课件光接入网章

无源无源光网络（PON）概PON系统设计2无源光网络（PON）ITU在199无源光网络（PON）ITU在199年通过的.98建议实际是针对无源光接入网的。无源光网络（PON，PassiveOpticalNetwork）已成为专无源光网络PON(PassiveOpticalNetwork)（ODN）不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分PON网络的突出优消除了户外的有源维护容易3PON中的PON中使用的光无源器件主要PON中的PON中使用的光无源器件主要集中在两个部分ODN光耦合器（即光分路∕合路器OLT和ONU波分复用器∕解型的光无源器件，例如需要在加入波长路由器（波长选择器）等。41515对于一个M×N光耦合器插入损耗（IL，InsertionLoss）：光功率从i端口输入，对于一个M×N光耦合器插入损耗（IL，InsertionLoss）：光功率从i端口输入，IL10P(jMPinIL10jP(附加损耗（EL，ExcessPinMEL10 Pout( 6反射∕回波损耗（RL，ReturnRL10lgPiniP反射∕回波损耗（RL，ReturnRL10lgPiniP分光方向性（Directivity），定义为耦合器在输出端为匹配状态（无反射）时，输入侧端口输入的光功率与串入 10P均匀性U10lgmaxPout(7PON中的ITU-TG.982建议规定，在接入网中只使用标PON中的ITU-TG.982建议规定，在接入网中只使用标的G.652常规单模光纤随着F技术的迅猛发展和大规模推广应用，光接入网主用光纤光缆在基础结构、工艺和新材料的应用方面不断创新，出现了许多专为光接入网开发的光纤光缆，如ITTG.67光纤。8G.652光纤（非色散位移光纤G.652G.652光纤（非色散位移光纤G.652G.652C光纤，基本属性同G.652A，但在1550nm处衰减系数更低，且消除了1380n附近的水吸收峰，即系统可以工作在1360n～1530n波段G.652光纤，属性与G.652B基本相同，衰减系数与G.652C相同，即系统可以工作在1360nm～1530nm波段9A光纤：“弯曲提高”光纤，要求必须与D规范的标准兼容，A光纤：“弯曲提高”光纤，要求必须与D规范的标准兼容，最小弯曲半径10mm。已在国内的FTTH工程中得到比较好的推广应用。光纤：“弯曲冗余”光纤，不要求与D规范的标准兼容，最小弯曲半径可降低到7.5mm。的技术要求和制造工艺要求更高，也已开始应用。符合标准的光纤可以以接近铜缆敷设方式在室内进行安装，降低了对施工人员的技术要求，同时有助于提高光纤的抗老化性能。 高端多模光纤将成大势所趋，前景光基于高端多模光纤的40/100G以太网将成为趋高端多高端多模光纤将成大势所趋，前景光基于高端多模光纤的40/100G以太网将成为趋高端多模光纤OM3/OM4在高速网络中的优势OM指850/1300n满注入带宽在20/500Mz•k以上的50μm或62.5μm芯径OM指850/1300n满注入带宽在50/500Mz•k以上的50μm或62.5μm芯径OM3和和OM4是850nm激光优化的50μm芯径多模光纤，在采用850nmVCSEL的10Gb/s以太网中，OM3光纤传输距离可以达到300m，OM4光纤传 输距离可以达到550m 40G100G最大成最大成373.899.59311光纤型1Gbps10Gbps光纤等多标准标准标准50/125μm-50/125μm-50/125μm-50/125μm-光纤型1Gbps10Gbps光纤等多标准标准标准50/125μm-50/125μm-50/125μm-50/125μm-单标准10000m-室外室内室外室内室内按照光缆在FTTx配线入户FTT网络可采用G652／G.65FTT网络可采用G652／G.65光纤光缆，其中引入线光缆段也可采用其他新型光纤；B光缆的机械性能基本与其他应用场合相当系统采用单纤传输方案时，引入线光缆使用单芯光缆，但在某些情况下，引入线光缆的光纤芯数可有适当冗余。引入线光缆应采用便于架空、户外管道和楼内管道布放的光缆，并确保使用的可靠性；在敷设条件苛刻情况下，引入线光缆建议采用高抗弯性能（G.657A/G.657B）当需要光缆从室外跨入室内时，可选用室内室外光缆直接接入室内，也可使用室外光缆在具有良好接地保护的金属管线内直接进入室内；当需要光缆从室外跨入室内时，可选用室内室外光缆直接接入室内，也可使用室外光缆在具有良好接地保护的金属管线内直接进入室内；如果没有金属管线的保护，则室外光缆在室内的应用距离微束管室内室外光缆适合大楼和多层住宅楼的管道引入使用，适合室内和室外两种环境，芯数一般为12～32。微束管松套光纤为半干式结构，便于室微束管室内室外光缆适合大楼和多层住宅楼的管道引入使用，适合室内和室外两种环境，芯数一般为12～32。微束管松套光纤为半干式结构，便于室内光缆分支Unitube型室内室外光缆适合大楼和多层住宅楼的管道引入使用，也有室内和室外两种环境，有粗、细两种规格，外径为8.7/5.5Unitube型室内室外光缆适合大楼和多层住宅楼的管道引入使用，也有室内和室外两种环境，有粗、细两种规格，外径为8.7/5.5mm，芯数为8～12/2～6，采用为半干式结构，便于室内光缆施工，可现场成端。由于采用全介质结构，因此不再需要室内接地操作。中心管式全非金属中心管式全非金属室内室外光缆采用松套半干式结构，便于室内光缆施工，也可现场成端，无需室内接地操作，适用于独立住宅和多层住宅楼的架空引入使用。芯数为2～12。使用黑色低烟无卤外护套，抗紫外线老化、防火阻燃、无毒无烟，且全截面阻水，具有良好的防潮性能。分支型室内布线光缆采分支型室内布线光缆采用单芯子单元光缆结构，适合在大楼竖井内中长距离上的多处分纤终端，每条光缆子单元均可用现场连接器直接与终端相连接。光缆为全介质结构，具有优良的防火阻燃性能。抗拉强度和防火等级满足室内垂直/水平布线光缆的等级要求。芯数有与分支型室内布线光缆类似，还有一种束状室内布线光缆，使用0.9mm室内“8”字布线光缆又称室内“8”字布线光缆又称为蝶形入户光缆或皮线光缆，是应用于x剥开光缆，施工安全可靠，可如同铜缆施工一样对待，不宜出现施工故障。能与多种现场连接器匹配，可现场成端。室外“8”字布线室外“8”字布线光缆又称为户外蝶形光缆，是专门针对FTTx设计的管道光缆，兼有室外和室内光缆特点，采用干式结构，可从室外管道直引入建筑物内终结。光缆可与各类快速连接器、冷接续子等配合使用，也可方便地进行光纤分离出来成端。光缆具有优良的抗弯、抗压和抗拉性能。自承式“8”字布线光自承式“8”字布线光缆也是专门为FTTx设计的一种光缆类型，采用全干式结构，金属吊线可使光缆以自承式架空方式敷设，直接进入建筑物内终结。光缆可与各类快速连接器、冷接续子等配合使用，也可方便地进行光纤分离出来熔接成端。适合于独立住宅架空引入，自承式架空跨距可达50m，同样采用小弯曲半径光纤生产，具有优良的抗弯、抗压和抗拉性能，施工安全可靠。PON的拓PON的拓PON的构G.982建议给出了PONPON中的传输复用技术主要完成PON的构G.982建议给出了PONPON中的传输复用技术主要完成OLT和ON的连接功能，其连接可以是点对点方式或点对多点方式。时分多址接入（TDMA）、副载波多址接入（SCMA）、波分多址接入时分多址接入（TDMA）、副载波多址接入（SCMA）、波分多址接入（WDMA）等（详见后续内容）空分复用副载波复用波长ITU-G.982建议规定只使用1310nm和1550nm1310nm波长区1550nm波长区测试或监视信号的传输应采用其PON功能（1）OLT的功能结PON功能（1）OLT的功能结OLT提供与ODN之间的光接口，应至少提供OAN网络侧OLT提供传送到ONUOLT位于位于OLT核心业务公共核心部业务部接口功网传输用户复用功接口功OAM供电功公共部至网核心部业务部接口功网传输用户复用功接口功OAM供电功公共部至网业务端口功OLT传输复用功数字OLT传输复用功数字交叉连ODN接口功OLT业务端口功能。业务端口至少传一个ISDN基群速率，并能配置成一种业务或能同时支持两种或多种不同的业务。还应能够提供处理通过LT的信令信息的必要手段。OLT供电功能。将外部电源转换为所要求的机内电OAM功能。对OLT的所有功能块提供运行操作、管理和维护的手段，并提供OAM的接口功能。ONU提供与ODN之间的光接口，实现OAN用户侧的接口ONU提供与ODN之间的光接口，实现OAN用户侧的接口ONUONU室内（FTTH、FTTB、FTTO等室外（FTTC、FTTZ等ONU核心业务公共核心部业务部用公共部OAM供电功用户端口功功核心部业务部用公共部OAM供电功用户端口功功传输复用功ONU传输复用功用户和ONU传输复用功用户和业务复用功ODN接口功ONU用户端口功能。提供用户业务接口，并将其适配到64kbps64kbps。这个功能可以提供给单个用户或多个用户。还应能按照物理接口提供相应的信令变换功能。ONU供电功能。将外部电源转换为所要求的机内电OAM功能。对NU的所有功能块提供运行操作、管理和维护的手段。ODN为ONU和OLT能够组合多个ODN并且通过使用光放大器来延长传输离和扩大服务ODN为ONU和OLT能够组合多个ODN并且通过使用光放大器来延长传输离和扩大服务的用户数。〔注ODN光波长透明互换光纤G.982规定了3种类型的ODN参类型类型类型最小最大PON的多由于PON采用点对多点的拓扑结构，因此必须用PON的多由于PON采用点对多点的拓扑结构，因此必须用点对多点多址接入协议，使网络中的ONUONT来共享OLT和主干光缆有多种多址接入技术可以应用于PON码分多址接TDMA/TDMPON(a)11n1222....1nn(b)ONU-ONU-ONU-TDMA/TDMPON(a)11n1222....1nn(b)ONU-ONU-ONU-下行方向（OLT到TDM广播方式发送信息数据给各ONU，并以特定的标识来指示各下行方向（OLT到TDM广播方式发送信息数据给各ONU，并以特定的标识来指示各时隙的目的NU；各ONU可以收到包含所有ONU的全部信息数据的光信号，但将根据相应的标识收取属于自己的下行数据信息（即时隙），其他时隙的信息数据将被丢弃。上行方向（ONU到通过TDMA方式实现接入。各ONU在OLT的控制下，只在OLT为本NU指定的时隙内发送自己的信息数据；各NU的时隙在光合路器处汇合，PON系统的测距和多址接入控制保证各ONU的信息数据不发生冲突。WDMAPON WDMAPON 可采用DWDM技术实现WDMA-PON可采用DWDM技术实现WDMA-PON，每个ONU安排不WDMAPON虽然DWDM技术已经成熟并已在骨干网和城域网中广泛在国际上，到目前为止大部分WDMPO的网络部署都在韩国。在国内，目前受器件的成熟度、设备成本和标准化程度等方面的限制，只有少量商用产品在实验局部署。目前大多数用户对带宽的需求尚不足以达到建设WDMA副载波多址接入（SCMA）是利用不同频率的电载波（对于光载波来说是副载波）来复用和解复用不同用户的信息数据流。SCMA单信道SCMA，在发送端，用互不相同的电载波承载用户（基带）信号，每个电载波信号再去调制各自光载波信号；副载波多址接入（SCMA）是利用不同频率的电载波（对于光载波来说是副载波）来复用和解复用不同用户的信息数据流。SCMA单信道SCMA，在发送端，用互不相同的电载波承载用户（基带）信号，每个电载波信号再去调制各自光载波信号；多信道SCMA，在发送端，用互不相同的电载波承载用户信号，已调电载波经电域复用后再去调制一个光载波。在OLT只有一个光接收机，但有NSCMA受到激光器阈值及P-I特性的限制，SCMA的用户数（副载波数）不可能很大多信道SCMA码分多址接入（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）码分多址接入（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）电CDMA的光传光CDMA电CDMA纤传输、接收端光电转换后，再用电的码分多址方法来处理信号。电CDMA光传输的优势是技术成熟，缺点是扩频调制后光CDMA目前采用的方案多数是采用非相干CDMA目前光编解码技术还有许多技术难题尚待解决，距离实用化还需要相当的工作要做。相对而言，TDMA相对而言，TDMA方式由于其技术成熟度较从发展趋势来看，基于WDMA的WDMPON是非常有前途的方案。目前WDMPON相关技术PON系统PON系统由于N的D为无源网络，因此系统设计主要就是D设计。N的网络拓扑结构和无源特点给N的设计带来了一定的困难。ODN最坏统计法高斯蒙特ODN最大无再生nAcILmaxPcMLALfsf最小无再生nAcODN最大无再生nAcILmaxPcMLALfsf最小无再生nAcALfsfODN使用多纵模106L Bm使用单纵模L 2Bm高斯法的基本原理就是利用多个高斯随机变量之和仍为高斯分布的特性，直接对各个随机变量的均值和方差进行运算从而算出光通道损耗的上界和下界，即最坏值和最好值。采用3倍标准差后，所算上下界的统计置信度可达可靠性很好。G.982给出的光通道损耗的上界lu和下界ll LF高斯法的基本原理就是利用多个高斯随机变量之和仍为高斯分布的特性，直接对各个随机变量的均值和方差进行运算从而算出光通道损耗的上界和下界，即最坏值和最好值。采用3倍标准差后，所算上下界的统计置信度可达可靠性很好。G.982给出的光通道损耗的上界lu和下界ll LFbBM)mS2KC2LF2bB2ullLFbBM)mS2KC2LF2bB2如果不考虑引入WDM件损耗，MμMσ=0，公式可以进行简化，并考虑留有一lu(mSkC如果不考虑引入WDM件损耗，MμMσ=0，公式可以进行简化，并考虑留有一lu(mSkCLFbBMc)mS2KC2LF2mS2KC2LF2 计算示例：（1:2）×（1:16）接头数：m=20km*1.5接头/km+ODN终结点两个接头+两个光分路器的个接头=1.5*20+2+4=36活动连接器数目：k=2；光纤长度：L=20km；光分路器