PON光链路层监测在FTTH网络高效运维中的运用

　　近年来都在兴起大规模部署FTTH网络的浪潮， FTTH（Fiber To The Home ），顾名思义就是一根光纤直接到家庭。具体说，FTTH是指将光网络单元（ONU）安装在住家用户或企业用户处，是光接入系列中除FTTD（光纤到桌面）外靠近用户的光接入网应用类型。FTTH的显着技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。说到FTTH，首先就必须谈到光纤接入。光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。光纤用户网的主要技术是光波传输技术。目前光纤传输的复用技术发展相当快，多数已处于实用化。根据光纤深入用户的程度，可分为FTTC、FTTZ、FTTO、FTTF、FTTH等。

　　作为FTTH接入解决方案，阿尔卡特朗讯提出了新型的低成本网络运维解决方案。这个方案基于阿尔卡特朗讯的嵌入式PON光链路层监测技术。将OTM和OTDR嵌入到光收发模块上，从而实现对光纤的纠正、预防、监测等能力。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL 和HFC 网相当，这使FTTH 的实用化成为可能。据报道，早在1997 年日本NTT 公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增；美国在2002 年前后的12 月中FTTH 的安装数量增加了200%以上。可对光纤到户的市场，各公司却各持己见：美国A T & T 公司对FTTH 并不看好，在OFC2004，该公司认为带宽不是，发展应用和内容才是关键，因此在相当的时间内，FTTH 的市场可能很小；而美国运营商Verizon、Sprint 则比较积极，并且在OFC2004 上介绍了它们发展FTTH 的计划和技术方案 。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网也已经在武汉、成都等城市开展，预计在2012年前后，在我国从沿海到内地，从东到西将兴起光纤到户建设的高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本进一步降低到家庭能承受的水平， FTTH 的大趋势是不可阻挡的。该运维方案能不仅实现OLT和ONT两端的OTDR监测，还提供相应的监控分析软件套件，有助于运维人员快速分析海量数据信息，并获取对网络状态的有效认识和预先报警信息。

　　综合管理方案保障实时监控

　　无源光接入网络是面向未来的网络，其可在无需增加户外光网络投资的情况下，提供高速的带宽，以满足用户现在和将来的需要。另外，无源光网络相比传统的铜线网络在节省运营成本方面还有着明显的优势。运营费用的节省对运营商来讲是至关重要的，Verizon在财报中就提出将节省大型网络运营成本作为其发展FTTH网络的主要动力之一。在接入网络迅速发展的过程中，传统电信业务和商业运营模式越来越难以满足用户和市场的需要，固网运营商面临着来自用户和业务的多重挑战，具体包括：（1）互联网对传统语音业务的冲击；（2）收益的增长速度远远落后于带宽的增长速度；（3）移动通信对固定通信的替代；（4）市场竞争不断加剧；（5）用户需求的个性化日益突出。除此以外，运营商之间的竞争明显加剧：固网运营商之间深入对方的传统领地抢夺高端客户，移动运营商与传统固网运营商争夺企业信息化市场，有线电视广播运营商也在积极拓展宽带业务。

　　无源光接入网对运营商来说都是一个崭新的系统。为迎接新型网络带来的挑战，运营商要求设备商提供更高效的解决方案以保持其高水平的客户满意度，并节省运营费用。

　　在较高的协议层进行端到端的监测是目前常用的监测长距离光网络的方案，这种方法在城域和传输网中经常用到。如果LOS、BER等门限值超标，报警信号将通知维护人员来解决问题并修正网络的性能。然而这些参数无法说明物理层发生故障的根本原因，而且在发出报警信息前，网络的传输品质已经受到了影响。在此情势下，阿尔卡特朗讯提出了综合管理解决方案，具有如下优势。

　　保证网络的连续运行，监测网络但不影响在线业务，预先发现每条链路的衰减情景。

　　定位链路衰减发生的位置，以便运营商适时进行网络维护。

　　SFP光模块提供的物理层参数

　　图1 嵌入式OTDR—监控叠加在下行数据流上的反射调制信号

　　该方案可以监测包括物理层及其以上的多个网络层的状态，助力运营商降低运营费用，提高客户满意度。

　　目前阿尔卡特朗讯所有的OLT和ONT设备都能通过特定的光模块支持OTM功能，表1是通过在线方式和人工方式提取的主要OTM技术参数。

　　嵌入式OTDR技术的突出优势

　　阿尔卡特朗讯开发了一套OTM管理套件，能避免客户面对复杂的数据，利用这套工具可以快速地对ODN网络现状有个整体的认识，并对重要报警立即采取行动。阿尔卡特朗讯的光纤网络分析平台能通过从高一层收集额外的信息（如LOS, BER等）、优化测量参数的读取、系统产生的报警等研究相关参数的相关性，帮助运营商进行高效的故障诊断。

　　主要的OLS OTM功能已经通过光纤网络分析平台在FTTH网络中呈现给运营商。然而，ODN网络一些新的参数对于网络监控也是非常重要的。有源器件之间端到端的链路损耗，不同区间的衰减，链路的发射等都具有相关性，都可用于评估ODN的网络质量。链路损耗可以通过从有源器件读取的光功率参数计算出来，但是这仍然不足以解决ODN网络的问题。如果链路损耗增加，发生故障的具体位置将无法得知。OTDR（光时域反射）是一种业内公认的有效设备，可用于测量整个光纤链路沿线的光衰减情况，并对光纤故障位置点提供完整的定位和多种相关信息。

　　阿尔卡特朗讯通过贝尔实验室实现了将OTDR功能集成于光收发器模块上，结合光纤网络分析系统，运营商将被赋予在不中断正常业务情况下，对光纤网络实施连续监控物理层状态的能力，同时无需额外的测试设备和技术人员。

　　在下行方向数据业务流可正常工作，业务不会中断。和传统的OTDR相比，该方案不仅仅能够从光纤的一端“听”信号的反射，而且可以对叠加在正常PON下行数据流上的正弦波模块的反射信息进行图形化监听。正弦波的频率可以跨越一定的频率范围，对应的反射数据可以进行傅立叶变换以产生相同反射信息，就如同常规的基于脉冲的OTDR反射信息一样。

　　这一理念是重复利用PON的数据收发器装置，可以在数据波长上实现对光纤的监控，无需依靠代理波长，这种技术对于未来向WDM PON演进同样非常有价值。贝尔实验室已经在2009年成功演示了嵌入式OTDR技术。作为基于OLT侧单端OTDR技术的改进方案，阿尔卡特朗讯提议在网络架构中增加一个新的元素DPM—监控分界点。插入DPM将仅占用GPON光预算的很小部分（约1dB）， DPM作为反射元素被设计到光纤链路上特定的位置。当网络即将发生故障时，监控分界点可以帮助运营商辨别故障是发生在运营商网络，或是客户的家庭网络。