【联通公司某小区接入网GPON研究8000字（论文）】

图1所示。图1GPON的组成多个不同波长的调制光信号采用WDM技术经合波器到一起送到同一根光纤传输，单纤双向传输的关键也正因如此。由图2所示，在上行方向采用1310nm的光波长，在下行方向采用的1490nm的光波长。图2GPON单纤双向传输GPON下行数据采用了广播技术(如REF_Ref72789605\h图3所示），上行数据采用TDMA技术系统。分离同一光纤上多个用户的信号，（如REF_Ref72789613\h图4所示）。图3广播技术广播方式:下行的帧长为125us,采用了广播方式，全部ONU收到一样的数据，通过GEMPORTID来区分不一样的ONU数据，通过过滤来接收属于ONU的数据。图4TDMA技术TDMA方式:上行链路分成不同的时隙，TDMA方式控制着上行数据的传输，ONU分配上行时隙时，是据下行帧来进行，可以按照一定顺序发送数据。1.3.3GPON基本参数GPON的异步传输速率如REF_Ref72789682\h图5所示。图5异步传输速率REF_Ref72789682\h图5中1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown的速率是现在运营商使用最多的。用户可以根据自己的需求来选择GPON的上下行速率选择，可以满足不同用户的不一样的带宽需求。在理想情况下，可以支持60km的最大逻辑距离，20km的物理距离，20km的距离差。分光比可以升级为1:128。1.3.4GPON技术特点（1）测距与延时补偿GPON采用的是时分多址的接入技术，不同的ONU到OLT的传输时延不同，为了避免不同ONU所发出都信号在光纤汇合处发生冲突，系统对OLT和ONU之间的距离进行精确的测量，这个过程叫做测距。为了避免这种碰撞冲突，通常ONU在第一次注册的时候就会启动测距功能。这样就可以得到每个ONU和OLT之间的环路时延，并且插入相应的均衡时延（Td），这样可以避免上行信号发生碰撞冲突。图6有测距的信号传输（2）动态带宽分配动态带宽分配技术定义如下：GPON系统对各个ONU使用的上行带宽进行实时动态调整，以适应用户速率的各种变化。优点是：一是提高PON口上行线路的带宽利用率，二是为用户提供更高带宽的服务，三是增加接入网络的用户数量。有两种方式进行，一种是对一个传输容器的上行进行持续的检测，根据它的检测情况推测出占用的多少，进而为它分配带宽（这种方法我们称为NSR-DBA即非状态报告）；另一种是发送指令给ONU，命令它们上报各个传输容器的占用情况，进而分配带宽（这种方法我们称为SR-DBA即状态报告），现在阶段，我们大部分时候采用的都是状态报告。（3）AES加密机制PON系统中，我们面临的一个危机便是偷听。因为我们都知道，PON它的下行是用广播的方式传输的，设想如果一个人他有恶意，那么他可以就可以接受到所有的数据，这显然是一种十分危险的，所以为了杜绝这种事情的发生，我们采用了AES这样的一种算法来进行加密，保证了数据传到正确的人手中去。AES它的分组大小为128比特，密钥有三种不同的长度，之加密净荷，不加密它的Port-ID帧头，也许你会觉得如果对应的密钥被破解了，那不也是危险的吗，然而，事实上，GPON系统会定期进行AES密钥的交换和更新。能够有效地保护下行数据的安全，使得GPON成为真正的可靠安全的接入方式。2城建小区接入网现状分析2.1城建小区对于接入网的基本要求2009年建造的联通公司城建小区位于德州市德城区，共有12栋居民楼。小区居民近一千一百户。小区内有幼儿园、住宅楼、写字楼、商户。本次联通公司城建小区改造应尽可能符合小区全部居民的要求，方便居民的生活。联通公司城建小区居民对于接入网的要求：（1）高承载能力：联通公司城建小区住宅楼数量较多，且入住率较高，所以小区居民人数很多，所以对于接入网带宽的要求也会更高，所以接入网带宽负荷承载能力一定要好。（2）性价比：小区居民以普通市民为主，对于接入网改造的性价比方面要求较高，同等花费条件下，追求更好的接入网服务。（3）方便维护：当接入网出现故障时，可以及时修复并且维护方便，尽可能少的影响居民网络使用体验。（4）网络稳定性：因为小区用户的上网时间并不统一，使用的环境也是复杂多样，所以稳定的网络是改造的重点之一，由此对线路和设备的可靠性提出要求。（5）方便升级：当有新业务出现需要升级时，应平滑过渡，保护成本。（6）组网灵活：可用适用于多个不同的地方和区域，并且可以稳定运行。2.2城建小区接入网存在的问题联通公司城建小区居住着普通用户、商业用户等，普通用户接近千户。小区接入网因使的时间过长存在着很多问题。（1）接入网设备已经停止维保，日后设备的维修存在问题。（2）电缆因多年雨打风吹，损坏严重，且存在丢失现象。（3）ADSL接入技术存在着线路串扰、距离限制和线路质量差等问题。（4）随着时代的发展，用户有了越来越多业务需求，而ADSL的接入方式并不可以满足。3基于GPON技术实现城建小区宽带接入的建设方案3.1建设规模项目将开发1100个用户需求，人均带宽需求200万，上网峰值48.3%。所需带宽为4076m。一般情况下，用户的实际在线峰值会高于预期。因此，可以考虑在计划时间的预订网络，以满足一段时间内的需求。3.2建设原则和思路根据城市扩展网络的要求和实际应用，及时对现有的城市传输网络进行扩展和升级，以城市传输网络为核心的基本网络。规划和建设应考虑信息产业部和省级企业的技术体系和政策，以及当前的运营水平和能力。它更多的是考虑未来对高带宽业务增长的需求，也就是说，留下足够的资源。从广大用户对宽带接入的主要需求来看，主要需求是高速上网。目前的局域网或XDSL接入方式暂时可以满足用户的需求，但随着社会的进步，包括新的数据服务，高速互联网和语音服务（VOIP）和视频电话应用，例如，带宽要求运营商实现对视频电话、远程医疗、互动网络游戏、远程学习等其他宽带业务的接入，以满足用户对高速上网应用的需求。此时，现有的XDSL上行带宽较小，带宽扩展性能不强。无法满足用户的带宽要求。使用传统的局域网，远程管理费用高昂，质量无法控制。因此，考虑到多种因素，GPON+LAN接入模式被认为可以提供更高的带宽，满足未来宽带业务发展的需要，节省光纤资源，降低单位带宽成本。3.3组网方案本项目主要采用FTTB+LAN网络方案。该项目的目的是将OLT设备放置在铁通的大门办公室和移动公司的电脑室在城市的中部。OLT设备将提供几个PON端口，每个端口用分光计隔开，并与ONU连接。根据实际情况，用户终端可以访问。由于单元中的用户主要是家庭用户，因此根据每个单元中用户的不同需求，单元的选择可能因项目而异。此外，考虑到固音逐渐被移动语音所取代的趋势，更强调了局域网端口在网络选择中的需求。3.4PON口规划作为一般规则，PON分配是基于小区的。每个单元根据最终用户的数量和用户的带宽需求来规划它需要的PON数量。一般来说，PON不跨越多个社区。规划应合理、有序、前瞻性。PON端口规划是基于用户带宽要求。用户的带宽需求决定了最终的访问方法。从目前的情况来看，FTTB+LAN可以用来满足用户的带宽需求。不推荐FTTN和FITH方法。尽管FTTH方法在满足用户带宽要求方面相对先进，但其价格相对较高，用户难以接受。在FTTN城市，用户需求的满意度在一定程度上过于集中，但是，由于不可控的市场竞争因素导致投资浪费，FTTN在农村用户中仍有优势。鉴于本地用户的低产出和有线覆盖的回报率相对较低，本地市场并未考虑在内。在使用FTTB十LAN接达社区宽频接达时，PONPORT建议覆盖256-1024个用户、1024个中低速用户及256个高速用户。至少可以满足该方法的带宽需求规划。最近的用户需求。从目前的市场环境来看，语音服务正日益被移动趋势所取代。有线接入主要用于数据互联网业务。因此，MDU窄带比的选择也非常重要。该城市公司打算在FITB+LAN接入模式下使用宽带端口计划和窄带端口比例，比例为1:1比1:2。如果用户对固定电话有其他需要，我公司可以根据签订协议的需要选择比例。4基于GPON技术实现小区的宽带接入的具体应用4.1用户带宽需求考虑联通公司城建小区有1100个用户。根据以往的市场研究，并考虑到流动语音将逐渐取代固定网络服务的趋势，固定网络接入将不被社会所考虑。在规划和设计时，将考虑社区的平均家庭宽带需求。（1）项目的网络图如图7所示。图7组网示意图（2）根据业务的实际需求测量网络带宽，实际带宽如表1所示。表1用户带宽测算上述测量基于市场研究，以50%的市场占有率计算，远高于目前的社会占有率。同时考虑了一定的利润空间，以满足用户对带宽长期增长的需求。4.2光线路终端OLT的规划4.2.1OLT地点的规划根据用户的要求，OLT可以在业务槽中选择两个不同大小的OLT设备。它们可以安装在中央机房或牢房。关于OLT的两个不同的部署网络如图8所示。图8OLT部署组网图OLT安装在网关机房会占用了大量的光缆资源（甚至比P2P更经济），但它可以充分利用其优势。尤其是GPON的远程和远程被动传输特性；如果OLT安装在XX单元的移动电脑室，虽然主电缆可以保存，但当主动节点向下移动时，不可避免地会给供电和维护带来一些困难。因此，考虑到之前光纤资源的建设一直非常丰富，所以仍然有盈余，所以不需要投资。然而，选择在社区内安装OLT，需要考虑电力和维修期间的额外费用。考虑到这一点，决定把OLT安置在门厅里。4.2.2旧保险的计量除了从成本和现有网络资源方面考虑OLT的选址外，GPON网络规划中另一个不可忽视的重要因素是OLT的有效覆盖。光信号的有效覆盖与方差系数和光信号损耗密切相关。在实践中，方差因子通常不超过理论最大速度。因此不能考虑。此外，还应考虑以下四个主要因素：有源连接器损耗、光分隔插头损耗、光纤损耗因子和电缆线路丰度。基于多个项目的测试结果，每个衰变通常设置如下。①衰减系数（包括聚变损失）：0.39DB/KM。②所述活动连接器的损耗为0.5DB/M2。③3个分离器插头。4.3分光器的选择和规划4.3.1分光器的选择分光器(OBD)常见的分光比有以下几种:1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64,如果有需要，也可以选用2:n光电子分路器。ODN分光范围比率究竟选择怎样的，是根据测量对象和用户对于分光带宽使用的需求、光链接电路的辐射衰减速度情况等多种因素而进行综合测量确定;同时，光电子分路器(OBD)上的级联分光范围大小不宜不得大于二级。一般来说，分光仪需要设置在便于光缆识别的位置。可按要求放置在弱孔、电缆连接盒和光学连接盒内。4.3.2分光器的规划分光器ODN的组网方式对于运营商的运维和投资成本都非常重要。根据现有的建设条件和网络结构，分光器ODN通常有以下几种组网方式，如图9所示。图9ODN常见组网方式方式1：分光器放置在小区内，这种设计的方案比较来说相对集中，可以节约光纤。方式2：分光器放置在小区机房内，集中布线成本较低，联通公司城建小区就是采用的这种方案。方式3：分光器房子在中心站，在GPON节省光纤能力不能充分发挥情况下这种组网方案在运营商初期建网余量方面通常是不会考虑的。方式4：分光器放置在走廊中，可以最大限度节约光纤，但是其分布式的布线成本相对来说较高。4.4ONU的选择和规划4.4.1ONU的选择应根据提供的接口类型选择ONU。ONU有两种主要类型，一种是“LAN+POT”ONU，提供一个LAN口和一个语音口；另一个是“ADSL+POTS”ONU，它是一个同时提供ADSL2+和语音端口的ONU。除了上面提到的基本接口外，有些还可以提供E1接口、WIFI接口或CATV接口。在这两个类别下，ONU根据每个港口的容量有不同的模型。事实上，应根据不同情况选择适当的类型。（1）“ADSL+POTS”ONU装置必须用于只有电话线的商业大厦或电梯公寓，并且必须放置在微弱的电流环境中。根据用户的数量，每个单元格只能设置一个ONU，或每个单元格只能设置一个ONU。（2）与I型不同，新建和半新建的多层建筑通常有非常好的建筑条件，因为它们有五种类型的线路。此时，必须选择“LAN+锅”的ONU法。多层电池通常是不在弱电流环境中的单单元。ONU必须放置在建筑物的一楼，必须挂在墙上。多层住宅通常每栋楼有1ONU，应设置在中间单位。这是为了缩短电缆的长度。（3）只有多层电话线必须使用“ADSL+POT”网络设备。与电梯公寓相比，多层住宅的家庭数量非常少。为了提高设备的使用效率，应在多栋建筑物中初步建造一个ONU，这取决于该ONU的每个ADSL板上的端口数量。（4）“周边建筑区”是指由更早建成的建筑物组成的区域，通常没有家庭线项目。周围地区不是我们关注和访问的焦点。但是，如果周边地区对宽带的需求很大，而且附近有大量的光纤资源，可以考虑使用XPON。本文认为，联通公司城建小区有五种类型的线路和电话线，以及高层建筑、小型高层建筑和多层建筑。因此，选择只提供局域网端口的ONU和"ADSL+POT"ONU。5.4.2ONU的规划一般来说，ONU可以规划在以下位置：建筑走廊、户外橱柜、办公室、建筑竖井或住宅。ONU通常有三种形式：壁挂式、机柜式和桌面式。本项目社区共有高层、高层、小高层22栋，60多个单元。最优原则是根据设备成本投资和用户带宽要求的原则计算得出的。一个96端口的ADSL2+ONU将覆盖3-11号楼的总共544个家庭。我们将在14栋楼安装64口ADSL2+ONU，覆盖1、2、12、13、14楼共372户。我们将在双子楼2、20和21中安装1个64端口ADSL2+ONU，覆盖360户家庭。TwinBuilding1将安装两个具有24个LAN端口的ONU，以覆盖TwinBuilding2的600户家庭。15-19楼（共10个单元）29-33层为高层电梯公寓（1楼3户），每个单元1个ONU，16个LAN口，共10个ONU以上ONU端口总容量为432个，占目标用户的15.5%。图10显示了中国联通城建社区中几个ONU的分布。图10联通城建小区部分ONU的分布图4.5供电方式的规划ONU的供电方式，通常有两种：分散供电，集中供电。分散供电的定义：直接从就近的楼道接入电源；集中供电：在特定位置安装一台交流UPS，为安装在每个ONU中的电力线设备供电。两种供电方式各有优缺点。具体对比如下：(1)集中供电相比分布式供电的不足有两个优势。一是让计费和管理更容易，因为社区只有一米之遥。另一种是增加一个交流UPS。这保证了UPS电池即使在断电后也能继续供电，并且如果ONU由POTS板组成并配备语音业务，将保证语音业务的持续使用。相比分布式发电的优势，它的劣势也很明显。加大投资力度。原因是您必须购买大量的ACUPS设备并购买远距离电源线。(2)分布式发电有两个缺点。一是管理不便。这是因为所有ONU都需要在单独的电表上计费。另一种是如果电源关闭，语音服务会相应中断。这种情况的前提是安装了POTS板并且有语音业务的ONU。分布式发电的好处是不用买稳压电源或长途电力线，省钱。总体而言，对于周边建筑区域，最好采用集中供电系统，考虑到走廊功率调整管理不便。此外，对于新建社区和商业建筑，最好使用供电系统。分布式发电模式旨在节省建设成本。上面提到的分布式发电是指ONU从最近的走廊连接到电源。由于本市联通城建小区为新建小区，我们拟采用分布式供电系统，节省建设成本，降低建设难度，ONU将就近接入电源。图11为本项目的电源引入示意图4.6方案评估对于GPON拥有的带宽高、传输距离长和接入业务多样化的多种优点，GPON技术充分体现出光纤接入网络的长处，是作为光纤宽带网络接入的首选技术。通过对罗定碧桂园小区用户有着带宽高、网速稳定、语音业务等多种需求。本次设计选用无源光接入技术以及技术成熟完善的GPON技术和具体明确的规划设计方案。经过勘察设计、光缆布放、设备安装测试以及验收等几个工作步骤后，该方案的完成基本符合用户对于宽带网络的需求，达到前期设定的目标。其中稳定的运行基础还需要有：IP分配合理、保障网络安全、GPON接入的保护以及确保稳定地运行。因此，本规划设计能够为罗定碧桂园小区的宽带接入提供相关的理论基础与实践的依据。总结虽然在现今我们的国内市场中，GPON技术在它的实际的应用中还是面临着诸多新的挑战，但是，伴随着目前我们国家的技术人才对

GPON光纤信息网络的技术理论实际性和应用的不断实践，使得自己的经验在一次又一次中得以不断积累，当然还包括对GPON相关技术研究的不断深入、产业化的日渐成熟使得通信设备成本价格跟以前相比有明显的大幅度下降，我们可以有这样的信心说，相信在不久的未来，我们的GPON技术可以做到更好更强，实现更广范围的覆盖，解决偏远山区的网络不通或者网络卡顿问题