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2010/12/30
作者：范立志
FTTH（Fiber To The Home，光纤到户）建设已经成为光网络建设的重点，是所有从事光通信工作者的梦想，即使在2008年各国遭受金融危机时，仍然把FTTH建设放在头等位置，把发展宽带作为拉动经济发展的重要措施。亚洲是全球FTTH发展最快的地区，日本和韩国以国家战略推动光纤宽带发展，取得骄人业绩。我国在2008 年FTTH快速发展的基础上，2009 年各电信运营商继续推行“光进铜退”的战略，加大了FTTH的投入，是全球FTTH 用户数增长最快的国家。2010年6月30号，随着国务院办公厅发出《关于印发第一批三网融合试点地区（城市）名单的通知》，标志着我国三网融合试点工作的正式启动，FTTH建设必将在市场带动下快速发展。本文基于FTTH良好的发展势态，重点介绍了FTTH中接入网的应用模式、ODN光链路的设计和注意点、常用光缆类型和光纤的选用。
一、FTTH中接入网的应用模式
公用电信传输网络包括核心网和接入网，FTTH在整个网络中的位置如图1所示。
图1 FTTH在整个网络中的位置示意
FTTH系统的基本组成包括FTTH光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）、FTTH光网络单元（ONU）三大部分组成。在光纤接入网中，ONU的位置具有很大的灵活性，安装ONU在接入网中所处位置的不同，可以将光纤接入网划分为光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到户（FTTH）等模式。
1、光纤到路边
在FTTC结构中，光网络单元设置在路边的机柜或电线杆上的分线盒处（或交接箱处）。此时从光网络单元到各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆。如果传送宽带图像业务的数据，则这一部分就需要同轴电缆或xDSL。
2、光纤到大楼
FTTB将ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企业事业单位办公室），再经多对双绞线或五类线将业务分送到各个用户。FTTB是一种点到多点的结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷设到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远发展目标，应用较广泛，特别是那些新建工业网和居民楼等应用场合。
3、光纤到办公室和光纤到户
在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU移到用户家中即为FTTH结构。如果将ONU放在大企事业用户大楼终端设备处并能提供一定范围的灵活业务，则构成所谓的光纤到办公室。考虑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。但FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，结构上可以适用于点对点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求较小，因而经济的结构必须是点到多点方式。
二、OND光链路的设计和注意点
FTTH系统中ODN的光链路损耗包括了从S/R参考点和R/S参考点之间的光损耗，以dB计算。包括光纤、光分路器、光活动连接器和光纤熔接接头所引入的衰减总和。光链路的损耗计算公式如下：
1、光纤衰减
光纤的衰减系数如表1，根据损耗最坏计算法，光纤损耗通常按照1310nm处衰减计算。
光分路器的插入损耗是指每一路输出相对于输入光损失的dB数，其典型插入损耗值如表2。
（1）分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每个接头；
（2）带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.2dB/每个接头；
5、冷接连接器
光纤冷接子，又称为机械式光纤接续子，是基于机械接续技术的免研磨现场组装活动连接器。适用于楼道高处、狭小空间内，照明不足、现场取电不方便等场合，双向平均值取0.15dB/个接头。
无源光网络设计时，通常需留出一定的线路维护余量（Mc）。线路维护余量的选取一般如下：
（1）当传输距离≤5公里时，线路维护余量不小于1 dB；
（2）当传输距离≤10公里时，线路维护余量不小于2 dB；
（3）当传输距离＞10公里时，线路维护余量不小于3 dB。
图2 PON系统中光纤接头配置
假设选用的PON系统中其ODN光链路通道允许最大插入损耗24dB，如图2，假设使用的光分路器为1:16，其中PON系统中光纤接头损耗如表2。通过计算可以知道允许线路损耗和线路维护余量之和为7.55dB，线路损耗计算按0.40dB/km，则该PON系统允许最大传输距离为11.3km。
B尽量减少活动连接器的数量，少使用一个活动连接器，相当于传输距离增加1km多，光缆线路设计采用交接时，宜采用一级交接，不应层层设置交接箱，因充分利用光缆分支接头盒的作用。
三、FTTH建设中常用光缆类型
根据光缆在FTTH网络系统中的位置不同可分为馈线光缆、配线光缆和入户光缆，如图3，考虑其应用场合，则归纳如下：
² 馈线光缆——室外光缆
² 配线光缆——室外光缆、室内外光缆和室内光缆均有可能
² 入户光缆——室内光缆
图3 FTTH光缆网络基本结构
1、室外光缆
目前市场上的室外光缆，除了传统的普通层绞式和中心管分立式光纤光缆或光纤带光缆外，还可根据应用场合使用特殊的光缆，如：路面微槽光缆、排水管道光缆、气送微缆和小8字光缆等。
路面微槽光缆 排水管道光缆 气送微缆 小8字光缆
2、室内外光缆
室内外光缆是专门为光纤从室外到室内直接转用的光缆，将会越来越多的在FTTH配线光缆中应用，该类光缆主要有松套光缆、紧套光缆和蝶形引入光缆等型式，因为其应用场合包括室内和室外，所以既要能满足室外高低温变化和防水的要求，又能满足室内阻燃的要求。
松套光缆 紧套光缆 管道蝶形引入光缆 自承式蝶形引入光缆
3、室内光缆
室内光缆品种较多，目前应用最广的还是传统结构型式的单芯、双芯、多芯配线光缆、分支光缆和蝶型光缆等。
双芯配线光缆 多芯配线光缆 分支微缆 蝶形光缆
四、FTTH建设中光纤类型的选用问题
根据YD/T1636-2007《光纤到户（FTTH）体系结构和总体要求》，上行信号用波长范围1260～1360nm，下行信号用波长范围1480～1500nm，适合该窗口通道光纤通常选用G.652和G.657光纤。在FTTH建设中，部分光缆是在建筑物内部敷设的，特别是在户内布放。在施工时既要考虑不影响光缆的光学特性，又要考虑施工方便和装潢美观，而G652光纤在弯曲半径30mm以上才具有较好的衰减特性，因此，目前FTTH建设中入户光缆通常使用弯曲不敏感型G.657光纤，使弯曲半径达到甚至小于15mm。
由于采用了弯曲不敏感型G657光纤，它的模场直径比常规G.652光纤要小很多，所以在光纤连接时，一定要采用熔接方式，不能采用冷连接。同时要注意，这两种光纤之间的熔接和同种光纤之间的熔接有很大的区别，必须仔细摸索其中的熔接工艺，才能取得较好的熔接效果。
五、总结
在FTTH建设中涉及的问题较多，只有在实践中慢慢总结，综合考虑用户类型、线路状况等，使FTTH建设具有较好的经济和技术效益，进而推动我国FTTH的大发展。
一、FTTH中接入网的应用模式
公用电信传输网络包括核心网和接入网，FTTH在整个网络中的位置如图1所示。
图1 FTTH在整个网络中的位置示意
1、光纤到路边
在FTTC结构中，光网络单元设置在路边的机柜或电线杆上的分线盒处（或交接箱处）。此时从光网络单元到各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆。如果传送宽带图像业务的数据，则这一部分就需要同轴电缆或xDSL。
2、光纤到大楼
FTTB将ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企业事业单位办公室），再经多对双绞线或五类线将业务分送到各个用户。FTTB是一种点到多点的结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷设到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远发展目标，应用较广泛，特别是那些新建工业网和居民楼等应用场合。
3、光纤到办公室和光纤到户
在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU移到用户家中即为FTTH结构。如果将ONU放在大企事业用户大楼终端设备处并能提供一定范围的灵活业务，则构成所谓的光纤到办公室。考虑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。但FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，结构上可以适用于点对点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求较小，因而经济的结构必须是点到多点方式。
二、OND光链路的设计和注意点
FTTH系统中ODN的光链路损耗包括了从S/R参考点和R/S参考点之间的光损耗，以dB计算。包括光纤、光分路器、光活动连接器和光纤熔接接头所引入的衰减总和。光链路的损耗计算公式如下：
ODN光链路损耗＝光纤损耗＋光分路器插入损耗＋光活动连接器损耗＋光纤熔接损耗
计算时相关参数取值如下：1、光纤衰减
光纤的衰减系数如表1，根据损耗最坏计算法，光纤损耗通常按照1310nm处衰减计算。
表1 光纤的衰减系数
| 光缆类型 | 波长（单位：nm） | 典型衰减系数（单位：dB/km） |
| 分立光纤光缆 | 1310/1550 | 0.36/0.22 |
| 光纤带光缆 | 1310/1550 | 0.38/0.24 |
| 紧套光缆 | 1310/1550 | 0.40/0.30 |
| 蝶形光缆 | 1310/1550 | 0.36/0.22 |
由表可知，在ODN光链路设计时，通常按0.40dB/km计算。
2、光分路器插入损耗光分路器的插入损耗是指每一路输出相对于输入光损失的dB数，其典型插入损耗值如表2。
表2 光分路器典型插入损耗值
| 分光器类型 | 1:2 | 1:4 | 1:8 | 1:16 | 1:32 | 1:64 |
| FBT或PLC | 3.6dB | 7.3dB | 10.5dB | 13.9dB | 17.2dB | 20.6dB |
3、光活动连接器插入损耗通常按0.5dB选取。
4、 光纤熔接接头衰减取定（1）分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每个接头；
（2）带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.2dB/每个接头；
5、冷接连接器
光纤冷接子，又称为机械式光纤接续子，是基于机械接续技术的免研磨现场组装活动连接器。适用于楼道高处、狭小空间内，照明不足、现场取电不方便等场合，双向平均值取0.15dB/个接头。
无源光网络设计时，通常需留出一定的线路维护余量（Mc）。线路维护余量的选取一般如下：
（1）当传输距离≤5公里时，线路维护余量不小于1 dB；
（2）当传输距离≤10公里时，线路维护余量不小于2 dB；
（3）当传输距离＞10公里时，线路维护余量不小于3 dB。
图2 PON系统中光纤接头配置
表3 EPON系统中接头损耗
| 接头点 | A | B | C | D | E |
| 活动接头数量 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 熔接接头数量 | 2 | 2 | 1 | 0 | 0 |
| 冷接子数量 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 损耗 | 0.66 | 0.66 | 0.58 | 0.15 | 0.5 |
上述是比较理想环境下的ODN光链路损耗计算，实际系统应用中还存在不同种类光纤的对接损耗和弯曲损耗等，将使PON系统传输距离比上述数值还要短些。另外，我们从光纤损耗、光分路器插入损耗、光活动连接器损耗、光纤熔接损耗各数值可以看出，光分路器插入损耗和光活动连接器损耗较大，为保证系统足够的传输距离，我们在系统设计时还需注意以下两点：
A灵活运用不同分光比的光分路器，大分光比光分路器可以减少光纤的使用量，减少光缆线路的造价，但大分光比的光分路器应用会大大缩短传输距，会增加设备安装机房的数量而引起综合成本大大提高，因此分光比的选择应考虑当地环境灵活应用，通常距离较近的区域采用大分光比的光分路器。B尽量减少活动连接器的数量，少使用一个活动连接器，相当于传输距离增加1km多，光缆线路设计采用交接时，宜采用一级交接，不应层层设置交接箱，因充分利用光缆分支接头盒的作用。
三、FTTH建设中常用光缆类型
根据光缆在FTTH网络系统中的位置不同可分为馈线光缆、配线光缆和入户光缆，如图3，考虑其应用场合，则归纳如下：
² 馈线光缆——室外光缆
² 配线光缆——室外光缆、室内外光缆和室内光缆均有可能
² 入户光缆——室内光缆
图3 FTTH光缆网络基本结构
目前市场上的室外光缆，除了传统的普通层绞式和中心管分立式光纤光缆或光纤带光缆外，还可根据应用场合使用特殊的光缆，如：路面微槽光缆、排水管道光缆、气送微缆和小8字光缆等。
路面微槽光缆 排水管道光缆 气送微缆 小8字光缆
室内外光缆是专门为光纤从室外到室内直接转用的光缆，将会越来越多的在FTTH配线光缆中应用，该类光缆主要有松套光缆、紧套光缆和蝶形引入光缆等型式，因为其应用场合包括室内和室外，所以既要能满足室外高低温变化和防水的要求，又能满足室内阻燃的要求。
松套光缆 紧套光缆 管道蝶形引入光缆 自承式蝶形引入光缆
室内光缆品种较多，目前应用最广的还是传统结构型式的单芯、双芯、多芯配线光缆、分支光缆和蝶型光缆等。
双芯配线光缆 多芯配线光缆 分支微缆 蝶形光缆
四、FTTH建设中光纤类型的选用问题
根据YD/T1636-2007《光纤到户（FTTH）体系结构和总体要求》，上行信号用波长范围1260～1360nm，下行信号用波长范围1480～1500nm，适合该窗口通道光纤通常选用G.652和G.657光纤。在FTTH建设中，部分光缆是在建筑物内部敷设的，特别是在户内布放。在施工时既要考虑不影响光缆的光学特性，又要考虑施工方便和装潢美观，而G652光纤在弯曲半径30mm以上才具有较好的衰减特性，因此，目前FTTH建设中入户光缆通常使用弯曲不敏感型G.657光纤，使弯曲半径达到甚至小于15mm。
由于采用了弯曲不敏感型G657光纤，它的模场直径比常规G.652光纤要小很多，所以在光纤连接时，一定要采用熔接方式，不能采用冷连接。同时要注意，这两种光纤之间的熔接和同种光纤之间的熔接有很大的区别，必须仔细摸索其中的熔接工艺，才能取得较好的熔接效果。
五、总结
在FTTH建设中涉及的问题较多，只有在实践中慢慢总结，综合考虑用户类型、线路状况等，使FTTH建设具有较好的经济和技术效益，进而推动我国FTTH的大发展。
