《电力光纤到户组网典型设计》.pdf

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ICS29.24029.240备案号：

CEC国家电网公司企业标准Q/GDW5412010电力光纤到户组网典型设计TypicalnetworkingdesignofPowerFibertotheHome（PFTTH）2011-03-02发布2011-03-02实施国家电网公司发布Q/GDWQ/GDW5412010I目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14网络架构24.1网络位置24.2网络组成24.3网络拓扑结构34.4业务和接口44.5保护54.6网管64.7环境64.8电气特性65组网设计原则65.1总体原则65.2节点位置75.3线缆85.4设备配置85.5光通道衰减核算9附录A（资料性附录）典型应用11编制说明65Q/GDW5412010II前言为了有效推进电力光纤到户建设，规范工程管理，统一建设标准，国家电网公司组织制订了电力光纤到户系列标准，涉及设备技术条件、测试规范、信息安全、典型设计、施工验收及运行管理等环节。

本标准是系列标准中的典型设计部分，结合典型应用场景，对电力光纤到户网架结构、组网设计原则进行规范，用于指导电力光纤到户的规划、设计及施工等工作。

本标准的附录A为资料性附录。

本标准由国家电网公司智能电网部提出并解释。

本标准由国家电网公司科技部归口。

本标准负责起草单位：

国网信息通信有限公司。

本标准参加起草单位：

中国电力科学研究院、国网电力科学研究院、华北电网有限公司、上海市电力公司、浙江省电力公司、重庆市电力公司、吉林省电力有限公司。

本标准主要起草人：

范鹏展赵丙镇王继业庄自超孙雪飞郑祖翊吴新玲丁慧霞赵高峰。

Q/GDW54120101电力光纤到户组网典型设计1范围本标准规定了电力光纤到户网络架构和组网设计原则。

本标准适用于电力光纤到户组网的规划、设计及施工等工作。

2规范性引用文件下列文件对于本文的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T6113无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范GB/T7611数字网系列比特率电接口特性YD/T876用户接入网中综合传输电信业务和有线电视业务的技术要求YD/T1475接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络（EPON）YD/T1771接入网技术要求EPON系统互通性IEEE802.3信息技术系统间通信和信息交换局域网和城域网特定要求第3部分：

CSMA/CD接人方式和物理层规范TSB-89-ATIA/EIA-485-A应用指南3术语和定义3.1电力光纤到户PowerFibertotheHome（PFTTH）电力光纤到户（以下简称PFTTH）是指在0.4kV通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC）等线缆，将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互，“三网融合”等业务。

3.2馈线光缆FeederCable馈线光缆是指小区配电室至光缆交接箱处或光缆交接箱之间的光缆。

3.3配线光缆WiringCable配线光缆是指光缆交接箱至光纤分纤箱之间的光缆。

3.4入户光缆To-homeCable入户光缆是指从光纤分纤箱至用户终端之间的光缆。

3.5光缆分配点Optical-fiberDistributionPoint光缆分配点是指馈线光缆和配线光缆之间衔接的节点。

3.6用户接入点UserAccessPointQ/GDW54120102用户接入点是指配线光缆和入户光缆之间衔接的节点。

4网络架构4.1网络位置PFTTH的网络位置如图1所示。

图1PFTTH在电力通信网络中的位置示意PFTTH与其他网络实体之间的连接如图2所示。

终端设备通过用户网络接口（UNI）连接到PFTTH；PFTTH通过业务节点接口（SNI）连接到业务节点（SN），通过网络管理接口（NMI）连接到网管系统。

图2PFTTH与其它网络的连接参考4.2网络组成PFTTH系统的基本组成包括：

光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分布网络（ODN）三大部分，如图3所示。

图3PFTTH系统的组成4.2.1OLTOLT提供语音、数据、视频业务网络的互联接口，并实现网络管理的主要功能。

Q/GDW541201034.2.2ONUONU负责向终端用户提供所需的业务接口。

4.2.3ODNa）ODN负责连通OLT与所属的ONU。

ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配。

在PFTTH系统中ODN通常由光纤复合低压电缆、普通光纤光缆、光交接/配线设备、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备组成。

一个基本的ODN结构示意如图4所示。

b）PFTTH的ODN网络可分为三段，从局端机房到光缆分配点的馈线段；从光缆分配点到用户接入点的配线段；用户接入点到终端的入户段。

图4ODN网络基本结构4.2.4逻辑接口PFTTH有3类主要接口，即业务节点接口（SNI）、用户网络接口（UNI）和网络管理接口（NMI）。

4.2.4.1业务节点接口SNISNI是PFTTH和SN（业务节点）之间的接口（如Internet，PSTN，IPTV等）。

4.2.4.2用户网络接口UNIUNI是用户终端和PFTTH网络之间的接口。

UNI采用标准接口，以使功能尽量简单、操作简便、满足不同应用类型的需要。

4.2.4.3网络管理接口NMIPFTTH的管理应纳入网络管理体系。

PFTTH可通过NMI与上层网管系统相连，以便统一进行管理。

4.3网络拓扑结构无源光网络的ODN是一种点到多点结构，按照其连接方式其拓扑结构通常有：

星形、树形、总线形和环形四种结构。

在PFTTH中主要涉及星形和树形两种拓扑结构。

4.3.1星形星形拓扑是局端OLT与ONU之间按点到点配置，即ONU直接经一专用光链路与OLT相连，中间没有光分路器（OBD），如图5所示。

图5星形结构拓扑图Q/GDW541201044.3.2树形树形拓扑是无源光网络点到多点配置的基本结构，利用了一系列级联的光分路器对下行分路，传给多个用户，同时也靠这些光分路器将上行信号结合在一起传送给OLT，如图6所示。

树形拓扑使多个ONU可以共享同一光传输媒质和光电器件。

图6树形结构拓扑图4.4业务和接口4.4.1业务PFTTH系统可以承载的业务类型可分为两类，电力系统类业务和三网融合类业务。

4.4.1.1电力系统类业务a）用电信息采集；b）小区配电自动化；c）分布式电源控制；d）电动汽车充电控制；e）其他业务类型。

4.4.1.2三网融合类业务a）IP数据业务；b）语音业务，包括POTS语音业务或VOIP业务；c）视频业务，包括交互式视频业务和广播视频业务，如IPTV、CATV等；d）其他业务类型。

4.4.2接口4.4.2.1业务节点接口SNIPFTTH系统的SNI应支持GE接口，可选支持10GE、10/100BASE-T接口和E1接口。

a）GE接口SNI支持的GE接口可以是1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASEC-CX和1000BASE-T接口中的一种或多种，各种接口均符合IEEE802.3的规定。

b）10/100BASE-T接口SNI支持的10/100BASE-T接口应符合IEEE802.3的规定。

c）10GE接口SNI支持的10GE接口应符合IEEE802.3的规定。

d）E1接口Q/GDW54120105SNI支持的E1接口应符合GB/T7611的规定。

4.4.2.2用户网络接口UNIPFTTH系统的UNI应支持10/100BASE-T接口，可选支持GE接口、CATV接口、POTS接口。

a）GE接口UNI支持的GE接口可以是1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASEC-CX和1000BASE-T接口中的一种或多种，各种接口均应符合IEEE802.3的规定。

b）10/100BASE-T接口UNI支持的10/100BASE-T接口应符合IEEE802.3的规定。

c）CATV接口UNI支持的CATV接口应符合YD/T876的规定。

d）POTS接口UNI支持的POTS接口应符合YD/T876的规定。

e）RS485接口UNI支持的RS485接口应符合TSB-89-A的规定。

4.5保护为了提高网络可靠性，在PFTTH系统中可采用相关保护机制。

无源光网络系统有以下四种保护方式：

光纤备份（Type-A）、OLT端口备份（Type-B）、全备份（Type-C）、混合备份（type-D）。

在PFTTH中主要涉及光纤备份和OLT端口备份两种保护方式。

4.5.1光纤备份a）设备没有任何备份措施，OLT到光分路器纯光纤备份；b）主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤；c）业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间。

光纤备份保护方式如图7所示。

图7光纤备份保护4.5.2OLT端口备份a）OLT设备上有两个PON接口；b）此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护；c）保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重安全隐患，无法满足客户需求；d）无法定位故障。

OLT端口备份保护方式如图8所示。

Q/GDW54120106图8OLT端口备份保护4.6网管a）网管系统功能应符合YD/T1475的规定。

b）网管系统功能应支持对OLT和ONU的配置、故障、性能、安全等管理功能。

c）网管系统应具备标准北向接口，可接入通信综合网管进行统一管理。

4.6.1网管系统操作管理维护要求a）具备对EPON设备进行业务管理、故障管理、性能管理、拓扑管理、日志告警管理、安全管理方面的功能；支持管理YD/T1771中规定的业务，遵循其中操作、管理和维护方式规定，支持ONU批量配置下发和软件升级；b）支持SNMPV2、V3网管协议对EPON系统进行操作管理维护。

4.6.2OLT操作管理维护要求a）OLT的操作维护管理功能应支持对OLT本身的配置、故障、性能和安全管理，同时应支持通过OAM方式实现对ONU的远程管理；b）OLT的网络管理功能应支持SNMP协议和IEEE802.3中规定的OAM功能。

4.6.3ONU操作管理维护要求宜支持SNMPoverOAM方式管理。

4.7环境设备运行环境应符合基于以太网方式的无源光网络（EPON）系统第一部分：

技术条件8.1和8.2的规定。

4.8电气特性设备电气特性应符合基于以太网方式的无源光网络（EPON）系统第一部分：

技术条件8.3和8.4的规定。

设备的电磁兼容性指标应符合GB/T6113的规定。

5组网设计原则5.1总体原则5.1.1配电相关性PFTTH系统的组网设计应结合楼宇配电情况，合理规划光缆分配点、用户接入点的位置，以及线缆的选择。

5.1.2经济性PFTTH系统设计时应综合考虑设备成本、工程施工成本、网络运维成本等因素。

5.1.3可靠性Q/GDW54120107针对PFTTH的业务系统特性，为保证PFTTH业务的可靠性，宜采用Type-A光纤备份保护方式。

5.1.4可扩展性PFTTH系统的ODN网络一次性施工，线缆应预留足够的纤芯和设备端口满足业务扩展和光纤备份的需求。

5.1.5易实施PFTTH系统的路由设计和产品选型应满足工程实施便利性。

5.1.6易管理PFTTH系统组网设计，应规划清晰的拓扑、路由，尽量减少链路节点数量，方便网络的管理及资源调配。

5.2节点位置PFTTH系统组网设计应首先规划网络关键节点的位置。

网络关键节点包括：

局端、光缆分配点、用户接入点和终端。

5.2.1局端PFTTH系统的局端为ODN网络的起始点，通常设置在小区配电室、开闭所或变电站，宜集中部署。

结合城区电力系统供电特点和10kV通信接入网建设情况，PFTTH系统的局端位置选择宜遵循以下原则：

a）充分利用10kV通信接入网资源，在变电站至规划区域10kV通信接入网已建成的情况下，宜将规划区域的PFTTH的局端设置在变电站；在变电站至规划区域10kV通信接入网未建成的情况下，宜将PFTTH的局端设置在小区配电室或开闭所。

待10kV通信接入网建成后，可将局端上移；b）在小区用户数较多（1万户以上）的情况下，可将PFTTH的局端设置在小区的配电室。

5.2.2光缆分配点光缆分配点是多个用户接入点靠近OLT局端的光纤集中汇聚点，位置可依据小区配电电缆交接点进行确定，宜遵循以下原则：

a）光缆分配点宜选择在楼宇的配电间处，在特殊情况也可选在小区配电室；楼内没有设置楼宇配电间，直接由小区配电室进线为楼宇供电，应将光缆分配点选择在小区配电室；b）光缆分配点亦可承担用户接入点的功能，即由光缆分配点直接连接入户光缆实现就近用户的接入；c）光缆分配点处应安装光缆交接箱，完成馈线光缆和配线光缆的光纤接续。

5.2.3用户接入点用户接入点是多个用户的光纤集中汇聚点，可依据楼宇单元内配电电缆交接点进行确定，宜遵循以下原则：

a）一个用户接入点所带楼层不宜超过10层，用户不宜超过64户；b）用户接入点宜选择在楼宇单元配电电缆连接节点处，用户接入点数量应尽量少；楼宇单元内一个配电电缆连接的节点所带用户或范围超过上述容量时，可在合适楼层增加相应的用户接入点；c）用户接入点处应安装光纤分纤箱，完成配线光缆和入户光缆光纤接入，并完成配电线光缆和入户光缆的接续。

5.2.4终端PFTTH系统的终端为ONU设备的部署位置，是ODN网络的终点。

依据ONU用途可分为电力系统业务类和三网融合业务类。

终端位置选择宜遵循以下原则：

a）电力系统业务类ONU终端位置应靠近业务终端。

其用电信息采集业务ONU应选在楼宇单元用户接入点处；b）三网融合业务类ONU终端位置宜选在楼宇单元用户家庭内部。

Q/GDW541201085.3线缆线缆可分为三段：

馈线光缆、配线光缆和入户光缆。

5.3.1馈线光缆馈线光缆规划应遵循以下原则：

a）类型：

馈线光缆宜选用光纤复合低压电缆，在馈线光缆中间出现多次电缆接续等特殊情况可选用普通光缆；b）路由：

馈线光缆由小区配电室低压侧沿电缆沟、槽敷设至楼宇光缆分配点（楼宇配电间）处；c）容量：

馈线光缆的芯数应按所带楼宇最大用户容量进行配置，并为新业务开展和光纤备份保护提供预留。

5.3.2配线光缆配线光缆规划应遵循以下原则：

a）类型：

当连接的用户接入点与楼宇单元内配电电缆连接的节点位置相同时，配线光缆宜选用光纤复合低压电缆，在连接的用户接入点与楼宇单元内配电电缆连接的节点位置不同等特殊情况时，可选用普通光缆；b）路由：

配线光缆由楼宇配电间沿楼宇强电井槽敷设至用户接入点处；c）容量：

配线光缆的芯数应按所带用户接入点处最大用户容量进行配置，并为新业务开展和光纤备份保护提供预留。

5.3.3入户光缆入户光缆规划应遵循以下原则：

a）类型：

入户光缆宜选用皮线光缆。

在楼宇电能表集中安装、且施工条件适合的情况下，可选用光纤复合低压电缆入户；b）路由：

入户光缆优先选择强电井，入户端宜采用埋管、线槽方式入户；c）容量：

入户光缆芯数宜选择两芯。

5.4设备配置PFTTH系统网络主要设备包括：

光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分路器（OBD）。

5.4.1光线路终端（OLT）a）SNI接口数量及类型应根据实际需要进行配置；b）PON规划容量为最大用户数/32，向上取整；c）PON口规划数可预留5%的配置冗余数；d）在工程实施时，PON口数量可根据用户实际开通率分步进行配置。

5.4.2光网络单元（ONU）a）PON接口宜选用单PON口；b）电力系统相关业务类ONU，用户侧接口应配置RS-485和FE接口。

其中用电信息采集ONU单个RS485接口串接的电能表不应超过32块；c）三网融合业务类ONU，用户侧接口应配置FE接口，可依据实际需求选配POTS、CATV等接口。

5.4.3光分路器（OBD）a）电力系统相关业务采用一级集中分光（1：

32），OBD集中部署在小区配电室或开闭所；b）三网融合类业务根据实际需要可选择一级分光（1：

32）或二级分光（1：

2+1：

16或1：

4+1：

8）模式。

优先选用一级分光。

在用户数比较分散，最大分光端口无法有效利用（例如用户数少于16或8时）时，建议采用二级分光（1：

2+1：

16或1：

4+1：

8）的模式。

OBD部署在用户接入点、小区配电室或开闭所。

Q/GDW541201095.5光通道衰减核算5.5.1链路衰减要求ODN的光功率衰减与POS的分路比、活动连接数量、光缆线路长度等有关，设计时应控制ODN中最大的衰减值，使其符合系统设备OLT和ONU的PON口光功率预算要求。

光通道链路衰减要求如表1所示。

表1链路衰减要求组网模式最小损耗（dB）最大损耗（dB）EPON1325GPON828注：

a）当不含CATV业务时，回波损耗应大于35dB；b）含CATV业务时，所有回波损耗应大于55dB，线路总的光回损应大于45dB。

5.5.2光通道计算公式a）ODN光通道衰减所允许的衰减定义为S/R和R/S参考点之间的光衰减，以dB表示。

包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。

在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算。

ODN光通道模型如图5-1所示。

图9ODN光通道模型b）ODN网络链路的光功率衰减与光分路器的分光比、活动连接数量、光缆线路长度等有关，设计时应控制ODN中最大的衰减值，使其符合系统设备OLT和ONU的PON口光功率预算要求。

光路衰耗P计算公式为：

PLan1bn2cn3def（dB）

（1）公式

（1）中的参数说明如表2所示。

表2公式中参数说明参数单位说明Lkm光纤总长度adB光纤每公里衰减值n1个熔接点的数目bdB熔接点的损耗n2个机械接续点数目Q/GDW541201010表2（续）参数单位说明cdB机械接续点的损耗n3个连接器数目ddB连接器损耗edB光分路器损耗fdB工程余量公式

（1）中的参数取值如表3所示。

表3光连接器件器插入衰减参数名称平均损耗（dB）连接器0.3热熔接0.1连接点机械接续0.21:

6419.81:

3216.41:

1613.31:

8101:

47光分路器1:

23.51310nm（km）0.351490nm（km）0.25光纤（G.652D）1550nm（km）0.225.5.3光纤富余度要求表4光纤富余度要求网络长度要求传输距离5公里时富余度1.5dB传输距离10公里富余度2dB传输距离10公里富余度3dBQ/GDW541201011附录A（资料性附录）典型应用本附录按照不同的电气结构对塔楼、板楼、别墅三种建筑结构组建的15种楼宇模型进行PFTTH组网设计。

A.1塔楼塔楼一般指建筑物平面的长度和宽度大致相同的建筑结构。

依据楼层高度，可分为高层塔楼（20层及以下）和特高层塔楼（20层以上）。

A.1.1高层塔楼PFTTH系统组网设计依据建筑内部的电气结构，典型的高层塔楼电气结构可分为：

单强电井、多段供电方式；双强电井、多段供电方式；双强电井、二段供电方式等几种。

A.1.1.1单强电井，多段供电方式A.1.1.1.1基本情况a）建筑结构楼层高度为18层，每层用户数为8户。

b）电气结构1）在楼宇地下室设置1个低压楼宇配电间（以下简称楼宇配电间），整个楼宇为一个供电区域。

楼宇配电间通过强电竖井，为楼宇供电；2）楼宇配电间由小区10kV配电室低压侧引低压电缆进线；3）楼宇采用三段T接供电方式。

F1-F6供电段的配电电缆连接节点在楼宇配电间；F7-F12供电段由楼宇配电间引低压电缆供电，其配电电缆连接节点在F7；F13-F18供电段由楼宇配电间引低压电缆供电，其配电电缆连接节点在F13；4）电能表分层设置，每层区域集中。

A.1.1.1.2节点位置a）光缆分配点光缆分配点设置在楼宇配电间，并配置1个光缆交接箱。

b）用户接入点楼宇供电区域覆盖用户数为144户。

根据用户接入点规划原则：

1）数量。

应设置3个用户接入点；2）位置。

根据配电电缆连接节点位置。

第1个用户接入点设置在楼宇配电间，与光缆分配点重合，用户接入点的光纤分纤箱可与光缆交接箱共用；第2个用户接入点设置在F7配电电缆连接节点处，并配置1个光纤分纤箱；第3个用户接入点设置在F13配电电缆连接节点处，并配置1个光纤分纤箱；3）容量。

第1个用户接入点容量设计为48户，覆盖F1-F6用户；第2个用户接入点容量设计为48户，覆盖F7-F12用户；第3个用户接入点容量设计为48户，覆盖F13-F18用户。

A.1.1.1.3设备配置本设计按照用户100%开通进行设计，仅作为PFTTH系统规划用途。

在工程实施时设备采购部署应根据用户实际开通率进行配置，以保障设备投资。

a）光分路器Q/GDW5412010121）用电信息采集光分路器配置：

采用1级分光，使用集中部署在小区10kV配电室的1：

32光分路器（多个楼宇共用）；2）三网融合光分路器应依据用户接入点的设置和容量进行配置：

用户接入点1。

用户接入点1容量为48户，因此设置1个1：

32光分路器（一级分光）和1个1：

16光分路器（二级分光）。

其中1：

16光分路器为第2级，与部署在小区10kV配电室的1：

2光分路器（第1级，可为多个1：

16光分路器提供分光），构成二级分光结构。

用户接入点2。

用户接入点2容量为48户，因此设置1个1：

32光分路器（一级分光）和1个1：

16光分路器（二级分光）。

其中1：

16光分路器为第2级，将与部署在小区10kV配电室的1：

2光分路器（第1级，可为2个1：

16光分路器提供分光），构成二级分光结构。

用户接入点3。

用户接入点3容量为48户，因此设置1个1：

32光分路器（一级分光）和1个1：

16光分路器（二级分光）。

其中1：

16光分路器为第2级，将与部署在小区10kV配电室的1：

2光分路器（第1级，可为2个1：

16光分路器提供分光），构成二级分光结构。

b）ONU终端1）用电信息采集ONU配置：

楼宇供电区域覆盖用户数为144户，按144块电能表计算（如考虑楼道分表、地下室电能表等其他类型电能表，应增加相应电能表再计算），需要配置5个ONU（配置RS485接口）。

用户接入点1放置1个ONU，使用485线串接F1-F4的电能表；用户接入点2放置2个ONU，使用485线分别串接F5-F8和F9-F12的电能表；用户接入点