光纤接入技术课件

11.1光纤接入技术概述光纤具有传输带宽大、传输衰减小等突出的优点.因而成为现代通信网中长途干线传输和局间中继传输的主要手段。光纤接入网OAN就是采用光纤传输技术的接入网.泛指本地交换机模块与用户之间采用光纤作为传输介质的通信系统。随着信息化社会的不断发展.人们不再满足于一般的电话和广播电视业务.许多新业务.特别是宽带新业务的市场需求急剧增加。例如.计算机通信、高速数据传真、信息存储、电子邮件、遥测遥控、股市行情、会议电视、有线电视、高清晰度电视、视频点播以及各种数据检索.等等。这些业务不仅种类繁多.而且对传输质量和可靠性的要求较高.传统的铜线接入网很难以较高的传输质量支持上述新业务.因此旱在20世纪80年代前期.美国、英国等一些发达国家就开始研究光纤接入网的有关技术。下一页返回11.1光纤接入技术概述光纤具有传输带宽大、传输衰减小等突11.1光纤接入技术概述随着光通信技术的成熟与发展.光纤接入网使用的各种设备与部件及网络设计与施工技术都达到了实用化水平.这也为光纤接入网的工程实现提供了有力的技术支持。80年代末期.光纤接入网的有关技术已经趋于成熟.达到实用化程度。实用化的光纤接入网于20世纪90年代初期已经建立。到了90年代中期.光纤接入网得到了迅速的发展.成为通信网建设的一个热点。光纤接入网的技术标准形成得比较旱。1996年.ITU-T通过了G.982建议.其目标主要是钊对2Mb/s以下速率的窄带光纤接入网(NPON)系统;从1998年开始.ITU-T针对ATM宽带无源光纤接入网(APON).先后通过了G.983.1,G.983.2,G.983.3建议。另外.IEEE组织就以太网无源光接入网(EPON)也通过了相关标准。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述随着光通信技术的成熟与发展.光纤接11.1光纤接入技术概述在北美.美国贝尔通信研究所提出了一种称为光纤环路系统(FITL)的概念.其实质和目的与ITU-T所规定的(OAN基本一致.只是具体规范稍有差异.因而一般OAN和FITL可以等效使用.不作区分。当前，光纤已经广泛地应用于长途通信和局间中继通信。在接入网环境，光纤也已经开始广泛应用于大型企事业单位与本地交换机之间的连接及馈线段。尽管铜线接入网在目前阶段仍然占据着接入网的主要地位，但从发展的观点来看，光纤接入网最终取代铜线接入网只是时间问题。光纤接入网的发展目标可以归纳为以下几个方面。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述在北美.美国贝尔通信研究所提出了一11.1光纤接入技术概述(1)减少铜缆的运行和维护费用并降低故障率.建设适应末来需要的通信基础设施:现有的铜线接入网有许多难以克服的缺点和限制因索.例如.传输带宽窄、损耗大、机线陈旧、维护费用高以及地下管道拥挤、打容困难等。这种现状很难适应当前和今后人们对通信的要求.因此必须加以必要的改造和更新换代。光纤接入网可以显著降低线路费用和日常维护管理费用.而且光纤网络故障率低.有利于提高网络可靠性。(2)提供从窄带到宽带的多种业务.支持开发新业务:传统电信网不能提供CATV,VOD,高速数据等宽带业务.而光纤网可提供语音、低速数据、高速数据、CATV,VOD等业务.是一个个业务网络。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述(1)减少铜缆的运行和维护费用并11.1光纤接入技术概述(3)增加传输距离.加大覆盖区面积.有利于简化网络结构:传统的铜线接入网服务区域较小(半径小于5km),铜缆数量不够时很难接入新的用户.而且新建局费用很高、耗时较长。光纤接入网服务区域较大(半径在50km以内).很容易接入新的用户.而且不用建新的交换局就能迅速提供业务。(2)便于实现混合接入网.具有灵活的网络结构:引入光纤接入网(特别是FTTC/FTTB)以后.剩下的双绞线或同轴电缆段的距离已经很短.因而使宽带业务的传送成为可能。这种将光纤与现有双绞线或同轴电缆结合的方法.可以充分利用现有的巨大网络资源.提供经济的宽/窄带混合接入结构.进一步提高网络的使用效率.降低网络结构的实现成本。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述(3)增加传输距离.加大覆盖区面积11.1光纤接入技术概述11.1.1光纤接入网的分类及特点光纤接入网系统可以分为两大类:有源光网络系统(AON)和无源光网络系统(PON)。这两者的区别在于光配线网中所采用的分(合)路设备不同。AON中采用PITH或SIGH有源电复用设备作为分(合)路设备;而PON中则采用简单的无源光分路器作为分(合)路设备。AON系统的主要特点是存在有源电复用设备.因而容易造成传输的’‘瓶颈效应”.且系统成本与维护费用较高;PON系统的主要特点则与其相反.即不存在有源电复用设备造成的传输’‘瓶颈效应”.故能充分利用光纤的宽带传输特性.同时具有系统成本与维护费用低、业务透明等一系列优点。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述11.1.1光纤接入网的分类及11.1光纤接入技术概述与AON相比.PUN的发展更为迅速。PON已由旱期的窄带接入NPON发展到目前的宽带接入BPON。根据所采用的传输技术不同.目前13PN又出现了基于ATM传输技术的APON,基于以太网传输技术的EPON和千兆无源光网络GPON等.第二、三节中将对它们分别进行介绍。11.1.2光纤接入网的配置ITU-T第15研究组于1996年6月通过了世界上第一个无源光网络(PON)的国际建议G.982.提出了一个与业务应用无关的光接入网功能参考配置示例.如图11.1所示。该参考配置原则上也适用于其他配置结构。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述与AON相比.PUN的发展更为迅速11.1光纤接入技术概述图中从业务节点接口SNI(V接口)到用户网络接口UNI(T接口)之间的部分称为无源光接入链路。根据这一功能参考配置，可以将光纤接入网定义为:共享同样网络侧接口，且由光接入传输系统支持的一系列接入链路。它由光线路终端(OLT)、光配线网(ODN)、光网络单元(ONU)及适配功能(AF)组成。用户网络接口(UNI)与中心局((SN)的不同交换接口相连以支持不同的业务，光线路终端(OLT)通过光配线网(ODN)与若干光网络单元(ONU)相连，光网络单元通过用户网络接口为一个或多个用户服务。发送参考点S是紧靠发送机(ONU或OLT)的光连接器后的光连接点;接收参考点R是紧靠接收机(ONU或OLT)的光连接器前的光连接点;a参考点是ONU与AF之间的电连接点。下面对几个主要功能模块的作用进行简单介绍。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述图中从业务节点接口SNI(V接11.1光纤接入技术概述1.光线路终端(OLT)OLT为光接入网提供交换机与光配线网(ODN)之间的光接口，并提供必要的手段来传递不同的业务。OLT的任务是分离交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，为ONU和它自身提供维护和指配功能，两者形成主从通信关系。在物理上，OLT可以是独立设备，也可以与其他功能集成在同一设备内。可以直接设在本地交换机处，也可以设置在远端。OLT的功能结构由核心功能块、业务功能块和通用功能块组成，如图11.2所示。OLT的核心功能块主要包括以下3种功能。(1)数字交叉连接功能。为OLT向ODN侧和网络侧的可用带宽提供交叉连接能力。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述1.光线路终端(OLT)上一页下一11.1光纤接入技术概述(2)传输复用功能。为ODN的发送和接收业务通路提供必要的复用和解复用功能。(3)ODN接口功能。为ODN提供一系列物理光接口.实现与ODN之间的一系列光纤连接。其功能包括光/电和电/光转换。OLT的业务功能块主要实现业务端口功能。至少应能携带ISDNPRA速率.能够至少提供一种业务或同时支持两种或多种不同业务。任何提供两个或多个2Mb/s端口的支路单元(TU)都应能以每个端口为基础进行独立配置。OLT设备中的每一个支路单元都应能允许容纳任何类型的TU,OLT还应支持任何不超过最大设计数目且承载不同业务类型的TU。OLT的通用功能块主要实现将外部电源转换为OLT所需要的各种电压和OAM两种功能。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述(2)传输复用功能。为ODN的发送11.1光纤接入技术概述2.光配线网(ODN)ODN为(OLT和ONU提供以光纤作为传输媒介的物理连接.完成光信号功率的分配。ODN是由无源光器件(诸如光纤/光缆、光连接器、光分路器和波分复用器等)组成的纯无源光配线网.其拓扑结构一般采取树型、星型或总线型。在(ODN结构中.当与一个(OLT相连的ONU数量较多时.可以使用光纤放大器来补充光能量.以便延长传输距离和打大服务用户数目.如图11.3所示。3.光网络单元(ONU)ONU的作用是为光纤接入网提供远端用户侧接口。ONU的用户侧是电接口而网络侧是光接口.因此它要完成光/电和电/光转换任务;另外.它还要完成对语音信号的A/D和D/A转换等数字化处理和复用任务;上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述2.光配线网(ODN)上一页下一11.1光纤接入技术概述它还具有信令处理以及维护管理功能。ONU的功能结构框图如图11.4所示。与OLT的功能结构相类似.ONU的功能结构也包括核心功能块、业务功能块和通用功能块3部分。ONU的核心功能块主要完成以下功能。(1)用户和业务复用功能。对来自不同用户的信息进行组装并传送给ODN;同时将来自ODN的信息进行拆装，送给不同用户。此功能与不同的业务接口功能相连接。(2)传输复用功能。对来自ODN接口的信号进行评估与分配，提取出与ONU相关的信息;同时在送给ODN接口的信号中插入与ONU相关的信息。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述它还具有信令处理以及维护管理功能。11.1光纤接入技术概述(3)ODN接口功能。为ODN提供一系列物理光接口，实现与ODN之间的一系列光纤连接。其功能包括光/电和电/光转换。ONU的业务功能块主要提供用户端口功能，包括提供用户业务接口并将其适配到64kb/s或nX64kb/s，以及信令转换功能。ONU的通用功能块主要实现供电功能和OAM两种功能。几个ONU可以公用同一供电系统。为了提高可靠性，供电系统必须设有备用电池;当主用电源故障时，备用电池能够保证ONU正常工作。供电方式可以为远端供电，也可以为本地供电。OAM功能为ONU的所有功能块提供操作、管理与维护功能，例如不同功能块的环回控制功能等。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述(3)ODN接口功能。为ODN提11.1光纤接入技术概述ONU的设置位置具有很大的灵活性，既可以设置在用户所在地，也可以设置在配线点甚至在灵活接入点。根据ONU在光纤接入网中所处的不同位置，可以将光纤接入网划分为几种不同的基本应用类型:·光纤到小区(FDerToTheZone,FTTZ);·光纤到路边(FDerToTheCurb,FTTC);·光纤到楼(FDerToTheBuilding,FTTB);·光纤到办公室(FDerToTheOffice,FTTO);·光纤到户(FDerToTheHome,FTTH)。各种类型的具体应用方法与特点将在第二节中进行介绍。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述ONU的设置位置具有很大的灵活性，11.1光纤接入技术概述4.适配功能(AF)AF为ONU和用户设备提供适配功能，具体物理实现既可以包含在ONU内，也可以完全独立。当ONU与AF独立时，AF还要提供在最后一段引入线上的业务传送功能。5.网管功能(OAM)OAM是光纤接入网的操作、管理与维护单元，它通过Q3接口与电信管理网(TMN)相连，与其进行通信并接受其管理。光纤接入网的OAM功能可以从两个不同方面来描述，即功能子系统与功能类别。功能子系统包括:设备子系统、传输子系统、光子系统和业务子系统。光纤接入网的功能类别包括:配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述4.适配功能(AF)上一页下一页返11.1光纤接入技术概述11.1.3光纤接入网的拓扑结构网络拓扑结构对网络设计、功能配置、可靠性等有重要影响。所谓拓扑结构泛指网络的布局和形状。拓扑结构进一步可以分为物理配置结构和逻辑配置结构。物理配置结构指网络节点、传输链路的布局和几何排列，它反映出网络的物理形状和物理上的连接特性。逻辑配置结构指各信号通道的使用方式，它反映了网络的逻辑形状和逻辑上的连接特性。逻辑配置结构决定了业务的特性(如单向广播还是双向交互型业务)，而且比较容易修改。物理配置结构决定了最终可以获得的可靠性，而且难以轻易修改，具有较长时间的相对稳定性。一个物理配置结构可以同时支持几种不同的逻辑配置结构。光纤接入网的拓扑结构是其基础技术之一。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述11.1.3光纤接入网的拓扑结11.1光纤接入技术概述以下着重从物理配置结构的角度介绍各种实用光纤接入网的拓扑结构及特点。1.总线型结构总线型结构具有一条共享的主干信道(该信道可以使用一根双向传输的光纤线路或两根单相传输的光纤线路).各个光网络单元通过光祸合器连接到共享信道上.采用时分多路、频分多路等方法使各节点共享同一条信道·线路终点不闭合·如图11.5所示。从端局发出的信号沿主干信道传输.每个用户根据所采用的复用方法挑选出属于自己的支路信导.只要总线带宽足够宽.不仅传送低速双向业务没有问题.传输分配型业务也没有问题。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述以下着重从物理配置结构的角度介绍各光纤接入技术课件11.1光纤接入技术概述总线型网络的主要优点是结构简单.新增或删除节点十分容易.某一个节点功能发生故障时不会影响其他节点.而且共享主干信道使得网络造价相对较低。其缺点在于主干信道本身出现故障时.整个网络的连通性将受到严重损害。2.星型结构星型结构是将具有控制交换功能的祸合器作为中心节点.向四周辐射与目的地节点以独立链路相连。星型结构基本上是点对点的连接.与现有电缆用户网的结构很相似。在应用过程中.根据不同接入网环境的需求.星型结构又可以具体表现为单星型结构、双星型结构和多星型结构。(1)单星型结构。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述总线型网络的主要优点是结构简单.新11.1光纤接入技术概述如图11.6所示为单星型结构的拓扑连接方式.这种拓扑结构的主要优点在于:它与现有电缆接入网的结构兼容.与现有电缆管道的安排和走向也自然吻合;纯无源网络结构.网络更新升级和维护工作相对简单;每个用户都有一条专用光纤与端局相连.因而用户之间完全独立.保密性极好；可以支持现有的所有单双向业务.也能支持末来出现的任何新业务。单星型结构的主要缺点在于:由于每个用户都有专用光纤连接.光纤和光源等无法由多个用户共享.因而这种结构的成本很高;从端局出来的光纤数量很大.需要敷设芯数高达数百数千的馈线光缆.尺寸很大难以处理.而且一旦被切断后需要很长的修复时间。目前.这种拓扑连接方式只适用于几十线以上的大型企事业用户群。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述如图11.6所示为单星型结构的拓11.1光纤接入技术概述(2)双星型结构。双星型结构是单星型结构的改进，适用于网络半径更大的范围。在双星型结构中，每一条线路中设置远端分配单元(RDU），主要用于将信息分别送入每个用户，并把用户的上行信息集中送入端局。如果双星型结构的节点是由无源器件所组成，则形成无源双星型网络。此时，无源器件用来完成选路、交接和测试功能。这种结构有许多优点:由于RDU将一些用户信息流复用后在一根光纤中进行传输，所以能够做到光/电器件和传输媒介的共享，降低了每个用户的成本;此外，维护费用低、使用寿命长、易于扩容升级、业务变化更灵活;能够充分利用光纤的带宽，而且容易与B-ISDN衔接。所以该结构被广泛应用，如图11.7所示。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述(2)双星型结构。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述如果在双星型的网络节点上设置有源远端分配单元，则构成有源双星型结构。由于使用了有源远端分配单元，因此可以在远端采用电子复用或交换方式进行调配。复用方式可以采用时分复用(TDM)或者频分复用(FDM)。有源双星型结构继承了点到点星型结构的一些特点，如与原有网络和管道的兼容性强、保密性好、故障定位容易、用户设备简单等;而且传输距离远，服务的用户数多;多个用户可以共享光源反馈线段乃至配线段光纤，是一种经济的网络结构形式。但是有源双星型结构的网络外部设施需要安装复杂的现场有源电子设备，且不得不工作于十分恶劣的环境条件下，因而容易导致维护、安全和可靠性等问题;另外，有源电子设备的应用使网络缺乏透明性，当需要开放新的业务或不同传输方式的业务时，有源电子设备的设计须全部修改才行。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述如果在双星型的网络节点上设置有源远11.1光纤接入技术概述因此，有源双星型结构很适于传输距离较远，用户密度较高的企事业用户和住宅居民用户区，特别是远端节点采用SDH复用器的结构，不仅覆盖距离远而且容易升级至高带宽，因此利用SDH可以灵活地向用户单元分配所需的任意带宽。(3)多星型结构。如图11.8所示，多星型结构保持了双星型结构馈线光纤容量共享的优点，虽然要在一个或多个位置进行无源分路，需要许多光分路器，但此结构在光纤带宽方面的利用更为有效。若在网络内同时拥有众多用户时，网络初建费用将会明显降低。3.树型结构树型结构如图11.9所示.采用了较多的光分路器.而主干传输光纤可以共享。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述因此，有源双星型结构很适于传输距离11.1光纤接入技术概述这种拓扑结构的主要优点在于:外部现场没有有源电子设备.为纯无源网络结构.因此网络对传输信号的波长、制式和带宽等没有任何限制.具有业务透明性.便于末来新业务的引入;由于现场没有需要维护的有源电子设备.因而减少了维护工作量.也无须特制的设备机箱.减少了雷电危害和电磁干扰.改进了网络的可靠性;此外.树型结构中用户可以共享馈线段和配线段光纤以及局端发送光源.因而经济性很好。它的主要缺点在于:树型结构保密性容易受损.用户侧收发设备较复杂;上行传输多采用时分多址接入技术.使每个用户的上行带宽受限;另外提供宽带业务时.光功率预算减少会导致分路比减少.服务用户数量相应减少。因此.树型结构适用于窄带双向业务和单向广播业务.不太适合双向宽带业务.主要应用于小企事业用户和住宅居民用户.特别是新建区。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述这种拓扑结构的主要优点在于:外部现11.1光纤接入技术概述4.环型结构环型结构中所有的节点都公用同一条传输链路.自成一个封闭回路结构.如图11.10所示。每个节点仅与两侧的节点相连.可以双向传输业务信号.也可以进行单向传输。环型结构的优点在于:线路自由度和灵活性较高；可以构成各种可靠性很高的自愈环型结构.大大提高了网络的可靠性.网络发生故障后.业务恢复时间极短(不到50ms).对任何业务都无明显影响;利用SIGH的同步复用和软件可以灵活方便地安排业务.可望实现按需动态分配网络带宽.适于所有现存的和末来的宽带业务。但是应当注意到.环型结构的口1靠性需要线路)已余量来提供保障，因而网络成本较高。这种环型结构，特别是SDH自愈环结构，由于其质量高、成本也较高，因此比较适合带宽要求大、质量要求高的企事业用户和接入网馈线段应用。上一页下一页返回11.1光纤接入技术概述4.环型结构上一页下一页返回光纤接入技术课件11.1光纤接入技术概述以上介绍的是光纤接入网的一些典型结构，在实际的应用中，除了采用上述的网络拓扑结构以外，还可以根据实际需求将多种拓扑结构相结合形成所谓的混合结构网。表11.1对以上介绍的各种网络拓扑结构进行了横向的比较。在实际应用时，应根据具体情况综合并全面地考虑采用哪种网络结构，以满足技术、经济、地理、标准和用户等多方面的需求。上一页返回11.1光纤接入技术概述以上介绍的是光纤接入网的一些典型结11.2有源光网络(AON)接入技术有源光纤接入网是指从局端设备到用户分配单元之间均采用有源光纤传输设备，如光/电转换设备、有源光/电器件以及光纤等。AON由OLT、ODT、ONU和光纤传输线路构成，如图11.11所示。其局端和远端均采用有源设备.远端设备在用户侧可安装在用户家中、大楼或小区路边;ODT可以是一个有源复用设备·远端集中器.也可以是一个环网;传输技术为骨干网中已大量采用的SDH技术。有源光网络(AON)通常采用星型网络结构.属于一点到多点光通信系统。它将一些网络管理功能和高速复接功能放在远端中完成。端局和远端之间通过光纤通信系统传输.然后再从远端将信号分配给用户。下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术有源光纤接入网是指从局11.2有源光网络(AON)接入技术AON按照其传输体制可以分为:准l司步数字系列(PlesiochronousDigitalHierarchy,PDH)和同步数字系列(SynchronousDigitalHierarchy,SDH)两大类。同步数字体系SDH自从20世纪90年代引入至今·已经发展成为一种成熟、标准的技术.在骨干网长距离传输系统中被广泛采用·并且正在逐步地取代准同步数字系列PDH。在接入网中应用SDH技术.可以将SDH在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域.充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活的网络拓扑能力和高可靠性.使接入网的建设发展长期受益。SDH接入网主要有以下几个优势。(1)兼容性强。SDH的各种速率接口都有标准规范.在硬件上保证了各供应商设备的互联互通.为统一管理打下了基础。上一页下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术AON按照其传输体制可11.2有源光网络(AON)接入技术(2)完善的自愈保护能力。灵活多变的组网方式为SDH网络提供了更加有效的业务保护能力.特别是自愈环网结构.能够在极短时间内(不超过50ms)完成业务信号的保护倒换.不影响业务的正常通信。(3)强大的OAM管理功能。SDH帧结构中定义了丰富的管理维护开销字节.大大方便了维护和管理·系统可以很容易地实现自动故障定位·提前发现和解决问题.降低维护成本。(2)发展升级能力。SDH体系能够提供从155Mb/s到622Mb/s,2448Mb/s,9553Mb/s甚至更高的速率.不但能够满足用户目前的语音和数据通信需求.更可以根据今后的发展灵活打展升级。上一页下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术(2)完善的自愈保护能11.2有源光网络(AON)接入技术(5)有利于向宽带接入发展。SDH利用虚容器(VC)的概念，可以映射各级速率的PDH信号，而且能直接接入ATM信号，为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。SDH技术在接入网中的应用虽然已经很普遍，但是现阶段由于SDH设备复杂、成本很高，致使SDH技术在接入网中的应用仍处于FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到楼)的程度，光纤的巨大带宽仍然没有到户。因此，要真正向用户提供宽带业务能力，仅采用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不够的，在引入线部分仍需结合宽带接入技术。可以分别采用FTTB/C+xDSL、FTTB/C+CableModem、FTTB/CLAN等接入方式为居民用户、公司和企业用户提供业务。有关PDH与SDH传输体制的具体原理与区别可以参照传输技术部分。上一页下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术(5)有利于向宽带接入11.2有源光网络(AON)接入技术目前较有代表性的AON系统有:光纤用户环路载波、灵活接入系统，以及PDH/SDH的IDLC接入网。1.光纤用户环路载波采用光纤作为传输媒介，应用脉冲编码调制(PCM)技术和光纤传输技术在一对光纤上复用数百至上千路电话、ISDN基本业务和数据等多种业务。光纤用户环路载波与V接口技术，特别是与V5接口相结合可以降低接入网的成本。2.灵活接入系统在光纤用户环路载波基础上发展起来的一种光纤接入方式，可以采用星型拓扑或者点对点方式。上一页下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术目前较有代表性的AON11.2有源光网络(AON)接入技术灵活接入系统也可以传输多种业务，与光纤用户环路系统的不同之处在于，它所复用的业务种类与路数可以由网络来设置，即实现所谓的“灵活”。3.基于SDH的有源光接入网SDH传输体制因具有标准性、大容量、无中继长距离传输、技术成熟和在线升级等优点，在接入网中得到了普遍的应用，尤其适合于主干层的自愈环网建设。目前应用于接入网的SDH传输设备能够提供155Mb/s,622Mb/s甚至2.5Gb/s接口速率，未来只要有足够的业务量需求，传输带宽还可以增加。光纤的传输带宽潜力相对接入网的需求而言几乎是无限的，这就奠定了基于SDH有源光接入技术在未来接入网技术中的重要地位。上一页下一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术灵活接入系统也可以传输光纤接入技术课件11.2有源光网络(AON)接入技术建立光纤接入系统有很多益处，它可以缓解和克服通信网之间的“瓶颈效应”，为信息高速公路的建设和宽带综合业务数字网(B-ISDN)的发展奠定基础。随着光纤制造工艺的进步和光器件的发展，将会产生很多光纤接入的新方案，使光纤接入网技术(特别是FTTH技术)成为用户接入网的最终发展目标。FTTH能够为每个用户提供足够宽的频带，用以传送高速数据甚至高清晰度电视节目。用户只要在家拥有一台“智能一体化”终端，就可以获得语音、数据、视像等各种宽带服务，实现“三网合一”的目标。上一页返回11.2有源光网络(AON)接入技术建立光纤接入系统有很多11.3无源光网络(PON)接入技术无源光网络(PON)是指光接入网中的光配线网(ODN)全部由光分路器等无源器件组成，且不含任何有源节点的光接入网。PON的功能结构如图11.1所示，它由光线路终端(OLT),光配线网(ODN)、光网络单元(ONU)、适配功能(AF)和操作管理维护(OAM)共同组成。各部分的主要功能及特点可以参看第一节的相关内容。在无源光网络中，下行信号经由OLT送至各ONU。信息采用光时分复用(OpticalTimeDivisionMultiplexing,OTDMM)方式组成复帧送到馈线光纤;再通过无源光分路器以广播方式送至每一个ONU;ONU收到下行复帧信号后.分别取出属于自己的那一部分信息。各ONU至OLT的上行信号则采用光时分多址(OTDMA)、光波分多址(OWDMA)、光码分多址(OC-DMA)及光空分多址(OSCMA)等多址接入技术进行多址。下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术无源光网络(PON)是11.3无源光网络(PON)接入技术时分多址(TDMA)技术在光纤接入网中使用得较多.光码分复用、光载波复用、光空分复用以及时间压缩复用与相同的电的技术是类似的。需要说明的是.OWDM和(OFDM技术都是在光层按照波长将可传输带宽范围分割成若干光载波通道.其本质上没有什么太大的区别。电磁波的速度、频率和波长3个参数之间存在着固有的关系。从某种意义上讲.OWDM是粗分·每个波道的宽度目前工程上仅做到0.2nm.实验室也不过做到0.1~0.2nm;OFDM是细分一个光频就是一个光载波波道。OFDM的光载波间隔很密.用传统的合波器和分波器很难将光载波区分开.需要用分辨率更高的技术来选取各个光载波。目前所采用的主要是可调谐的光滤波器和相干光通信技术等。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术时分多址(TDMA)技11.3无源光网络(PON)接入技术无源光纤接入网的组网方式多种多样.由于主要采用无源光功率分配器使功率降低.因此PON比较适合于短距离应用。若需要传输较长距离.可以采用掺饵光纤放大器(EDFA)来增加功率。如图11.12所不是一种常见的PON接入网形式。PON-OLT可以通过无源光分路器与多个(ONU相连.ONU被放置在一个用户群附近.提供几十至上百个用户的接入.利用双绞线连接到用户家中。PON接入网的一个重要应用是传送宽带图像业务(特别是广播电视).这方面尚无国际标准可用.但是已经形成一种趋势.即使用1310nm波长区传送窄带业务.使用1550nm波长区传送宽带图像业务(主要是广播电视业务)。这是因为1310nm和1550nm的波分复用器件已经很成熟.价格也较为便宜;上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术无源光纤接入网的组网方11.3无源光网络(PON)接入技术另外1310nm波长区的激光器技术也很成熟.可以较经济地传送急需的窄带业务。1550nm波长区的光纤损耗低·又能结合使用光纤放大器.因而适于传送带宽要求较高的宽带图像业务。按照光网络单元(ONU)在光接入网中所处的具体位置不同.可以将无源光网络划分为以下几种基本的应用类型。1.光纤到路边(FTTC)FTTC的具体结构如图11.13所示.光网络单元(ONU)设置在路边的入孔或者电线杆上的分线盒处，有时也可能设置在交接箱处。从ONU到各个用户之间的部分仍采用双绞铜线。如果需要传送宽带图像业务信号，则这一部分可能需要同轴电缆或者ADSL。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术另外1310nm波11.3无源光网络(PON)接入技术FTTC比传统的数字环路载波系统的光纤化程度更靠近用户，增加了更多的光缆共享部分。其结构主要适用于点到点或者点到多点的树型拓扑结构。用户多为居民住宅用户和小型企事业用户，典型用户数在8~32个。FTTC结构的主要特点可以归纳为以下几个方面。(1)引入线部分仍利用现有的铜缆设施，因而推迟了引入线部分(甚至配线部分)的光纤投资，具有较好的经济性。(2)预先敷设了一条很靠近用户的潜在宽带传输线路，一旦有宽带业务需求，可以很快地用同轴电缆或者将光纤引至用户处。(3)光纤化程度十分靠近用户，可以较为充分地体现光纤化所带来的一系列优点，诸如节省管道空间、易于维护、传输距离长、带宽大等。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术FTTC比传统的数字环11.3无源光网络(PON)接入技术FTTC结构是一种光缆和铜缆的混合系统，综合考虑网络初期投资和运行维护费用来看在提供2Mb/s以下窄带业务时，FTTC结构是光接入网中较为现实经济的。但是在需要同时提供窄带和宽带业务时，这种结构就不够理想了。因为初期适合窄带业务的光功率预算对今后的宽带业务不够分配，此时不得不减少节点数和用户数。2.光纤到楼(FTTB)FTTB可以看作是FTTC的一种变形，其结构如图11.14所示。不同之处在于ONU直接放置于楼内(通常为居民住宅公寓或小型企事业单位办公楼)，再经过多对双绞线将业务作号分送给各个用户。FTTB是一种点到多点的结构，其光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已经铺设到楼内。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术FTTC结构是一种光缆光纤接入技术课件11.3无源光网络(PON)接入技术它更适合于高密度的用户区或新建工业区等场合，也更接近光纤网络的长远发展目标。3.光纤到户(FTTH)和光纤到办公室(FTTO)在FTTC结构中，如果将设置在路边的光网络单元换成无源光分路器，然后将光网络单元移到用户家中即形成FTTH结构;如果将光网络单元放置在大型企事业用户(如公司、大学、研究所、政府机关等)终端设备处·则构成所谓FTTO结构.如图11.15所示。FTTO也是一种纯光纤连接网络.因此它可以归入与FTTH同类的结构。但是两者的应用场合不同.因此结构特点也不同。FTTO主要用于大型企事业用户.业务量需求大.因而适合于点到点或者环型结构;FTTH主要用于居民住宅用户.业务量需求很小.因而更经济的结构是点到多点方式。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术它更适合于高密度的用户11.3无源光网络(PON)接入技术FTTH的显著特点在于它不但提供更大的带宽.而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性.放宽了对环境条件和供电等的要求.简化了维护和安装。它能够满足各种类型用户的多种需求.像高速通信、家庭购物、实时远程教育、视频点播、高清晰度电视.等等。这些业务都是双绞线或同轴电缆勉力为之才能达到的目标.而对FTTH来说则是轻而易举。FTTH是宽带接入的最终发展目标。在它之前.主要使用DSL和混合光纤/同轴电缆(HFC)技术。FTTH有两种一种是点到点入户结构;另一种是点到多点无源光网络结构。点到点入户结构现在越来越受重视.因为当距离较长时.多纤光缆在材料和安装成本方面几乎与单纤光缆相同。所以现在实施点到点入户时光缆已经不是问题.主要问题是局端的光电端口数量太多。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术FTTH的显著特点在于11.3无源光网络(PON)接入技术解决办法之一是在局端进行光分割.这样就可以通过一个端口用时分复用(TDM)方式服务于许多用户.从而使点到点入户结构实质上变成PON。我国目前最大规模的实质性FTTH工程于2002年6月底在武汉展开.被业界称为中国光谷工程。与此前仍处于数据应用阶段的做法不同.该工程中的用户可以实现真正意义上的电信网、数据网与有线电视网的“三网合一”.通过入户光纤网络能够享受高带宽的网络畅游.如收看数字电视3D游戏、视频电话、视频点播等。这次试验将能彻底验证FTTH的技术和产品的成熟性.为最终在湖北乃至全国大规模应用打下坚实的基础。需要指出的是.接入网的光纤化并不等同于宽带化.而只是宽带化的一个前提。目前各个国家的接入网都已经有了不同程度的光纤化.但是大多数仍旧只支持以语音为主的窄带业务。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术解决办法之一是在局端进光纤接入技术课件11.3无源光网络(PON)接入技术光纤接入网的配置结构选择取决于很多的因索(例如用户的数量和类型、建设成本、业务类型、服务灵活性等).需要详细分析比较和综合考量。根据所采用的传输技术不同,PON接入又分为基于ATM传输技术的APON,基于以太网传输技术的EPON和千兆无源光网络GPON等.以下分别对它们进行介绍。11.3.1ATM无源光网络接入技术(APON)采用ATM信元传输技术的无源光网络系统称为ATM-PON(简称为APON)。ATM-PON将ATM技术的多业务、多比特速率能力和统计复用功能与无源光网络的透明宽带传送能力结合起来.成为解决用户接入’‘瓶颈问题”的一种方案。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术光纤接入网的配置结构选11.3无源光网络(PON)接入技术APON系统是一点到多点的系统.它不仅可以利用光纤的巨大带宽资源向用户提供宽带服务.而且可以利用ATM技术对宽带业务进行高效管理。1.APON系统结构APON系统的结构如图11.16所示。不难看出，它是一个采用星型拓扑结构的点到多点的无源光网络，主要由光线路终端OLT(局端设备)、光分路器OBD和光网络单元ONU(用户端设备)组成。一个OBD一般可以连接8~32个ONU(最多可达64个)，每个ONU可以为4~32个用户提供服务。OLT与ONU之间通过光纤线路连接，最远距离可达20km，传输的是调制在激光上的ATM信元。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术APON系统是一点到多11.3无源光网络(PON)接入技术APON中，局端到用户端的下行方向采用TDM技术以广播方式向各个ONU传送ATM连续信元流。ONU通过ATM信元头中的VPI/VCI进行二级识别，提取属于自己的信元，并根据不同业务的服务质量进行不同的转接处理。上行方向采用TDMA技术把各ONU的业务以ATM信元格式传送到OLT,OLT以发放授权的方式控制各ONU的上行发送。APON系统所采用的双向传输方式主要有两种:一种是单向双纤的空分复用方式，即使用两根光纤，一根光纤传输上行信号，另一根光纤传输下行信号，工作波长限定在1310nm区;另一种方法采用单纤波分复用方式，即使用单根光纤，不同波长双工传输，上/下行波长分别工作在1310nm和1550nm。在波分复用器件和激光器价格逐渐降低的情况下，采用后者是较为经济可行的方案。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术APON中，局端到用户11.3无源光网络(PON)接入技术2.APON系统的主要特点在宽带光纤接入技术中，APON被电信运营商和设备供应商公认为最有效的接入系统，它既能够提供传统业务，又能够为先进多媒体业务提供宽带平台。APON系统的主要特点可以归纳为以下几点。(1)采用点到多点式的无源网络结构，光分配网络中没有有源器件，比有源光网络和铜线网络更加简单、可靠、网管能力强。(2)APON中多个ONU可以共享下线光纤和OLT等设备.因此其成本与SDH-AON相比下降20%~40%.成本与维护费用低。(3)无源光网络能够彻底避免ODN中的各种电磁干扰.因而传输可靠、稳定、质量好。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术2.APON系统的主11.3无源光网络(PON)接入技术(4)APON系统中如需要增加新的ONU.只需完成测距过程即可提供业务.扩容简单方便。(5)APON系统的传输距离可达20km左右.远高于一般ANSL系统的传输距离(4km)。(6)采用统计时分复用技术.与TDM-PON相比.用户容量大.系统效率高。(7)APON系统采用动态带宽分配.可以提供速率不同的各种业务.且能动态调整用户带宽满足用户的灵活需要.ATM的QoS优势也得以继承。(8)标准化程度高·ITU-TG.983建议已对APON技术进行了详细规范.这对该系统的规模生产、广泛应用和降低成本提供了先决条件。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术(4)APON系统中11.3无源光网络(PON)接入技术3.APON系统帧结构按照G.983.1建议·APON系统可以采用两种速率的帧结构。一种是上、下行均为155.520Mb/s的对称速率帧结构;另一种是下行622.080Mb/s、上行155.520Mb/s的不对称速率帧结构。(1)对称速率帧结构。APON的对称速率帧结构如图11.17所示。下行帧共有56个时隙.每个时隙载荷一个信元.共载荷56个信元。其中.ATM信元52个.用于载荷用户信息;PLOAM信元2个.用于载荷同步、测距以及发送上行授权等信息.位于第1和第29时隙;其他ATM信元依次占用相关时隙。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术3.APON系统帧11.3无源光网络(PON)接入技术上行帧包含53个时隙.每个时隙包含56个字节.包含1个ATM信元(53字节)和3个字节的开销前缀.其内容由OLT编程决定.并通过下行的PLOAM信元告知每个ONU。开销前缀包括保护时间、前导码和信元定界符3个内容。其中.保护时间用来防止不同ONU的上行信元之间的碰撞.最短长度为2bit;前导码用于比特同步和幅度恢复;信元定界符用于指不ATM信元或微时隙的开始.可用作字同步。开销前缀的边界是不固定的.以便允许厂家根据其接收机的要求自行设定。另外.上行帧中可以包含一个分割时隙.由来自多个ONU的大量微时隙组成.用于传送ONU的排队状态信息。OLT按照MAC协议.根据ONU的排队状态信息.实现系统带宽的动态分配。G.983建议规定了多种8bit长授权信号.分别用于对ONU的上行发送ATM信元、PLOAM信元、微信元和空闲授权指示信号等。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术上行帧包含53个时隙.光纤接入技术课件11.3无源光网络(PON)接入技术每个下行帧携带53个授权指示信号，分别与上行帧的53个时隙对应。ONU只有收到给予自己的授权信号后才能在相应时隙发送上行信元。每个PLOAM信元可以携带27个授权信号，而一帧只需要53个授权信号。所以，第2个PLOAM信元的最后一个授权信号区用空闲授权信号填充。(2)非对称速率帧结构。APON的非对称速率帧结构如图11.18所示。它与对称速率帧结构的区别在于下行帧。非对称速率帧结构的下行帧中共有224个时隙，每个时隙载荷一个信元，共载荷224个信元。其中包括216个ATM信元和8个PLOAM信元。与对称帧结构下行帧中的时隙安排相同，每隔27个ATM时隙安排一个PLOAM信元。同样，每个下行帧总共需要53个授权信号。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术每个下行帧携带53个授11.3无源光网络(PON)接入技术这些信号分别安排在PLOAM1的全部27个信号授权区和PLOAM2的前26个信号授权区进行传送。PLOAM2的最后一个信号授权区以及后面6个PLOAM的信号授权区全部用空闲授权信号填充。4.APON系统关键技术无源光网络的光分配网实际上是共享传输介质，因此需要接入控制才能保证各个ONU的上行信号完整地到达OLT。APON的接入复用是在时域实现的，上行信号为TDMA方式，信号是“突发”模式，也就是说上行信号是突发的、幅度不等的、长度也不同的脉冲串，并且间隔时间也不相同。因此突发模式APON系统在物理层传输上需要解决几个技术难点。(1)测距技术。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术这些信号分别安排在PL11.3无源光网络(PON)接入技术从各节点发出的ATM信元传输路径不同，到达接收机也是不同步的。测距技术的目的是确定不同的ONU到达同一OLT的精确传输时延，以便控制不同ONU的发送时刻，使其发送的信号在到达OLT时不会发生碰撞。APON系统的测距方法包括静态测距和动态测距两种。静态测距用于新装ONU的安装阶段，以确定ONU与OLT的固定传输时延;动态测距用于系统运行阶段，以进一步确定由于环境温度、器件老化等因素引起的传输时延的动态变化。静态测距可由人工或OLT自动进行;而动态测距则由OLT自动进行。测距过程通过PLOAM信元中的带内传令数据来实现。目前，对于上行测距，通常采用带内开窗的方法，即当一个ONU需要测距时，OLT命令其他ONU暂停发送上行业务，形成一个测距时间窗口供该ONU使用。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术从各节点发出的ATM信11.3无源光网络(PON)接入技术该ONU在此时间窗内根据OLT发来的PLOAM信元中的相关信息，向OLT发送一个特定格式的信号，OLT接收到这个信号后，计算出传输时延值.并将其通知该ONU,ONU根据OLT的通知.调整其发送时刻。对于动态测距.需要实时进行.故不需另开测距窗口。(2)突发同步技术。在APON系统中.不管采用哪种测距方法.总是会受到测距精度的限制。在采用测距机制控制ONU的上行发送后.上行信号还是有一定的相位漂移.从而使OLT接收到的是近似连续的比特流。由于每个信元都有不同程度的相位抖动.所以对每个信元都需要进行比特、字节以及信元同步。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术该ONU在此时间窗内根11.3无源光网络(PON)接入技术ONU的发送信号之间的保护时间很短.因此APON系统必须在8bit时间(约0.05μs)内完成对每个信元的同步·否则不仅会导致本信元的丢失·还会影响到下一个信元的时钟恢复。突发同步技术的目的就是在很短的时间内恢复高速时钟信号。传统的锁相环法同步技术速度太慢.不适合于突发同步.目前已经提出了几种数字和模拟的突发同步技术.比较可行的有门控振荡法和相关同步法。前者简单易行.同步速度快.接收信号的速度可以很高.但对器件的工艺水平及开发条件要求较高.费用也较高;后者是一种全新数字技术.开发费用低.易于集成。同步获取可以通过将收到的码流与特定的比特图案进行相关运算来实现。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术ONU的发送信号之间的11.3无源光网络(PON)接入技术可以采用并行的滑动相关搜索方法.将收到的信号用不同相位的时钟进行采样.采样结果同时(并行)与同步比特图案进行相关运算.并比较运算结果.在相关系数大于某个门限时将最大值对应的取样信号作为输出.并把该相位的时钟作为最佳时钟源;如果多个相关值相等.则可以取相位居中的信号和时钟。(3)突发信号的发射与接收技术。APON系统中ONU的光发射机以突发模式工作.即在分配给它的时隙内才有功率输出.而在其他时隙处于关断状态.以免与其他ONU的信号发生冲突。这就要求ONU使用响应速度很快的激光器.光发送电路能够快速地开启和关断.迅速建立信号。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术可以采用并行的滑动相关11.3无源光网络(PON)接入技术但是激光器从关断到正常功率输出有一个建立过程.因而要求ONU的发射机应该采用一定的技术来减小和补偿突发时延.这就是所谓的突发发射技术。目前APON系统采用的突发发射技术是在发射信元之前的某段时间内.就把闽值电流加到激光器上.从而保证信元的所有比特时间内激光器的调制电流始终在闽值电流与发射电流之间变化。这种技术具有控制简单、易于实现的特点.并且可以满足高比特率发射等应用.因此是APON突发发射技术的首选方案。不同ONU的突发信元到达OLT的传输路径不同.传输衰减差异较大.所以必须在OLT处采用相应突发接收技术。该技术的一种实现方案是调整ONU的发射功率.以使不同ONU发出的上行信号在到达OLT时具有相同的功率。这种方案比较复杂.实现成本较高。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术但是激光器从关断到正常11.3无源光网络(PON)接入技术为了降低成本.通常采用快速调整OLT接收机的接收门限电平来快速适应来自各ONU的不同功率.即通过快速动态设定接收机的“0””1”门限电平来实现突发接收。门限电平的快速调整过程可以在上行帧的3bit开销前缀中完成。这种方案可以采用具有自适应功能的光接收机来实现。该接收机能在一定衰减范围内维持恒定的接收输出电平。(2)动态带宽分配技术。动态带宽分配技术是指实时动态地改变APON系统中各ONU的上行使用带宽.以适应用户速率的各种变化.从而提高系统的带宽利用率。目前.APON系统采用动态接入控制协议来实现这一技术。该协议根据用户的带宽需求和网络负荷.实时动态地为用户分配带宽。具体方法是在上行信元头中加上ONU的用户排队信息,OLT根据这个排队信息.按照业务的QoS要求和时间优先等原则为ONU分配授权。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术为了降低成本.通常采用11.3无源光网络(PON)接入技术(5)加密技术。APON系统的下行信号传输采用共享媒质的广播方式，因此为了防止某些用户窃取发给其他用户的信息，必须采用信息加密技术。在APON系统中，采用“搅动”技术来实现对用户信息的加密处理。这是一种介于传输系统扰码和高层编码之间的保护措施。具体实现方法是:OLT根据ONU送来的搅动密钥，对下行信元在传输汇聚层(TC)进行搅动(即扰乱)加密，使每个ONU只能按照自己的密钥从接收到的总信息流中提取出自己的信息，从而保证用户信息的安全性与隐私性。为了防止某些用户采用逐个试探的方法对不属于自己的信息进行解密，必须对搅动密钥进行连续而快速的更新。搅动密钥的更新速度至少每秒一个ONU。搅动技术只能为信息保密提供低水平的保护。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术(5)加密技术。上一页11.3无源光网络(PON)接入技术如果具体业务需求的安全性较高，采用普通搅动技术难以满足要求时，可以在TC层以上的高层使用功能更强的加密机制。5.APON系统的应用APON系统可以应用于FTTC、FTTB和FTTH等多种配置结构。对于FTTH与FTTB的应用，可以将ONU置于用户室内，使ONU的工作环境得到改善，从而使维护工作量减少，运营成本降低。对于网络的带宽或业务升级，ONU可以不做改动。图11.19所示为格林威尔公司推出的APON系统—APONet的系统结构。该系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)以及网络管理系统(NMS)组成。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术如果具体业务需求的安全11.3无源光网络(PON)接入技术APONet系统采用通用的下行TDM点到多点广播发送方式;上行采用TDMA(时分多址接入)方式解决多点到点的信道带宽争用问题，从而实现OLT与ONU之间的信息交互。在信息传递实现过程中，涉及两项APON设备都必须面临的关键技术:测距与突发同步。该系统能够实现测距精度在士1bit之间，很好地解决了由于多个ONU到OLT距离不同、传输时延不同引发的上行信息碰撞问题。采用关键字检测实现了突发同步时钟信号的准确定位难题。APONet与ATM/SDH环网构建宽带城域接入网的方案如图11.20所示。APONet与ATM/SDH的完美配合，能够提供窄带、宽带一体化的全面解决方案。环型组网具有自愈保护功能，用于边缘层接入。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术APONet系统采用通11.3无源光网络(PON)接入技术APON无源纯介质光分配网络对传输技术体制的透明性是未来FTTH、FTTO、FTTB等最理想和长远的接入解决方案。分插复用器(ADM)可以从主通道上分出或插入若干低速率信息流，以便实现附近范围内小容量之间的通信。无源光分路器可以灵活分布、多级分配、适应复杂网络要求。提供不同QoS要求的多业务、多速率接入，可以适应用户的多样性和业务发展的不确定性要求。11.3.2太网无源光网络接入技术(EPON)光纤以太网技术是光纤通信和计算机网络两大主流通信技术的融合与发展.它是指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。EPON接入技术集中了以太网和光网络的优点.如以太网应用普遍、价格低廉、组网灵活、管理简单;光网络可靠性高、容量大等。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术APON无源纯介质光分11.3无源光网络(PON)接入技术光纤以太网的高速率、大容量消除了存在于局域网和广域网之间的带宽瓶颈.将成为末来融合语b、数据和视频的网络结构。目前.光纤以太网可以实现10Mb/s,100Mb/s以及1Gb/s等标准以太网速度。EPON(EthernetoverPON)系统利用PON的拓扑结构实现以太网的接入.因此它属于IP接入网。随着Internet的高速发展.用户对网络带宽的需求不断提高.各种新的宽带接入技术已经成为目前研究的热点。正是在这种背景下.IEEE于2004年底成立了专门的工作组.试图引入一种新的接入技术标准.即EPON。除IEEE研究组外.其他标准化组织例如.ITU-T和IETF(InternetEngineeringTaskForce)等也积极参与到EPON技术的研究中。不少大型通信设备厂商如Cisco和NortelNetwork、等也在APON的基础上开发EPON的标准。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术光纤以太网的高速率、大11.3无源光网络(PON)接入技术目前.IEEE组织已通过了EPON的相关标准。1.EPON系统的结构EPON系统有两种类型:一种是使用2个波长的系统;另一个是使用3个波长的系统。对于2个波长的系统.其下行使用波长为1510nm.传送下行语音、数据和数字视频业务;上行使用波长为1310nm.传送上行语音以及视频点播和下载数据的请求信号。这种系统的双向传输速率均为1.25Gb/s.即使OBD的分光比为32.也可以传输20km。对于3个波长的系统.除下行使用波长为1510nm.上行使用波长为1310nm外.又增加了一个下行1550nm(1530~1565nm)波长的传输窗口。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术目前.IEEE组织已通11.3无源光网络(PON)接入技术新增窗口用于传送下行CATV业务或者DWDM业务。CATV业务既可以是模拟视频信号.也可以是MPFG-2的数字视频信号。这种系统的分光比为32时.可以传输18km。EPON位于业务网络接口到用户网络接口之间.通过SNI与业务节点相连.通过UNI与用户设备相连。EPON系统主要由光线路终端(OLT)、光配线网络(ODN)和光网络单元(ONU)组成。EPON接入网的结构如图11.21所示。在EPON系统中，OLT既是一个交换机或路由器，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。按照以太网向城域网和广域网发展的趋势，OLT将提供1Gb/s和10Gb/s的以太网接口。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术新增窗口用于传送下行C11.3无源光网络(PON)接入技术除了支持传统的语音、普通电话线和其他类型的T1/E1接口外，OLT还支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SONET连接。EPON中的OLT根据需要可以配置多块光线路卡，与16~64个ONU连接。在EPON中，从OLT到ONU距离最大可以达到20km，若使用光纤放大器(有源中继器)，距离还可以扩展。EPON中的ONU采用了技术成熟的以太网络协议，可以实现成本低廉的以太网第2层、第3层交换功能。这种ONU可以通过层叠来为多个最终用户提供共享高带宽。在通信过程中不需要协议转换，就可实现对用户数据的透明传输。ONU也支持其他传统的TDM协议，而且不增加设计和操作的复杂性。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术除了支持传统的语音、普11.3无源光网络(PON)接入技术EPON中的OLT和所有的ONU都由网元管理系统管理，由网元管理系统提供与业务供应商核心网络的运行接口。网元管理范围涉及故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理等。2.EPON系统的主要特点EPON系统与APON系统相比，除了传输速率和帧结构不同外，其余技术基本相同。例如，两者都是采用星型拓扑结构;上行信号都采用时分多址(TDMA)技术;下行信号都采用广播方式的时分复用(TDM)技术。EPON与APON的主要区别在于:前者根据IEEE802.3以太网协议，传送的是可变长度的IP数据包，最长可为1518字节;后者则根据ATM协议，传送的是固定长度(53字节)的信元。EPON的上/下行传输速率比APON要高，因为EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术EPON中的OLT和所11.3无源光网络(PON)接入技术两者都可以应用于FTTC和FTTB，最终的目标都是在一个平台上提供全业务(数据、视频和语音)到户即FTTH。与传统用于计算机局域网的以太网技术不同，基于以太网技术的EPON接入网只是采用了以太网的帧结构和接口，而网络结构和工作原理却完全不同。EPON与现有类似技术相比，其优势主要体现在以下几个方面。(1)高带宽。EPON的下行信道为几百至几千Mb/s的广播方式;上行信道为用户共享的几百至几千Mb/s信道。这比目前的Modem、ISDN、ADSL，甚至APON等接入方式都要高得多。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术两者都可以应用于FTT11.3无源光网络(PON)接入技术(2)低成本。EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本.它采用PUN结构.网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护成本。以太网本身的价格优势也很突出.其廉价的器件和安装维护使得EPON具有APON无法比拟的低成本。(3)易兼容。以太网技术是目前最成熟的局域网技术.EPON只是对现有IEEE802.3协议做一定的补充.基本上是与其兼容的。在EPON系统中.各个厂家生产的网卡都能够互联互通。随EPON标准的制定和使用.在WAN和LAN连接时.将大量减少APON在ATM与IP协议之间的转换。随着IP技术的发展和技术水平的提高.EPON会在接入网技术中占有统治地位.从长远的观点来看.最终EPON会比APON更有优势。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术(2)低成本。上一页下11.3无源光网络(PON)接入技术3.EYON系统的帧结构EPON系统中上、下行传送采用不同的技术:下行采用TDM传输方式;上行采用TDMA传输方式。下行传输时.OLT根据IEEE802.3协议将可变长度的数据包以广播方式传输给所有的ONU.每个数据包都携带一个具有传输目的地ONU标识符的信头。另外.有些数据包可能要传输给所有的ONU(或者是指定的一组ONU)。当数据包到达ONU时.它接收属于自己的数据包·丢弃其他的数据包。在上行传输时.EPON采用TDMA技术将多个ONU的上行信息组织成一个TDM信息流传送到OLT。TDMA技术将合路时隙分配给每个ONU.各个(ONU的信号在经过不同长度的光纤不同的时延传输后.进入光分配器的共用光纤.正好占据分配给它的一个指定时隙.以避免发生相互碰撞干扰。上一页下一页返回11.3无源光网络(PON)接入技术3.EYON系统的帧11.3无源光网络(PON)接入技术(1)下行帧结构。EPON的下行传输帧结构如图11.22所示.它由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成.传输速率为1.250Gb/s.周期