小区光纤到户方案设计优秀.docx

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小区光纤到户方案设计优秀

苏州信息职业技术学院

毕业设计报告（论文）

系别：

通信与电子系

专业：

应用电子技术

班级：

应电

（1）班

学生姓名：

xxx

学生学号：

xxx

设计（论文）题目：

小区光纤到户方案设计

指导教师：

xxx

起讫日期：

2021-3-1—2021-6-10

小区光纤到户方案设计

摘要：

光纤入户（FTTP），又被称为光纤到屋（FTTH），指的是宽带电信系统。

它是基于光纤电缆并采用光电子将诸如三重播放、宽带互联网和电视等多重高档的服务传送给家庭或企业。

光纤通信以其独特的抗干扰性、重量轻、容量大等优点作为信息传输的媒体被广泛应用。

而利用已有的输电线路敷设光缆是最经济、最有效的。

中国地域辽阔，具有非常丰富的电力线路资源。

全国500KV和330KV的电力线路有25，094.16公里，220KV线路107，348.06公里，连上110KV线路共计310，000公里，所以我国的电力线路具有非常可观的应用前景。

由于光纤通信具有大容量、长距离和抗电磁干扰等优点，使光纤通信很好地适应了当今电力通信发展的需要。

特别是光纤复合架空地线（OPGW），结合了铝包钢线的高机械、高导电性和良好的抗腐蚀性，将电力架空地线与通信光纤有效地结合在一起，因此受到电力系统行业的重视，并逐渐被推广使用。

关键字：

光纤入户

毕业设计报告（论文）摘要

FTTHDesignCommunity

Abstract：

Theopticalfiberreceivesrightofresidence（FTTP）,alsoiscalledtheopticalfibertoroom（FTTH）,refersisthewidebandtelecommunicationsystem.Itwillbeandusesthephotoelectronbasedontheopticalfibercablesuchasthetelephonetertiarybroadcast,thewidebandInternetandthetelevisionandsoonthemultipleupscaleservicestransmitsforthefamilyortheenterprise.

Theopticalfibercommunicationsbyitsuniqueanti-jamming,theweightlight,thecapacitybigandsoonthemeritsiswidelyappliedastheintelligencetransmissionmedia.Butusesalreadythetransmissionlineplacingopticalcablewhichhasismosteconomical,mosteffective.TheChinavastinterritory,hastheextremelyrichpowercircuitresources.National500KVandthe330KVpowercircuithas25,094.16kilometers,the220KVline107,348.06kilometers,isconnectedincludingtheabovethe110KVlinetotal310,000kilometers,thereforeourcountry'spowercircuithastheextremelyconsiderableapplicationprospect.

Becausetheopticalfibercommunicationshaslargecapacity,meritsandsoonlongdistanceandanti-electromagneticinterference,causestheopticalfibercommunicationstomeetnowtheelectricpowercorrespondenceneedtodevelopwell.Speciallyopticalfibercompoundoverheadgroundwire（OPGW）,unifiedanaluminumpackageofsteelwirehighmechanical,thehighelectricalconductivityandthegoodcorrosionresistivity,theelectricpoweroverheadgroundwireandthecorrespondenceopticalfiberunifieseffectivelyintogether,thereforereceivestheelectricalpowersystemprofessionthevalue,andispromotedgraduallytheuse.

Keywords:

OpticalfiberResidence

1小区光纤到户的概述

1.1光纤技术的原理

1.1.1光纤概述

光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。

中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是15mm~50mm，大致与人的头发的粗细相当。

而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。

芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。

再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。

光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。

纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。

陆地上的光纤通常埋在地下1米处，有时会受到地下小动物的破坏。

在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。

在深水中，它们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被渔船撞坏。

光纤分类

光纤主要分以下两大类:

传输点模数类

传输点模数类分单模光纤（SingleModeFiber）和多模光纤（MultiModeFiber）。

单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。

多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。

与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。

折射率分布类

折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。

跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。

在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。

渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。

纤芯的折射率的变化近似于抛物线。

折射率分布类光纤光束传

连接方式

光纤有三种连接方式。

首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。

连接头要损耗10%到20%的光，但是它使重新配置系统很容易。

第二，可以用机械方法将其接合。

方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来。

可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大。

机械结合需要训练过的人员花大约5分钟的时间完成，光的损失大约为10%。

第三，两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。

融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同的，但也有一点衰减。

对于这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量会和信号交互作用。

发送和接收

有两种光源可被用作信号源：

发光二极管LED（light-emittingdiode）和半导体激光ILD（injectionlaserdiode）。

它们有着不同的特性。

光纤的接收端由光电二极管构成，在遇到光时，它给出一个点脉冲。

光电二极管的响应时间一般为1ns，这就是把数据传输速率限制在1Gb/s内的原因。

热噪声也是个问题，因此光脉冲必须具有足够的能量以便被检测到。

如果脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常低的水平。

接口

目前使用的接口有两种。

无源接口由两个街头熔于主光纤形成。

接头的一端有一个发光二极管或激光二极管（用于发送）。

另一端有一个光电二极管（用于接收）。

接头本身是完全无源的，因而是非常可靠的。

另一种接口被称作有源中继器（activerepeater）。

输入光在中继器中被转变成电信号，如果信号已经减弱，则重新放大到最强度，然后转变成光再发送出去。

连接计算机的是一根进入信号再生器的普通铜线。

现在已有了纯粹的光中继器，这种设备不需要光电转换，因而可以以非常高的带宽运行。

1.2光缆

光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。

光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。

光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点:

频带较宽。

电磁绝缘性能好。

光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号,因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。

当然,抽头困难是它固有的难题,因为割开的光缆需要再生和重发信号。

衰减较小。

可以说在较长距离和范围内信号是一个常数。

中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目,可降低成本。

根据贝尔实验室的测试,当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时,其误码率为10—8,可见其传输质量很好。

而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。

在使用光缆互联多个小型机的应用中,必须考虑光纤的单向特性,如果要进行双向通信,那么就应使用双股光纤。

由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择,因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。

在普通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的。

因为光缆只能单向传输。

为了实现双向通信,光缆就必需成对出现,一个用于输入,一个用于输出。

光缆两端接光学接口器。

安装光缆需格外谨慎。

连接每条光缆时都要磨光端头,通过电烧烤或化学环氯工艺与光学接口连在一起,确保光通道不被阻塞。

光纤不能拉得太紧,也不能形成直角。

光纤的类型由模材料（玻璃或塑料纤维）及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。

常用的光纤缆有μm芯、125μm外层、单模。

μm芯、125μm外层、多模。

c.50μm芯、125μm外层、多模。

d.100μm芯、140μm外层、多模。

1.3光纤通信系统及其构成

光纤通信系统

光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。

•光源是光波产生的根源。

•光纤是传输光波的导体。

•光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。

•光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。

光纤通信系统的主要优点有:

传输频带宽,通信容量大。

线路损耗低,传输距离远。

抗干扰能力强,应用范围广。

线径细,重量轻。

抗化学腐蚀能力强。

光纤制造资源丰富。

1.4光缆的种类和机械性能

单芯互联光缆

应用范围：

•跳线。

•内部设备连接。

•通信柜配线面板。

•墙上出口到工作站的连接。

•水平拉线,直接端接。

•适用于使用环氧树脂或LIGHTCRIMP连接头端接。

性能优点：

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

•Aramid抗拉线增强组织,提高了对光纤的保护。

•UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

•设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

双芯互联光缆

应用范围：

•交连跳线。

•水平走线直接端接。

•光纤到桌。

•通信柜配线面板。

•墙上出口到工作站的连接。

•适用于使用环氧树脂或LIGHTCRIMP连接头端接。

性能与特点：

•光纤之间易于区分。

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

•Aramid抗拉线增强组织提高了对光纤的保护。

•UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

•设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

分布式光缆

应用范围

•多点信息口水平布线。

•垂直布线。

•大楼内主干布线。

•从设备间到无源跳线间的连接。

•从主干分支到各楼层应用。

•适用于胶水型光纤连接头以及LIGHTCRIMP光纤头端接。

性能与特点

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

•按照EZA标准色码标识。

•UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

•设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

•防护网可抵挡尖锐物损伤。

分散式光缆

应用范围

•分散光缆组合。

•多根光纤交插连接,结构坚固。

•水平光纤到多站点出口,端接简单、直接。

•适于环氧树脂光纤连接头以及LIGHTCRIMP光纤头直接端接。

性能与特点

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

•2.4mm独立光纤辅单元,允许带套连接头端接。

•UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

•设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

•走线方式高度灵活。

•Aramid抗拉线增强组织提高了对光纤的保护。

分散式光缆有4芯、6芯、8芯、12芯。

室外光缆4～12芯铠装型与全绝缘类型

应用范围

•园区中楼宇之间的连接。

•长距离网络。

•主干线系统。

•本地环路和支路网络。

•严重潮湿、温度变化大的环境。

•架空连接（和悬缆线一起使用）、地下管道或直埋、悬吊缆/服务缆。

性能与特点

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

•套管内具有独立TIA彩色编码的光纤。

•轻质的单通道结构节省了管内空间,管内灌注防水凝胶,以防止水渗入。

•设计和测试均根据BellcoreGR-20-CORE标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

•Aramid抗拉线增强组织提高了对光纤的保护。

•聚乙烯外衣对紫外线或恶劣的室外环境有保护作用。

•低磨擦的外皮使之可轻松穿过管道,完全绝缘或铠装结构,撕剥绳使剥离外表更方便。

室外光缆有4芯、6芯、8芯、12芯,又分铠装和全绝缘型。

室外光缆24～144芯铠装类型与全绝缘类型

应用范围

•园区中楼宇之间的连接。

•长距离网络。

•主干线系统。

•本地环路和支路网络。

•严重潮湿、温度变化大的环境。

•架空连接（和悬缆线一起使用）、地下管道或直埋。

性能与特点

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•绝缘结构可避免雷击。

•套管内具有独立TIA彩色编码的光纤。

•轻质的单通道结构节省了管内空间,管内灌注防水凝胶,以防止水渗入,注胶芯完全由聚脂带包裹。

•设计和测试均根据BellcoreGR-20-CORE标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

•Aramid抗拉线增强组织性能,提高对光纤的保护。

•聚乙烯外衣在紫外线或恶劣的室外环境下有保护作用。

•低磨擦的外皮使之可轻松穿过管道,完全绝缘或铠装结构,撕剥绳使剥离外表更方便。

室外光缆24～144芯光缆分全绝缘和铠装,规格有24、36、48、60、72、96、144芯7种。

单管全绝缘型室内/室外光缆

应用范围

•在不需任何互联设备情况下,由户外延伸到户内,线缆具有阻燃特性。

•园区中楼宇之间的互连。

•本地线路和支路网络。

•严重潮湿、温度变化极大的环境。

•架空连接（和悬缆线一起使用时）。

•地下管道或直埋。

•悬吊缆/服务缆。

性能与特点

•高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

•LSZH的设计符合低毒、无烟的要求。

•套管内具有独立TIA彩色编码的光纤。

•轻质的单通道结构节省了管内空间,管内灌注防水凝胶,以防止水渗入,注胶芯完全由聚脂带包裹。

•设计和测试均根据BellcoreGR-20-CORE标准。

•扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:

1995标准。

•Aramid抗拉线增强组织提高对了光纤的保护。

•聚乙烯外衣在紫外线或恶劣的室外环境下有保护作用。

•低磨擦的外皮使之可轻松穿过管道,完全绝缘或铠装结构,撕剥绳使剥离外表更方便。

室内/室外光缆有4芯、6芯、8芯、12芯、24芯、32芯。

2目前的小区光纤到户

2.1小区光纤入户（FTTH）现状

设备成本过高造成投资效益低是阻碍FTTH发展关键因素。

众所周知，目前FTTH的设备价格还非常高昂，往往一线售价近1000美元，但在日本和美国等发达国家却得到了较好的发展，其原因之一就是其电信运营商可以向用户收取较高的服务费。

据了解，在日本电信运营商向FTTH用户每月收取5000—6000日元服务费，折合人民币约400—500元，在美国FTTH用户每户每月服务费也约为80—100美元，电信运营商的FTTH网络一般2—3年可以收回投资，这种投资效益显然是不错的。

但在中国，情况则完全不同。

目前，在国内不少城市，由于激烈的市场竞争，ADSL和基于5类线的LAN宽带接入月使用费已降到50元人民币以下，个别月使用费较高的地区，如深圳，月使用费也只有100元人民币。

基于这种宽带接入服务的资费水平根本无法支撑FTTH网络建设和运营，投资回收周期长达10年，这样的投资效益显然不可能唤起电信运营商的投资兴趣。

可见，宽带接入市场需要的是低成本的FTTH，惟有低成本的FTTH才会有应用和发展的机会，而且也一定会有发展的机会。

所谓的低成本FTTH应该是每线低于人民币2000元甚至1000元，只有这样，FTTH才可能在我国大规模普及和发展。

2.2符合国情的FTTH接入技术

实现FTTH的技术方案直接决定FTTH设备的制造成本。

目前，FTTH接入技术主要有两大类：

基于无源光网络（PassiveOpticalNetwork—PON）接入技术的EPON和GPON，基于小区有源交换接入（ActiveOpticalNetwork——AON）的FiberP2P技术。

十年前，PON技术提出之初，是因为当时光纤非常昂贵（每芯每米十几元甚至几十元），而PON的一点对多点（P2MP）技术能有效节约光纤，特别是当无源光分配器非常靠近用户的时候；同时PON又是无源网络，便于维护和管理。

今天，随着光纤生产技术的成熟和普及，光缆的市场价格（每芯每米只需几毛钱）已低于普通铜质缆线的价格，PON节约光缆的优势在今天并不突出。

另外，我国FTTH主要目标市场是大中小城市住宅小区的住户，城市住宅小区一般为花园式住宅小区，其突出特点是：

住户密度高，住宅小区配备通信机房，主要用于安装电信运营商的宽带接入设备，因此PON的无源网络的优势在我国住宅小区不能充分发挥和体现。

而PON与生俱来的设备成本高，带宽多用户共享，配线节点分散，用户无法自由选择运营商，接入端口利用率低，网络结构不灵活等劣势，却恰恰是AON的FiberP2P网络结构所轻而易举能克服和避免的。

特别一提的是，PON设备成本比AON高许多，高成本成为PON推广应用的最大障碍。

由此可见，基于我国住宅小区的特点，可能小区有源交换AON的点对点（P2P）技术更符合我国国情。

而现有小区宽带接入更多采用基于五类线+LAN的方案。

由于五类线传输距离受限、宽带有限、容易被干扰、接头容易被腐蚀，所以，基于五类线+LAN的宽带网络有组网不灵活、网络不稳定、故障率高、维护量大、寿命短的特点。

2.3案例分析

下图是一个典型的“五类线+LAN”宽带组网方案图：

图2-1宽带组网方案图

该方案由于采用五类线作为主要的传输材料，具有敷设成本低廉、快捷的优点；但同时，由于五类线的限制，方案中有许多固有的缺点：

距离限制：

五类线有效传输距离最多为100米，而小区内部连线距离多集中在50—1000米之间。

当距离超过100米时（如上图中的“C栋”），只能采用交换机级联、网络延伸器等严重牺牲带宽和可靠性的解决方案。

中间环节多、可靠性差：

从小区中心交换机到用户电脑，中间经过了多级设备转接，增加了链路中不必要的有源和无源的转接环节，大大地降低了网络的可靠性和带宽的可用性。

强电干扰：

由于有不少于五类线暴露在室外，极易引入电磁干扰，影响通信质量。

遇到雷雨季节，任何由五类线感应的雷电都足以让与之相连的各种网络设备损坏，不仅严重影响服务质量，而且带来直接设备损失。

增加维护量。

网络带宽无保障：

五类线多采用10/100M自动协商机制。

由于传输质量的不可靠、接头易老化等原因，基于这种“五类线+LAN”的宽带经常只能工作在10Mbase-T,并且容易掉线，用户难以体验到宽带的优越性和极速上网的感觉。

由此引起用户的投诉和退网也就在所难免。

网络寿命受限：

五类线设计寿命为5-8年，实际应用中，由于线材老化接头腐蚀、灰尘影响等原因，基于“五类线+LAN”的小区宽带在两三年后就极不稳定，维护量大大增加。

到那时候再重新敷设光纤，即浪费资源，又会破坏小区规划。

所以，新的小区光纤到户规划设计已经刻不容缓。

3小区光纤到户的设计方案

3.1“FTTB+LAN”小区宽带

这是目前光纤到小区的升级方案。

光纤敷设到小区后，接入光纤宽带接入设备，在分别由光纤敷设到各楼栋单元，经过五类线连接到各住户。

图3-1小区设备连接图

图3-2楼栋单元连接图

3.2利用现有的楼内的网络，将整个小区统一接入宽带。

在这种方式中：

每个用户上网是通过小区内申请、开通、付费、使用和维护，各个环节的程序上比到外部单位更加简单快捷，价格比用户目前使用的费用大幅度下降，而速度极大提高。

接入方式：

FTTX+LAN方式：

这是基于Ethernet的宽带接入技术,也是目前应用广泛的接入方式。

在这种接入方式中,传输介质是由光纤和铜芯UTP线两种材料构成的。

其中主要为有FTTZ（Zone--光纤到小区）。

在住宅小区中,主要采用FTTB+LAN方式,由于LAN多采用快速Ethernet组网方式,所使用的铜缆多数是五类或超五类甚至六类UTP（至少也是3类UTP）,其数据传输性能和抗干扰能力远优于普通的电缆。

若采用千兆位以太网组网技术,可轻松实现10Mbps到户100Mbps到楼的宽带接入服务,小区光纤的出口可直接接至城域光纤主干网、ATM主干网或经相关网络设备接入Internet。

由于采用光纤到大楼（FTTB）或光纤到小区（FTTZ）的方式,解决了五类线缆在传输距离的限制。

光纤到楼后接入网络端口分配单元（NPPU）,由光电转换设备（O/E）和楼层交换机等构成网络端口分配单元,分配后的网络端口为10BASE-T,通过五类UTP送至每户的高速数据插座（RJ45