FTTH的光缆选用及光功率预算

         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 
       
         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： 

        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 

        根据损耗最坏计算法，光纤损耗通常按照1310nm处衰减计算，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。 

        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 

        ² 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： 
       
        ² 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; 
        ² 当传输距离>10公里时，线路维护余量不小于3 dB。 

        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。 

        接头点ABCDE
        活动接头数量11101
        熔接接头数量22100 
        冷接子数量00010
        损耗0.660.660.580.150.5 
 
        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： 

        1. 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。 

        2. 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 

        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。