合，則歸納如下：
² 饋線光纜——室外光纜
² 配線光纜——室外光纜、室內外光纜和室內光纜均有可能
² 入戶光纜——室內光纜
1. 室外光纜
目前市場上的室外光纜，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)應用場合使用特殊的光纜，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. 室內外光纜
室內外光纜是專門為光纖從室外到室內直接轉用的光纜，將會越來越多的在FTTH配線光纜中應用，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，因為其應用場合包括室內和室外，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. 室內光纜
室內光纜品種較多，目前應用最廣的還是傳統(tǒng)結構型式的單芯、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建設中光纖類型的選用問題
根據(jù)YD/T1636-2007《光纖到戶(FTTH)體系結構和總體要求》，上行信號用波長范圍1260～1360nm，下行信號用波長范圍1480～1500nm，適合該窗口通道光纖通常選用G.652和G.657光纖。在FTTH建設中，部分光纜是在建筑物內部敷設的，特別是在戶內布放。在施工時既要考慮不影響光纜的光學特性，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，使彎曲半徑達到甚至小于15mm。
由于采用了彎曲不敏感型G657光纖，它的模場直徑比常規(guī)G.652光纖要小很多，所以在光纖連接時，一定要采用熔接方式，不能采用冷連接。同時要注意，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，必須仔細摸索其中的熔接工藝，才能取得較好的熔接效果。
五、 總結
在FTTH建設中涉及的問題較多，只有在實踐中慢慢總結，綜合考慮用戶類型、線路狀況等，使FTTH建設具有較好的經(jīng)濟和技術效益，進而推動我國FTTH的大發(fā)展。
一、 FTTH中接入網(wǎng)的應用模式
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結構中，光網(wǎng)絡單元設置在路邊的機柜或電線桿上的分線盒處(或交接箱處)。此時從光網(wǎng)絡單元到各個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(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)多對雙絞線或五類線將業(yè)務分送到各個用戶。FTTB是一種點到多點的結構。FTTB的光纖化程度比FTTC更進一步，光纖已敷設到樓，因而更適于高密度用戶區(qū)，也更接近于長遠發(fā)展目標，應用較廣泛，特別是那些新建工業(yè)網(wǎng)和居民樓等應用場合。
3. 光纖到辦公室和光纖到戶
在原來的FTTC結構中，如果將設置在路邊的ONU移到用戶家中即為FTTH結構。如果將ONU放在大企事業(yè)用戶大樓終端設備處并能提供一定范圍的靈活業(yè)務，則構成所謂的光纖到辦公室?？紤]FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡，因而可以歸入與FTTH一類的結構。但FTTO主要用于大企事業(yè)用戶，業(yè)務量需求大，結構上可以適用于點對點或環(huán)形結構。而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務量需求較小，因而經(jīng)濟的結構必須是點到多點方式。
二、 OND光鏈路的設計和注意點
FTTH系統(tǒng)中ODN的光鏈路損耗包括了從S/R參考點和R/S參考點之間的光損耗，以dB計算。包括光纖、光分路器、光活動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+光活動連接器損耗+光纖熔接損耗
計算時相關參數(shù)取值如下：
1. 光纖衰減
根據(jù)損耗最壞計算法，光纖損耗通常按照1310nm處衰減計算，在ODN光鏈路設計時，通常按0.40dB/km計算。
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于輸入光損失的dB數(shù)。
3. 光活動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/每個接頭;
² 帶狀光纜光纖接頭衰減取雙向平均值為：0.2dB/每個接頭;
5. 冷接連接器
光纖冷接子，又稱為機械式光纖接續(xù)子，是基于機械接續(xù)技術的免研磨現(xiàn)場組裝活動連接器。適用于樓道高處、狹小空間內，照明不足、現(xiàn)場取電不方便等場合，雙向平均值取0.15dB/個接頭。
無源光網(wǎng)絡設計時，通常需留出一定的線路維護余量(Mc)。線路維護余量的選取一般如下：
² 當傳輸距離≤5公里時，線路維護余量不小于1 dB;
² 當傳輸距離≤10公里時，線路維護余量不小于2 dB;
² 當傳輸距離>10公里時，線路維護余量不小于3 dB。
假設選用的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。通過計算可以知道允許線路損耗和線路維護余量之和為7.55dB，線路損耗計算按0.40dB/km，則該PON系統(tǒng)允許最大傳輸距離為11.3km。
接頭點ABCDE
活動接頭數(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光鏈路損耗計算，實際系統(tǒng)應用中還存在不同種類光纖的對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連接器損耗較大，為保證系統(tǒng)足夠的傳輸距離，我們在系統(tǒng)設計時還需注意以下兩點：
1. 靈活運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，但大分光比的光分路器應用會大大縮短傳輸距，會增加設備安裝機房的數(shù)量而引起綜合成本大大提高，因此分光比的選擇應考慮當?shù)丨h(huán)境靈活應用，通常距離較近的區(qū)域采用大分光比的光分路器。
2. 盡量減少活動連接器的數(shù)量，少使用一個活動連接器，相當于傳輸距離增加1km多，光纜線路設計采用交接時，宜采用一級交接，不應層層設置交接箱，因充分利用光纜分支接頭盒的作用。
三、 FTTH建設中常用光纜類型
根據(jù)光纜在FTTH網(wǎng)絡系統(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，考慮其應用場合，則歸納如下：
² 饋線光纜——室外光纜
² 配線光纜——室外光纜、室內外光纜和室內光纜均有可能
² 入戶光纜——室內光纜
1. 室外光纜
目前市場上的室外光纜，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)應用場合使用特殊的光纜，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. 室內外光纜
室內外光纜是專門為光纖從室外到室內直接轉用的光纜，將會越來越多的在FTTH配線光纜中應用，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，因為其應用場合包括室內和室外，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. 室內光纜
室內光纜品種較多，目前應用最廣的還是傳統(tǒng)結構型式的單芯、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建設中光纖類型的選用問題
根據(jù)YD/T1636-2007《光纖到戶(FTTH)體系結構和總體要求》，上行信號用波長范圍1260～1360nm，下行信號用波長范圍1480～1500nm，適合該窗口通道光纖通常選用G.652和G.657光纖。在FTTH建設中，部分光纜是在建筑物內部敷設的，特別是在戶內布放。在施工時既要考慮不影響光纜的光學特性，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，使彎曲半徑達到甚至小于15mm。
由于采用了彎曲不敏感型G657光纖，它的模場直徑比常規(guī)G.652光纖要小很多，所以在光纖連接時，一定要采用熔接方式，不能采用冷連接。同時要注意，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，必須仔細摸索其中的熔接工藝，才能取得較好的熔接效果。
五、 總結
在FTTH建設中涉及的問題較多，只有在實踐中慢慢總結，綜合考慮用戶類型、線路狀況等，使FTTH建設具有較好的經(jīng)濟和技術效益，進而推動我國FTTH的大發(fā)展。
新聞來源：電子工程世界
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