关于FTTH建设中若干问题的讨论

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　　摘要：基于技术的进步，用户的需求以及一些发达国家发展政策和监管政策的驱动，全球的光纤接入市场呈现出良好的发展势头。光纤接入成为光通信领域的热点。FTTH（光纤用户）由于能够提供高带宽、高可靠性、低成本的接入，必将成为运营商为用户提供接入的重要手段。本文基于FTTH良好的发展势态，重点介绍了ODN光链路的设计、选材和施工。
　　关键词：FTTH（光纤用户）；光纤接入网；ODN（光分配网）
　　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,才能使FTTH建设具有较好的经济和技术效益。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。近几年，随着FTTH建设规模进一步扩大，各种ODN建设场景和产品需求层出不穷，摆在当前尚以传统接入方式为主进行建设的各个运营商面前的有一些问题。以下主要分析ODN线路产品以及施工三个关键点作出阐述。
　　烽火认为ODN的建设在当前应该是整个FTTH建设中最重要的一块，需满足稳定性高、使用寿命长、施工速度快、运维成本低等优点，否则面对今后大面积的FTTH铺开来说会留下很多隐患。ODN线路部分需要关注的有如下几点：
　　1、光链路损耗的计算
　　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
　　在ODN光链路设计时，光纤损耗通常按0.40dB/km计算。
　　光分路器插入损耗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1。
　　光活动连接器插入损耗通常按0.5dB选取。光纤熔接接头衰减，分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为0.08dB/每个接头；带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为0.2dB/每个接头。
　　光纤熔接损耗来源于光纤冷接子，又称为机械式光纤接续子，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：
　　当传输距离≤5公里时，线路维护余量不小于1 dB；
　　当传输距离≤10公里时，线路维护余量不小于2 dB；
　　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，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1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。
　　实际情况下的PON系统传输距离
　　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，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：灵活运用不同分光比的光分路器；尽量减少活动连接器的数量。
　　2、产品选择
　　ODN网络中所使用的线路产品既有很成熟的室外光缆、ODF等产品，又有适合于FTTH的很多新型产品。前期的FTTB/C建设模式中对于传统光配线部分依赖程度较高，转向FTTH建设时需关注适合于FTTH建设的产品特性。
　　从建设的角度来看首先需选择成熟、稳健、易于施工的线路产品。我们一般将整个ODN网络分为三段四点，三段：馈线段、配线段、入户段；四点：机房点、汇聚点、接入点、用户点。见图1所示。
　　
　　图1FTTx网络示意图
　　馈线段：一般根据实际情况采用不同室外光缆，这块和传统的城域光网没有区别，根据规划进行选用即可（注：采用G.652D光纤）。
　　配线段：配线光缆是用于将汇聚点和接入点进行连接的部分，对于FTTH而言大量涉及到室内光缆的使用，此时需注意采用方便进行室内施工以及具备室内光缆规范的光缆，普通室外光缆直接应用于室内会增加施工难度且不符合室内光缆相关规范。
　　入户段：入户段光缆现在一般均为蝶形光缆，具备与铜缆相当甚至更高的强度，具备低弯曲半径、易于施工等特性，使得入户光缆的布放难度接近铜缆。
　　机房点：一般为跳纤、配线架等产品，国外早已出现了大容量、高密度且易于调度的光配线架，更适合大容量机房的光纤管理。国内目前由于设计、工艺等原因还没有厂家能有较好的产品推出，但MODF（综合光配线架）是今后大规模FTTH建设中所必须使用的产品，业内也在积极探索更为合适国内运营商使用的产品。
　　汇聚点：汇聚点为馈电光缆分解为配线光缆的地方，一般而言为规划的光交、接头盒等城域光网的关键节点，覆盖一定区域内的用户。故所采用的产品需考虑到覆盖范围内用户接入的需求，容量需予以保证。另还要考虑到光分路器的安装空间，可采用各种密度较高的安装方式，如LGX光分路器、高密度光分路器等。
　　接入点：又称DP（Drop point）点，为配线光缆分解为入户光缆的节点。这块需应对复杂的用户接入环境和需求，是整个ODN网络最为多变的环节，产品形态也是丰富多样。总体使用原则为便于安装和操作、符合用户快速接入的要求。一般为各种室内外的箱体，具备光分路器的集成能力、具备冷接技术的使用能力等。
　　用户点：最终用户所在地点，符合用户室内使用的各种产品。如放置ONU的FTTH终端箱、光纤信息面板、铠装弯曲不敏感跳纤等，产品结构较为简单，但由于放置在用户处对产品质量要求较高。
　　从上文可以得知目前组成ODN网络的产品系列还是相当丰富的，对于运营商而言由于缺乏相关知识储备和检测手段，且国内的相关行业的规范性还略显不足，很难去区分各种产品的质量，加上ODN网络的无源特性使得问题和故障往往需要长时间的使用才能暴露出来，从而导致当前有相当的产品在市场上“滥竽充数”，等到故障发生时往往已经开始大规模铺设问题产品了。
　　从整个ODN网络所使用的产品来看整体存在如下这些问题：
　　1）缺乏标准的指导
　　一般为新产品，如现场连接器、各类光分路器、各类接入点的箱体。这些产品在目前的标准中尚难找到对应的参考条目予以界定。比如现场连接器（俗称快速连接器或者冷接头）的标准由烽火起草，还没有正式推出，而随着国内FTTH项目的增加产生了大量的使用需求。在目前国内大多数地方缺乏相应的检测依据和检测环境的情况下，部分厂家推出了一些成本低廉的违背光器件本质的“短命”产品以迎合当前国内对该类产品重价格、轻测试的现状。较为典型的是部分厂家产品是现场直接切割光纤后插入连接器中直接和对端连接器互连，而我们通常所使用的光纤连接器中的光纤都是通过至少6道工序进行研磨以保证其端面的质量，未研磨端面由于端面质量无法保证会导致回波损耗较高影响系统稳定性且未研磨端面质量较差会造成对端连接器所使用光纤的端面的损伤而引起严重故障；另部分厂家的现场连接器在设计上“偷工减料”，没有考虑到复杂的使用环境，在高低温不同环境下或者外部光缆的长期应力作用下会因为材料的配合等原因造成连接器的性能大幅下降甚至出现故障。国内通常是依据传统的光纤活动连接器的检测方式进行检测，根本就检测不出实际的产品性能。

　　2）所沿用标准较老
　　成熟产品在应用于FTTH的ODN网络时有了新的需求，如部分光缆产品、光交类产品、接头盒等。这些产品的标准普遍出来的时间较长，没有考虑到现有的应用环境，如接头盒产品的标准在1996年编写，但对于目前可内置光分路器以及多端口分歧出蝶形光缆的应用方式没有进行界定；管道光缆及塑料光缆标准在2000年左右编写，部分定义需随着技术发展进行修改。
　　这样在当前运营商没有自己企业标准进行验证及测试的情况下各个厂家的产品很难做到严格的标准化互联，对于整体项目建设而言采用多种非标的产品也会给工程建设以及后期使用带来一定的隐患。现在国内如烽火等传统的光缆、光器件大厂和各通信都在积极的完善这些标准，但不是一蹴而就的工作，短期来看需运营商加大规范和对厂家的约束力来减少这块的问题。
　　3）缺乏应有的检测手段
　　线路部分的产品规范中定义的一般为光学性能、机械性能、环境性能等，一般定义的为一个长期的数值。需要较为专业的仪器和完善的检测方式来进行检测，特别是针对光器件和材料部分当前的检测机构和运营商都较为缺乏检测手段。如光分路器是由PLC芯片、光纤阵列、带状纤等通过特殊胶水粘贴而成，对于组成材料和生产工艺有较高的要求，部分厂家为了节省成本采用降低材料品质、减少生产检测工序的方式进行生产，但国内一般仅检测插入损耗、均匀性、高低温等数个基本参数且一般检测时间较短，很难发现产品隐患，而组成光分路器的无源器件往往是短时间内使用看不出潜在问题，需使用一段时间之后才会逐渐暴露出各种问题，早期在日本以及近期在台湾都曾发生过大面积更换光分路器的事件，所以需要有较好的检测手段对产品进行验证。烽火参考国外的认证方式认为需有高压锅“水煮”试验，可快速的验证其使用寿命，没有通过测试的产品在使用一段时间之后会出现各种问题。烽火光分路器也是国内首家做该项检测的公司，验证自身产品的可靠性。
　　且目前国内还存在一些厂家所供货产品和测试产品不一的情况，如在某运营商曾发现某大公司的现场连接器测试型号为其购买进口产品，但供货型号为其OEM小厂家的低端产品；光分路器也曾在多个省遇到这种情况。需运营商加强后评估机制来杜绝这些厂家的近似作弊的行为。
　　总之，由于线路产品特殊性以及运营商前期关注度不足，现有的市场还是较为混乱，一些技术含量较高的产品有数十甚至上百个厂家都宣称在生产，但按目前国内对这块技术的掌握程度来说是不可能出现这种情况的。现在的线路产品就如早期的光缆一样，会有一个逐步规范的过程。
　　4）线路施工
　　大范围的光缆施工特别是众多入户段光缆的施工对目前国内而言是即将面临的巨大问题。经验的缺乏使得运营商建立一套完整成熟的施工规范以及培养众多熟练的施工队来实现快速、稳定的FTTH建设较为困难，还需一段时间的技术和经验积累。
　　施工的难点主要在以下几个方面：
　　①施工模式
　　烽火一直倡导在FTTH阶段采用分阶段的施工模式，这点是在大量的项目经验中得来的最佳方式。将工程界面定义在接入点，实现第一期工程的快速检测和竣工，将繁杂的入户段光缆的施工放置在后期进行执行，这样一方面可以对整体项目很快的做完整的验收、另一方面可以减少由于初期实装率较低的问题带来的一次性投资较大的问题。如还是采用传统的端到端施工、测试，会因为各种终端环境的复杂性造成工程工期过长或者很难进行竣工。见图3所示。
　　
　　图3 分阶段施工界面
　　②施工工艺
　　光缆施工工艺有别于铜缆，在其性能的保障上需更为精细。弯曲度、应力、压力、拉力、光纤连接点的处理都对光缆的施工工艺提出了更高的要求，特别在今后大面积光缆覆盖的情况下不但要考虑光缆线路质量需满足线路开通的需要，还需考虑长期使用的性能和寿命。这块一方面对材料的选择，如光缆、连接器等，要求更为苛刻，也需要在施工方式上面有所改进。
　　③施工规范
　　现在在具体的施工规范上已经有所发展，如今年工信部主导的行标《宽带接入网的设计与施工规范》将这个光缆网的施工做了定义，但由于入户段网络的复杂性，规范内未进行更为细致的定义。现在部分研究院和运营商正在做该方面的工作。烽火也根据自身的经验，制作了部分满足规范化施工的产品。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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