光纤到户(FTTH)的原理和实现方式

1、. - - - 可修编-毕业设计(论文)光纤到户FTTH的原理和实现方式姓 名 黎学宏学 号 专业班级 08通信C所在学院 电子信息学院指导教师职称吕莹亮(助理工程师) 王桓(讲师)完成时间 2012年4月电子科技大学学院教务处制发. 电子科技大学学院毕业设计论文任务书题目名称光纤到户FTTH的原理和实现方式设计论文的主要容和要求了解FTTH的开展历史；分析FTTH的关键技术；分析学习三乡前陇恒安街FTTH工程。推荐参考文献中国联通宽带接入维护职工技能竞赛提升培训教材预期目标和成果形式1.毕业设计论文一本起止时间2011年9月20日至 2012年4月30日指导单位中国联通市分公司指导教师年 月

2、 日审核意见审核签名年 月 日电子科技大学学院毕业设计论文成绩评定表设计撰写过程评语：宽带的开展离不开光纤网络的普及。黎学宏同学在毕设过程中认真学习了FTTH的相关理论，并在联通教师的指导下，研习了实际的工程实例。论文文理流畅，有较为详实的实例支撑优化理论，是一篇合格的毕设论文。指导教师：王桓2012年05月02日成绩82论文评阅评语：评阅教师： 年 月 日成绩论文辩论评语： 辩论组长： 年 月 日成绩总分审核人： 年 月 日. 光纤到户FTTH的原理和实现方式摘要光纤到户FTTH是光网接入的一种理想实现方案。将光网络单元ONU直接设置于用户家庭或者企事业单位办公室，是一种全光纤的接入网，具有

3、端到端的高带宽传输能力，对业务的容、格式等都有高度的透明性。近年来，随着业务种类和数量的不断增加，用户侧的业务从传统的话音为主逐渐向包括话音、视频及各种交互式数据业务融合的方向开展。国对于FTTH的讨论逐渐升温，市场的需求、日渐降低的本钱以及前所未有的历史机遇，正推动着FTTH在我国的应用。 本论文首先概述了FTTH的系统构造，对EPON、GPON等接入方式作论述和比拟，其次，分析和阐述GPON的原理和关键技术。本文重点阐述了GPON FTTH在通信运营商以中国联通为例网络规划建立中的组网模式、带宽预算、光分配网络ODN规划等关键技术，最后介绍了市三乡前陇恒安街FTTH接入新建工程。关键词：宽

4、带；光纤到户FTTH；以太无源光网络EPON；千兆比特兼容的无源光接入网GPONThe principle and implementation of Fiber To The Home (FTTH)AbstractFiber to the home ( FTTH ) is a kind of ideal optical network access scheme. Optical network unit ( ONU ) is directly set up in the user families or enterprises office, it is a kind of all opt

5、ical fiber access network,having high bandwidth of end-to-end transmission capacity, and its altitudinal transparency of the service content and format. In recent years, with the increasing of quantity and type of business, the user side of the business developed from traditional voice to business a

6、malgamation included voice,video and interactive data.The discussion of the FTTH in our state rises gradually, the demand of the market, reducing cost and the unprecedented historical opportunity, these are promoting the application of the FTTH in China. Firstly present paper will first introduce th

7、e system structure of FTTH,describes and pares the access methods in EPON and GPON. Secondly, analyses and e*plains the principle and key technology of GPON.This article emphatically introduced the key technologies of the GPON FTTH in the network model in network planning construction,the budget of

8、the bandwidth and the planning of the optical distribution network ( ODN ) in telemunications operators( China Uni,fore*ample).Finally introduced the villas, office buildings, residential corridor and cafe / customer EPON solutions.Finally ,introduced the solutions in GPON basis of villas, office bu

9、ildings, residential corridor and Internet bar/ major account.Keywords:Broad Band；Fiber to the home (FTTH)； Ethernet passive optical network ( EPON )；Gigabit patible passive optical access network ( GPON )目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2807968081、 绪论1HYPERLINK l _Toc2807968091.1.工程背景1HYPERLINK l

10、 _Toc2807968101.2.工程的主要任务 PAGEREF _Toc280796810 h 2HYPERLINK l _Toc2807968112、FTTH的网络构造 PAGEREF _Toc280796811 h 2HYPERLINK l _Toc2807968122.1.光接入网介绍 PAGEREF _Toc280796812 h 2HYPERLINK l _Toc2807968132.2 光接入网的应用类型3HYPERLINK l _Toc2807968142.3PON和AON5HYPERLINK l _Toc2807968113、FTTH的实现方式和关键技术6HYPERLINK

11、 l _Toc2807968123.1.基于Ethernet的无源光接入网7HYPERLINK l _Toc2807968123.2.千兆比特兼容的无源光接入网7HYPERLINK l _Toc2807968123.2.1GPON的网络架构与标准协议7HYPERLINK l _Toc2807968123.2.2GPON的关键技术8HYPERLINK l _Toc2807968123.2.3光模块突发控制9HYPERLINK l _Toc2807968123.2.4上行动态带宽分配9HYPERLINK l _Toc2807968123.2.5下行AES加密9HYPERLINK l _Toc280

12、7968123.2.6PON终端认证10HYPERLINK l _Toc2807968123.2.7GPON终端管理模型11HYPERLINK l _Toc2807968114、三乡前陇恒安街FTTH的设计与实现16HYPERLINK l _Toc2807968124.1.系统总体架构16HYPERLINK l _Toc2807968124.2.系统设备18HYPERLINK l _Toc2807968124.3.OND20HYPERLINK l _Toc2807968124.4.光缆布线20HYPERLINK l _Toc2807968124.3.GPON光功率指标20HYPERLINK l

13、 _Toc2807968124.3.系统评价和结论21HYPERLINK l _Toc280796816致22HYPERLINK l _Toc280796817参考文献23HYPERLINK l _Toc280796818附录24. 绪论工程背景在宽带接入领域，目前大多数家庭都是使用ADSL(非对称数字用户线路)技术来实现，用户的各种业务通过接入网进入核心网。随着互联网的持续快速开展，网上新业务层出不穷，特别是近年来开场风行的网络游戏，MSN和QQ等实时网络通信工具，使得人们对网络接入带宽的需求持续增加。主流接入技术从拨号逐渐过渡到速度更快的ADSL和以太网，核心网上的可用带宽由于SDH的开展

14、而迅速增长，用户侧的业务量也由于Internet业务的爆炸式增长而急剧增加，作为用户与核心网之间桥梁的接入网测由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的开展，成为用户与核心网之间的接入“瓶颈。由于普通的ADSL技术无法提供长距离及高速带宽等系列效劳，渐渐已无法适应固网运营商在原有带宽根底上推出更多新的效劳工程，满足用户需求。所以，可提供业务、高速率的光纤到户FTTH光接入网就成为了宽带接入网的最有效的解决方案。光纤接入技术与其它接入技术相比，最大优势在于可用带宽宽，而且还有巨大潜力可以开发，在这方面其它接入技术无法与其相比。光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗烦扰能力强、网络可靠

15、性高和节约管道资源的优点。当然，与其他接入技术相比，光纤接入网也存在一定的劣势。最大的问题是本钱还比拟高，尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备本钱就越高。另外，与无线接入相比，光纤接入网还血药管道资源。但这些都不能阻止光纤到户，光纤到桌面成为光通信的开展趋势。光纤是最正确的接入媒体，一纤到家彻底解决了接入带宽的问题，支持数据，视频以及语音等多种借口。光通信开展到现在，骨干网络，城域网络等开展都接近成熟，只有在接入网络还是缺乏，只有实现光纤到户才能最终发挥光纤网络的巨大潜力，光纤到户是信息社会的标志，将是国家竞争力的根本表达。2010年以来，全球FTTH/FTTB部署开展势头强劲，亚洲

16、依然是FTTH/FTTB开展最好的地区，美国和俄罗斯也都在扩大自己的FTTH网络覆盖，东欧成为欧洲FTTH开展最快的地区。到2010年年底，全球FTTH/FTTB家庭普及率超过1%的经济体到达26个，其中国、日本、美国、中国大陆、俄罗斯、意大利和法国都属于G20国家和地区。国以超过50%的家庭普及率继续领跑全球宽带市场，日本以35%的普及率紧随其后。立宛、斯洛文尼亚、爱沙尼亚和保加利亚则呈加速追赶的态势。在亚太地区，越来越多的国家开场了不同程度的FTTH部署。其中有些是政府主导，有些是运营商主导。另外，更多的房地产商已经卷入到FTTH的部署中来，特别是公寓和科技园区的开发工程。国、日本和新加坡

17、三个国家都表示，在未来2-5年中将1Gbit/s宽带效劳的家庭普及率提升到90%以上。澳大利亚也推出了宏伟的NBN FTTP开展方案。在北美，除了政府的宽带方案投入之外，美国的电信公司和其他宽带业务提供者也积极采用光纤技术升级宽带网络性能，以满足用户对带宽的需求。美国FTTH部署的领头羊Verizon已经接近完成自己的网络部署目标，另外北美地区750多个中小运营商也加快了光纤接入建立的步伐。2010年以来，欧洲一些国家加大了FTTH的开展力度，FTTH/FTTB用户及FTTH/FTTB家庭覆盖增速上升，欧洲传统的电信运营商积极建立FTTH/FTTB网络，几乎都已经推出或方案部署大规模的FTTH

18、/FTTB网络。截至2010年12月底，欧洲有约800多万FTTH/FTTB用户，FTTH/FTTB家庭/建筑物覆盖数近3300万。2010年，法国政府宣布提供价值20亿欧元的低息货款，以刺激FTTH网络的建立。这些货款将鼓励电信运营商开发主要大城市的FTTH网，让更多的百姓得以接入宽带业务。其中，法国运营商Orange和SFR已达成协议，在巴黎附近的城市建立光纤网，包括多个共享点的建立；英国电信(BT)以BT Infinity为品牌，推出了第一个光纤宽带业务，下行速率为40Mbit/s，上行速率为10Mbit/s；葡萄牙已成为全球领先的FTTH国家，这得益于三家运营商葡萄牙电信、Sonae和

19、有线电视ZON多媒体公司间的竞争。另外，目前中东地区的阿联酋的FTTH/FTTB家庭普及率已经跃居全球第四位，仅位于国、日本和中国之后。随着各国宽带政策的实施，以及光纤接入技术的不断成熟、价格不断下降，全球FTT*建立将加快，2011年，全球FTT*用户也将继续稳步增长。由于各国的经济情况不同，各国开展FTTH/FTTB的策略和速度不一样，但是全球各国的共识是，FTTH是宽带的未来，并且更多的国家开场建立FTTH/FTTB网络，全球的FTTH/FTTB建立将加速。根据GIA公司的预测，到2015年，全球FTTH/FTTB用户数将到达1.839亿。亚洲将继续成为FTTH/FTTB开展最好的市场。

20、以前，亚太地区FTTH/FTTB用户数的增长主要受国和日本市场的驱动，而未来五年，中国将成为FTTH/FTTB主要市场，中国用户数将持续增长，FTTH/FTTB将逐步成为下一代宽带接入网络建立的主要模式。中国的FTTH建立在一个建立顶峰，FTTH的开展对于光通信市场的带队有着不可低估的巨大作用，FTTH的出现导致的宽带生活甚至将深刻影响到我们根本生活方式。工程的主要任务本文研究了光纤到户FTTH的原理与实现方式，详细阐述了光接入网的构成和各个组本钱分。重点介绍了实现FTTH的关键技术。了解国外FTTH的现状并了解使用情况，分析EPON与GPON的差异，重点分析GPON技术在现今的实现方式，分析

21、了解市三乡前陇恒安街FTTH接入新建工程设计方案。FTTH的网络构造2.1光接入网介绍光纤接入网Optical Access Network , OAN是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现信息传送的网络形式。它不是传统意义上的光纤传输系统，而是针对接入网环境所设计的特殊的光纤传输网络。光纤接入网采用光纤作为主要传输媒质，而局侧和用户侧发出和接收的均为电信号，所以在局侧要进展电-光变换，在用户侧要进展光-电变换，才可实现中间线路的光信号传输。一个一般意义上的光纤接入网示意图如图2-1所示。图2-1 光纤接入网示意图从图2-1中可以看出，一个光接入网主要由光纤路终端OLT、光分配网络OND

22、和光网络单元ONU等组成CO/SN为端局或业务节点。下面检验介绍这几个主要模块的功能。1、光线路终端OLT的作用是提供网络与光分配网ODN之间的光接口，并提供必要的手段来传送不同的业务。OLT可以别离交换业务，对来自ONU的心灵和监控信息进展管理，从而为ONU和自身提供维护和供应功能。OLT可以设置在本地交换机的接口处，也可以设置在远端。可以是独立的设备，也可以是与其他设备集成在一个总设备，OLT的部由核心局部、业务局部和公共局部组成。OLT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。2、光网络单元ONU位于ODN和用户之间。ONU的网络具有光接口，而用户则为点接口，因此

23、需要具有光-电变换功能，并能实现对各种电信号的处理与维护功能。ONU部由核心局部、业务局部和公共局部组成。3、光分配网络位于ONU和OLT之间，其主要功能是完成光信号的管理分配任务。以无源光网络PON为例，其中的ODN主要由无源光器件和光纤构成无源光路分配网络。通常采用树形拓扑构造。如图2-2。图2-2树形拓扑构造示意图光接入网的应用类型根据ONU位置的不同，可以将OAN划分为几种根本的应用类型，即光纤到路边FTTC、光纤到楼FTTB、光纤到家或办公室FTTH/FTTO等。1. FTTCFTTC是光纤接入网应用较早时期的典型方案。ONU设置在路边或街角的人孔或电杆上的分线盒处，有时也可以设置在

24、交接箱处。此时在用对绞铜线或同轴电缆引入用户。FTTC的优点是可以利用局部用户侧的铜线资源，缺点是作为一种光纤/铜线混合系统，其维护运行的本钱较高，用户侧较长的铜线不利于要求较高的宽带业务的应用，且长远来看铜线仍然会面临淘汰。2. FTTB FTTB是FTTC的变型，不同之处是将ONU直接置于楼宇部包括居民住宅、商用建筑等，再由高质量铜线如5类或6类非屏蔽双绞线UTP将业务分送至各个终端用户。FTTB的光纤化较FTTC高，因此适应于较高用户密度的场合。FTTB目前也用较多和综合布线系统共同使用。3. FTTH/FTTOFTTH/FTTO是光接入网理想的实现方案。将ONU直接设置于用户家庭或企事

25、业单位办公室，是一种全光纤的接入网。具有端到端的高带宽传输能力，对业务的容、格式等都具有高度的透明性。缺点是目前在推广时还存在本钱等的限制。图 2-3 FTTH网络构造图4. FTTPCFTTPC包括光纤到桌面FTTD是目前一种新的提法。持此观点的人认为，将来用户侧的业务种类和数量可能远远超过现有的预计，FTTH也未必能够满足需求，需要更进一步地将光纤连接至用户终端，包括未来用户侧终端设备可能都会置ONU。当然对此也有不同的认识，另一种观点认为FTTH已经足够，用户侧可以采用其他方法，比方无线接入实现小围多个终端共享一个ONU。从开展来看，光接入网的普及主要受到本钱和容等多方面的制约，从长远来

26、看，以FTTH/O+家庭办公室无线网的形式实现宽带接入可能是一种较好的选择。本文主要介绍FTTH的实现方案。2.3 PON和AON从系统配置上可以将OAN分为无源光网络PON和有源光网络AON。 无源光网络PON是指在OLT和ONU之间没有任何有源的设备而只使用光纤等无源器件。PON对各种业务透明，易于升级扩容，便于维护管理等优点备受业界关注。从最初的基于ATM的PON技术，到基于Ethernet的EPON技术和GPON技术，每一次PON标准的提出都促进了接入网的迅猛开展和新业务的支撑，更有效支持包括诸如话音、数据业务、视频业务、电子商务、远程教育和远程医疗等增值业务。有源光网络AON中，用有

27、源设备或网络系统SDH环网的光远程终端ODT代替无源光网络中的ODN，传输距离和容量大大增加，易于扩展带宽，网络规划和运行的灵活性大，缺乏的是有源设备需要机房、供电和维护等辅助设施。1、PON中的ODN局部仅由光分路器、光缆等无源器件组成，因此PON具有极高的可靠性，同时对环境的依赖程度小，是光接入网中最为看好的技术。考虑到实际用户环境的复杂性，PON的构造也具有多种形式，一般来说星型、树型和总线型构造都可以使用，但是考虑到FTTH等最终实现形式，采用点到多点的星型构造是比拟适宜的。 2、有源光接入网AON中的ODN由包括PDH或SDH的有源节点设备构成。AON的本质是一个点对多点的光纤传输系

28、统，主要适用于大客户环境。根据复用体质的不同，又可以分为基于PDH的AON和基于SDH的AON，期中后者目前应用较多，再次主要简单介绍基于SDH的AON：SDH技术已经在核心网络和城域网络中得到了广泛的应用，在接入网环境中使用SDH有源接入可以实现与城域网的无缝互连，因此是目前应用较多的一种形式。但是在干线系统中使用的SDH设备并不能在接入环境中使用，还必须解决小型化、低本钱以及安装和维护等问题。考虑到SDH体制在现在有的干线网络中占有绝大多数的份额，因此接入侧选用SDH的AON具有一定的优势。但是必须注意到的是，接入侧的业务类型越来越多的是基于IP类业务和应用，包括各种Ethernet业务，

29、而面向电路连接的SDH对IP业务的承载存在一定的缺陷，需要采用一些特殊的适配技术才能高效率的承载IP业务。同时从维护角度出发，在接入网中存在大量的有源节点，不仅对于供电等保障要求较高，也使得应用上存在一定的局限性。基于SDH的AON对于像政府、金融的租用线业务较为适宜，接入网技术向多元化演进这是接入网市场长期格局，但从长远来看光接入网的开展趋势是无源化。3 FTTH的实现方式和关键技术3.1 基于Ethernet的无源光接入网基于Ethernet的无源光接入网EPON是由国际电气电子工程师协会IEEE提出并标准化的。IEEE的第一英里以太网EFMEthernet in the Mile Stu

30、dy工作组于2002年7月制定了EPON草案。EPON是几种最正确的技术和网络构造的结合。EPON采用点到多点构造，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IPEthernet应用占到整个局域网通信的95以上，EPON由于使用上述经济而高效的构造，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbits以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中虽佳的最后一公里的解决方案。在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准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。在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增

31、加的MAC控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU)与光线路终端(0LT)之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工以太技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMACD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现8021p来提供与APON类似的QOS。EPON的上行接入技术EPON上行接入技术可以使用时分多址复用TDMA、波分多址复用WDMA、码分多址复用CDMA等方式。码分复用的缺点有：信道间的干扰由ONU的数量决定；但如果开发出廉价的、适用于WDMA方式接入网的光发射和光接收器件，使用WDMA是开展的趋势。时分

32、复用具有N个ONU只需要一个OLT转发器和极少的波长等优点，但十分复用还是需要高速电子器件。综合以上考虑，现在一般都是采用时分复用多址接入方式，波分复用多址接入方式从长远来看也具有较大的竞争力。为了保证上行带宽的动态分配能力，EPON还提出了轮询机制等对时分多址接入进展补充。EPON的平安机制对于普通用户，即对信息的加密与否无所谓的用户，平安性问题并不突出，但EPON的开展目标是全业务会聚网。在实际的应用中，对于那些通过接入网与广域网相连，并通过接入网、城域网和广域网与异地用户进展通信的用户，假设还只是用扰码加密这样的措施来对通信进展简易的加密将是非常不可靠的。在加密领域里，人们已经做了大量的

33、研究实践，有很多研究成果已经商用化。在接入网中完全可以借用这些加密措施，提高接入网的平安性。不过采用这些方法势必将在各用户终端配置额外的加密设备，这不但增加了网络广利的复杂程度，使网络管理的本钱上升，而且会导致用户的本钱增加。因此，加密机制需要满足可靠性和本钱之间的平衡。3.2 千兆比特兼容的无源光接入网3.21 GPON的网络架构与标准协议鉴于EPON和APON/BPON的各自优劣，许多国际标准化组织都投入了大量精力试图提出一种兼具双方优点的方案。ITU-T在APON根底上，提出了千兆比特兼容的无源光接入网GPON。GPON的主要设想是在PON上传送多业务时保证高比特率和高效率。由于GPON

34、一开场就自下而上的重新考虑了PON的应用和要求，不在基于早先的APON标准，因此为新的方案奠定了根底。它一方面保存了与PON不是直接相关的许多功能，如OAM消息、DBA等；另一方面GPON则基于完全新的传输会聚TC层。GPON采用的是一个以帧为根底的协议，用通用程序GFP作业务映射。 GPON的总体目标包括：1、帧构造可以从622Mbit/s扩展到2.5Gbit/s，并支持不对称比特率；2、对任何业务都保证高带宽利用率和高效率；3、把任何业务TDM和分组都通过GFP装入125s的帧中；4、对纯TDM业务做高效率的无开销传送；5、通过带宽指示器为每一ONT动态分配上行带宽。GPON网络根本性能参

35、数数据来自：中国联通培训教材上行速率Gbps下行速率Gbps0.155521.244160.622081.244161.244161.244160.155522.488320.622082.488321.244162.488322.488322.48832上行1.24416 Gbit/s，下行2.48832 Gbit/s是目前支持的主要速率，可升级到10G GPON。最大逻辑距离60km最大物理传输距离20km最大差分距离20km最大别离器比1：128GPON的数据复用方式：GPON实现单纤双向传输，系统采用WDM技术。为了别离同一根光纤上多个用户的信号，下行数据流采用播送技术，上行数据流采用

36、TDMA技术。其中：播送方式：GPON的下行帧长为固定的125s，下行为播送方式，所有的ONU都能收到一样的数据，但是通过GEM PORTID来区分不同的ONU的数据，ONU通过过滤来接手属于自己的数据。TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA时分复用的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙。GPON的标准协议：ITU-T G.984.1 GPON网络参数说明 ITU-T G.984.2 PMD层规格要求，2.488Gbps下行光接口参数规格要 求，1.244Gbs上行光接口参数规格要求，物理层开销分配

37、ITU-T G.984.3 GPON TC层规格要求，GTC帧构造介绍，ONU注册激活流程，告警和性能 ITU-T G.984.4 OMCI消息构造介绍，OMCI设备管理框架，OMCI实现原理简述 ITU-T G.984.5 GPON波长规划 ITU-T G.984.6 GPON传输距离延长方案GPON的关键技术光接入网的环境是典型的点到多点方式，各个ONU和OLT的距离都不一样，光信号在光纤上的传输时间不一样，到达ONU的时刻不一样，为了防止各个ONU锁发送的上行信号发生冲突，OLT需要一套测距功能，以保证不同物理距离的ONU与OLT之间的“逻辑距离相等，即传输延迟一致，以防止碰撞和冲突的出

38、现。 PON上行传输采用TDMA方式接入，一个OLT可以接多个ONU。ONU至OLT之间的距离最短可以是几十米，最长的可达20公里。光在光纤上传输，每公里的传输延时为5ps。由于环境温度的变化和器件的老化，传输延时也在不断发生变化。为了实现TDMA接入，保证每一个ONU的上行数据在共用光纤集合后，插入指定的时隙，彼此间不发生碰撞，也不要间隙太大，OLT必须对每一个ONU与OLT之间的距离进展准确测定，以便控制每个ONU发送上行数据的时刻。 测距的过程：1、OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟RTDRound Trip Delay，计算出每个ONU的物理距离。 2、然后指定适宜的

39、均衡延时参数EqDEqualization Delay 3、Ranging的过程需要开窗，即Quiet Zone，暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗通过将BWmap设置为空，不授权任何时隙来实现。 测距的结果：1、 通过RTD和EqD，是的各个ONU发送的数据帧同步，保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突 2、 相当于所有ONU都在统一逻辑距离上，在对应的时隙发送数据即可。3.23 光模块突发控制在采用测距机制控制ONU上行发送后，上行信号还是有一定的相位漂移的。GPON系统是一个P2MP的网络，OLT侧的GPON借口通过分光器同时连接到多个ONU的GPON借口上。GPON的下行

40、是按照播送的方式将所有数据发送到ONU侧，因此，要求OLT侧的光模块必须连续发光，ONU侧的光模块也是连续接手方式工作。GPON的上行方向采用TDMA的方式工作，每个ONU必须在许可的时隙上才能发送数据，不属于自己的时隙必须关闭光模块的发送信号，才不至于影响到其他的ONU的正常工作。对于OLT侧上行接手来讲，必须要根据时隙进展突发接手每个ONU的伤心数据，因此，为了保证GON系统的正常工作，OLT侧的光模块必须支持突发接手功能，ONU侧的光模块必须支持突发发送功能。例如对于采用TDMA的ONU而言，每个ONU只能在每一帧的热定时刻发送上行信号，因此需要有快速的功率开启和切断功能。同时对于光接入

41、网中发送上行信号，因其他所有ONU都应处于关断状态，此时要求其余所有ONU的残留光之和不能对正在发光的ONU产生影响。OLT侧也有类似的问题。如多个ONU发送的信号到达OLT侧会有功率的波动，OLT的接收机需要能灵活快速地调整接手电平，迅速地接收和恢复数据。3.24 上行动态带宽分配在上行方向，任意时刻不同ONU对带宽的需求不一样的，这就涉及到带宽分配及其算法问题。带宽分配要求提供一套最有效的在尽可能保证每个ONU需求的同时高效利用网络资源的手段。带宽分配算法既要考虑连接业务的性能特点和其效劳质量的要求，又要考虑接入控制的实时性。通常的算法分为两大类：一是建立连接时采用了缓冲存储，但为了满足实

42、时性要求很难有效地对系统资源进展统计复用，只在业务量较大时获取较好的性能；二是建立连接时无缓冲存储，它既可满足实时性要求又能很好地对系统资源进展统计复用，但在业务量较大时会产生信元丧失。动态带宽分配DBA可以通过包括消息和状态机等技术来实现。DBA能在微秒或毫秒级的时间完成对上行带宽的动态分配。利用DBA可以提高PON端口的上行线路带宽利用率；可以在PON口上增加更多的用户；用户可以享受到更高带宽的效劳，特别是那些对带宽突变比拟大的业务。3.25 下行AES加密GPON下行采用播送技术，同一PON口下的主干线和分光后的数据都是一样的，所以需要保证ONU的数据不被其他ONU所获取解析。GPON支

43、持下行播送数据进展AES128加密处理，这是一种国际通用的加密算法，只对GEM帧中的Payload进展加密处理，GPON系统定期的进展AES弥月交换更新，提高了线路数据的可靠性。GPON系统的AES加密处理如下列图：图 3-1 GPON系统的AES加密处理示意图密钥更换由OLT发起密钥更换请求，ONU响应并将生成的新的密钥，并分两局部给OLT，并且重复发送三次，OLT收到新的密钥后，就要开场进展密钥切换，将所有新的密钥的帧号通过相关的命令通知ONU也是三次，ONU在相应的数据帧上切换检验密钥。PON终端认证GPON认证是指OLT基于ONU的SN或Password对ONU合法性进展认证，拒绝非法

44、ONU的接入。在GPON系统中，只有通过认证的合法ONU才能接入PON系统，这样可以满足运营商实现灵活的、便于维护的管理方式。GPON ONU的认证方式支持一下三种：SN认证常见认证方式SN+Password认证Password认证 ONU认证上线后就可以传输数据了，ONU对下行数据是根据gemport进展接收的。各个ONU检测接收到的数据帧的gemport，以决定是否接手该帧，如果该帧所包含的gemport与ONU自身的gemport一样或者为组播gemport默认为4095，支持修改，设置围为4000-4095，则接收该数据帧；否则做丢弃处理。ONU的认证局部主要是针对OLT上已经预配置的

45、ONU而言，对于在OLT上未预配置ONU的注册流程图，如下。图3-2GPON终端管理模型GPON系统的ONU管理主要通过OMCI消息进展管理：OCI消息主要用于业务层次的管理维护，如设备的硬件能力发现、各种告警维护信息的业务能力配置等。OMCI是主从式管理协议。OLT是主设备，ONU是从设备。OLT通过OMCI通道控制下面连接的多个ONU。ONU完成注册过程后，建立起OMCI通道，OLT通过OMCI通道控制OLT下面连接的多个ONU设备。OMCI支持对ONU的离线配置，由于ONU本地不需要保存配置信息，所以便于业务发送。常见GPON终端管理方式：ONT管理方式1：上网业务、组播业务都通过OMC

46、I下发；语音雨雾配置方式有所区别，全OMCI模式下，语音业务全部通过OMCI下发，OMCI+配置文件方式，语音业务通过FTP从网管下载*ML配置文件。示意图如下，图3-3图3-4ONT管理方式2：ONT的上网业务、组播业务、TLS业务和语音业务全部由EMS配置或者TELNET登录配置；但管理VLAN、管理IP可以通过OMCI下发，所以此类ONT也可以作到远程配置、调测或者免现场调测。如图，GPON的开展趋势： 未来两三年，GPON仍是FTT*的主要建立模式，现有GPON OLT和MDU已具备向10G GPON平滑演进的能力，GPON网络向10G GPON升级时，ODN网络可重用，需要增加WDM

47、不见，将10G GPON和原来的GPON信号通过合波的方式在同一个ODN上传输。比照工程GPONITU-T G.984EPONIEEE 802.3每PON口最大下行/上行速率2500/1250 Mbps1250/1250 Mbps每PON口下行/下行吞吐量(典型值)2300 Mbps/1110Mbps900Mbps/850Mbps分光比1:64, 1:1281:32, 1:64最大传输距离1：6420km10km每用户下行带宽1：64 FTTH模型36 Mbps 14 Mbps 运营、维护(OAM&P)G.984.4OMCI标准。对ONT进展全套FCAPS故障、配置、计费、性能、平安性管理OA

48、M支持：对ONT的故障指示、环回和链路监测等功能TDM 传输置，支持NativeTDM模式和电路仿真模式CES over GEM)电路仿真ITU-T Y.1413 或MEF 或IETF(CES over Ethernet时钟同步GPON采用物理层同步。采用标准以太包封装TDM业务，物理层不同步，无分片成帧机制。QoSDBA调度单位包括TCONT五种类型、GEMport，粒度精细。采用多TCONT，灵活的业务流映射机制。每ONU至少8个TCONT，每TCONT至少4个队列。DBA调度单位为LLID，标准协议每个ONU1个LLID，颗粒度粗。QoS主要通过ONU设备部调度实现, 每个LLID有8个

49、优先级队列。表3-1 GPON技术和EPON技术关键技术指标比照表联系上文，足见GPON技术数据比EPON技术优势明显，GPON技术将逐渐代替EPON技术组建的接入网方式。4三乡前陇恒安街FTTH的设计与实现4.1 系统总体架构这里以省邮电规划设计的市三乡前陇恒安街FTTH接入新建工程来说明用GPON实现FTTH。主干光纤位于巨龙古玩城对面，在前陇设有机房。本次工程的目的：提供普通、宽带上网等业务；根据用户需求，开通相应业务。将OLT华为5680T设置在三乡大布机房，光分路器放置在恒安街所有商铺位置靠中间的光交箱中进展分路，光纤再分别拉到用户商铺中。系统总体架构如下：接下列图接上图接下列图接上

50、图图4-1 恒安街FTTH总体示意图图片来源：2012年中国联通三乡FTTH 配区扩容工程竣工图如图4-1所示，NGN业务送到局端的光纤路终端OLT，INTERNET网的数据业务也送到OLT，两路信号在OLT中经过局端GPON光模块处理后送到合波器进展波分复用，经过1：N分光器将光信号直接入户。4.2 系统设备采用华为技术的SmartA* MA5680T光接入设备，采用标准19英寸机架安装。MA5680T支持8端口GPON单板，支持GPON系统1：128分光比，支持1588V2时钟BC模型，支持多GE上行、多边缘组网。具有超高会聚交换能力，3.2T背板容量，960G交换容量，512K MAC地

51、址容量；超高密度级联能力，单框最大768个GE端口，无需额外投资会聚交换机；超高可靠组网能力，可直连BRAS，支持OLT双机热备份、异地容灾、升级业务。示意图如下，图4-2 MA5680T立面图MA5680T具备强大的QoS能力，为各种业务管理的开展提供了根底。其中局部能力有:支持L2-L7的流分类基于端口，VLAN、MAC地址、IP地址和TCP、UDP端口号；支持优先级控制基于端口、MAC地址、IP地址和TCP、UDP端口号，支持根据报文的ToS域和802.1p进展优先级映射和修改，支持DSCP差分业务；支持带宽控制基于端口、MAC地址、IP地址和TCP、UDP端口号，控制力度64kbit/

52、s等。4.3 ODN对于恒安街多用户，采用了8个1：32分光器和8个1：16分光器构建。光分路器放置在商铺住房附近的光交接箱中进展分路。ODN与ONU的皮线光缆长度不能超过200M。对于高层住宅楼需要放置两个ONU，一个位于底层，一个位于中层，以保证高层用户设备能正常运行。对于住房密集的区域，本工程采用多个1：32和1：16的分光器结合，在能满足先阶段用户的需求的同时，预留空间开展以后的业务需要。4.4 光缆布线光缆布线采用架空或者管道方式，本工程采用架空和管道结合方式布线。对于OLT至ODN段的光缆，中国联通维护人员采取一月一巡的方法对光缆进展维护。管道敷设的光缆要注意老鼠的破坏；架空敷设维

53、护的主要问题有：被不法分子盗窃，被恶意破坏，在用户墙身打孔固定时引起的纷争。图4-3 前陇恒安街局部FTTH光缆接入工程路由图4.5 GPON光功率指标华为GPON接口参数 Class B+工程单位OLTONU最小平均发送功率dBm+1.50.5最大平均发送功率dBm+5+5接收灵敏度dBm-28-27过载光功率dBm-8-8下行光功率代价db0.50.5根据图4-3估算工程的光功率预算为15.6dBm,符合接收灵敏度。4.6 系统评价和结论该FTTH系统已在2011年末竣工，至今用户反响良好，工程采用华为MA5680T的GPON设备，可为用户提供带宽达10M以上的数字通信效劳。用户在家中可以充分享受光纤到户的乐趣，通过一根光纤可以接入跟上网业务。网络建成开通后，为保证用户、上网等要求定期对整个网络进展测试，PON所得的灵敏度等都符合入网要求。所选设备质量可靠，技术合理、