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毕业论文光纤通信技术在接入网中的应用 毕业论文中文摘要题目: 光纤通信技术在接入网中的应用摘要: 信息产业是当今世界经济领域中最具有活力和竞争力的产业之一，它影响 着人类的生活方式和生活质量。接入网是用户网进入城域网/骨干网的桥梁。随着 sdh 技术的大规模推广应用和 atm 技术的发展，电信网的主干网已经基本上实现 了光纤化、宽带化和数字化。本文首先对接入网技术做了概述。通过对定义、物理参考模型、接入技术、 发展趋势等相关内容的简要介绍，说明了光纤接入网是接入网技术发展的必然趋 势。然后，本文深入研究了铜线接入和光纤接入这两种接入网的接入技术，着重 研究光纤接入尤其是无源光网络(pon-passive optical network) 和目前主流的fttx (fiber to the x) 。接着，本文对光进铜退的解决方案进行了阐述。主流 运营商的第一公里接入网络仍然主要以双绞线铜缆网络为主，为了满足日益增长 的带宽需求，实现光纤接入，现有的铜缆接入网就必须进行改造。关键词: 接入网 光纤通信 pon毕业设计外文摘要title: 0otical fiber communication technology aoolication in access networkabstract: information industry is the world s economy the most dynamic and competitive industries in the world，it affects the way people live and the quali ty of life. access network is the user network access tometro/ backbone bridge. with the popularization and application of sdh technologyand large-scaledevelopment of atmtechnology， telecommunications network backbone has been basically realized fiber，broadband and digital.firstly，an overview of access network technology. by defini tion，the physical reference model，trends and other related content outline indicat ing the access network，optical access network is the inevitable trend of technological development. secondly，this in-depth study of thecopper access and optical access to both the access network access technology， and focused on particular passive optical fiber access networks (pon - passive optical network) and the current mainstream fttx(fiber to the x/some place) . then，the paper hlight of copperh solutionfor specific research and analysis. mainstream operators first kilometer access networks are still largely dominated by twisted pair copper network， to achieve optical access， finally，on the optical access network technologies are introduced，consistent with tmn requirements about the accessnetwork managementsystem structureand function， and therealization of the access network of network management.key words:access network，optical fiber communication，pon23结致参目录盯光;光:柬语j考jj细川口一川语一川札川划细川口门ttrl接川川问川主山川口接川盹加光川川光盹珊%明j2憎123附j川涧肌j服2技3谢踉叫jhj涧出拍叫郎郎郎严且如吼叫川的的问网的扑蚓用它背术势介h)w定p去赚义务以附如1时附刷陆方回c要ue类陆化构求哇oad勺哇a哇-民a1-i1ttin1unibqql1qi巧u1uiqqrau巧uqquunauy1 引言目前，光纤新技术不断涌现大幅度提高了光纤的应用能力，并不断扩大光纤 通信的应用范围，光纤通信技术的发展需要得到光纤材料、制造工艺等多项技术 的支持，光纤通信的发展是光纤、器件、系统三者彼此发展，共同促进的结果， 不同种类的通信光纤是为不同层次网络服务的，为了满足新的通信系统应用，光 纤研究人员应不断地开发出新型的通信光纤。目前，品种繁多的光纤层出不穷，不仅在光通信和光传感中占据着越来越重 耍的地位，而且在工业、电力、军事、航空航天、生物医学等方面也发挥着越来 越重要的作用。随着 3g 网络的大规模建设、ipv6 的试用和建设、光进铜退战 略进一步实施，国内外对常规通信光纤的需求进一步高涨，光纤成为通信市场最 为紧俏的商品之一。因此，我们需要改进工艺，降低光纤成本，使光纤到户可以 尽快的在广大家庭中得到应用。1.1 接入网发展概述1. 1. 1 接入网简介 电信网包含了各种电信业务的所有传输及复用设备、交换设备，以为各种线路设施等。整个电信网按功能可分为 3 个部分，即传输网、交换网和接入网，它们的关系如图 1.1 所示。i i i自1.1电信网功能模型1.1.2 接入网的定义 整个电信网从地理上可以分成三部分，即核心网(cn)、接入网(an)和用户驻地网(cpn)，如图 1.2 所示。其中核心网包括长途网(长途端局以上部分)和中继网 (长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分)。cpn: 用户驻地点 uni: 用户网络接口 sni: 业务节点接口国 1.2 电信网的基本组成接入网是电信网的一个组成部分，负责将电信业务透明地传送到用户，也就 是说用户通过接入网的传输，能灵活地接入到不同的电信业务节点上。近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、 数字化和宽带化。同时，随着 ip 业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得 用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求 已经成为不可阻挡的趋势。1. 1. 3 接入网的业务 接入网的业务接入有两类:一类是支持单个业务的业务节点，另一类是支持一个以上业务的业务节点，即组合业务节点。业务接入点可提供的业务归纳起来可分为四类，如表 1.1所示。表 1.1 接入网业务及其带宽类型业务带宽类型业务带宽峰值平均值峰值平均值千人?互 式 业 务电话会议电话 可视电话 图像监视 可视会议 语音邮政 图像邮政 字符式公文邮政 图像式公文邮政 混合式公文邮政3站在bit/s32如1bit/s2 mbit/s2 mbit/s2 mbit/s321在bit/s34mbit/s80mbit/s4 mbit/s2 肌1bit/s12mbit/s12mbit/s1 mbit/s1 mbit/s1 mbit/s12mbit/s101也1的101岛 it/s2 沁1bit/s0.5mbit/s交互式业 务文档转移cad/cam1 mbit/s10 mbit/so.lmbit/s1mbit/s检索 业务音ui句检索国像检索 数据检索 混合检索1.4mbit/s34 mbit/s11在bit/s2 mbit/s0.5如1bit/s10 mbi的o.lmbit/s0.5mbit/s闭路分配 业务闭路音响分配闭路图像分配 闭路公文分配1.4mbit/s34 mbit/s2 mbit/s0.5 mbit/s10 mbit/s0.5 mbit/s3可视图文1 mbitjso.imbitjs广播 式分 配业 务广播式音响分配广播式图像分配1.仙也itjs34 mbitjs0.5 mbitjs10 mbitjs可见，接入网承担的业务范围很广泛，是实现多媒体通信的关键网络之一，是实现未来信息高速公路的基本设施和重要网络。由于用户类型不同，所需要的 业务也各不相同。大企事业用户，主要是高速数据、会议电视、可视电话等宽带 用户，而住宅用户则主要是电话和广播式图像分配业务，如有线电视 (catv) 以及 一些窄带综合数字网业务 (n- isdn) 。此外，正在迅速发展的高清晰度电视 (hdtv) 也是人们普遍注意的方向。1.2主要接入网技术接入网技术种类繁多，根据传输媒质的不同可将其分为铜线接入、光纤接入 和无线接入三大类。1.2.1 铜线接入目前，铜线接入主要有高速 dsl卧(rsl- high- rate digital subscriberloop) 、非对称 dsl(adsl- asymmetric digital subscriber loop) 、超高速dsl(vdsl- very-high-bit-ratedigital subscriber loop)isdn-dsl(integrated services digital network-digital subscriber loop) 、 速率自适应 dsl(rate adaptive digital subscriber loop) 等技术。由于电话网 己非常普及，电话线已居全世界用户线的 90%以上，对于具有铜线资源的通信网 络，基于铜线的宽带技术作为接入网的一种选择。1.2.2 光纤接入 光纤接入网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。接入网光纤化有很多方案，有光纤到路边(f盯c- fiber to the curb)、光纤到小区 ( fz- fiberto the zone )、光纤到办公室(fttb- fiber to the b山lding)、光纤到楼面 ( fttf-fiber to the feeder )、光纤到家庭(盯回-fiber to the home)。采用 光纤接入网是光纤通信发展的必然趋势，尽管目前各国发展光纤接入网的步伐各 不相同，但光纤到家庭是公认的接入网发展目标。1.2.3 无线接入无线接入技术可以分为移动接入和固定接入两大类。与宽带接入方式相比， 虽然无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制和多址技术、防止信元 丢失等方面的问题，但无线接入的最大特点是无需敷设线路、建设速度快、初期 投资小、安装灵活、维护方便等。对于没有有线资源的通信网络而言，为了能够 尽快提供接入服务，无线接入特别是固定无线接入技术将有可能成为选择对象。1.3 接入网的发展趋势从目前的接入网的发展情况看，主要有下面几种情况:(1) 光纤接入网(含光接入网技术)是接入网技术的发展方向 有线接入网在接入网中处于主体地位。全光接入网技术，即光纤到桌面、光纤到家，随着用户对带宽需求的不断增加，将得到不断的发展。与传统的用户网 相比，光纤网络有很多优点，两者的特点如表1.2所示:表1.2 传统用户网与光纤网的特点比较传统用户网光纤网络用户网局域受限制且仅为窄带业务从窄带到宽带提供多种业务宽带业务传输能力差建设适宜未来需要的通信基础设施统一的网络/一样的可靠性实现灵活的、高可靠性的网络结构设备庞大，维护使用效率差进一步提高网络的维护和使用效率经济性差实现降低总成本的网络结构(2) 综合接入网技术是接入网技术发展的方向综合接入网设备同时具备普通电话 pots(plain 01d telephoneservice)、综合 数字业务 isdn、数字数据 ddn(digital data network)、ip(intemet protocol)等业 务的接入功能，既能降低网络建设成本，又方便网络的统一维护。以后的综合接入网设备将能同时提供各类宽带和窄带业务的接入。(3) 以 atm 技术或以太网技术为基础的无源光网络以 atm 为基础的无源光网络(apon)代表了宽带接入技术的发展方向之一， 其优势在于它结合了 atm 多业务，多比特率支持能力和 pon(无源光网络)透明14宽带传输能力，业务的接入非常灵活。其提供的业务范围从具有交互性的图像分配业务到数据传送、局域网互联、透明的虚通道等。 (4) 无线接入是接入网的一个重要组成部分 就目前无线接入技术和设备而言，能提供电话业务和低/中速数据业务的系统主要有 cdma(code-division multiple access)系统(19ghz 频段)、s-cdma 系统 (1.8ghz 频段)、个人手持式电话系统 phs- personal handy-phone system(19ghz 频段)、数字增强无绳通信 dect-digital enhanced cordless telecommunications 系统及 450mhz模拟系统等:能提供电话、64kbit/s 数据和 isdn 等综合业务的综 合接入系统有微波点到多点通信系统;能提供音频、数据和视频的宽带无线全业务 接入系统有局域多点分布式系统(lmds)等。(5) 铜缆技术的更新从技术发展来看，首先现有的铜缆接入网必须改造，以 xdsl(adsl、hdsl、 vdsl 等)数字用户线系列技术为代表的铜缆接入技术是一种重要改造手段:盯c 系统和非对称 cablemodem 则是改造现有 catv 网的实验性方案;但从发展来看， 光纤接入，特别是宽带光接入辅以无线接入手段将占主导地位。但是，从目前我国接入网的发展情况来看，adsl 技术在未来几年还将占居 主流地位，并且向 adsl2+方向发展，vdsl 也将会得到局部应用。(6) 内置 sdh 接入网内置 sdh 接入优势在以下几方面:兼容性强:完善的自愈保护能力，增加网 络可靠性:借助 sdh 的大容量、高可靠性，可组成中继传输与接入的混合网;而 向网络发展的升级能力:网络操作、维护、管理功能(oam)大大加强: 有利于向 宽带接入发展。sdh 利用虚容器(vc)的特点可映射各级速率的 pdh，而且能直 接接入 atm 信号，因此为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。2 光纤通信2. 1 光纤通信简介2. 1 . 1 光纤通信的概念光纤通信是利用半导体激光器(laser diode，ld ) 或半导体发光二极管( led )作为光源器件，把电信号转换成光信号并将其精合进石英(或塑料光纤中进行传输，在接收端使用半导体检测器件检波器)，如雪崩光电二极管 c apd ) 或光电二极管 c pin) 等，将光信号再还原为电信号的一种通信方式。2.1. 2 光纤通信的优点光纤通信之所以发展迅猛，这与光纤通信技术所具有的巨大技术优势和潜力， 以及其巨大的经济效益和社会效益是分不开的。光纤通信最直接、最基本的优点可以从经济和技术两个方面看。1.经济优势频率资源丰富，通信容量大。无中继通信距离长。节约铜(铝和铅。抗干扰能力强，保密性能好。光缆耐腐烂，重量轻，体积小。2.技术优势 除了上述的基本优点外，数字光纤传输系统与传统的传输方式相比，在技术上还有许多优势。数字光纤传输系统很容易与程控交换机相连接，而主要用于模拟通信的同 轴电缆很难满足数字化的要求。数字光纤传输设备采用了专用超大规模数字集成电路和混合集成电路，以 及表面安装技术，使设备的可靠性大大提高。由于数字光纤传输系统采用 pcm 技术，因而可以方便地利用终端设备上 的计算机实现系统的监测与监控。扩容方便。利用插入比特的线路码型，可以方便地解决区间通信问题和任意上下 话路问题。光纤/同轴电缆混合 c hybrid fiber coax，fc ) 技术广泛地应用于有线电视 网中。波分复用技术使得光纤通信的容量大幅度提高而不用增加光纤芯数。2. 2 光纤接入技术光纤接入网(或称光接入网)(optical access network，oan) 是以光纤为传输 介质，并利用光波作为载波传送信号的接入网，泛指本地交换机或远端交换模块 与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。在北美，美国贝尔通信研 究所对一种称为光纤环路系统 (fitl: fiber 1n the loop) 的概念进行了规范，其 实质和目的与 1tu- t 所规定的 oan 基本一致，只是具体规范稍有差异，因而一般 两者 (oan 与 f1tl) 可以等效使用，不做区分。只有强调某一项特有功能(如维护操 作通路)时再区分是 oan 还是 fitl。多数情况下，oan 和 fitl 可以换用。在电信网中引入 oan 或 f1tl 最基本的目标为: (1)减少铜缆的维护运行费用并降低故障率:(2) 支持开发新业务，特别是多媒体和宽带业务:(3) 增加传输距离，加大覆盖区面积，减少节点数目，有利于简化网络结构:(4) 便于实现混合接入结构网。2. 2. 1 光纤接入 fttxfttx 技术主要用于接入网络光纤化，范围从区域电信机房的局端设备到用户 终端设备，局端设备为光线路终端(olt，optical line terminal) 、用户端设备 为光网络单元 (0阳，optical network uni t) 或光网络终端(ont，optical network terminal) 。根据光纤到用户的距离来分类，如图 2. 1 所示，可分成光纤到交换箱 (fttcab，fi ber to the cab i net) 、光纤到路边 (fttc，fiber to the curb) 、光 纤到大楼(fttb，fi ber to the building) 及光纤到户 (ftth，fiber to the home) 等 4 种服务形态。美国运营商verizon 将fttb及ftth 合称光纤到驻地 (fttp，fiber to the premise) 。上述服务可统称 fttx。其中最主要的是 fttc、fttb、ftth。用户节点 ta/、 ontfith/ont fftbfftcfftcab国 2.1fitx 类型1. fttcfttc为目前最主要的服务形式，主要是为住宅区的用户作服务，将 onu设备 放置于路边机箱，利用 onu 出来的同轴电缆传送 catv信号或双绞线传送电话及上 网服务，这段可采用 isdn、hdsl或 adsl铜线接入技术。光纤到远端模块 (fttr， fiber to the remote module)是 fttc 的一种变型，将 onu 的位置移到远离用户 的远端(rt)处，可服务更多的用户(多于 256个)，从而降低成本，一般提供 2mbit/s 以下的窄带业务。2. fttbfttb依服务对象区分有两种，一种是公寓大厦的用户服务，另一种是商业大 楼的公司行号服务，两种皆将 onu设置在大楼的地下室配线箱处，只是公寓大厦的 o阳是fttc 的延伸，而商业大楼是为了中大型企业单位，必须提高传输的速率， 以提供高速的数据、电子商务、视频会议等宽带服务。fttb 与 fttc 并没有什么 根本不同，两者的差异在于服务的对象不同，因而所提供的业务不同。fttb是一 种点到多点的结构，通常不用点到点的结构。fttb 的光纤化程度比 fttc 更进一 步。3. ftth至于 ftth，itu 认为从光纤端头的光电转换器(或称为媒体转换器 mc)到用户 桌面不超过 100米的情况才是 fttho ftth将光纤的距离延伸到终端用户家里，使 得家庭内能提供各种不同的宽带服务，如 vod、在家购物、在家上课等，提供更多的商机。若搭配wl州技术，将使得宽带与移动结合，则可以达到未来宽带数字 家庭的远景。因为主要用户是大企事业用户，业务量需求比较大，一般采用点到 点或环形结构。ftth 光纤接入网，具有频带宽、容量大、信号质量好、可靠性搞、 可以提供多种业务乃至未来宽带交互性业务，从本地交换机到用户全部为光连接，中间无铜缆，也无有源电子设备，onu 安在用户家，可采用成本较低的元器件。 o阳还可采用本地供电，供电成本比网络供电方式费用低，故障率小，维护、安 装和测试方便。ftth 是直接到用户的真正的信息高速公路，因而被认为是接入网 发展的方向。这儿种主要的光纤接入方式的优缺点以及适用场景对比列于表 2. 1。表 2.1 几种 fftx 方式的对比光纤到路边(盯tc)光纤到大楼 ( fitb)光纤到户(盯咀n优 势1)接入带宽可以满足近期业 务需求。但带宽进一步提升 的空间取决于铜缆长度和 设备。2) 投资灵活、渐进。3) 对既有铜缆可以继续利用1) 高接入带宽，带宽扩容便利;与楼内布线 配合，可提供语音、 宽带业务。2) 将来在光纤到楼的基。 础上再一次分光，即 可快连、低戚本地实 现光纤到户。1) 高品质、高带宽，同事提供语音宽带 业务，业务扩展好2) 良好的网络管理和qos。3) 节约接入点用房和 局端 dsl灿4 设备 运营成本低。4) 避免了盗打 等 风 险。问 题1)需要增加大量接入点，机房 及配套设备投资较高。2) 维护分撤，工作量大，维护 费用较高。3) 今后光纤还需要向用户延 伸，存在改造成本。1) 接入点较多，维护工 作量;大。2)onu 在楼道存在供 电和安全问题。3) 造价和维护成本较 高。1)前期投入大。2) 缺乏相应的内容应 用产品支撑。3) 维护经验有待积 累。适 用 场 景1)新建中低档住宅小区、农村行政村接入周点。2) 既有住宅小区改造。新建商业楼字，中高档住 宅新建商业楼字、园区、高档住宅小区。，2. 2. 2 光纤接入网的分类光纤接入网可分为有源光网络(aon)和无源光网络 (pon)。采用 sdh技术、atm 技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网 (odn)全部由无 源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是无源光网络。现阶段，无源光网络(pon)技术是实现 fttx 的主流技术。典型的pon系统由 局侧 olt(光线路终端)、用户侧 onu/ont(光网络单元)以及 odn-drgnization development network(j;分配网络)组成。pon技术可节省主干光纤资源和网络层 次，在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，运维成本大幅降低，适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用 户地区。2. 2. 3 光纤接入的拓扑结构 光纤接入网的拓扑结构，是指传输线路和节点的几何排列图形，它表示了网络中各节点的相互位置与相互连接的布局情况。网络的拓扑结构对网络功能、造价及可靠性等具有重要影响。其三种基本的拓扑结构是:总线形、环形和星形，由 此又可派生出总线一星形、双星形、双环形、总线一总线形等多种组合应用形式， 各有特点、相互补充。通常的光纤接入的拓扑结构有点到点(pzp)方式和点到多点 (pzmp)两种方式， 如图 2.2 所示。中心交换网(a) 点到点光网络中心交换网 小区交换机( b) 小区交换式网络中心交换网(c) 点到多点无源光网络图 2.2. fix 的实施方案在点到点(pzp)的接入方式中，交换局为每个用户分配一根光纤，如图 2勾a) 所示。在这种点到点光纤接入方式中每个用户可以使用这个根光纤的全部带宽， 而且用户的升级容易实现。但是这种点到点的光纤接入方式存在严重的缺点:第 一，随着用户数目的增加，光纤数量线形增加，成本很高: 第二，每个光纤提供 的传输带宽浪费严重，其他的用户无法共享光纤的带宽资源: 第三，不利于开展 多播和组播业务。因此这种点到点的光纤接入方式在实际中应用并不多。图 2勾b) 是点到点接入方式的改进，中心局交换机和用户交换机之间通过光纤连接，用户 交换机为每个用户提供点到点的光纤接入，相对于图 2.2(a)中的点到点光纤接入， 这种改进方式可以节约光纤资源。另一种是基于 pon 的点到多点(p2mp)接入方式，如图 2勾c)所示。这种无源 的点到多点的接入方式中在用户侧使用无源光功率分配器，从而实现点到多点的 用户接入方式。相对于点到点光纤接入方式，点到多点接入的优点非常明显: 第 一，由于多个用户共享一根光纤的带宽资源，用户成本相对较低，而且可以充分 利用光纤的带宽资源;第二，对于开展点到多点的多播、组播业务相对简单，适 合开展视频广播和流媒体业务;第三，减小中心交换局一侧的光纤接头数目，安 装和维护简单，易于实现用户网络的优化规划。正是由于这些优点，pon 已经成 为光纤接入的主流技术。2.3 pon 技术2.3.1 pon 的拓扑结构根据不同的应用环境，pon 的拓扑结构有以下几种方式:(1)树型拓扑结构树型结构的 pon 拓扑方式如图 23(功所示，这是最常用的 pon 组网方式。在这种方式中只需要一个 lxn 的光分离器即可实现 p2如1p 的传输，系统结构简单，成本较低，组网灵活。(2)环形拓扑结构环形拓扑结构如图 2.3(b)所示。每个 onu 和环型光纤通过 2x2 的光分离器相 连。相对于树型和总线型拓扑结构，环型拓扑 pon 有较好的服务质量(qos，quali叩 of service)保障，但是组网复杂，光分离器较多，onu 的增加和删除都比较困难。(3)总线型拓扑结构总线型拓扑结构如图 2.3(c)所示。在这种方式中需要 n 个 1泣 的光分离器来 实现凹阳传输，系统结构简单，组网灵活，但是光分离器的数目较多。在实际的应用中，考虑到光分离器的成本、多用户接入控制复杂性和光分离 器带来的噪声，应尽量减少光分离器的数目，因此树型拓扑的 pon 应用最为广泛。(纱树型结构(b)环型网络(c) 总线型网络图 2.3 pon 的拓扑方式2. 3. 2 pon 技术的标准化pon 系统在 90 年代初就出现了，1996 年 itu- t 完成了对 g. . 982 的标准化， 主要对 2mhi t/s 以下接入速率的窄带 pon 系统进行定义。与此同时，以 atm 为基 础的 pon (apon) 发展迅速，1998 年 itu- t 正式通过了 g. 983. 1 建议，即基于 pon 系统的高速光接入系统，g. 983. 1 对 apon 系统进行了详尽的规范，主要规定线路 速率、光网络要求、网络分层结构、物理媒质层要求、汇聚层要求、测距方法和 传输性能要求等。1999 年1tu- t 又推出了g. 983. 2 建议即 apon 的光网络终端 (ont) 管理和控制接口规范，该建议主要从网络管理和信息模型上对 apon 系统进行定 义 ，以 确保不同厂家的设备实现互操作。 itu(theinternational telecommunications union) 和 fsan(full service access network) 联盟采纳了 atm 标准，把它作为在 pon 第二层的帧封装标准，能为商业用户、家庭用户提供 包括 ip 数据 、视频、音频等综合业务 ，形成了 apon 的标准(文档号 itu- trecg983) 。但是 apon 存在着一系列的问题，比如带宽有限、带宽损失大、 数据包开销大、协议转换麻烦、技术复杂、设备昂贵、多厂家互操作性差等。随 着以太网技术的异军突起，apon 技术一直没有得到大规模应用。2.4 光接入网中的复用方式光纤最重要的一个特点是它可以传输很高速率的数字信号，容量很大。为了 更进一步提高光纤的利用率，参考已经比较成熟的店的复用方法，人们还采用了 各种光的复用技术。并将其运用于各种类型的光纤接入网中，如波分复用 cwavelength di vision multiplexi吨，wdm)、频分复用 cfrequency division mult iplexi吨，fdm)、时分复用 ctime division multiplexir毡，tdm)、空分复 用 c space division multiplexir毡 ， sdm) 和副载波复用 c subcarrier multiplexi吨，scm) 等。3 光纤通信升级技术光进铜退3. 1 升级技术提出的背景目前，伴随着整个电信业务的快速发展，从固定到无线，从窄带到宽带，从 话音业务到多媒体业务，应用于电信网络的各种技术层出不断。光通信技术一直 都是整个通信领域关注的焦点之一。同样，随着宽带用户的快速增长，在接入网 络层面，较之传统的铜线接入技术，光接入技术有着覆盖范围广、传输距离远、 带宽高、安全保密性高、建设维护成本低等优点，使之成为接入网建设新的亮点。现有的网络是在 pstn 网络的基础上发展而成的，用户接入以铜缆为主。目前， 铜缆由于受主要原材料一电解铜价格的大幅上涨的影响，其价格比年高出。铜是 不可再生的战略性资源，铜缆的价格在很长的时间里不可能有所回落。而同时， 接入设备的采购价格在不断下降。光纤光缆的价格也在不断走低。从降低建设成 本的角度考虑，也应多用光缆、少建设铜缆。另外，由于铜缆价格的上涨， 铜缆 被盗割或遭灾损的风险大，且铜缆大修、更新等维护成本也加大，这些问题直接 制约着下一代网络的发展。全球电信运营商在转型过程中，提供多业务是重要的战略之一，多种业务捆 绑不仅能提升运营商的业务竞争力、增加每用户平均收入 (arpu，average revenue per user) ，还能提升用户忠诚度、降低用户离网率。在多业务提供上，无论是海 外的运营商还是国内的运营商，无一例外地将眼光投入到网络电视 (iptv ， internet protocol telev ision) 业务上，而基于现有的编码技术，iptv 业务特 别是 hdtv(high definition television) 需要 10m 以上带宽，所以宽带提速是运 营商必然的战略行动，不提速就无法开展带宽更高的宽带业务、无法实现战略转 型的目标。而无论采用哪种最新的 dsl 技术:adslz 十还是 vdsl2 以及未来可能出 现的更高速 dsl 技术，一个基本的规律是必须缩短铜缆长度才能提供更大的带宽， 因此全球主流运营商包括国内的固网运营商在内，都在计划或己开始实施 dslam(digital subscriber line access multiplexer) 物理位置下移的战略。3. 2 光进铜退技术实施要求电信业务主流运营中国网通集团根据目前的用户对宽带需要、现有网络资源 情况、网络发展情况等，制定了对光进铜退技术的实施要求，具体为:1.首先应确定未来一段时间内，用户对宽带的需求，结合建设成本情况来确定光进铜退的程度，即确定铜缆的接入距离。预测用户对带宽的需求，要有一定的超前性，能够满足 5 年甚至更长时间内 的发展要求较为合适。因为通信线路一旦建成后，如要调整，则代价巨大。根据 目前发展趋势的推断，大多数人认为 5 年内用户对带宽的需求将达到 10mbit/s。 如主要运用 adsl2+来解决宽带接入，则需要把铜缆距离控制在1.5km 以内。对 于农村用户，其带宽需求要小于城市用户。从建设成本考虑，根据关于最经济接入距离的分析，铜缆长度也应控制在1.5km 以内。当然，由于各城市以及城市中不同区域的用户密度和造价情况的不 同，其最经济接入距离会有较大的差别，应根据当地的情况来确定铜缆距离范围 和接入局点容量。2.在确定不同地区的接入局点容量和覆盖范围的基础上，结合当地的地理特征 情况和机房位置的可选择性，进行接入局点的规划。对于新城区，应根据城市发展规划如各地块的用途等内容，预测用户分布和 密度，在满足带宽需求的前提下，运用城区最经济局点分析方法来计算该地区的 最经济铜缆距离，进而确定接入局点的容量、位置、组网和上行光缆路由等。对于稳定城区，应以最经济局点分析方法为主来确定接入局点的数量和容量， 但应考虑、己有局房的使用和铜缆网的现状，减少网络的调整工作量。对于农村地区和其他用户分布不连续的地区，应采用农村地区局点设置分析 方法来规划接入局点。农村接入局点的规划，应以乡镇为单位进行，用户不宜跨 乡镇接入，这样规划时较为容易，也满足维护体制需要。但接入局点的传输组网 可打破行政区域界限，可跨乡镇组网。3. 新设局点和铜缆网络的调整，应本着先远后近、先急后缓、先城市后农村 的原则。为满足宽带提速的需要，要建很多的接入局点，同时原有的局点覆盖范围也 要调整，以保证用户能够就近接入。由于用户对带宽需求的发展是有过程的，每 年的投资计划也是有限的，新设局点和铜缆网络的调整，应按照由远到近的顺序， 先解决距离原接入局点较远的用户。新设局点的覆盖区域应清晰、明确，考虑到 接入设备的利用率，涉及到新建局点的铜缆线路调整、原有用户的割接可分步进 行。4. 接入局点应以综合接入局点为主，应尽量避免仅为宽带提速而规划纯粹的宽15带接入局点。纯粹的宽带接入点，和窄带接入点物理分开，不利于今后宽、窄带业务的灵 活放号和网络融合，会使交接箱跳线复杂，支撑系统实现困难，需要增加光缆和 主干电缆线路投资，加大设备和线路的维护工作量。纯粹的宽带接入点仅适用于 窄带业务饱和且城市改造稳定的区域，其容量和覆盖范围不宜过大，否则会导致 铜缆投资的加大。接入设备应以能够向 ag(接入网关)平滑过渡的宽窄带综合接入 设备为主。5.在接入层引入软交换，实现语音和数据在接入层的融合，简化接入层网络， 促进 光进铜退。目前，在接入层中，基于双绞线的接入技术，语音和宽带接入是分开的只是 通信线路是通过复用技术共享的，宽窄带综合接入设备也只是临时过渡产品，它 并没有真正实现接入层面的融合。对于 lan 接入方式，更是两套独立的网络，既 要敷设五类线、光缆、安装 lan 交换机来解决宽带业务，还要布放电缆来解决语 音接入。以上两种方式，语音和宽带接入都是分开建设，建设成本(capex-capi tal expendi tures) 和运营成本(opex-operating expense) 都是巨大的。如在接入层引入 ag(接入网关)、iad(综合接入设备)和 sip(会话初始协议) 终端后，无论是接入线路还是接入设备都是融合的，不再需要扩容 tdm(时分复用) 交换机，语音和数据业务同时承载在 ip 分组网上，对简化接入层和承载网络、减 少其建设成本和维护成本是大有好处的。对于有 lan 接入需求的住宅小区，可以 通过 lad、sip 终端的方式提供语音业务，就不需要再敷设电缆线路、扩容 tdm 交换机了。6. 积极稳妥地引入 ftti-i(光纤到户)技术。ftti-i是宽带接入的最终理想方式，pon(无源光网络)采用分光比可超过 1:32 的分光器，并且是单纤双向工作模式，可以节约大量的主干光缆和光收发模块， 可向用户提供数十兆数百兆 bit 的带宽，可实现三网合一，比 fttlan 有很 多优势。如果 pon 设备的测试结果比较满意，并且商务条件也较可行的话，则可 以适度引入 ftti-i技术。目前在 ftti-i技术中，epon(以太网无源光网络)最为成熟，商用化程度较高，gpon(新一代宽带无源光网络)已经有国际标准。 日前，国内的电信业务主流运营商拥有大量的铜缆资源，且 adsl、vdsl 等基19于铜缆的宽带接入技术也能满足普通用户 5 年内对带宽的需求，因此铜缆资源不能废弃，而是应该努力延长其使用寿命，ftth不宜大规模的宣传推广。 今后几年内 pon 的应用应定位于新建的商务楼宇、高档别墅和有高带宽需求的住宅小区。目前商务楼宇的解决方案中语音和数据是分离的:语音由 tdm 交换机 提供，由双绞线电缆接入:数据采用点到点 (p2p)光纤方式接入，每个大客户至少 需要 2芯光纤。这需要大量的电缆和光缆敷设进楼宇。而采用 ftth 的话，只需要 很少量的光纤进入楼宇即可解决，建设成本较低。别墅区，由于住宅密度低，用户对带宽的需求较高，开发商也注重利用 ftth 提升开发项目的品质。如果采用 lan 方式，因五类线的距离不能超过 100m，就需要在别墅区内设置很多的 lanswitch，端口实占率就很低，而且安装交换机的室外型机箱也非常昂贵，也 不便于协调安装地点，还要敷设电缆来解决传统语音业务，总体投资很大。ftth的传输距离可达 20阳，只需要将分光器安装在光缆接头盒或光缆交接箱中，放在别墅区内即可，可以省去电缆投资。7. 局点机房的建设应和 3g 基站的建设结合起来，提高机房的利用率。 光进铜退意味着接入层设备进一步向用户靠近，这就需要更多的机房。3g 网络的建设，由于基站覆盖范围小、密度大，城区基站的距离只有 400 500m， 也需要大量的机房，比接入局所要密得多。因此，可将位置适宜的基站机房同时