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北京邮电大学硕士学位论文 有线通信接入网的发展研究 摘要 接入网是通信网络的一个重要组成部分，是为用户提供业务服务的关键环节。 而目前有线接入网面临着传统语音业务的快速萎缩和如何满足未来高速率多业务 融合的宽带接入服务两方面的巨大压力。有线接入网的光纤化、宽带化是发展的必 然趋势。 因此本文的研究基于光纤接入网的新技术，从业务提供能力和建设成本对光纤 接入网和传统铜缆接入网的建设模型进行了分析比较。对于城市新建区域采用以 f t t b 为主的建设模式，无论从业务提供能力还是建设成本都比传统铜缆接入模式 具有优势。同时根据实际情况采用f t t b 或f t t n 方式对现有传统铜缆网进行改造， 是保护原有铜缆投资，有效提高宽带接入服务的重要手段。对于农村地区，采用以 e p o n 方式的光进铜退改造，是降低农村铜缆被盗损失及风险，加快农村宽带业务 发展及信息化建设的有效手段。通过实例分析进一步阐述了有线接入网光纤化、宽 带化的必然发展趋势。 论文共分五章。第一章简要介绍了接入网的发展现状。第二章介绍了光纤接入 网技术，重点介绍了e p o n 技术及f t t b f t t h 的组网分析。第三章对城市接入网 的建设模型进行了从业务能力和建设成本方面进行了分析比较。第四章对农村接入 网的建设模型进行分析，重点对农村地区光进铜退改造的成本进行了分析；第五章 提出了光纤接入网发展展望。 关键词：接入网光缆接入 e p o nf t t bf t t h光进铜退 2 北京邮电大学硕士学位论文 r e s e a r c ho nt h ed e v e l o p m e n to fw i r e da c c e s sn e t w o r k a b s t r a c t a c c e s sn e t w o r k ，w h i c hi st h ek e yp o i n to ft h es e r v i c ep r o v i d e dt oc u s t o m e r s ， i sa ni m p o r t a n tp a r to ft e l e c o mn e t w o r k h o w e v e r , t h ec u r r e n tw i r e da c c e s s n e t w o r ki sf a c i n gt h eh e a v yp r e s s u r ec a u s e db yt h ef a s ts l a c ko ft r a d i t i o n a lv o i c e - c a l ls e r v i c ea n dt h ep u r p o s et os a t i s f yt h eh i g h - s p e e da n dm u l t i - s e r v i c ea c c e s s n e t w o r ks e r v i c e i ti st h ee v e n t u a ld i r e c t i o nt ou s em o r ef i b e ri no r d e rt os p e e du p t h ew i r e da c c e s sn e t w o r k t h e r e f o r e t h i sr e s e a r c hi sb a s e do nt h en e wt e c h n o l o g yo ff i b e rw i r e d a c c e s sn e t w o r k i tc o m p a r e dt h et w ow a y s ( f i b e rw i r e da c c e s sn e t w o r ka n d t r a d i t i o n a lc a b l ea c c e s sn e t w o r k ) i nt h er a n g eo ft h ec a p a b i l i t yt os u p p o r ts e r v i c e a n dt h ec o s to fc o n s t r u c t i n gan e wn e t w o r k i nc a s eo fb u i l d i n gn e wn e t w o r k m a i n l yi nf t t bw a y i nt h en e wa r e ao fc i t i e s t h e r ei sm u c ha d v a n t a g eo nb o t ho f t h ec a p a b i l i t yt os u p p o r h ts e r v i c ea n dt h ec o s t m e a n w h i l e ，i no r d e rt op r o t e c tt h e o l dc o s to hc o p p e rc a b l ea n di m p r o v ea c c e s sn e t w o r ks e r v i c e ，i ti st h ei m p o r t a n t s t r a t e g yt oc h a n g et h eo l dc o p p e rc a b l ea c c e s sn e t w o r ki n t of t t bo rf t t n a c c o r d i n gt ot h er e a l i t yi nt h eo l da r e ao fc i t i e s i nt h ec o u n t r y , i ti st h ee f f e c t i v e w a yt oc h a n g et h en e t w o r ki n t oe p o na n di m p l e m e n tt h ef i b e r i n s t e a d c a b l e s t r a t e g y , i no r d e rt or e d u c et h er i s kt h a tc a b l ei ss t o l e no rl o s ta n ds p e e du pt h e c o n s t r u c t i o no fa c c e s sn e t w o r ki n 也ec o u n t r y t h i sp a p e re x p l a i n e dt h ee v e n t u a l d i r e c t i o nt ou s em o 鹏f i b e ri no r d e rt os p e e du pt h ew i r e da c c e s sn e t w o r km o r e d e t a i l e db yr e a lc a s e s t h e r ea r ef i v ec h a p t e r si nt h i sp a p e r c h a p t e ro n ei n t r o d u c e dt h ec u r r e n t d e v e l o p m e n to fa c c e s sn e t w o r k c h a p t e rt w oi n 仃o d u c e df i b e ra c c e s sn e t w o r k t e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yi n t r o d u c e dt h ea n a l y s i sf o rn e t w o r kt o p o l o g yi ne p o n 、 f t t b f t t ht e c h n o l o g y c h a p t e rt h r e ec o m p a r e dt h em o d e l sf o rc o n s t r u c t i n g a c c e s sn e t w o r ki nc i t i e si nt h er a n g eo ft h ec a p a b i l i t yt os u p p o r ts e r v i c ea n dt h e c o s to fc o n s t r u c t i n gah e wn e t w o r k c h a p t e rf o u ra n a l y z e dt h em o d e l sf o r c o n s t r u c t i n g a c c e s sn e t w o r ki n c o u n t r y , e s p e c i a l l ya n a l y z e d t h ec o s tf o r f i b e r - i n s t e a d c a b l eo p e r a t i o ni nc o u n t r y c h a p t e rf i v ed e l i v e r e de x p e c t a t i o n so f f i b e ra c c e s sn e t w o r kt e e h n o l o g y k e yw o r d s ：a c c e s sn e t w o r k ，f i b e ra c c e s sn e t w o r k ，e p o n ，f t t b ，f t t h ， f i b e r - i n s t e a d c a b l es t r a t e g y 北京邮电大学硕士学位论文 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人躲盈丛吼型丕卫 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。允许学位论文被查阅和借阅；学 校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释；本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 北京邮电火学硕士学位论文 第1 页共4 0 页 有线通信接入网的发展研究 上j 刖吾 在本文中，笔者结合有线通信接入网的技术发展，以及在实际应用中的模型， 对有线接入网的发展方向进行分析研究。对接入网如何满足未来高速率多业务融合 的宽带接入，从技术及组网方面进行研究研讨。同时结合不同的实际应用场景对光 纤接入网的建设成本进行分析，提供不同应用场景的建设模式，以指导有线通信接 入网的的建设及改造。 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文 第2 页共4 0 页 第一章接入网现状 1 1 接入网的定义及基本功能 1 1 1 接入网的定义与特点 电信网络在传统上被划分为三个部分，即长途网( 长途端局以上部分) 、中继 网( 长途端局与市局或市局之间的部分) 、用户接入网( 端局与用户之间的部分) 。 而现在通常是将长途网与中继网放在一起称为核心网( c o r en e t w o r k ，c n ) ，将余 下的部分称为接入网( a c c e s sn e t w o r k ，a n ) ，或者用户环路，是用户网络接口( u n i ) 业务节点接口( s i n ) 间实施传送承载能力的实施系统，它的任务是把用户接入到核 心网，提供用户最近业务点的连接【3 1 。通信网中接入网的位置见图1 1 。 ： 用户网 ：接入网 交换网i i 传送网 交换网 接入网： 用户网 ： 图1 1 通信网中接入网的位置 1 9 9 2 年接入网的概念在欧洲被首次提出后，1 9 9 4 年i t u 正式采纳接入网这个 名词，正式确立接入网在用户网中的位置和传送网、交换网、接入网三者在通信网 中的构成模式。 为了进一步规范用户网的概念，国际电联( i t u 2 t ) 标准部根据近年来通信网的 发展演变趋势，在其g 9 6 3 建议中定义接入网( a n ) 为本地交换机( l e ) 与用户端设备 ( c p e ) 之间的实施系统，它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网，包含复用、 交叉连接和传输功能。 1 9 9 6 年4 月lr 邮电部根据i t u 2 tg9 0 2 2 9 5 接入网功能框架建议制定 y d n 0 0 5 1 9 9 6 内部标准【4 1 ，该标准提出的接入网定义：接入网由业务节点接口( s n i ) 和用户网络接口( u n i ) 之间的一系列传送实体( 例如：线路设施和传输设施) 组成， 为供给电信业务而提供所需传送承载能力实施系统，可经由管理接口f q 3 ) 配置和 管理，如图1 2 所示。 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第3 页共4 0 页 用 p 图1 2y d n 接入网的界定 1 1 2 接入网的的基本功能划分 接入网的基本功能概括来说主要有用户接口功能( u p f ) 、核心功能( c f ) 、传 送功能( t f ) 、业务端1 3 功能( s p f ) 、接入网系统管理功能( a n 2 s m f ) 五项【5 】【6 1 。 接入网功能体系如图1 3 示； 图1 3接入网功能体系 ( 1 ) 用户接口功能 指将用户网络接口u n i 的要求适配为核心和管理功能。即 在接入业务上包括电话、数据、传真、视像和多媒体等窄带和宽带业务，并将这些 业务终接、数模转换、信令变换、激活去激活、承载通道侑邑力处理、接口测试、 维护及管理控制。 ( 2 ) 业务端口功能指将业务节点接口s n i 的要求适配为公共承载信道，并为 在接入网的系统管理中处理选择信息。包括s n i 功能的终接、将承载要求、定时 管理及操作要求映射进核心功能，并在需要时对特殊s n i 协议映射和业务节点接 口的测试、端口的维护及管理控制。 ( 3 ) 核心功能使各个业务端口承载要求和用户接口承载要求适配为公共传 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第4 页共4 0 页 送承载，该功能完成根据被要求的协议适配和通过接入网的传送复用进行协议承载 处理。主要包括承载通道集线、信令和分组信息复用、为a t m 传送承载进行电路 仿真和控制、管理功能。核心功能可分散在整个接入网内。 ( 4 ) 传送功能 指为公共承载的传送提供通路并为所用的传输媒介提供媒介 适配、完成复用。根据重组和配置的交叉连接、管理、物理媒介等。 ( 5 ) 系统管理功能 对接入网中的用户接口功能、业务端口功能、核心功能、 传送功能的指标、操作和维护进行协调。同时，通过业务节点接口对业务网、通过 用户网络接口对用户终端的操作功能进行协调。如进行配置和控制、指配协调、故 障检n 指示、使用信息和性能数据采集、安全控制、定时精度管理和对用户接口 功能操作要求的协调、资源管理等。 由于接入网具有的上述功能，它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网， 其传输媒体具有多样性。可灵活支持各种接入类型和业务。接入网在电路结构上包 括n 6 4 k b i t s 、( 1 n ) 6 4 k b i t s 分组交换、帧中继、a t m 、i p 等基本形式；在通 道方面有基于6 4 k b i t s 通道、基于帧中继通道、基于a t m 通道；在传输上概括了 双绞线系统、同轴系统、光纤系统和无线系统等用户接入手段。 1 1 3 接入网的多种接入方式 由于接入网涉及现有的窄带业务和未来的宽带业务以及相关的业务网络，因 此它将成为近年来包括交换、传输、管理及计算机等各种通信新技术发展的综合体 现。接入网可采用空分复用( s d m ) 、时分复用( t d m ) 的双向技术以及空分多址 ( s d m a ) 、时分多址( t d m a ) 、频分多址( f d m a ) 、码分多址( c d m a ) 等多址技术。 接入技术分为有线接入、无线接入两大类。接入技术分类见表1 1 。 表1 1 接入技术的分类一览表 有 金属线接入 对绞金属线接入( 常规接入h d s l 、a d s l 、b d s l 、0 + 4 、0 + 8 ) 线 同轴电缆接入c a t v 接 光纤接入有源光纤接入a o h 、无源光纤接) k p o h 入 混合光纤接入h f c 无 卫星接入v s a t 线 固定无线接入t a c s 、g s m 、c d m a 、d e c t 、p h s 、p c s 接 微波接入 移动无线接入m r a 入 专用接入s c d m a 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文 第5 页共4 0 页 随着光纤传输技术的进步和成本的不断降低，光纤接入网越来越受到通信运营 商的重视，各种高速可靠的光纤系统，如光纤用户环路( f i t l ) 、数字同步系歹o ( s d h ) 在接入段中以光纤到路边( f t t c ) 、光纤到大楼( f t t b ) 及光纤到用户( f t t h ) 等形式 得到广泛应用。光接入网可分为有源光纤接入( a o n ) 和无源光纤接k ( p o n ) 。 有线接入中，利用现有的大量铜线资源进行进一步开发是接入技术的一个重 点，由此产生了高速数字用户环路( h d s l ) 、不对称数字环路( a d s l ) 及光纤铜线混 合系统( h f c ) 等。 无线通信因其灵活方便、易于建设而广泛用于通信各个领域，无线接入是指交 换节点到用户终端部分或全部采用无线手段，目前已成为接入网中较为热门的技术 之一。其应用技术主要包括微波一点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。经济方 便的无线接入系统将成为重要的补充手段，但在支持宽带业务方面，无线技术还有 待进一步改进。 1 ，2 有线接入用户发展现状 有线接入用户主要分为固定电话用户和宽带接入用户。 1 2 1 固定电话用户发展情况1 1 9 9 9 年7 月我国固定电话用户突破l 亿户，2 0 0 2 年7 月突破2 亿户用时3 年， 2 0 0 4 年8 月突破3 亿户用时2 年，但2 0 0 5 年之后，固定电话用户的发展趋势大幅 下降，甚至从2 0 0 7 年开始用户数呈加速下降趋势，至2 0 0 8 年1 1 月底固定电话用 户数为3 4 8 4 7 9 万户，比2 0 0 7 年低下降1 7 1 5 8 万户。同时移动电话用户一直保持 较高的增长幅度，2 0 0 3 年1 0 月，移动电话用户数首次超过固定电话用户数，且差 距在逐步拉大，截至2 0 0 8 年1 0 月，移动电话用户数与固定电话用户数的差距拉大 到2 8 5 3 6 1 万户，移动电话用户在电话用户总数中所占的比重达到6 4 5 2 。 表1 2 我国电话用户过亿时间表 电话用户总数固定电话用户移动电话用户 l 亿1 9 9 8 年1 9 9 9 年7 月2 0 0 1 年3 月 2 亿2 0 0 0 年9 月2 0 0 2 年7 月2 0 0 2 年1 1 月 3 亿2 0 0 1 年9 月2 0 0 4 年8 月2 0 0 4 年5 月 1 资料来源中华人民共和固丁业和信息化部官方网站，h t t p ：w w w m i i t g o v ，c n 有线通信接入网的发展研究 n 京邮电大学顾十学论i镕6 按4 0 4 亿2 0 0 2 年1 0 月2 0 0 6 年2 月 5 亿2 0 0 3 年9 月2 0 0 7 年6 月 6 亿2 0 0 4 年6 月2 0 0 8 年6 月 7 亿2 0 0 5 年6 月 8 亿2 0 0 6 年8 月 9 亿2 0 0 7 年1 0 月 图卜42 0 0 0 2 0 0 8 年我国电话用户发展情况 1 2 2 宽带用户发展情况 在同网语音用户下降的同时，由于互联网应用的广泛普及，以x d s l 为主的 宽带接入用户呈明显加速增长。 图1 52 0 0 5 2 0 0 8 年我国宽带川户发展情况 * 镕竹接 m 0 f 究 北京邮电大学硕士学位论文 第7 页共4 0 页 宽带接入服务及相关的互联网应用已成为固网运营商业务发展的重点。特别是 随着中国电信行业改革的深入，信息化应用、i p t v 业务及三网合一的加速推广， 宽带接入服务特别是高带宽的宽带接入服务应用，将是未来卜2 年的主要需求。根 据中国电信对未来l 2 年宽带业务需求的预测，至2 0 1 0 年每个家庭用户的上行带 宽需求约为6 - 2 m 。具体宽带业务需求详见表1 3 。 表1 3宽带业务需求表 m t v 标清 2 3 m 口t v 高清8 1 0 m 各业务所需宽带( 下行) 视频通信5 7 6 k 上网业务 2 m 网络游戏 2 5 6 k 视频通信5 7 6 k 上网业务 1 2 8 k 各业务所需宽带( 上行) 网络游戏 2 5 6 k p t v5 0 k 总计接入带宽( 下行) 6 2 0 m 总计接入带宽( 上行) l m 1 3 有线接入用户发展存在的问题 移动电话对固定电话的替代作用导致固定电话用户加速下滑，2 0 0 7 年固定电 话用户数首次出现下滑，比2 0 0 6 年减少2 3 6 4 万户，但在2 0 0 8 年固话用户数全年 减少2 4 8 3 2 万户，下滑速度急剧加快。与此同时，宽带接入用户保持2 5 以上的 增长率，至2 0 0 8 年底宽带接入用户渗透率达到2 3 9 3 。有线接入网也从开始以提 供固网语音为主铜缆网加快向以提供高带宽宽带接入业务为主的光缆网的演进。 传统的接入网主要以铜缆的形式为用户提供一般的语音业务和少量的数据业 务，存在以下问题： 1 、难以满足高带宽用户的需求 目前宽带接入用户数的7 9 9 4 是采用基于铜缆网的x d s l 接入技术，但 x d s l 宽带接入的速率直接与电缆的长度相关。根据对各厂商x d s l 设备的实验室 测试和实际测试结果【7 】及中国未来2 3 年宽带业务需求的预测，如需满足2 0 1 0 年 家庭客户对带宽业务的需求，铜缆长度必须控制在1 5 k m 以内，而目前用户接入 铜缆的平均长度约为3 2 k m ，超过1 5 k m 范围的用户约占用户总数的6 7 5 ，并 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文 第8 页共4 0 页 且即使在1 5 k m 范围内，用于铜缆的质量的影响，也会对用户的接入带宽产生较 大的影响。 表1 4x d s l 宽带接入速率与距离测试表3 】 长度 = l k m = 1 。5 k m = 2 1 c m = 2 5 k m = 3 k i n a d s l 最高下行 速率 6 m5 m4 m3 m 2 m a d s l 最高上行 速率 6 0 0 k6 0 0 k6 0 0 k6 0 0 k5 0 0 k a d s l 2 + 最高下 1 5 m1 2 m 8 m4 m2 m 行速率 a d s l 2 + 最高上 行速率 8 7 0 k8 5 0 k8 2 0 k 8 0 0 k7 6 0 k v d s l 2 芯片级铜缆长度 1 8 m ；长度 4 m ( 如果 测试要达到上行2 - - 一4 m 要求，铜缆长度必须在1 k m 以内) 2 、铜缆的建设及维护成本较大 铜缆的建设成本直接受到国际铜价的影响波动加大，同时将会大量占用管道资 源，增加了建设的成本。同时铜缆的性能由于使用年限及使用环境的影响，需要定 期进行维护或更新改造。且在城乡结合部及农村地区，铜缆还面临严重的被盗风险。 由于近年来铜价暴涨，受经济利益驱使，盗窃、破坏电力、电信、广播电视设施违 法犯罪活动持续增多，不仅给相关企业造成重大经济损失，而且对当地经济建设和 群众生活造成严重影响，成为国家安全和社会和谐稳定的重大隐患。根据统计全国 盗窃破坏“三电”设施案件呈迅猛上升势头：2 0 0 6 年较2 0 0 5 年上升了2 3 0 ，2 0 0 7 年上半年较2 0 0 6 年同期上升了1 9 2 。 1 8 】。以广西电信为例，据2 0 0 7 年不完全统 计，被盗铜缆直接损失达到7 5 6 0 万元，影响的用户达到4 7 万户，业务收入损失达 到2 8 5 0 万元。 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第9 页共4 0 页 第二章光纤接入网技术介绍 2 1 光纤接入网的发展 从总的发展趋势看，在接入网中馈线光纤必将代替馈线电缆，直接向用户挺进， 实现纯光纤接入，即光纤到家( f t t h ) 方式。这种方式光纤直通用户家中，一般 仅需要一至二条用户线，是长远的发展方向和最终的接入网解决方案。目前的实际 应用中，部分实现光纤化，光纤只到路边的业务接入点( s a p ) 。在该处通过光网络 单元( o n u ) ，完成光电转换和分接等功能，然后通过多种方式接入用户家中。 光纤到大楼( f t t b ) 后可以采用a d s l 、c a b l e 、l a n ，即f t t x + a d s l 、f t t x + c a b l e 和f t t x + l a n 等方式接入用户家中。 光纤接入网( o a n ) 【9 】是采用光纤传输技术的接入网，即本地交换局和用户 之间全部或部分采用光纤传输的通信系统。光纤接入网又可划分为无源光网络 ( p o n ) 和有源光网络( a o n ) ，其中无源光网络p o n 是目前发展的重点。 2 2p o n 光纤接入网的相关技术 p o n ( 无源光网络) 【l o 】是指o d n ( 光配线网) 中不含有任何电子器件及电子电源， o d n 全部由光分路器( s p l i t t e r ) 等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。p o n 网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户 宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接 入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价 低，无需另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。p o n 的复杂性在于信号处理技术。在下行方向上，交换机发出的信号是按广播式发给所 有的用户。在上行方向上，各o n u 必须采用某种多址接入协议，如t d m a ( t i m e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 协议，才能完成共享传输通道信息访问。 目前用于宽带接入的p o n 技术主要有：a t mp o n ( a p o n ) 和e t h e r n e t p o n ( e p o n ) 。a p o n 是2 0 世纪9 0 年代中期开发完成的，当时为了制定一个基于 光纤能够为商业用户和居民用户提供包括i p 数据、视频、以太网等服务的标准， 顺理成章地选择a t m 和p o n 分别作为网络协议和网络平台，因为a t m 被看作是 能够提供各种类型通信的唯一协议，而p o n 是最经济的宽带光纤解决方案。a p o n 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第l o 页共4 0 页 可以通过利用a t m 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，使成本比传统的、以电路交换为基础的p d h s d h 接入系统低2 0 4 0 。 随着i p 技术的不断完善，大多数的运营商已经将i p 技术作为数据网络的主要 承载技术。由此也衍生出大量以以太网技术为基础的接入技术。同时由于以太技术 的高速发展，使得a t m 技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太技术与p o n 的传输结构结合起来的e t h e r n e to v e rp o n 概念，自2 0 0 0 年开始引起技术界和网络 运营商的广泛重视。在i e e e 8 0 2 3e f m ( e t h e r n e tf o r t h ef i r s tm i l e ) 会议上，加速 了e p o n 的标准化工作【1 1 1 。 e p o n 是几种最佳的技术和网络结构的结合【1 2 】1 1 3 1 。e p o n 采用点到多点结构， 无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，i p e t h e r n e t 应用占到整 个局域网通信的9 5 以上，e p o n 由于使用上述经济而高效的结构，将成为连接 接入网最终用户的一种最有效的通信方法。 e p o n 不需任何复杂的协议，光信号就能精确地传送到最终用户，来自最终用 户的数据也能被集中传送到中心网络。一个典型的e t h e r n e to v e rp o n 系统由o l t 、 o n u 、p o s 组成。o l t ( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) 放在中心机房，o n u ( o p t i c a ln e t w o r k u n i t ) 放在网络接口单元附近或与其合为一体。p o s ( p a s s i v eo p t i c a ls p l i t t e r ) 是 无源光纤分支器，是一个连接o l t 和o n u 的无源设备，它的功能是分发下行数 据并集中上行数据。o l t 既是个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台， 它提供面向无源光纤网络的光纤接口。根据以太网向城域和广域发展的趋势，o l t 上将提供多个g b i t s 和1 0 g b i t s 的以太接口，支持w d m 传输。o l t 还支持a t m 、 f r 以及o c 3 1 2 4 8 1 9 2 等速率的s o n e t 的连接。如果需要支持传统的t d m 话音，普通电话线( p o t s ) 和其他类型的t d m 通信( t 1 e 1 ) 可以被复用连接 到附接口，o l t 除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的q o s s l a 的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。o l t 根据需要可以配置多块o l t ( o p t i c a ll i n ec a r d ) ，o l t 与多个o n u 通过p o s 连接，p o s 是一个简单设备， 它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般个p o s 的分线率为8 、1 6 或3 2 ， 并可以多级连接。在e p o n 中，o l t 到o n u 间的距离最大可达2 0 k m ，如果使用 光纤放大器( 有源中继器) ，距离还可以扩展。 e p o n 中的o n u 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o n u 中实现了成本低廉的以太网第二层第三层交换功能。这种类型的o n u 可以通过层叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。因为都使用以太协议，在通 信的过程中，就不再需要协议转换，实现o n u 对用户数据的透明传送。o n u 也支 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文 第11 页共4 0 页 持其他传统的t d m 协议，而且不会增加设计和操作的复杂性。在更高带宽的o n u 中，将提供大量的以太接口和多个t 1 e l 接口。当然，对于光纤到家( f t t h ) 的接入方式，o n u 和n i u 可以被集成在一个简单的设备中，不需要交换功能，从 而可以在极低的成本下给终端用户分配所需的带宽。 e p o n 的优点主要表现在： 1 、相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。e p o n 结构在传输途中不 需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本 的节省很大；e p o n 系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低， 扩展容易，投资回报率高；e p o n 系统是面向未来的技术，大多数e p o n 系统都是 一个多业务平台，对于向全i p 网络过渡是一个很好的选择。 2 、可提供非常高的带宽。e p o n 目前可以提供上下行对称的1 2 5 g b s 的带宽， 并且随着以太技术的发展可以升级到1 0 g b s 。 3 、接入可靠性高。光纤损耗低、频带宽、传输距离远、不受电磁干扰，保证 了信号传输质量，同时光纤占用资源损耗少，占用空间少，用光缆代替电缆，还可 以有效地解决通信管道资源不足的问题。 4 、带宽分配灵活，服务质量有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体 系。e p o n 可以通过d i f f s e r v 、p q w f q 、w r e d 等来实现对每个用户进行带宽分 配，并保证每个用户的q o s 。 5 、网络服务范围大。e p o n 作为一种点到多点网络，大大降低光纤资源耗费， 节约了光缆的大量费用，是有效汇聚众多用户的经济方案。e p o n 不仅仅适合分散 用户，更适合用户密集的应用场合。 d s l 和l a n 是目前中国宽带的两种主要接入方式。但d s l 的距离限制挡住了 大量的客户，传统的l a n 技术也难以灵活地提供和保证用户的带宽。采用e p o n 技术，不仅可以通过无源传输网络直接连接到服务区域，再进行d s l 或l a n 扩展， 从而为大范围用户提供服务，而且可以集中进行管理和带宽分配。当把o n u 集成 到d s l a m ，使用e p o n 能使d s l 突破传统的1 5 0 0 m 的距离，从而增加约5 0 的 用户，d s l 可以到达的范围和其潜在的用户群都会大大增加。 2 3e p o n 的网络应用模式简介 根据o u n 所处的位置不同，将e p o n 的应用模式分为f t t b ( f i b e rt ot h e b u i l d i n g ，光纤到大楼) 、f t t h o ( f i b e rt ot h eh o m e o f f i c e ，光纤到户办公室) 和 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文 第1 2 页共4 0 页 f t t n ( f i b e rt ot h en o d e ，光纤到节点) 等多种类型。光纤接入网演进的首期目标 是f t t b n 、f t t c ，然后再发展到f t t h 。 2 4f t t b f t t h 相关组网分析 f t t b h 接入网络将是同时承载话音、视频、数据等业务的综合接入网。以p o n 为主的f t t b h 网络的建设需考虑o l t 设备的部署、光分配网的建设、与现有i p 城域网的配合和协调、话音业务的组网、以及网管的组网等问题，实现融合业务的 承载【1 4 l 。 2 4 1o l t 设置分析及建议 o l t 的部署位置对网络结构与层次、设备管理与维护、设备端口利用率、用 户实装率、投资等影响较大，需要综合考虑，同时结合o l t 设备的覆盖能力，明 确o l t 的设置方式及位置。 1 、o l t 的覆盖区域 o l t 的覆盖区域需考虑o l t 的传输距离以及接入网的现状。o l t 的传输距离 应通过o d n 光通道损耗核算以及o l t 、o n u 设备的功率预算，采用最坏值法核 算。 o d n 光通道损耗= 光纤衰耗系数传输距离+ 分光器插损+ 活动连接头损 耗+ 光缆线路富余度 其中：光纤衰耗系数估熔接损耗，) ：0 4 d b k m ( _ l 行) ，0 3 d b l o n ( t 彻 分光器插损：3 5 n ( 分光器分光比= 删) 活动连接头损耗：d 5 d b r 光缆线路富余度：传输距离 = 5 k i n ，取2 招 传输距离 l o k m ，取3 d b e p o n 用1 0 0 0 b a s e p x 2 0 接口技术标准时，上、下行r s 允许的最大衰耗取 2 5 d b 。根据计算，在城市区域，o d n 网络典型情况是有7 个活接头，当采用1 ：3 2 分光比的情况下，o l t 的覆盖范围是5 k m 左右；当采用1 ：1 6 分光比的情况下，o l t 的覆盖范围是l l k m ；当采用1 ：8 分光比的情况下，o l t 的覆盖范围是2 0 k m 。同时， 考虑到城市接入光缆网络的分层结构、用户的分布以及对接入光缆资源的消耗等因 素，e p o no l t 覆盖范围定在5 k m 之内比较合理，与机楼的位置基本相符。 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第1 3 页共4 0 页 在农村地区，o d n 网络典型情况是有5 个活接头，当采用l ：3 2 分光比的情况 下，o l t 的覆盖范围是6 k m l 当采用1 ：1 6 分光比的情况下，o l t 的覆盖范围是1 3 k r n l 当采用l ：8 分光比的情况下，o l t 的覆盖范围是2 0 k m 。 2 、o l t 设置方式的比较 o l t 的设置可以分为集中设置在端局和分散设置在接入点两种： ( 1 ) 集中设置：覆盖多个用户片区( 一般小区或商业区) ，可简单对应机楼 或大接入点； ( 2 ) 分散设置：覆盖单个用户片区，可简单对应小区接入。 o l t 两种设置方式的比较如表2 1 。 表2 1o l t 设置方式比较表 项目集中放置分散放置 机房数量大量增加，不便于集中 设备管理与维护集中管理、集中维护难度降低 维护的趋势 网络扁平网络层次多 网络结构与层次 结构简单结构复杂 p o n e l 及分光器利用率 利用率高，尤其是初期最经济难以保障利用率 与用户实装率关系 片区内相同 光缆投资 片区内相同 片区上联光缆投资稍大 符合接入网结构扁平化趋势 难以向全面f 1 r 网络最佳接入 发展趋势符合向全面f 1 t x 网络最佳接入覆盖半 径靠近的趋势 覆盖半径靠近 综合上述比较，o l t 应采用集中设置方式。 3 、o l t 设置建议 根据o l t 的覆盖范围以及o l t 设置方式的分析，在城市地区，o l t 应集中安 装在机楼，覆盖范围控制在5 公里左右；在农村地区，o l t 根据网络情况可放在 乡镇局所，分光比小的情况下o l t 覆盖范围可达到2 0 公里( 分光比应不大于1 ：8 ) 。 2 4 2 光分配网( o d n ) 组网分析与建议 光分配网是实现用户接入最重要基础网络资源，一旦实施，难以调整和更新， 会影响中国电信接入网的发展和演进。 1 、o d n 概述及结构 无源光分配网络( o d n ) 的作用是将光线路终端( o l t ) 和光网络单元( o n u ) 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第1 4 页共4 0 页 连接起来，提供传输手段。o d n 是由o l t 至o n u 之间的所有光缆、无源器件和线路 辅助设施组成。 o d n 应以树型结构为主，从o l t 至o n u 一般可划分为馈线段、配线段和入户段( 对 于m 模式，入户段为铜缆) ，段落之间的光分支点为光分配点、光用户接入点。配 线段可以是2 4 级配线，应在满足f l q b h 网络传输系统指标的前提下，按图2 1 所示的 框架结构进行o d n 的设计。 ( a ) f r t ho d n h j 络结构 国) f r r s o d 榭i 络结构 ( c ) 对应拔入光缆网段落 图2 1o d n 网络框架结构示意图 2 、分光方式比较 p o n 网络中，o d n 采用点到多点的结构，根据分光器放置位置的不同，可分 为一次分光集中放置、次分光分散放置、二次分光等方式。各种分光器放置方式 的比较如表2 - 2 。 有线通信接入网的发展研究 北京邮电大学硕士学位论文第1 5 页共4 0 页 表2 - 2o d n 分光方式比较表 一次分光集中放置一次分光分散放置：次分光 网络结构与 每条链路- ；铂l 一个 夺每象链路； 钉一6 第：i 级特光链路 维护管理分光点： 个分光点： 上籍要维护的点较 链路褒耗较小；链跪衰耗较小：多 夺 分光一致性上更容分光致性上更 链络襄耗较大： 易控制：容易掺翩；分毙一致性上不容 夺 缎分光穰物理链，级分免袭物瑗易控制： 路t 檑对绚雅，更为链路卜榴肘确荦。物瑚链路卜更多的 可靠：更为可靠：连接点，敞酶点多： 夺 从，毙网络管理的角从光网络管理的从毙朗络管理豹舳 度l ：来讲，簸中的分 角度t 来讲，分光麈一 = 来讲分光点 光点对维护和故障点分教对维护和分敝对维护和敞簿 梭测较涟肇。敞障镌游较俐壤。捡褥铰阐簿。 o i jp o n 入户光纤鼗接囊中 分光点位于楼道 二级纾光位于楼道 口利用牢予鬼纤分配点：内或外线光纤分内入户光纤分配 一全p o n 端口可援豸已点；点： 盖的范i 鞫竣大，p o np o n 端口覆盖蓖1 k ) n 端口覆盏范阐 端口可以搬掘接入刚强小利垌韶较大( 第一缓) 但 用户数增加而逐步竣低第= 级分光器覆盏 扩存。魏嗣，j 、，因此利用 摩瓤 较骶。 p o n 口及分 夺 关系不夭，竣经济 夺 关系竣黼，攘浪赞 夺 关袭磁中 光器利用率 与用户实装 率关系 光缆投资 夺穗犬 冷 小 小 馕线、入户光缆与其配线先缆投资小搬据窦繇情况合 它方式期当理设後分光比降 配线光缆投资耥犬。 匠悲缆投资 程! 就线长度鞍短 对于城市地区，p o n 的o d n 网络应采用一次分光集中放置方式。 对于农村地区，p o n 的o d n 组网可根据光缆路由、光缆资源、村落的分布 等实际情况，选用一、二、三级分光，并灵活放置分光器。