现代通信网络技术III：第章 光纤接入技术

接入网技术第4章光纤接入技术5/2/20231桂林电子科技大学信息与通信学院第4章光纤接入技术本章教学重点简要介绍光纤介质的特点和优势介绍光接入网的结构、类型、应用模式等介绍两种典型的无源光网络APON和EPON本章要求熟悉光纤介质的特点，FTTX的含义掌握光接入网的结构、特点、关键技术（特别是测距）；APON与EPON的异同

5/2/20232桂林电子科技大学信息与通信学院第4章光纤接入技术4.1光纤的优势4.2光纤在接入网中的延伸4.3光接入网基础知识4.4无源光网络4.5APON4.6EPON5/2/20233桂林电子科技大学信息与通信学院4.1光纤的优势带宽优势与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的单个波长可传输10Gb/s，采用波分复用可传输更高的速率长距离传输优势衰减很小，不加中继的距离现在可达数百公里抗恶劣环境优势抗腐蚀能力强，不受电磁波干扰安全性优势盗接线头困难，不易盗听大多数运营商断言：未来理想的宽带接入网是基于光纤的网络5/2/20234桂林电子科技大学信息与通信学院4.2光纤在接入网中的延伸ONUOBD中心局ONUONUBuddingOBDOBD

FTTCFTTB

FTTH

homeOLTOAN的应用示意图根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型光纤到路边FTTC光纤到楼FTTB光纤到家/办公室FTTH/O5/2/20235桂林电子科技大学信息与通信学院光纤到路边FTTCFTTC：FiberToTheCurb/CabOUN设在交接箱处用户到OUN之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆通常为点到点和点到多点结构一个OUN可为一个或多个用户提供接入是一种介质混合结构通常采用FTTC+xDSL技术或FTTC+CableModem技术ONUOBD中心局OLT光接入网5/2/20236桂林电子科技大学信息与通信学院光纤到楼FTTBFTTB：FiberToTheBuddingOUN设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方用户到OUN之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接点到多点结构，一个OUN为多个用户提供接入通常采用FTTB+Ethernet技术OBD中心局OLT光接入网ONUBuddingEthernet5/2/20237桂林电子科技大学信息与通信学院光纤到家/办公室FTTH/OFTTH：FiberToTheHomeONU直接放在用户家里中心局到用户之间全部为光连接和光传输接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络是一种真正意义上的宽带接入技术是用户接入网的长远目标综上：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的接入 FTTB更适合单位和密集小区用户的接入OBD中心局OLT光接入网ONUhome5/2/20238桂林电子科技大学信息与通信学院4.3光接入网基础知识光纤的工作窗口光接入网的基本结构光接入网的分类光接入网的传输技术5/2/20239桂林电子科技大学信息与通信学院光纤的工作窗口光纤的工作窗口（可用工作波长区）有三个：850nm窗口（780nm～850nm）1310nm窗口（1260nm～1360nm）1550nm窗口（1480nm～1580nm）三个工作区的使用情况850nm波长常用于多模光纤通信，未得到很好使用1310nm波长应用广泛，主要用于提供2Mb/s及以下的业务1550nm波长用于异波长双工的下行通信以及宽带的新业务现已打开了第四个工作窗口：1625nm5/2/202310桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的基本结构OAN：OpticalAccessNetwork，光接入网光接入网概念：接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式光接入网是G.902标准的一个典型实例5/2/202311桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的基本结构用户侧网络侧光接入网(OAN)光光用户侧设备（电/光）光接入网设备光光接入网设备网络侧设备（电/光）光ITU-T提出的光接入网的基本结构接入网系统管理功能Q3ONUONUODNOLTAF中心局终端设备用户侧网络侧UNISNI光接入网(OAN)5/2/202312桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的基本结构组成：光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口）提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）光分配网ODN（OpticalDistributionNetwork）为OLT和OUN之间提供光传输技术由光连接器和光分路器OBD(OpticalBranchingdevice)组成完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口）提供与ODN的光接口分离不同的业务5/2/202313桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的基本结构光接入网的特点点到多点传输系统，介质共享下行：OLT向各个ONU采用广播通信方式上行：ONU向OLT通信时需要某种分配信道的策略面临的问题需解决OLT和多个ONU之间上下行信号的正确传输关键是解决上行信道的占用问题下行传输：时分复用传送信元流，各ONU在规定时隙接收自己的信息上行传输：各种多址技术（时分、波分等）5/2/202314桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的传输技术空分复用SDM上下行双向通信个各使用一根光纤两个方向的通信单独进行，互不影响性能最佳，设计最简单光传输设备和线缆双倍，成本高5/2/202315桂林电子科技大学信息与通信学院t

A1

B1

N1

A1保护时间OLTOBD上行

A1

B1

N1ONUONUONU光接入网的传输技术时分复用TDM每个ONU动态或固定分配一个时隙每个ONU在分配的时隙内上传数据固有问题每个ONU与OLT距离不等传输时延不同到达OLT的相位不同对OTL要求完善的测距技术，实现定时调整和同步快速的同步技术快速、动态的门限判决技术5/2/202316桂林电子科技大学信息与通信学院PD：光电检测器2

1NA1B1N1ONUONUONUOBD

1

N2上行WDMPDPDPD2

1NOLT光接入网的传输技术波分复用 WDM不同波长的信号共享一根光纤传输，彼此不干扰要求每个ONU在指定波长上发射对激光二极管要求高（温度、环境影响大）OLT设备复杂，成本高（每个波长都需光发射器和检测器）5/2/202317桂林电子科技大学信息与通信学院光接入网的分类根据光分配网是采用有源或无源设备，OAN分：AON和PONAON：ActiveOpticalNetwork，有源光网络ODN全部由有源器件组成（光放大器等）特点：传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率传输距离远：不加中继器，距离为70多公里技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用给有源设备供电是一件麻烦事PON：PassiveOpticalNetwork，无源光网络APON、EPON和GPON5/2/202318桂林电子科技大学信息与通信学院4.4无源光网络基本概念系统结构数据传输关键技术5/2/202319桂林电子科技大学信息与通信学院PON的役基本概念ODN皮全部由勉无源器每件组成蒙（无源团光分路枪器等）信号在传承输过程中愿无再生放菠大信号由光推分路器、斥无源光功敞率分配器允等传至用排户实现透叉明传输班，信号蕉处理全丘由局端敞和用户飞端设备雷完成与有源求光网络虑比：覆盖范捏围和传处输距离队更小可靠性更册高（户外丝式无有源设尖备，提高眼抗干扰能坐力）价格更低湾、安装维给护更方便是光接入耀网有发展特潜力的技弟术（价格专、维护等沟优势）4/2怀5/2司02320桂林电子蜻科技大学骗信息与通可信学院PON的继系统结构OLTONU1ONU2ONUnPON用户用户用户OBD业务网络UNISNIODN组成：简OLT魔、OD燃N、O勇NU，所且OD垄N中全阴是无源断器件共享介滚质逻辑上是戏点到多点特结构，物奴理拓扑可尝有多种形胸式4/2摇5/2茅02321桂林电圆子科技硬大学信风息与通庭信学院PON省的数据驴传输下行：O碰LT向各抱ONU采鼠用广播通陈信方式，失传输连续携时隙流（酱下行帧）局端数据母→OL云T→封酸装成连续架时隙流下小行帧以广播方圾式传送暴→各ON葱U收到信川元流，取家出属于自主己的数据泻→用户终伍端上行：采衡用TDM竞A技术（茫动态分配江），突发示传送时隙竭流（上行枕帧）各ON份U共享呆ODN墙，且数廉据突发福性强。各ON乒U向O妖LT申意请带宽律→OL摄T授权圾ONU搭发送（眯上行的辈发送时迹隙、带唤宽分配摊等）挽→获册得授权火的ON御U在指汤定时隙圾发送4/2斩5/2油02322桂林电股子科技还大学信独息与通珠信学院PON薯的数据诊传输PON债的帧都券是定时利长帧，谊分上行执帧和下丙行帧为了实现浴TDMA扁接入，在闻上行时隙登中传输的胶数据要求老附加开销访。上行时劈燕隙格式如认下：ONUONUOLTONUOBD上行突发模式下行连续模式保护时隙附加开销ATM信元/OAM信元/以太帧用于O广LT同间步、标得识信元享开始OAM复信元为费管理信帝元，如液带宽申患请、测吗距等4/25雄/202尊323桂林电子耽科技大学茧信息与通鸽信学院PON的慨关键技术测距技术快速比特摇传送技术突发信号蒜的收发搅码技术创（扰码）媒质接投入控制殖（MA菜C）技戏术4/25珠/202撤324桂林电子兴科技大学翅信息与通俱信学院测距技将术为何需要浑测距？采用T锤DMA四，必须挥保证每婶个时隙仔的数据柏彼此独观立，互路不干扰APO惹N结构设中，各硬ONU急到OL逝T的物贺理距离顷不等，迟则各O斗NU到文OLT且的传输激时延不舰同，如叮不进行场时延补锦偿，会罗出现时渣隙的重革叠，造衡成数据趣干扰为确保多短个ONU麦到OLT绕间的正确借传输，必坡须引入测垒距机制，仿使各ON棕U到OL宝T的逻辑忠距离相等4/2罩5/2后02325桂林电锅子科技吹大学信纵息与通高信学院测距技亡术测距技术趟基本策略单独测体距+传钞输数据刷时测距售相结合狂(粗测及＋精测讨）单独测距士在ONU欣初装联网霸时必须进抄行传输数拣据时测旨距可根损据OL男T的配汪置而定测距的皆基本原舟理OLT塘向ON券U发送悠测距允解许消息丸，消息腰中指明草ONU忧的上行让应答的蹦时隙ONU坦在指定娃的上行冒时隙中挖用测距架PLO属AM信肉元应答OLT柏计算往典返时延刘，并与办理想时嚼延比较递，计算蛋出差值胞，发送昨一个测逐距时间清给ON券UONU行根据测沿距时间哪调整均橡衡时延4/2仔5/2州02326桂林电交子科技茎大学信蒙息与通劲信学院快速比薄特传送朴技术测距精丘度有限际，各O柜NU到杏OLT遗的上行晃比特流梨存在相久位差异需要采菜用某种惯技术实肌现快速尊同步基本策略减先实现位纤同步、再枪进行信元饲同步普通的点滑动技垫术不能畜满足快忆速同步厌要求，杨需采用段其他技局术突发信沿号的收谣发需要快程速开启在和关闭猎光电路杜，以适谈应上行鸡的突发磨数据传缠输接收端，宾需要快速洞调整接收栋门限，以老适应不同资距离用户揪的信号衰多减4/25啄/202册327桂林电圆子科技妹大学信瓶息与通拼信学院搅码技炭术（扰辣码）为了保冠证共享苦介质传佩输的安尺全性，满引入搅披码技术在发送渡端：通版过一个如随机码捧对信息父进行异毛或运算群后传送在接收端阀：采用相吃同的随机驾码再进行乱一次异或德运算，得长到原始数做据信元的驳时隙分种配接入请求抽/允许带宽的富动态分森配带宽管理紫由OLT逐完成为不同顶的业务恢提供优锁先级和牌带宽上行带宽断的占用由蠢媒质接入躲控制MA触C协议实仆现媒质接腹入控制换（MA迷C）技由术4/2叔5/2申02328桂林电舍子科技胃大学信骑息与通衬信学院4.5镇APONAPO痒N：ATM叔Pa勺ssi仇ve指opt削ica宰ln黄etw救ork皱，AT暑M无源纪光网络在PON委上传送A者TM信元搅，即在O软NU与O鹊LT之间鸟传送AT先M信元物理层笨采用P蜘ON，漆链路层胆采用A霸TM存在PO生N中同样辟的技术问伞题标准规漠范：I揭TU-紧T的G年.98糟34/25任/202拳329桂林电子正科技大学档信息与通泉信学院G.98州3基本特捐点基于AT扁M信元（唐ONU与告OLT之惠间）支持对引称和非慌对称工腊作方式对称方咐式：漏双向辽155舟.52冻0Mb招/s非对称喉方式：猫上、下骄行分别引为15面5.5院20M男b/s屿、62烧2.0也80M印b/s双向通猛信：可用两条冈光纤，波曲长131屿0nm区或一条光繁纤，异波缩慧长双工(饰上行：1策310n是m区,下思行：15暴50nm鞭区)无放大器辈最大距离窑：20k郊m最高32笔个用户光绍分支利用波长今分配增加惰业务能力传输技术疮：上、下蹈行均采用溜时分复用4/25戏/202轿330桂林电子毕科技大学预信息与通言信学院APO院N的系小统结构接入的主雷干网为A辫TM网传输的桨数据流边为AT斤M信元块流拓扑：词无源双姨星结构一个OD牧N（即1岗个OBD舍）最多支伴持32个哗ONU（衬用户数）当ONU旦大于32判时，要求膀一个OL穴T提供多脆个ODN绿接口OLTODNONU1ONU2ONUnAPON（传输ATM信元流）ATM交换机用户用户用户OBD4/2湖5/2饱02331桂林电子饼科技大学五信息与通斗信学院APO紫N的数唉据传输APO尤N在P带ON上恒传送A剪TM信团元APON粘帧传输的盈基本原理茎同PON似，只是A隔PON帧柏中封装的愧是ATM玻信元APO翼N帧中营上行信继元格式吓如下：3字节保障区间前导符定界符ATM（OAM）信元53字节测距要求用于OLT同步信元的开始4/2英5/2赢02332桂林电子福科技大学冈信息与通胳信学院…PLOAM1ATM信元1ATM信元2ATM信元27PLOAM2ATM信元28ATM信元53PLOAM3…下行帧格式1帧=56个信元，每信元53字节……ATM信元1ATM信元2ATM信元52ATM信元53上行帧格式1帧=53个信元，每信元56字节3字节头部上下行照速率为姿155表.52输0Mb鸦/s的却帧结构定时长炼帧下行速率扯为155胀.52M喘b/s时再，每帧5愤6个信元下行速率裙为622原.08M哨b/s时烫，每帧2备24个信描元APO鞭N的帧痰格式4/25工/202岂333桂林电休子科技戒大学信诞息与通棵信学院APON距的延续－送GPON弱化A耐TM保留了A蔬PON的狸许多优点敬，与AP疗ON有很图多相同之自处，但更粱高效、高教速支持上、谦下行不对王称速率：下行2砍.48邪8Gb净/s，封上行1德.24亭4Gb恋/s适配协议师采用IT分U-T蛇G.70屿41：窃GFP（陈通用成帧雾协议）支持多郑业务、晒多承载慢（包括排ATM历业务、宁TDM亩业务以跃及IP智/Et幅her坦net鸽业务）隐，提供菜明确的询服务质校量保证蒙和服务帅级别，圆具有电垄信级的诊网络监榨测和业锄务管理贱能力。GPON晕成为目前很最为理想恨的宽带光音纤接入网析技术4/25桐/202杆334桂林电子川科技大学误信息与通贱信学院4.6登EP浅ONEPON弦：Eth腿erne供tP帮assi阻veo坟ptic木aln矩etwo沿rk在PON劣上传送E然ther点net帧基于E植the集rne易t技术舱和PO坐N技术网络结构查与APO贼N类似MAC佩协议与笑APO炕N不同速率：下行：百时兆/千兆英，广播方许式上行：百适兆/千兆安，共享传输技挑术：上京、下行牛均采用阿时分复沈用存在P腥ON中秧同样的勒技术问挺题4/25假/202良335桂林电品子科技搂大学信滴息与通枯信学院EPON下的系统结索构网络结断构与A蒸PON禁相似，脆但：接入的主悠干网为以警太网传输的抛数据流旺为以太巷帧流OLTODNONU1ONU2ONUnEPON（传输以太帧流）Ethernet交