基于PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）的FTTH（光纖到戶）線路設(shè)計方案

一、引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，帶寬需求日益增加，傳統(tǒng)的銅纜通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代家庭對高速網(wǎng)絡(luò)的需求。光纖通信，特別是PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，因其高帶寬、長距離傳輸、低功耗等特點，成為了當前互聯(lián)網(wǎng)接入的主流技術(shù)。FTTH（光纖到戶）是PON技術(shù)的最前沿應(yīng)用之一，通過將光纖直接接入到家庭，提供超高速的互聯(lián)網(wǎng)、電視和電話服務(wù)。

本方案將詳細探討基于PON的FTTH線路設(shè)計，包括系統(tǒng)架構(gòu)、主控芯片選擇、設(shè)備設(shè)計及應(yīng)用。

二、PON技術(shù)概述

PON（Passive Optical Network）是一種基于光纖的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用無源光纖分配器（如分光器）在中心局端和用戶端之間進行信號傳輸。PON網(wǎng)絡(luò)通常分為兩種類型：GPON（Gigabit Passive Optical Network）和EPON（Ethernet Passive Optical Network）。其中，GPON以其更高的帶寬和更高效的信道利用率在FTTH中得到廣泛應(yīng)用。

FTTH（Fiber to the Home）是指將光纖直接鋪設(shè)到用戶家中的網(wǎng)絡(luò)接入方式。FTTH網(wǎng)絡(luò)中，主控設(shè)備通常包括OLT（Optical Line Terminal）和ONT（Optical Network Terminal）。OLT位于運營商局端，負責將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)中，而ONT則位于用戶端，負責接收并將數(shù)據(jù)傳遞給用戶設(shè)備。

三、FTTH線路架構(gòu)設(shè)計

基于PON的FTTH線路架構(gòu)通常由以下幾個部分組成：

1. 光源設(shè)備（OLT）

2. 光纖分配設(shè)備（光分配器）

3. 光終端設(shè)備（ONT）

4. 光纖線路

OLT設(shè)備是FTTH網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵部分，通常由多個PON端口組成，用于連接到不同的ONT設(shè)備。OLT設(shè)備通過光纖和無源分光器將數(shù)據(jù)分發(fā)到多個終端設(shè)備（ONT）。

四、主控芯片選擇與作用

在FTTH線路設(shè)計中，主控芯片在OLT和ONT設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用。以下是一些常見的主控芯片型號及其作用。

1. OLT端主控芯片

OLT端的主控芯片通常需要支持高帶寬、高速轉(zhuǎn)發(fā)及光纖接口的控制。以下是一些常用的OLT主控芯片及其功能。

(1) Marvell 88E6060

Marvell 88E6060是一款高度集成的千兆位以太網(wǎng)交換芯片，廣泛應(yīng)用于OLT設(shè)備中。該芯片支持多種以太網(wǎng)接口，并具備高吞吐量、高密度處理能力，適用于運營商級的PON設(shè)備。它集成了交換引擎、MAC（介質(zhì)接入控制）層以及流量管理功能，能夠處理從OLT到多個ONT的流量。

• 作用：Marvell 88E6060芯片在OLT端的作用主要是流量調(diào)度與交換，通過交換引擎和流量控制機制保障數(shù)據(jù)的有效轉(zhuǎn)發(fā)。

(2) Broadcom BCM6856

Broadcom的BCM6856是一款支持GPON和EPON的光網(wǎng)絡(luò)終端芯片，通常用于OLT中作為數(shù)據(jù)處理中心。它具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及高密度的接入需求。

• 作用：該芯片在OLT端的作用包括對接入數(shù)據(jù)流的管理、傳輸速率的調(diào)節(jié)、以及與多種類型ONT設(shè)備的兼容性確保。

(3) ZTE ZXUN30-1

ZTE的ZXUN30-1是一款專為GPON架構(gòu)設(shè)計的OLT主控芯片，支持多種類型的光接入方式，具有極強的吞吐能力和低延遲特性，適合FTTH應(yīng)用。

• 作用：該芯片在OLT端的作用是實現(xiàn)GPON協(xié)議棧的解碼與編碼、光信號的處理和傳輸，并與下游的多個用戶端進行數(shù)據(jù)通信。

2. ONT端主控芯片

ONT設(shè)備是FTTH網(wǎng)絡(luò)的用戶端設(shè)備，負責接收從OLT端傳來的光信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供用戶使用。ONT設(shè)備的主控芯片需要支持PON協(xié)議、信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理等功能。常用的ONT端主控芯片包括：

(1) Broadcom BCM53600

Broadcom的BCM53600系列芯片廣泛應(yīng)用于ONT設(shè)備中，支持GPON、EPON及其它以太網(wǎng)接口。該芯片具備高度集成的光接口控制器和交換模塊，支持高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。

• 作用：在ONT端，BCM53600的主要作用是解碼接收到的PON信號，將其轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)信號，供用戶設(shè)備（如計算機、路由器等）使用。

(2) Hisilicon HiSilicon 3516A

Hisilicon 3516A芯片是另一款在ONT設(shè)備中廣泛應(yīng)用的主控芯片，特別適用于支持GPON協(xié)議的設(shè)備。該芯片具備內(nèi)置的光接收模塊和高效的流量管理系統(tǒng)。

• 作用：該芯片在ONT端的作用是實現(xiàn)PON信號的解碼、處理和網(wǎng)絡(luò)接口的提供，為用戶提供穩(wěn)定的光纖接入服務(wù)。

(3) Microsemi SmartFusion2

Microsemi的SmartFusion2是一款結(jié)合了FPGA和ARM處理器的芯片，適用于高度定制的PON設(shè)備設(shè)計。該芯片可以提供高度靈活的網(wǎng)絡(luò)接口和信號處理能力，尤其在復雜的FTTH網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。

• 作用：SmartFusion2的主要作用是在ONT中實現(xiàn)PON協(xié)議的協(xié)議棧、數(shù)據(jù)流量的管理及網(wǎng)絡(luò)接口的處理。

五、光纖傳輸設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)拓撲

FTTH網(wǎng)絡(luò)通常采用點對多點的拓撲結(jié)構(gòu)，OLT位于網(wǎng)絡(luò)中心，通過無源光分配器（如1:8分光器）將光信號分發(fā)到不同的用戶端（ONT）。該設(shè)計不僅能夠降低成本，還能簡化網(wǎng)絡(luò)的維護和擴展。

OLT和ONT之間的光纖鏈接通常使用標準的SC、LC等光纖連接器，傳輸?shù)牟ㄩL為1310nm和1490nm，數(shù)據(jù)傳輸速率則為1Gbps或更高。

六、FTTH線路中的電源管理

FTTH線路設(shè)計中的電源管理至關(guān)重要。OLT和ONT設(shè)備均需要高效穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，特別是在高密度接入環(huán)境中。為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用了如DC-DC轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器等電源管理芯片。

七、FTTH系統(tǒng)中的測試與驗證

在FTTH線路設(shè)計和部署過程中，測試和驗證是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常見的測試方法包括光功率測試、鏈路延遲測試、帶寬測試等。

八、總結(jié)

基于PON的FTTH線路設(shè)計方案結(jié)合了高帶寬、高效能的PON技術(shù)，通過合理選擇主控芯片、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲和確保電源管理的穩(wěn)定，能夠為用戶提供高速、可靠的光纖接入服務(wù)。隨著PON技術(shù)的不斷進步和光纖網(wǎng)絡(luò)的普及，F(xiàn)TTH將成為未來家庭和商業(yè)環(huán)境中不可或缺的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。