光纤接入网技术2014试卷

光纤接入网技术2014试卷中国矿业大学2013~2014学年度第二学期《光纤接入网技术》工程硕士课程考试题目什么是融合型接入网？其体系结构如何？（20分）答：1．局所的融合农村综合业务目标局一般设在县城所在地，根据全县乡镇的数量和人口分布情况，最多在经济发达、人口稠密的乡镇再设一个目标局。一般CATV网的中心前端也设在县城，正好与电信网的目标局地理位置、覆盖范围相近似。从目标局的功能来看，它是一个多业务节点，因此也可以包含CATV的节点。如果采用光纤环路作为传输媒介，CATV的分前端可以利用接入网的主干光缆环接入目标局的CATV中心前端。综合业务目标局的设置已经为今后的融合奠定了基础。随着技术的发展，多种业务的融合己成定局，CATV和电话业务的融合，在农村是走向融合的第一步，也是关键的一步。从目前的情况看，两种业务的融合，在目标局有两种不同的选择，一种是同缆分纤的方法，CATV总前端设备单向传送有线电视节目，采用独立的传输系统，从总前端到前端的传输系统占用主干光缆环的一部分光纤。电信业务也采用独立的系统，从OLT到ONU也占用主干光缆环的一部分光纤，有的厂家将电视信号和电信信号在光纤接入的局端设备中，通过波分复用（WDM）耦合到一起传送到ONU，在ONU中分离出两种不同波长的光信号，再分别由两种不同的设备将光信号转换成电信号传送到用户端。另一种融合的方法是全程综合，可以称得上是“三网合一”的方式之一，采用HFC双向传输技术，同缆同纤同引入线，在目标局将电话业务节点、数据节点和CATV总前端的语音，数据、CATV节目分别调制到不同的射频上，然后混频通过一个光发送系统传输到远端的光节点，通过光节点进行光电转换，将混频的电信号用同轴电缆传给用户单元，用户单元解调分离出三种信号，通过三种接口为用户提供语音、数据、电视。此种方式的优点在于CATV网、计算机网、电信网“三网合一”的程度比较高，但电话基本业务和低数数据业务的传输质量比较差，价格较昂贵。目前在广大的农村地区很难推广。2．网络的融合（1）主干层和配线层的融合传统的CATV网的中心局（中心前端）到分局（前端），是星型的拓扑结构，网络的安全可靠性比较差。线路发生故障将影响几千个用户，所以网络的可靠性是不能忽视的。中心局总前端通过主干层光纤环路与各分局的前端相连，形成物理环形逻辑星型的结构，使网络的安全可靠性得到保证。接入网配线层的拓扑结构一般为环形和星型，与CATV前端到光节点的拓扑结构基本一致。两种业务的融合首先是网络拓扑结构的一致，在物理路由一致的前提之下，在主干和配线段首先可以采用同缆分纤的方式，各自选用不同的系统，最常见的是（HFC＋DLC）方式，有线电视采用HFC单向传送电视业务。有源光纤接入设备传送电信业务。主干光纤网络可以是有源的（HFC＋DLC），也可以是无源的（HFC＋PON）。这种方式在HFC上只传送CATV和VOD业务，而传送数据以及电话业务则由PON或DLC承担。此种方式的优点在于，电话基本业务和低速数据业务的传输质量和可靠性高，价格较低。此方式有利于邮电部门在保证基本电信业务的同时扩充传送CATV和V0D业务的能力。也可以采用波分复用即同缆同纤不同波长的方式，最常见的是1300μm窗口传送电信业务、150μm窗口传送有线电视业务。（2）引入层的融合对于光纤接入网而言，引入层是指用户端到光网络单元（ONU），一般使用铜缆双绞线，呈星型的拓扑结构；对于CATV网而言是指光节点到用户端，一般使用同轴电缆，呈树形或总线形的拓朴结构。目前农村的ONU大部分放置在行政村，一个ONU容量达到500线以上，平均每线综合造价才能够比较经济合理。对于经济发达、人口稠密、电话普及率比较高的行政村，设置一个0NU便可以接入500个用户，而对于经济欠发达，人口密度和电话普及率低的地区，FTTH用室外光缆,其产品和技术与普通室外光缆完全兼容,也可方便的利用现有光缆资源。FTTH用接入光缆，此种光缆是指由光缆分支点到用户接入点之间的光缆，作用是将主干光缆中的一部分光纤引入到用户接入点，引入的环境包括管道、架空、路面开槽浅埋等。其主要特点是：敷设距离较短，一般小于1000m；要求光纤易于分歧接续，便于提高施工速度；光缆芯数较小,一般在12芯以下；常用的光缆类型有小芯数骨架式光纤带缆、小8字型自承式光缆、路面开槽光缆及室内室外两用光缆。FTTH用室内光缆，此类光缆的设计要求直径小，便于铺设，同时还要考虑室内阻燃，最好是无卤阻燃，要求环保，满足高低温的要求，光缆的尺寸和结构应该能够与光纤快速接头的要求相匹配，以保证能够在施工现场根据实际要求截取适当长度的光缆现场制作接头，可避免处理入户前多余光缆的盘留问题。普通的室内光缆不能满足建筑物内部的方便铺设及便于接头等要求。

这种光缆的设计特点是采用LSZH（低烟无卤）环保型材料做外护套，在光缆的两侧设计两个V字槽，使得光缆在施工时候即使不利用工具也可以十分方便的剥除外护套，两根非金属加强芯平行的放置在光纤的两侧，由于非金属加强芯的直径远大于光纤的直径，因此当光缆受到侧压及冲击时，光纤得到了有效的保护，因此可以承受很大的抗压力（可以达到3000N/100mm）。目前ONU的供电主要有哪些方式？请分别进行描述。（20分）答：FTTB（光纤到大楼）也是城市建设FTTX的重要方式，由于光纤接入点较FTTC下移，FTTB能提供更为高速的接入性能，节省更多的铜缆资源，并且近期建设成本持续大幅下降，未来一段时间内，FTTB将成为光网络及宽带通信的主流建设方式。在这一模式中，ONU单元置于建筑物内，对于多层和高层建筑，ONU单元通常有两种放置方式。一是采用多个ONU分散放置，分别承担一层至多层业务的方式；二是在某些楼层集中放置一组ONU，共同负担多个楼层的业务以便于对设备进行管理。作为FTTB使用的ONU单元通常支持交流220V以及直流48V两种供电方式，功耗在200W左右。目前国内大楼内根据ONU放置方式不同，供电系统通常有如下几种设计方式。A、采用交流直接供电。即采用建筑物内市电对电源的直接对ONU供电。这种方式成本低，在网络建设初期能够满足快速建设，快速收益的需要。但ONU设备同时承载了数据和语音业务，停电时用户将无法使用固定电话，这与用户多年的使用习惯相违背。因此在网络建成后需要尽快解决备电问题。B、采用交流UPS供电。为解决ONU备电问题，部分地区采用UPS供电方式，由于单个ONU功耗较小，使用交流供电时典型负载电流仅为1安培左右，为节省投资和便于管理，通常使用一台UPS向多个ONU供电。出于安全考虑，大部分建筑物弱电井内不允许布放220V电缆，因此这种方式在ONU分置时应用受到了一定限制。C、采用48V直流对电源的就近对ONU供电。采用48V直流对电源的+蓄电池向ONU供电可以较好地解决ONU备电问题。根据目前市场上ONU典型功耗，一台10A对电源的系统配备24Ah蓄电池约可提供6台ONU4小时的备电时间。D、采用48V直流对电源的对分散放置的ONU进行远程供电。此时，48V直流电缆可以方便地通过大楼弱电井走线。在FTTB应用场景下，设备根据使用需要，通常安置于楼道、弱电井中，失去了机房的保护，环境温度和灰尘将对设备工作造成很大影响。因此，需要选择有一定防护能力、稳定可靠的设备（包括对电源的设备和接入设备）。具备蓄电池内置条件的应将蓄电池内置于机架/机柜中。由于FTTB建设方式的多样性，对电源设备的安装方式要求比较灵活。如壁挂式、机架安装方式、对电源/电池一体式等。同时随着居民防护意识的不断提高，电源设备逐步被安装于民用建筑物内，这对设备的电磁兼容性，尤其是对电磁辐射提出了更高的要求，已经有地区出现了居民担心设备辐射而拒绝施工要求的案例。而设备工作的噪音也是FTTB建设时需要考察的重要因素之一。详细描述以PON为基础的SDV接入系统结构，通过与双向HFC结构进行比较，叙述其优缺点。（25分）答：除了利用PON来传送宽带图像的结构外，还有一种特殊的电是以PON为基础的BPON结构，称之为交换式数字图像（SDV）业务和应用。应该指出，SDV不是一个很合适的术语，很容易引起误解。首先SDV不是一种独立的系统结构，而只是一种业务和应用，其基本技术和系统结构是PON。其次从字面上看，似乎SDV应该是一种全数字化系统，而实际上当人们谈论SDV时目前几乎都是暗指一种数字式FTTC与单向HFC的结合物，用FTTC结构来传送所有交互式数字业务（包括电话、图像和数据），而HFC仅仅用来传送模拟广播电视节目外加给FTTC的ONU供电。这种结合物实际是由两套基本独立的网络基础设施所组成。由图可知，上半部实际是一个以PON为基础的FTTC，与传统的PON不同处在这儿是ATM化的BPON，因而HDT和ONU皆为综合宽带设备，而且ATM可直接通达机上盒（STB）。由于目前尚无BPON的国际标准，因而线路口速率帧结构均为厂家专用的。例如美国LT公司的解决方案是采用双纤方式，下行速率1.036Gbit/s，上行速率51Mbit/s，其中图像业务的净负荷下行方向为829Mbit/s，上行方向为12.88Mbit/s，传输距离达10km左右。由综合HDT出来的高速信号经点到点或1：4分路比的点到多点无源光网络到达综合的ONU，电话信号直接通过星形方式经双绞线送给用户话机。交互式数字图像信号则首先与来自HFC网部分的模拟广播电视信号按频分复用方式结合在一起，其中数字SDV信号占据低频端，为基带调制信号，采用16电平CAP调制（CAP-16），由于是带通传输方式，因而零频附近没有频谱分量。模拟广播电视信号占据高频端标准CATV通路。上述频分复用信号再经引入同轴电缆传送给图像终端，其中模拟广播RF电视信号直接送给模拟电视接收机即可，交互式数字图像信号需要经过机上盒（STB）转换为标准模拟广播RF信号频谱后才能为模拟电视接收机所接受。SDV的上行信号在引入线同轴电缆上为1.62Mbit/s，ATM净负荷1.02Mbit/s，将来计划增加至3Mbit/s。在光纤线路上为51.84Mbit/s，ATM净负荷为12.88Mbit/s。单向HFC，只用来传送模拟广播电视，带宽也只需550MHz即可，同时还免去了传输双向业务所带来的一系列麻烦，网络大为简化。另外，利用同轴电缆总线给ONU提供射频（RF）模拟电视信号的同时也解决了ONU的供电问题，而这两点恰好是普通FTTC结构的困难之处。SDV与双向HFC的比较.SDVHFC基本技术数字基带模拟带通典型节点用户数16～48500光纤化程度靠近用户离用户稍远网络拓扑树形-分支星形/总线复用方法TDMFDM接入控制网络终端上行带宽高低安全性好（专用星形链路）中（共享线路）光元器件要求低线性高线性维护运行容易复杂经济性高速率高交互式业务使率时经济低速率低交互式业务使率时经济网管目前两套基础设施需两套独立网管只需一套网管综合看来，似乎SDV比较合理地利用了FTTC和HFC的特点，其系统结构对电话公司有很大灵活性，可以在优先保证其双向业务的前提下根据需要灵活提供模拟广播电视业务和交互式数字图像业务，符合其长期发展目标。然而其关键是经济性，只有当使用交换式数字图像业务的