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FTTX光纤接入网的设计.docx

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.10M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    FTTX 光纤接入网的设计 1 课程设计目的 (1)培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学 态度和勇于探索的创新精神； (2)巩固所学的专业技术知识，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解 决工程技术问题的能力，培养独立的 FTTX 无源光接入网的工程设计能力； (3)通过课程设计实践，了解并掌握 FTTX 无源光接入网的设计方法，培养学生在工程 设计、施工与维护等方面的理论计算、结构设计、工程绘图、查阅资料、运用标准与规范 和应用计算机等方面的能力，更好地将理论与实践相结合，提高综合运用所学理论知识独 立分析和解决问题的能力。 2 设计任务 2.1 设计内容 对耘慧楼 4 层西侧和北侧的各个房间利用 AutoCAD 软件绘制设计楼层平面图和光纤 分配接入设计图，并进行损耗计算和施工方案设计。 2.2 设计要求 (1)在国家标准网上查阅光纤接入网工程设计相关规范，阐述与本次设计相关的国家标 准。 (2)实地调研，使用 AutoCAD 软件绘制设计楼层平面图和光纤分配接入设计图。 (3)按照主干光纤为两芯设计，使用路数可选的光分路器，完成设计中所有房间实现 100%光纤 PON 网络覆盖，给出光分路器的设计选型和计算。 (4)查阅资料，完成主干光缆和配线光缆的设计选型、ONU 终端设备的设计选型。 (5)实地调研，完成楼层机房的选址。 (6)查阅资料，按照楼层机房光交换机发出的光功率为-3dbm，ONU 最小可接收光功率为 -25dbm 设计，根据设计环境和设计路由完成光纤损耗的评估预算，写出工程验收的光纤损 耗测试方案。 (7)根据设计环境，写出工程设计中涉及的设备和材料预算、施工成本预算，完成具体 施工方案设计。 1
    3 光纤接入网设计相关规范 宽带光纤接入是指用户网络接口与相关的业务节点接口之间，全程以光线作为传输媒 介，或者以光线作为主干传输媒介，以金属线或者无线作为用户末端传输煤质的一种接入 承载方式。 Fiber-to-the-x （FTTx）是指光纤接入。根据光纤到用户的距离来分类，可分成：光纤 到交换箱（FTTCab）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）及光纤到户（FTTH） 等 4 种服务形态。 在本次 FTTX 设计中，是点到多点的 FTTX，解决方案为：在光接入网中，如果光配 线网（ODN）全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接人网就是 PON（无 源光网络）。PON 的架构主要是将从光纤线路终端设备 OLT（光线路终端）下行的光信号， 通过一根光纤经由无源器件 Splitter（光分路器），将光信号分路广播给各用户终端设备 ONU （光网络单元），这样就大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源等 建置成本。 3.1 光分路器的选型规范 对 FTTH 应用模式的新建低层、多层建筑可采用一级或二级分管光方式。 (1)采用二级分光方式时，第一级光分路器宜安装在小区机房内或小区室外光缆交接箱 内，第二级光分路器可安装在小区光缆交接箱内或楼道光缆分纤箱内。 (2)光分路器的设置位置应综合考虑光缆投资、PON 口及光分路器端口使用效率、便于 维护、网络优化改造和技术升级改造等因素。 (3)应综合 ODN 网设计和用户规模进行配置，以满足近期需求为基础，兼顾中远期业 务发展的需求；应预留光分路器的安装位置、便于今后扩容。 (4)应根据 PON 系统支持的最大光分路数、可传输距离、带宽规划以及用户的规模和 分布密集度等因素综合考虑，确定 ODN 采用的最大光分路比。 (5)宜采用一级分光方式，必要时可采用二级分光方式，二级分光级联后总的光分路比 应不大于 PON 系统允许的最大光分路比。 (6)宜采用相对集中设置方式，当用户较密集时可适当靠近用户端设置。 光分路器相关标准： 国际标准：Telecordia GR-1209-CORE：光分支器件的一般要求； Telecordia GR-1221-CORE：光无源器件可靠性的一般要求； 2
    行标：YD/T1117-2001 全光纤型分支器件技术条件； YD/T2000.1-2009 平面光波导集成光路器件 第一部分：基于 PLC 的光功率分 路器； 中国电信企标：Q/CT XXXX.1-2010 中国电信无源光分路器技术要求。 3.2 光缆线路设计规范 光缆芯数的配置应满足以下要求： 1）主干光缆芯数应根据近期和中期各种业务对光线的需求和光分配点的容量选择。 2）配线光缆芯数应根据中远期各种业务对光纤的需求和光分路器的设置进行选择。 3）FTTH 用户引入光缆宜采用 1～2 芯光缆。 4 光纤接入网设计 4.1 楼层平面图和光纤分配接入图 图 4-1 楼层平面图 3
    图 4-2 光纤分配接入图 4.2 设计选型和计算 4.2.1 分光器的设计选型和计算 所绘制的耘慧楼四层平面图中，共有 14 个房间（除厕所外），每个教室按照要求采用 两芯光纤。目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要：一种是利用传统的拉锥耦合器 工艺生产的熔融拉锥式光纤分路器（Fused Fiber Splitter），这种分路器价格比较低廉，可以 生产不同分光比；一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter),这种分 路器对波长不敏感，体积很小，分光的均匀性好，但价格较贵。 本次设计需要给 14 个房间接入光信号，故采用 1 个 1：16 均匀分光的 PLC 型集成光 分路器，其特点主要有：结构紧凑，体积小；分光均匀，可以将信号均匀分配给用户；传 输光波长的损耗较小，可以满足不用波长的传输需要；芯片制作工艺较复杂。参数如下.： 表 4-1 平面波导型（PLC）光分路器光学参数 名称 参数 插入损耗 dB 损耗均匀性 dB 偏振相关损耗 dB 方向性 工作温度℃ 存储温度℃ 工作带宽 nm 工作波长 nm 1:2 ≤3.7 ≤0.8 ≤0.3 ≥55 1:4 ≤7.5 ≤0.8 ≤0.3 ≥55 1:32 ≤18 ≤1.9 ≤0.3 ≥55 1:64 ≤22 ≤2.5 ≤0.3 ≥55 1:16 ≤14.5 ≤1.4 ≤0.3 ≥55 参数 1:8 ≤11 ≤1.0 ≤0.3 ≥55 -40~85 -40~85 ±40 1260~1650 4
    在实际应用中，如果用户集中在一条光路上，则可只安装 1 个分光器，称为一次分光； 若用户分布比较分散，则需要在一条光路上安装 2 个分光器，称为二次分光，一般进行二 次分光后，最大分光比为 1:64。光分路器的放置可根据实际情况选择，但目前基本都是放 置在光交接箱中。 4.2.2 光缆选型 ODN 是 FTTX 建设的核心，而光缆是组成 ODN 必不可少的设备之一。在 FTTX 和 PON 工程中，按照光缆在接入网中的位置不同可分为主干光缆、配线光缆和引入光缆。主干光 缆指主干光节点与端局或主干光节点之间的光缆，通常采用室外光缆；配线光缆指配线光 节点到主干光节点之间的光缆，根据两端光节点的环境，配线光缆采用室外光缆、室内光 缆或室内室外光缆；引入光缆指从用户光节点上行到配线光节点的光缆，根据两端光节点 的环境，引入光缆采用室外光缆、室内光缆或室内室外光缆。 在本次设计中从机房直接出配线光缆，使用皮线光缆 GJXH-2B6a 单模蝶型光缆。 4.2.3 ONU 终端设备设计选型 ONU 支持语音、数据、视频业务的接入，为用户提供 GE、FE（Fast Ethernet，快速以 太网）、E1、CATV 等业务接口，具有核心功能（OAM、供电功能等）。它和局端 OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）设备配合使用，可以提供 EPON/GPON 接入业务，主要应用 于 FTTH/FTTO，是面向家庭用户或办公室用户的一款室内网关型设备。ONU 设备的选型 考虑一下两个原则：ONU 设备应该支持与 OLT 之间的芯片级互通；ONU 设备应根据具体 的接入场景来确定端口的类型和数量。 本次设计选择三网合一 FTTH 型 ONU，FTTH 型的 EPON 远端机，满足家庭或小型 企业的综合接入需求。特点如下 PON 接口 1 个，接口类型为 SC/APC 最大传输距离 20 公 里，1：32 或 1:64 分光比；V 2 POTS 接口 (RJ-11)， 支持 H.248、MGCP 和 SIP 语音协 议； 4 个 LAN 接口（RJ-45）支持全双工或半双工 支持二/三层线速转发；1 个 RF 接口 （可选） 支持 IP video 及 RF video；12VDC USB 蓄电池电源。 4.3 楼层机房选址 因本次设计为耘慧楼 4 层西侧和北侧房间，故西北角最为合适。在该位置放置光交换 机等光有源和无源设备，将连接光交换机的光纤接到 1:16 的光分路器中，光交换机和光分 路器之间采用冷接的方式连接，从光分路器到 ONU 之间采用金属型蝶形光纤，将蝶形光 纤铺设至房间后，需要与尾纤相连接，此时采用熔接的方式连接蝶形光纤和尾纤，尾纤采 5
    用冷接的方式连接 ONU。 5 工程验收——光纤损耗测试 ODN 的光功率预算所容许的损耗定义为 S/R 和 R/S（S 为光发信参考点，R 为光收信 参考点）参考点之间的光损耗，以 dB 表示。这一损耗包括了光纤和无源光元件所引入的 损耗。ODN 的容许损耗值对下行和上行是相同的。 光功率衰减的主要影响因素有光功率插入损耗，光缆本身损耗与长度有关，光缆熔接 点损耗，尾纤/跳纤通过适配器端口连接的插入损耗。光通道损耗为以上因素引起的损耗总 和。所以可列公式：光传输通道损耗（dB）＝ 光纤总长度×光纤平均损耗+光纤熔接接头 损耗×熔接接头数+活动连接器损耗×活动连接器数+光分路器损耗+光纤富余度，在工程设 计中，对光通道损耗的估算可采用如下光损耗参数： 表 5-1 光损耗参数表 名称 平均损耗（dB） 连接点 光分路器损耗 光纤平均损耗 （G.652） 活动连接器 冷接续 熔接接续 1:2 光分路器 1:4 光分路器 1:8 光分路器 1:16 光分路器 1:32 光分路器 1:64 光分路器 1310nm 1490nm 0.5 0.2 0.1 3.2 7.2 10.5 13.5 16.5 19.7 0.36/km 0.25/km 当楼层机房光交换机发出的光功率为-3dBm，ONU 最小可接收光功率为-25dBm 时， 此光纤传输通道可允许的损耗为 22dB。本次设计中从光交换机到 ONU 需要一个光分路器、 15 个冷接子和 14 个熔接点，光纤的长度可记为 2km。从表 5-1 可知，本次设计采用 1：16 的光分路器，其插入损耗为 13.5dB，冷接续为 0.2dB/个，熔接接续为 0.1dB/个，光纤的平 均损耗为 0.36dB/km，代入公式故本次设计的光传输通道预计损耗为 20.62dB，小于该光传 6
    输通道的可允许损耗，则本此设计的光通路可满足对所有房间的光信号覆盖。 6 材料总述及工程预算 所需设备：皮线光缆 GJXH-2B6a 单模蝶型光缆； 华三 H3C-SOHO-S1224 24 口千兆交换机 1：16 分光器； 14 个华为 HG8010H EPON 单口光纤猫 ONU 光猫。 材料预算：皮线光缆 GJXH-2B6a 单模蝶型光缆。0.28 元/米×2000 米=560 元； 华三 H3C-SOHO-S1224 24 口千兆交换机 660 元； 烽火 SC 1：16 分光器 70 元； 14 个华为 HG8010H EPON 单口光纤猫 ONU 光猫 14*80=1120 元； 施工成本预算：安装费 300 元； 共计：2710 元。 7 设计心得 通过此次 FTTX 的课程设计，使我们对课题所学的光纤通信理论知识进行了更加深入 的认识学习和巩固，而且通过对具体楼层的 FTTX 设计，对光纤通信的实际工作流程有了 初步的认识和熟悉，不仅激发了我们学习光纤通信的热情，更为日后的实际操作积累了相 关的经验，为将来的工作奠定了坚实的基础。 7
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