通信工程设计(论文)-通信分公司光纤光速宽带接入工程设计.doc

成人高等学历教育毕 业 设 计（论 文）题 目： xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计 姓 名： 学 号： 专 业： 通信工程 级别专业（形式层次）： 指导教师： （签名）2014年 9月 15 日xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计摘 要近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。光纤通信技术是目前发展很迅速的一种通信技术，并已成为现代通信的主要技术之一。光纤通信技术作为世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具，它已深刻地改变了电信网的面貌，成为现代信息社会最坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。本文简要介绍世界宽带接入网发展的状况和主要应用，然后讲述了宽带光纤接入网的优点。接下来重点分析了宽带点到点有源以太网光纤系统和宽带点到多点的无源光纤系统的特点和应用。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，对于电信带宽的需求越来越高，所以相对技术指标越来越严格，越来越高端，从而满足用户三网融合的愿景并实现高速率传输体验。本文最后重点提出光纤接入网的发展跨越APON、EPON及至GPON的阶段的初步设想。关键字： 光纤接入网 ，PON网络，EPON，GPONXx city communications branch broadband access engineering fiber optic lightAbstractIn recent years, the new technological revolution represented by Internet is profoundly changing the traditional telecommunication concept and system structure, as countries access network market gradually opening, the relaxation of the telecom regulation policy, competition is increasingly intensified and expanded, the rapid emergence of new business requirements, cable technology, including optical fiber technology and the development of wireless technology, access network has become the focus of attention. Optical fiber communication has a large capacity of communication, high quality, stable performance, strong electromagnetic interference, confidentiality, etc. In the access network, optical fiber access will also become the focus of development. Optical fiber access network is the development of broadband access solution in the long run.Optical fiber communication technology is a kind of communication technology is now developing very rapidly, and has become one of the main technology of modern communication. Optical fiber communication technology as an important symbol of the world new technology revolution and the information of the main tools in the future information society, it has profoundly changed the face of the telecommunication network, become one of the most solid foundation of modern information society, and to show our beautiful future.This paper briefly introduces the broadband access network development situation and the main application, and then tells the story of the advantages of broadband optical fiber access network. Then analyses the broadband point-to-point active Ethernet optical fiber system and broadband point to multi-point passive features and applications of optical fiber system. With the development of data communication and multimedia business requirements, the demand for telecommunications bandwidth more and more high, so the relative technical indicators are more and more strict, more and more high, to meet user triple play high rate transmission on the vision and experience. Finally, the paper mainly puts forward the development of optical fiber access network across APON and EPON and GPON phase of the initial assumption.Key words:Optical fiber access network, PON network, EPON and GPON.目录第1章 绪论1第2章 宽带接入概述52.1 宽带接入网发展的状况52.2 宽带接入网主要应用52.3 宽带光纤接入网的优势5第3章 光纤通信53.1 光纤的历史53.2 光纤的分类53.2.1 按原材料划分53.2.2 按传输模式数量划分53.2.3 按折射率划分53.3 光纤的应用53.4 光纤的传输原理、性质及影响因素53.4.1 直线传播53.4.2 光的折射53.4.3 光的全反射53.4.4 光纤通信有以下的传输特性：53.4.5 影响光纤的因素63.5 光纤通信系统53.5.1 光纤通信技术53.5.2 光纤通信特点5第4章 光纤接入网54.1 点到点有源以太网系统54.2 点到多点无源光网络系统54.2.1 无源光网络技术54.2.2 APON和BPON54.2.3 EPON/GEPON54.2.4 GPON5第5章 xx公司FTTX网络规划设计方案55.1 PON系统简介55.1.1 华为GPON 设备介绍55.2 FTTx网络规划思路55.3 FTTX标准组网规划方案55.3.1 FTTB组网规划方案介绍55.3.2 FTTH组网规划方案介绍55.4 FTTX网络安全机制55.4.1 PON网络保护模式55.4.2 OLT上联口保护模式55.4.3 ONU设备接入和认证55.4.4 用户的认证和绑定55.4.5 业务隔离55.4.6 数据保密55.4.7 网络安全55.4.8 设备安全55.4.9 系统冗余和备份55.4.10系统保护55.5 FTTx网络管理模式55.6 FTTX光接入开通注意事项5结论5致谢5参考文献5xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计第1章 绪论光纤自发明过后，不断的发展，不断的更新换代，人们越来越离不开光纤了。伴随着社会的进步与发展，通信向大容量、长距离的方向发展是必然的。由于光波具有极高的带宽，从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来通信是人们一直追求的目标。光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光纤易折断，通常被封装在保护套中。日常生活中，光纤的发射端利用发光二极管或激光将光信号传送至光纤，光纤的接收端用的是使用对光敏感的器材检测脉冲。光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。纤系统包含的设备数量少，可靠性高，设备越少，发生的故障就越小。随着生产的工业化，光纤的价格越来越便宜，而且光纤用到的原材料主要是二氧化硅，取材丰富。光纤具有高带宽，低损耗，重量轻，抗干扰能力强，保真度高，工作性能可靠，低成本，取材丰富等诸多的优点。光纤的带宽宽，其传输的容量大。q光纤与同轴电缆相比，其损耗要小得多，这也使其能传输的距离要远得多。此外，在有线电视频道内不需要像电缆干线那样必须引入均衡，且其损耗几乎不随温度而变，不用担心其因环境温度变化而造成干线电平的波动等。当今天电信网络处在一个高速发展的阶段，人类的需求也越来越高，从光纤的引进促进了电信网络高带宽的飞速发展。在技术层面上，实现宽带、语音、IPTV三网融合的愿影在PON网络中能够得以实现，并向往迈向光速时代。1福州大学本科生毕业设计(论文)第2章 宽带接入概述2.1 宽带接入网发展的状况进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了大发展阶段。到2010年底，总用户数已经达到9.5亿，成为电信史上发展最快的电信业务之一，甚至比移动业务还快。光纤接入网，特别是光纤到驻地（FTTP）或是光纤到家（FTTH）而言，全球已经开始进入启动实施阶段，仅美国就有895个FTTP项目，多半是地方政府、公共公司、房地产开发商和非主导电信运营商的项目。我国宽带接入网在近两年发展也十分迅速，据初步统计，到2010年底我国宽带用户为9800万，用户数占比成为仅次于美国的第二大宽带接入市场，其中主导技术是ADSL，ADSL2及ADSL2+，其次是以太网技术。对于FTTH的技术已开始跟踪布入各大城市的布署当中，已慢慢实现FTTH技术。2.2 宽带接入网主要应用从宽带应用来看，按照美国相关公司的分析，初期的宽带应用主要是在高速上网，可以使上网增加百分之三十。此后，随着业务量的大规模拓展，开发新的业务成为继续发展的动力。慢慢IPTV，语音视频等脱颖而出。从而引申出了有关三网融合的高技术产生，推动了整个互联网的兴起。2.3 宽带光纤接入网的优势 随着光纤在长途网、城域网及至接入网主干段的大量应用，逻辑的发展趋势将是继续向接入网的配线段和引入线部分延伸，关键是推进带度有多快，取决于多种因素，包括市场需求、竞争的需要、应用的刺激、技术的进步，成本的下降和配套运维系统的开发等等。我国在2008年举办奥运会和2010年举力世界博览会这两大事件将在一定程度上推进宽带光纤接入网的发展。2xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计第3章 光纤通信3.1 光纤的历史1966年7月，英籍华裔学者高锟在PIEE杂志上发表论文光频率的介质纤维表面波导，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性。1970年，美国康宁玻璃公司的三名科研工作者马瑞尔、卡普隆、凯克成功地制成了世界第一更低损耗的石英光纤，传输的损耗只有20分贝，开创了光纤通信的新篇章，是光通信研究的重大实质性突破。1970年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器。接着光纤得到了飞速的发展，1922年贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输9000km 的光放大器，其最初速率为5Gbps，随后增加到10Gbps，并通过商业化实验了光纤到户。3.2 光纤的分类 3.2.1 按原材料划分石英光纤的铅芯和包层是又高纯度的二氧化硅掺有适量的杂质制成，它具有损耗低，强度和可靠性高的优点，在光纤通信中主要用的是石英光纤。3.2.2 按传输模式数量划分光纤分为单模和多模。单模只传输主模，由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，适于大容量、长距离的传输系统。单模光纤使用的波长是1310nm及1550nm。多模光纤有多个模式在光纤中传输，由于色散和相关，其传输性能较差、频带窄、容量小、距离短。3.2.3 按折射率划分光纤分为越变式光纤和渐变式光纤。越变式光纤纤芯的折射率和保护支的折射率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面，折射率呈阶梯性变化。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为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。3福州大学本科生毕业设计(论文)3.3 光纤的应用光导纤维在通信领域里应用广泛，其制造的光缆传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话，可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。金属电话线至多可以同时传送一千路电话，而光纤通信理论上可以同时通一百亿电话，而且取材方便。还可以应用在医学与传感器方面。3.4 光纤的传输原理、性质及影响因素3.4.1 直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，通常简称光的直线传播。它是几何光学的重要基础，利用它可以简明地解决成像问题。光的直线传播应用于解释影子的形成，日蚀及月食和小孔成像等问题。3.4.2 光的折射 光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。3.4.3 光的全反射 当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象。当光由光密射向光疏介质时，折射角将大于入射角。当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90度，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反身。所以产生全反射的条件是：a、光必须由光密介质射向光疏介质 b、入射角必须大于临界角。所谓光密介质和光疏介质是相对的，两物质相比，折射率较小的，就为光疏介质，折射率较大的，就业光密介质。光在均匀透明的，即使是弯曲的玻璃棒的光滑内壁上，借助于接连不断地全反射，可以从一端传导到另一端。3.4.4 光纤通信有以下的传输特性：（1）光纤通信具有通信容量大、传输距离远；（2）信号串扰小、保密性能好；（3）抗电磁干扰、传输质量好；（4）光纤尺寸小、质量轻，便于敷设和运输；（5）材料来源丰富，环境保护好；（6）无辐射，难以窃听；（7）光缆适应性强，寿命长4xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计由于光纤通信具有如此多的优点，所以使光纤在通信中得到了广泛的应用。而且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用，因此，光纤通信成为了主要的传输方式。3.4.5 影响光纤的因素（1） 损耗特性损耗的种类分为：吸收损耗，散射损耗，其他损耗。吸收损耗又分为本征吸收损耗和杂质吸收损耗，本征吸收损耗是由于光纤材料本身吸收光能量产生的。主要存在红外波段的分子振动吸收和紫外波段的电子跃迁吸收。杂质吸收损耗主要是由于光纤中含有的各种过渡金属离子和氢氧根离子在光的激励下产生振动，吸收光能量造成。散射损耗是指在光纤中传输的一部分光由于散射而改变传输方向，从而使一部分光不能到达收端所产生的损耗。在常规光纤中由于半导体激光器发送功率较小，该损耗可忽略。但在DWDM系统中，由于总功率很大，就必须考虑其影响。波导效应散射损耗是由于光纤波导结构缺陷引起的损耗，与波长无关。光纤波导结构缺陷主要由熔炼和拉丝工艺不完善造成。还有其他损耗，主要是连接损耗和弯曲损耗和微弯损耗。连接损耗是由于进行光纤接续是端面不平整或光纤位置未对准等原因造成接头处出现损耗。其大小与连接使用的工具和操作者技能有密切关系。弯曲损耗是由于光纤中部分传导模在弯曲部位成为辐射而形成的损耗。它与弯曲半径成指数关系，弯曲半径越大，弯曲损耗越小。微弯损耗是由于成缆时产生不均匀的侧压力，导致纤芯与包层的界面出现局部凹凸引起。（2） 色散的特性色散定义：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致信号的畸变。在数字通信系统中，色散使光脉冲发生展宽，严重时，造成码间干扰，增加误码率。在模拟通信系统中，色散限制带宽，从而限制通信容量。产生色散的两个因素：1.进入光纤中的光信号不是单色光实际光源发出的光是在一定的波长范围内，这个范围称为光源的线宽或谱宽。2.光纤对光信号的色散作用，在光纤中传输的是调制了的光谱，对于单模光纤，激发基模；对于多模光纤，激发出多种模式。（3） 色散分为：模式色散 ，材料色散，波导色散。（4） 非特线性光纤非线性特性分为喇曼散射、布里渊散射和折射率扰动。受激拉曼散射是强激光的光电场与原子中的电子激发、分子中的振动或与晶体中的晶格相耦合产生的，具有很强的受激特性，即与激光器中的受激光发射有类似特性：方向性强，散射强度高；受激布里渊5福州大学本科生毕业设计(论文)散射主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。散射光具有发散角小、线宽窄等受激发射的特性；在低的光功率作用下，石英玻璃光纤的折射率是保持恒定的，但是用掺铒光纤放大器获得高的光功率，通过改变传输信号的光强度，能够引起光线折射率的变化。折射率扰动引起了三种非线性效应：自相位调制、交叉相位调制和四波混频。3.5 光纤通信系统光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。光纤通信就是利用光导纤维传输光波信号的通信方式，即以滚滚波为载体，把电话、电视、数据等电信号调制到光在拨上，再通过光纤传输信息的一种方式。 光纤通信采用的载波属于电磁波，波谱位于红外线附近，平率高，所以通信量大。（1）光发射机光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源及驱动电路。在数字通信中，输入电路将输入的信号（如PCM脉冲）进行整形，变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源，或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码；接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型；最后在进行电/光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。光发射机中的重要期间是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器和半导体发光二级管。（2）光纤光脉冲信号被按照一定的角度送入光纤线路中经过多次折射和反射任然在其中传输，而且损耗很少。（3）光接收机 在光纤通信系统中，光接收机的任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出光纤传输后由光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。光发射机发射的光信号经传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了，光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号，并放大、整形、再生成原传输信号。光接收机由光电探测器，光学接收系统，信号处理系统等部分组成。（4）光中继器光中继器是在长距离的光纤通信系统中补偿光缆线路光信号的损耗和消除信号畸变及噪声影响的设备。是光纤通信设备的一种。其作用是延长通信距离。通常由光接收机、6xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计定时判决电路和光发送机三部分及远供电源接收、遥控、遥测等辅助设备组成。光中继器将从光纤中接收到弱光信号经光检测器转换成电信号，再生或放大后，再次激励光源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输。在光纤通信中光中继器主要有两种形式，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。3.5.1 光纤通信技术光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中作为载波的光波频率比电波的频率高得多而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射(2)信号的合波(3)信号的传输和放大(4)信号的分离(5)信号的接收3.5.2 光纤通信特点(1) 频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。(2) 损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于020dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。(3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系7福州大学本科生毕业设计(论文)统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。（4）无串音干扰，保密性好，以及光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。第4章 光纤接入网4.1 点到点有源以太网系统传统以太网属于用户驻地网(cPN)。然而其应用却在向包括接入网在内的其他公用网领域扩展。历史上，对于企事业用户应用环境，以太网技术一直是最流行的方法，目前已成为仅决于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口。采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有巨大的网络基础和长期的经验知识、目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的、性能价格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等。对于公用网住宅用户应用环境，点到点有源以太网系统采用有源业务集中点来替代无源点到多点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到120公里之远。主要优点是专用接入，带宽有保证，每用户可以独享100Mb/s乃至1dbs;局端设备简单便宜;传输距离长，服务区域大;成本随用户数的实际增长而线性增加，无需规划，投资风险低，因而在低密度用户分散地区成本较低。缺点是两端设备和光纤设施专用，用户不能共享局端设备和光纤，当需求快速增长且用户很密集时，光纤和两端设备数量及其成本以及空间需求也随之迅速增加，因而不太适合高密集用户区域。4.2 点到多点无源光网络系统随着IP的崛起和发展，有人提出了EPON的概念，这一思想在以太网界获得到了积极响应，在IEEE802。3ah的旗帜下已经形成了GEPON标准。4.2.1 无源光网络技术无源光网络(PoN)是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能(tripleplay)。最后，由于其局端设备和光纤由用户共享，因而线路成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也可以明显降低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端OLT很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，8xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，每用户的成本很高。另外，其树型分支拓扑结构使用户不具备保护功能或保护功能成本较高，影响了大规模发展。4.2.2 APON和BPON早期的窄带无源光网络是基于TDM的，性能价格比不好，已经自然消亡。一个ATM化的无源光网络(APON/BPON)可以利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比有重要改进，目前在美国和日本等国已经开始商用。然而，目前实际APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，从长远的业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622Mb/s，但由于分路后，实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19。SMb/s，再按10个用户共享，则每个用户仅能分得约2Mb/s的带宽而已。显然，这样的性能价格比是无法满足网络和业务的长远发展需要的。4.2.3 EPON/GEPON随着IP的崛起和发展，有人提出了EPON的概念，即在与APON和BPON类似的结构和0.983的基础上，设法保留其精华部分物理层PON；而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体-EPON。这一思想在以太网界获得到了积极响应，在IEEE802.3ah的旗帜下已经形成了GEPON标准。在实际中，EPON和GEPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE802.3ah，规范的设备。另外，GEPON的传输距离和分路比均比EPON有所减小。EPON/GEPON的主要缺点是效率低和难以支持以太网以外的业务。前者是由于采用8B/10B的线路编码，引入20%的带宽损失，再加上其他开销，可用负荷仅50%左右，而APON和GPON都采用NRZ扰码为线路码，没有带宽损失。再加上承载层效率、传输汇聚层效率、业务适配效率等原因，使EPON/GEPON总的传输效率很低，大约仅为GPON的一半。4.2.4 GPON2001年，在IEEE积极制定EPON标准的同时，FSAN组织开始发起制定速率超过1Gb/s的PON网络标准一千兆以太网无源光网络(GPON)，随后，ITU-T也介入了这一新标准的制定工作并于2003年1丹通过两个有关GPON的新的标准G984.1和G984.2(速率提高到2.5Gb/s)。按照这一最新标准的规定，GPON可以提供1.244和2.488Gb/s的下行速率和所有标准的上行速率；传输距离至少达20公里，具有高速高效传输的特点。从技术角度，GPON是BPON的继承和发展。GPON继承了BPON的很多基本特点，例如两者都使用同样的OLT核心技术，使用同样的物理光纤设施和光功率预算等。另一方面，GPON采用了一些最新的技术成果，除了最重要的GFP封装外，还包括前向纠错等新技术。由于三种PON的主要成本(约70%)都是光接口，因而其硬件成本理应相差不多，但是由于实现技术上的差别，目前GEPON的难度最小，成本最低。但就传输效率而言，则GPON无论在扰码效率、传输9福州大学本科生毕业设计(论文)汇聚层效率、承载协议效率和业务适配效率方面都是最高的，因此其总效率最高。例如假设TDM业务占10%，而数据业务占90%，则GPON的总效率为94%，而APON和GEPON分别为72%和49%。GPON和EPON/GEPON面临的共同挑战：怎样才能在Ethemet/GFP上有承载TDM业务并能提供电信级的服务质量；其次，由于GPON和EPON/GEPON是点对多点的星形或树形网络，需要通过一个1+1并经过不同路由的光网络来实现电信级的保护恢复要求，网络成本将非常高；第三，目前GPON和EPON/GEPON设备成本主要受限于突发光发送/接收模块以及核，心的控制模块、芯片。这些模块要么是技术不成熟无法商用，要么是价格昂贵还难以适应市场需要；第四，GPON和EPON/GEPON的一次性投入成本较高，不太适合逐步投资扩容的传统电信建设模式，最适合完全新建或改建的密集用户区域10xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计第5章 xx公司FTTX网络规划设计方案5.1 PON系统简介一个典型的PON系统由OLT、ONU、ODN组成。 OLT放在中心机房，ONU为用户端设备。ODN是光配线网，主要由一个或数个分光器来连接OLT和ONU，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoSSLA的不同要求进行带宽分配、网络安全和管理配置。分光器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般一个分光器的分线率为2、4、8、16和32，并可以多级连接。在PON中，OLT到ONU间的距离最大可达20km。（以下设备以华为产品进行组网描述）PON的网络结构如图所示： 图5-1-1图5-1-1 PON网络结构图PON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。对于光纤到家（FTTH）的接入方式，ONU可以不需要交换功能，从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。PON系统包含测距、带宽分配、时钟提取、同步及ONU认证等几个主要关键技术。随11福州大学本科生毕业设计(论文)着xPON技术的不断发展，目前已经在国际和国内市场具备成熟应用条件。同时，PON是“光进铜退”大环境下很好的技术承载，大大节省我公司紧缺的管道资源，提高线路的承载能力，提高线路的稳定性。5.1.1 华为GPON 设备介绍华为PON产品全系列 图5-1-2图5-1-2华为OLT产品介绍 图5-1-3、图 5-1-4SmartAX MA5680T系列光接入设备是华为技术有限公司推出的GPON/P2P/xDSL一体化接入产品，提供大容量、高速率和高带宽的数据、语音和视频业务接入。支持GPON/P2P/xDSL一体化接入业务。可以作为GPON系统中OLT（Optical Line Terminal）设备，和终端ONU（Optical Network Unit）/ONT (Optical Network Terminal)设备配合使用。满足FTTH（Fiber To The Home）光纤到户、FTTB（Fiber To The Building）光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求。支持P2P FE光接入和以太网级联等宽带接入业务，通过与光接入终端配合，为用户提供点对点的FTTH接入。 设备市场定位：提供高带宽长距离接入，解决大规模光纤接入问题。 利用单根光纤提供语音、数据、视频业务，适应电信用户个性化需求。业务方面的主要特性：1）丰富的三层功能和特性。譬如VLAN接口、Super VLAN、路由功能、ARP/ARP Proxy、DHCP Relay、灵活的ACL功能、完善的QoS功能；12xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计2）丰富的线路安全特性。包括DHCP Option 60/82,PPPOE+,VBAS等，满足用户帐号和线路绑定的需求；3）强大的组播特性支持IPTV应用。支持IGMP V2/V3双栈，组播用户鉴权，组播日志和CDR等组播业务运营管理特性；系统平台方面的主要特性：1） 大容量、高密度。MA5600T背板容量达到1Tbps，系统交换容量达到400Gbps，系统最大支持64个GPON端口；2） GPON/FE P2P两种光接入方式归一化共平台；3） 高可靠性：支持主控板冗余备份、上行端口冗余备份、上行接口板冗余备份；图5-1-3l 主控板p SCUL：主控p SCUN：主控（支持交换芯片负荷分担）l 业务板p GPBC：4个GPON接口p GPBD：8个GPON接口13福州大学本科生毕业设计(论文)p OPFA：16个FE (支持以太网时钟同步)l 以太网业务级联板p ETHA: 8个以太网口p ETHB：8个以太网口(支持板间聚合）l 上行接口板p GICF/G ：2个GE光/电口p X1CA：1个10GE光口p X2CA：2个10GE光口p X2CS：2个10GE（支持以太网时钟同步）p TOPA：2个E1/STM-1l 电源接口板p PRTE：电源接口板PRTG：电源接口板（支持防护保险）华为MXU产品介绍 图5-1-3图5-1-3MA5616设备规格 图5-1-4产品MA5616（支持AC/DC输入）； 整机尺寸：19英寸宽 2U高工作温度-25 + 65 ； -40 + 65 （带加热板）主控和上行CCUB（0槽位）,上行：1*GPON+GE/ 2GE业务插槽数量4业务板ASRB 32 路窄带业务ASPB 64 路窄带业务ADLE 32 路ADSL2+业务（内置SPL)；VDGE 16 路VDSL2 业务（内置SPL，8a30a)；典型配置2 ADLE 2 ASRB =64 ADSL2+ 64 POTS2 ADLE 2 ASPB =64 ADSL2+ 128 POTS3 VDGE=48VDSL2MA5610产品规格14xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计 产品MA5610（支持AC/DC输入）； 整机尺寸：19英寸宽 2U高工作温度-25 + 65 ； -40 + 65 （带加热板）主控和上行CCUA(0槽位)， 上行接口：1*GPON+GE/ 2GE业务插槽数量4业务板ASRB：32路POTS （ 1 4槽位）ASPB：64路POTS （ 1 4槽位)EIUA：16路FE（2 4槽位）典型配置2 EIUA 2 ASRB= 32 FE 64 POTS2 EIUA 2 ASPB =32 FE 128 POTSMA562x产品规格图5-1-4l MA5620/MA5626的工作原理：p OLT通过光纤连接到MA5620/MA5626的GPON接口，完成业务通道的对接。p GPON子系统实现光电与电光转换和GMAC协议处理等功能，与汇聚和接口子系统进行对接。p 汇聚子系统完成以太网数据的交换汇聚以及高层协议处理，实现以太网用户的接入，并与语音子系统进行对接。p 语音子系统（MA5620独有）完成对语音数据的处理，同时负责呼叫过程的管理，实现语音业务的接入华为ONT产品介绍 图5-1-5151610福州大学本科生毕业设计(论文)HG850A产品介绍：图5-1-5l 网络接口p GPON 接口: 2.5Gbps/1.25Gbpsl 系统配置p 1个 PON 接口 p 2 个 POTS 接口p 4 个 FEl 协议p ITU-T G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4p H248, SIP, MoIP, FoIP (T.38 Fax Relay)l QoSp 8 T-CONT 队列p 流量管理 (Physical Ports/L2 based Flow Classification, Queue Mgt.16xx市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计Scheduling)p 流分类 802.1q/802.1p l 电源p 整机供电：11V14V DC，1A；电源适配器输入：100V240V AC，50Hz60HzHG863产品介绍l 网络接口p GPON 接口: 2.5Gbps/1.25Gbpsl 系统配置p 1个 PON 接口 p 4 个 GEl 协议p ITU-T G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4l QoSp 8 T-CONT 队列p 流量管理 (Physical Ports/L2 based Flow Classification, Queue Mgt., Scheduling)p 流分类 802.1q/802.1p l 电源p 整机供电：11V14V DC，1A；p 电源适配器输入：100V240V AC，50Hz60HzHG8245产品介绍l 网络接口p GPON 接口: 2.5Gbps/1.25Gbpsl 系统配置p 1个 PON 接口 p 2 个 POTS 接口p 4 个 GEl 协议p ITU-T G.984.1, G.984.2, G.984.3, G.984.4p H248, SIP, MoIP, FoIP (T.38 Fax Relay)l QoSp 8 T-CONT 队列p 流量管理 (Physical Ports/L2 based Flow Classification, Queue Mgt., Scheduling)17福州大学本科生毕业设计(论文)p 流分类 802.1q/802.1p l 电源p 整机供电：11-14V DC，2A；p 电源适配器输入：100V240V AC，50Hz60Hz5.2 FTTx网络规划思路我们在PON规划中注意了结合PTN、OTN和城域网核心侧统一进行进行考虑。结合OTN（作为OLT主要上行通路）。运用OTN1800设备可以投放于全业务机房的实际，而规划使用OTN1800组成的接入环中的数波进行OLT设备上行承载，即加强OLT上行链路的安全、节约目前公司紧张的纤芯资源，同时利于后期扩容（只需通过OTN增加数波及扩容OTN设备），而无需后期多点跳纤，不会占用大量纤芯资源同时利用OTN的优势：成环可进行倒换保护、OLP板进行的线路保护、光路智能告警等等。因此，前做PON规划时应与OTN规划紧密结合，OTN应预留端口、配置光模块及分配波数。 结合