光纤网络设计(1)课件

1、10/24/20211 12 2一、一、PONPON技术原理技术原理二、二、FTTHFTTH网络架构网络架构三、住宅小区内三、住宅小区内FTTHFTTH网络结构网络结构四、新规重要条文解读四、新规重要条文解读五、五、FTTHFTTH小区工程实施小区工程实施3点到多点结构，分光比点到多点结构，分光比1 1：3232（1 1：6464）可叠加可叠加1550nm1550nm传送第三波长业务，如传送第三波长业务，如CATVCATVOLTOLT：（：（Optical Line TerminalOptical Line Terminal）光线路终端）光线路终端ONUONU：（：（Optical Netwo

2、rk UnitOptical Network Unit）光网络单元）光网络单元ONTONT：（：（ Optical Network Terminal Optical Network Terminal）光网络终端）光网络终端ODNODN：（：（Optical Distribution NetworkOptical Distribution Network）光分配网）光分配网注：注：ONUONU或或ONTONT是一回事。是一回事。PON(Passive Optical NetworkPON(Passive Optical Network，无源光网络）技术，无源光网络）技术系统组成如下图：系统组成如

3、下图：一、一、PONPON技术原理技术原理4 4PON PON 系统在整个网络中的位置系统在整个网络中的位置FTTN/BFTTN/BPONPON系统的基本组成系统的基本组成（1 1）光线路终端（）光线路终端（OLTOLT，局端设备），局端设备）：OLT的作用是为FTTx提供网络侧和本地内容服务器之间的接口（要求以太网接口），并经ODN与用户侧的ONU通信（要求PON接口），网络作用类似二层交换机。（2 2）光网络单元（）光网络单元（ONU/ONTONU/ONT）：）：上行方向将各种不同的家庭终端的不同业务信号复用起来在同一传输媒质中传输（PON接口）；而在下行方向将不同的业务解复用，提供语音、

4、视频、数据等业务接入。（3 3）光分配网（）光分配网（ODNODN）：）：OLT和ONU之间，由光纤光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的所有无源器件、无源设备组成。根据目前的常用技术进行分类，根据目前的常用技术进行分类，PONPON主要分为主要分为EPONEPON和和GPONGPON两种。两种。1.1 PON系统在整个网络中的位置5 5广播方式（下行）广播方式（下行）ONU注册成动后，分配一个唯一的LLID（逻辑链路标识符，共2个字节）；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己LLID

5、的帧或者广播帧。1.2 EPON技术工作原理EPON(Ethernet Passive Optical NetworkEPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）技术，以太网无源光网络）技术6 61.2 EPON关键技术5单拷贝广播（SCB）下行SCBSCB（Single Copy BroadcastSingle Copy Broadcast）利用下行广播的特点，在下行方向采用一份带宽发送广播利用下行广播的特点，在下行方向采用一份带宽发送广播/组播包组播包广播通道（广播广播通道（广播LLID）7 71.2 EPON关键技术6动态带宽分配（DBA

6、）机制上行 OLT根据ONU的实时带宽请求获取各ONU 的流量信息，通过特定的算法为每个ONU动态分配上行带宽，提高带宽利用率。时分复用的最大缺点是带宽利用率不高。所以要DBA。1.2 EPON关键技术7多点控制协议MPCP 为了避免不同为了避免不同ONUONU之间的数据冲突，之间的数据冲突，EPONEPON采用的是多点控制协采用的是多点控制协议议MPCPMPCP来控制上行数据的发送。另外，来控制上行数据的发送。另外，MPCPMPCP还规范了上行和下行还规范了上行和下行业务流操作，具体内容包括：业务流操作，具体内容包括：ONUONU的自动发现、的自动发现、ONUONU的注册、测距的注册、测距和

7、带宽分配（即：和带宽分配（即：MPCPMPCP通过通过OLTOLT为为ONUONU动态地分配上行带宽）。动态地分配上行带宽）。 MPCPMPCP所有功能的实现，均是通过所有功能的实现，均是通过OLTOLT来实现的。来实现的。8 8 GPON(Gigabit-Capable Passive Optical NetworkGPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特千兆能力无源光，吉比特千兆能力无源光网络，其实叫网络，其实叫GEMGEMGPONGPON封装方式无源光网络更好理解）技术封装方式无源光网络更好理解）技术基本原理基本原理( (除了帧结除

8、了帧结构不同构不同，其他基本与，其他基本与EPONEPON相同）相同）波分复用波分复用下行波长：下行波长：1490nm上行波长：上行波长：1310nm第三波长：第三波长：1550nm下行基于广播下行基于广播上行时分复用上行时分复用速率速率上行1.25Gbit/s、下行2.5 Gbit/s（非对称）（非对称）上、下行上、下行2.5 Gbit/s（对称）分路比：可达分路比：可达1:641.3 GPON技术GPON网络架构9 9广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过ONU IDONU ID来区分不同的ONU的数据，ONU 通过过滤来接

9、收属于自己的数据。10101.3 GPON技术GPON原理之下行数据 TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据（帧长（帧长125us125us），），上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的下行帧的upstream bandwidth mapupstream bandwidth map字段来给每个字段来给每个ONUONU分配上行时隙，分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。11111.3 GPON技术GPON原理之上行数据1212EPON帧结构基于帧结构基于802.3以太网帧以太网帧简单增加LLID，与以太网一脉

10、相承，无缝融合，更适合IP/Ethernet网络以太网帧以太网帧EPON帧帧以太网帧以太网帧GEM帧（可分片可组合）帧（可分片可组合）GTC帧帧采用特有的采用特有的GTC/GEM（GPON 封装模式）帧封装封装模式）帧封装（上（上/下行帧长下行帧长125us）GPON兼容并沿袭ATM架构思想结构相对复杂，但实现功能多：将以太网帧结构相对复杂，但实现功能多：将以太网帧先用先用GEM/后用后用GTC帧封装帧封装/去封装，去封装，即封装即封装2 2次。次。考虑分片/组合等处理1.3 GPON技术GPON原理之GEM封装方式上上/ /下行帧均先用下行帧均先用GEMGEM封装，具体封装，具体GEMGEM

11、帧结构如下图：帧结构如下图： 注注1 1：GEMGEM源于源于GFPGFP（通用成帧规程），（通用成帧规程），GFPGFP封装的用户数据帧最大可支持封装的用户数据帧最大可支持40954095个字节，超过个字节，超过40954095个字节后，用户数据将被分成小片。个字节后，用户数据将被分成小片。 注注2 2：以太网数据帧的最大长度也为：以太网数据帧的最大长度也为40954095，所以，所以刚好不需要被分刚好不需要被分片（重要）。片（重要）。 下行帧先用下行帧先用GEMGEM封装后，再用封装后，再用GTC帧进行二次封装，GTC帧的帧长为125us，具体结构如下：14141515 上行帧同样先用上行

12、帧同样先用GEMGEM封装后，再用封装后，再用GTC帧进行二次封装，GTC帧的帧长为125us，具体结构如下：OLTONTT-CONTT-CONTGEM PortGEM PortlGEM Port：业务的最小承载单位。lT-CONT: Transmission Containers。是一种承载业务的缓冲（Buffer）。主要用来传输上行数据的单元，引入引入T-CONTT-CONT主要是为了主要是为了解决上行带宽动态分配，以提高线路利用解决上行带宽动态分配，以提高线路利用率率 。T TCONTCONT相当于上行帧的一个数据块，相当于上行帧的一个数据块，该数据块的起止时间由下行该数据块的起止时间由

13、下行GTCGTC帧的帧头帧的帧头US US BW MapBW Map字节指定。字节指定。lIF pon：GPON接口。l业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后在映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEM Port可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port也可以映射到同一个T-CONT中。l一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。16161.3 GPON技术GPON复用结构1.3 GPON技术GPON业务映射lGPON系统有两条映射路线棕色为棕色为ATMATM映射路线（现映射路线（现已经不常用）；已经不常用）

14、；蓝色为以蓝色为以太网映射太网映射路线（目路线（目前为主前为主用）。用）。17171818以太网业务在以太网业务在GPONGPON中的映射方式中的映射方式（如右图）（如右图）TDMTDM业务在业务在GPONGPON中的映射方式（如左图）中的映射方式（如左图）lTDM业务先导入缓存中进行排队，并且按照固定的字节数复用到GEM帧中进行传输。 l这种方式不对具体的TDM业务进行感知，只进行透传处理。lGEM帧具有定长（重复周期（重复周期125us125us）的特点，对TDM业务传输非常有利。lGPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分将数据部分直接映射到直接映射到GEM PayloadGEM Pay

15、load中去进行传输。 lGEM帧会自动封装头信息。l映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。1.3 GPON技术GPON业务映射1919EPON和和GPON技术各有自身的特点，其主要差异在于采用了不同的二技术各有自身的特点，其主要差异在于采用了不同的二层技术，具体比较如下表。层技术，具体比较如下表。GPONGPON的特点小结：的特点小结：（1 1）通过可变长）通过可变长GEMGEM帧，很好地适帧，很好地适配了所有业务。配了所有业务。（2 2）125us125us的极短的极短帧长，降低了时延。帧长，降低了时延。（3 3）通过精细化）通过精细化的动态带宽分配的动态带宽分配DBADBA，极大地提高

16、，极大地提高了带宽利用率。了带宽利用率。1.4 GPON技术和EPON技术的比较2020一、一、PONPON技术原理技术原理二、二、FTTHFTTH网络架构网络架构三、住宅小区内三、住宅小区内FTTHFTTH网络结构网络结构四、新规重要条文解读四、新规重要条文解读五、五、FTTHFTTH小区工程实施小区工程实施2121 OLT光缆交接箱光缆分纤箱ONT入户光缆ODF主干光缆 配线光缆 汇聚机房汇聚机房 主干光节点主干光节点（FP） 引入光缆皮线光缆用户光节点用户光节点 （AP）配线光节点配线光节点（DP） 用户终端用户终端ODF分光器城域网城域网ODN（光分配网）（光分配网）驻地网驻地网用户家

17、庭内网用户家庭内网分光器二、二、FTTHFTTH网络架构网络架构 2.1 2.1 总体架构总体架构PONPON系统连接全景图（非常重要）如下：系统连接全景图（非常重要）如下：222223232.2 2.2 分光方式分光方式一级分光与二级分光一级分光与二级分光2424分光方式的比较如下：分光方式的比较如下：一级分光方式一级分光方式优点：光分路器集中设置，便于集中维护；结构简化，便于故障定位缺点：为提高分光器端口实装率，分光点宜设置在较高位置，相应增加相应增加配线光缆的投资配线光缆的投资；光分路器集中设置，分光设施体积相对较大，对其安装条件具有一定要求二级分光方式二级分光方式优点：节省配线光缆投资

18、节省配线光缆投资；一级、二级分光设施体积相对较小，有可能利于选点谈判。缺点：分光设施较分散，不利于集中维护；故障定位比一级分光要难。2525一、一、PONPON技术原理技术原理二、二、FTTHFTTH网络架构网络架构三、住宅小区内三、住宅小区内FTTHFTTH网络结构网络结构四、新规重要条文解读四、新规重要条文解读五、五、FTTHFTTH小区工程实施小区工程实施三、住宅小区内三、住宅小区内FTTHFTTH网络结构网络结构HomeDrop Cable 配线光缆配线光缆入户光缆入户光缆光缆分配点用户接入点住宅区规划红线范围住宅区规划红线范围OLTODFODFPC/STBPC/STB馈线光缆馈线光缆

19、FPFPDPDP光纤链路光纤链路与公网互通衔接人(手)孔26263.1 3.1 住宅小区内通信设施组成住宅小区内通信设施组成应属于住宅建筑电气的设计范围，其设计应符合住宅建筑电气设计规范GJGGJG 242242，住宅通信综合布线系统。n 住宅区规划红线范围内的通信基础设施 即建筑规划用地红线内地下通信管道、光缆交接箱； 住宅建筑内配线管网、通信线缆、配线设备；预留的设备间、电信间等设备安装空间。 住户内家居配线箱、户内管线及各类通信业务信息插座；27273.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置8l 用户接入点用户接入点 用户接入点是光纤到户工程特定的一个逻辑点，它的设定是为了解决工程

20、实施的交叉与复杂性，使得工程的建设界面划分更加具有可操作性。 多家电信业务经营者电信业务共同接入及用户通过跳纤自由选择电信业务经营者的部位，多家电信业务经营者电信业务共同接入及用户通过跳纤自由选择电信业务经营者的部位，也是电信业务经营者与住宅建设方（线缆）的也是电信业务经营者与住宅建设方（线缆）的工程分界点工程分界点。2828 GB 50846-2012 GB 50846-2012 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范中规定：1.由单个高层住宅建筑作为独立配线区时，用户接入点应设于本建筑物的电信间。2.由低层、多层、中高层住宅建筑组成配线

21、区时，用户接入点应设于本配线区公用电信间。3.由别墅组成配线区时，用户接入点应设于光缆交接箱或设备间。 建筑住户数达不到300300户时，可以几栋建筑组成一个配线区，共用电信间及用户接入点。 当只有一个光纤配线区时，用户接入点设置在设备间、不需要设不需要设置电信间置电信间。 多栋建筑共用一个电信间时，电信间应该设置在较为中心位置的建筑内，以有利于管线的布放。 单个高层住宅建筑 单个高层住宅建筑作为独立配线区时，用户接入点应设于本建筑物内的电信间。用户接入点位置发下图所示：用户接入点（电信间）单个高层建筑住宅29293.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置 高层住宅建筑 单个建筑组成独立

22、配线区时设置在本建筑物内部电信间 多个共用时设置在中心位置建筑内 当只有一个光纤配线区时用户接入点设置在设备间、不需要设置电信间14住宅区：住宅区：每栋每栋100100户，共户，共300300户户30303.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置15 配线区内多栋建筑共用一个电信间。 图中，当住宅区只有一个配线区，将用户接入点设于设备间; ; 当住宅区用户光缆总容量小于144144芯，也可将用户接入点设置在某单元的首层公共楼道处，采用墙体壁龛安装的共用配线箱 完成配线低层、多层、中高层住宅建筑组 低层、多层、中高层住宅建筑组低层、多层、中高层住宅建筑组 低层、多层、中高层住宅建筑组成配线

23、区时低层、多层、中高层住宅建筑组成配线区时，用户接入点应设于本配线区共用电信间。用户接入点位置用户接入点应设于本配线区共用电信间。用户接入点位置如下图所示：如下图所示：31313.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置 低层、多层、中高层住宅建筑组低层、多层、中高层住宅建筑组32323.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置 图中，当住宅区规模较小（小于120120户），别墅建筑相对集中时，也可将用户接入点设于设备间; ; 家居配线箱作为配线模块的连接与管理场所，通过光纤连接器与通信设备光端口实现互通。 别墅组别墅组 由别墅组成配线区时，用户接入点应设于光缆交接箱或者设备间。用户接

24、入点位置如下图所示：用户接入点用户接入点（电信间）（电信间）别墅区建筑组33333.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置18 别墅组别墅组用户接入点应设于光缆交接箱或者设备间用户接入点应设于光缆交接箱或者设备间配线区用户接入点34343.2 3.2 用户接入点的设置用户接入点的设置3535一、一、PONPON技术原理技术原理二、二、FTTHFTTH网络架构网络架构三、住宅小区内三、住宅小区内FTTHFTTH网络结构网络结构四、新规重要条文解读四、新规重要条文解读五、五、FTTHFTTH小区工程实施小区工程实施4.1 4.1 强制性条文解读强制性条文解读编制原则编制原则3636p住宅楼宇

25、通信工程新规 1.0.3 1.0.3 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计，住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计，必须满足多家电信业务经营者平等接入、用户可自由选择电信业必须满足多家电信业务经营者平等接入、用户可自由选择电信业务经营者的要求。务经营者的要求。 1.0.4 1.0.4 在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区，在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区，新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设。新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设。 1.0.7 1.0.7 新建住宅区和住宅建筑内的地下通信管道、配线管网、新建住宅区和住宅建筑内的地

26、下通信管道、配线管网、电信间、设备间等通信设施，必须与住宅区及住宅建筑同步建设。电信间、设备间等通信设施，必须与住宅区及住宅建筑同步建设。GB 50846-2012 GB 50846-2012 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范四、新规重要条文解读四、新规重要条文解读4.1 4.1 强制性条文解读强制性条文解读依据与原因依据与原因1.0.31.0.3 住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程的设计，必须满足多家电信业务经营者平等接入、用户可自由选择电信业务经营者的要求。 本条文属于强制性标准管理规定中“保护消费者利益”的范围，其根本目的在

27、于“满足用户自由选择电信业务经营者的要求”。公用设施属于业主共有公用设施属于业主共有不得签订垄断性协议不得签订垄断性协议不得限制用户自由选择权利不得限制用户自由选择权利为各电信业务经营者提供平等接入和使用条件为各电信业务经营者提供平等接入和使用条件保证电信业务在民用建筑区域内接入、开通和使用保证电信业务在民用建筑区域内接入、开通和使用法律法律法规法规政策政策要求要求物权法物权法信部联规信部联规【20072007】2424号号信部规信部规【20052005】330330号号371.0.41.0.4 在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区，新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设

28、。 根据关于加强强制性标准管理的若干规定，本条文属于强制性标准管理规定中“国家需要控制的工程建设的其它要求”的范围，其目的在于符合国家发展战略要求、实现国家经济规划目标。（1）加快宽带发展正成为国家战略（2）光纤到户已经具备条件（3）解决目前通信设施建设存在的主要问题384.1 4.1 强制性条文解读强制性条文解读依据与原因依据与原因1.0.41.0.4 在公用电信网络已实现光纤传输的县级及以上城区，新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户方式建设。制定宽制定宽带政策带政策使宽带负担使宽带负担得起得起连接家庭连接家庭到宽带到宽带推动个推动个人上网人上网制定宽带政策制定宽带政策宽带纳入普遍服

29、务宽带纳入普遍服务“智慧城市智慧城市”投资投资总规模将达总规模将达50005000亿元亿元70%70%上海光纤到户覆盖650万户以上家庭宁波市年底光纤网络覆盖家庭用户280万户光纤网络覆盖率78%以上“十二五”光纤入户100%覆盖北京市年底光纤到户覆盖家庭482.3万户长沙2014年城市家庭带宽接入能力100M以上联合国联合国各国各国我国我国（1 1）加快宽带发展正成为国家战略）加快宽带发展正成为国家战略394.1 4.1 强制性条文解读强制性条文解读依据与原因依据与原因（2 2）光纤到户已经具备条件）光纤到户已经具备条件 县级及以上地区公用电信网络已基本实现光纤传输，县级及以上地区公用电信网络已基本实现光纤传输，特别是光纤到特别是光纤到户（户（FTTHFTTH）技术、产业链和经济条件已经成熟（重要）。）技术