光纤接入网(1).ppt

1,一、光纤接入网概述 光纤接入网OAN（Optical Access Network）是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒介，同时利用光波作为光载波来传送信息，实现用户信息传送的网络。,2,1、光纤传输系统的主要优点：容量大。光纤能传输的带宽很宽，估计可以达到数万GHZ以上。,3,损耗小。光纤的衰减系数比目前用于长途干线上，复用路数最多的同轴电缆衰减系数要低几十倍。（比如目前长途同轴电缆在最高使用频率下的衰减系数约为11.5dB/km，而目前在我国普遍采用的G652单模光纤在1310nm、1550nm波长下实际的衰减系数值分别为0.36-0.5dB/km和0.23-0.35 dB/km，相差约23-50倍。,4,防电磁干扰能力强 光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐年上升。,5,目前，在用户网中利用电缆进行传输，存在着带宽窄、容量小、损耗大、防干扰能力差、成本逐步上升等缺点。而全球通信事业的发展正越来越快，新的通信业务，尤其是宽带业务（如高速数据通信、图像通信、远程教学、远程医疗、居家办公、居家购物等）对用户网的传输能力正提出越来越高的要求，可以清楚地看到，用户接入网发展的方向必然是光纤化。,6,2、建设和开发光纤接入网的主要目标是：为小型企业和事业单位及居民住宅用户而设计引入OAN不应依赖于交换机的类型，既要能与现有模拟和数字交换机兼容，也要能与新的数字交换机兼容，即能够工作于多厂家、多类型交换机环境OAN必须能提供原铜线网所能提供的所有业务，将来还能升级为提供图象和数据等新的宽带业务。,7,3、光纤通信的基本概念（1）光纤通信系统的组成组成一个光纤通信系统主要应该包括三个部分：光纤、光源、光检测器,8,OLT（Optical Line Terminal）光线路终端，在局端。ONU（Optical Network Unit）光网络单元，在 用户端。,9,（2）光纤光缆光纤的结构 光纤的横截面很细，由三个部分组成：即纤芯、包层和涂层。光波的传输是由芯子 和包层完成的，而涂层只是起保护的作用。,10,折射率分布：纤芯的折射率分布直接影响传输 性能。反射与折射,11,光纤的分类 按光纤截面上折射率分布型状分类 阶跃型光纤（均匀光纤）渐变型光纤 三角型光纤 包层凹陷型光纤,12,按光纤传输的模式数量分类多模光纤：在光纤中传输的是多个模式，它的 折射率分布多是渐变的。单模光纤：在光纤中只能传输一个模式，光纤 的芯径很细，其折射率分布一般是 阶跃型。,13,光纤的主要传输性能损耗：光纤损耗是光纤最重要的传输性能指标，也是衡量光纤质量的首要参数，损耗主要有吸收损耗和散射损耗。吸收损耗：是指光波在传输过程中被光纤材料吸收，使光能转变为热能的一种损耗现象。,14,散射损耗：由于光纤的结构和材料的不均匀性，使光纤在传输过程中产生散射。导致光线在不均匀点变更其传播方向，导致光线的传播出现散乱，结果使得在终端的光功率减少的一种损耗现象。,15,色散 在光纤通信系统中，一般采用数字通信方式，也就是用数字脉冲信号去调制光载频，因而在光纤中传输是一个个的光脉冲信号。传输的速率越高，脉冲宽度越窄。由于脉冲宽度与频带宽度成反比，故脉冲越窄，频带就越宽。,16,光纤在通常工作情况下是一个线性系统，也就是不同的频度经同样长的距离会产生不同的速度，或者说是产生不同的时延。,17,于是，一个脉冲的各个不同的频率成份到达接收端的时间各不相同，因而使脉冲的形状发生畸变，出现展宽的现象，称为色散。故可知光纤的色散是由于光纤所传信号的不同频率成份的群速不同，从而引起传输信号畸变的一种物理现象。,18,色散严重时，前后脉冲将出现重叠，形成码间干扰，造成误码。这时，为了保证通信质量，必须加大码间距离，这就降低了传输速率，减少了通信容量，或限制了信号的传输距离。,19,光纤主要有4种类型色散：1、模式色散（模间色散或模色散）产生于多模光纤中，它是指不同的传输模式在光纤中传输时，由于传输速度不同，各模式到达终点的时间不同，从而引起色散。,20,渐变型多模光纤的模式色散比阶跃型多模光纤的模式色散小得多。故采用多模光纤传送信息时，都采用渐变型多模光纤。,21,材料色散 光纤材料的折射率是随着频率的变化而变化的，而一般光源所产生的光在中子波长附近总存在一定数量的不同波长，称为光谱，其光谱总占有一定的宽度。,22,一般激光器的光谱宽度较窄，约几个nm；发光二极管的光谱宽度较宽，约几十个nm。这样，从光源产生的光沿光纤传输时，将出现由于光纤材料折射率的频率特性所引起的色散。这种色散是单模光纤的主要色散。,23,波导色散 波导色散是由于波导效应引起模内频率较高或波长较短的光信号进入包层，而包层折射率小于纤芯折射率，导致模内各信号传输速度不同而产生的色散。,24,材料色散和波导色散都是因为模内各信号频率成份的传输速度不同引起的，所以过去习惯上也称为模内色散。这两种色散都与光源谱宽有关。,25,对于多模阶跃型光纤，模式色散影响最大，其次是材料色散，波导色散很小；多模渐变型光纤的模式色散很小。对于单模光纤来说，没有模式色散，单模光纤的总色散为材料色散与波导色散之和。,26,1988年国际电信联盟建议把总色散分为模式色散和频率色散（chromatic Dispersion，包括材料色散和波导色散在内）两部分组成，不单独计算材料色散或波导色散。,27,偏振色散 单模光纤没有模式色散，但是存在偏振色散。这种由单模光纤中双折射现象产生的色散称为偏振色散。单模光纤所传输的模式实际上相当于两个相互正交的模式。,28,偏振色散与光纤的双折射参数成正比。当光纤的不完善性严重时，偏振色散很大。为了减少单模光纤的色散，必须设法减少光纤的双折射参数，严格光纤的几何尺寸标准。,29,在光纤的传输参数中，通常认为最重要的是衰减和色散两个参数。国际电联ITU-T曾经提出4种不同类型的光纤光缆特性的建议。,30,在我国，目前使用最广泛的是G652单模光纤光缆，在用户接入网中使用的光纤光缆也多是这种类型。在我国通信行业标准中分为四个等级，其中，色散系数与ITU-T建议相同。,31,不同衰减系数等级的光纤光缆，其价格是不相同的，一般用户接入网的距离 都很短，平均距离只有几公里，故一般不必选择高等级的光纤光缆，只有特殊长度或特殊要求的情况下，才考虑采用较高等级的光纤光缆。,32,（3）光源 半导体激光器 发光二极管,33,（4）光检测器 在接收端，当接收到从发送端经过光纤送来的光载波时，首先要经过光检测器进行光/电转换，然后经过放大均衡，才能变为所需要的电信号。故在整个光接收过程中，光检测器是关键器件。,34,半导体光检测器PIN光电二极管雪崩光电二极管,35,4、光缆的结构和类型 为了保证光纤的安全和使用寿命，免受各种外部机械力和环境变化的影响，必须加装各种护层、构件或护套制成光缆，俗称为成缆。,36,光纤的结构如下图4.4，这种光纤结构也称裸光纤，其涂层也叫一次涂覆。裸光纤是不能单独应用的，因为其机械性能太差。一般要进行二次涂覆或套塑，以便隔离外部机械力及环境的直接影响，防止光纤直接受力或暴露在外界环境中。二次涂覆可以分紧套和松套（前者指光纤与二次涂覆全粘接在一起，后者指光纤可以在二次涂覆内自由活动）两种方式。,37,38,在二次涂覆外面一般还要加装加强芯（钢芯、尼龙、Kevlar、聚酯丝等），骨架，油膏、防潮层、护套和铠装等构件。其部分作用与电缆的构件类似，但其性能要求更加严格。,39,成缆的作用，除了防止外界机械力和环境因素对光纤的影响外，还应根据各种不同的应用场合提供防虫鼠生物、化学、雷电等功能，还应考虑易于施工、维护、运输、价格成本低等因素。,40,光缆的类型很多，可根据不同的应用场合提出不同的光缆设计要求。（1）层绞式光缆 层绞式光缆结构与电缆的结构相似，最大的区别是层绞式光缆的中心有一加强芯，目的是增强光缆的抗拉强度，防止施工中拉断光纤。,41,它可以用于直埋，不加铠装时可用于管道，也可用于架空。层绞式光缆重量较轻，成本较低。其中的松套管内充上油膏，光纤在松套管内的长度略大于松套管的长度，多根松套管围绕加强芯进行绞合，一般用螺旋绞合或S-Z绞合都可以。作为用户光缆时，多用于芯数不多的场合，（如100芯以内）。当芯数较多时，一般用带状光缆。,42,（2）大芯数用户光缆（3）室内光缆 室内光缆的类型很多，有单芯光缆、双芯光缆、多芯光缆等等，并往往制成扁型结构。主要特点：减少制造工序，简化制造过程，只要一道工序就可以完成，以降低制造成本；施工安装和分支方便、耗时少、费用低。,43,室内配线光缆易分离光缆,44,二、数字光纤通信体系 当前数字光纤通信系统的体系有两种：准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy PDH）同步数字体系（Sychronous Digital Hierarchy SDH）。,45,1、准同步数字体系PDH 过去光纤通信系统，是PDH体系，全网没有统一的时钟，各个国家、各个厂家生产的设备不能互联，它们的制式和性能也不一致难以支持新业务的开发和现代网络的管理。,46,其主要缺点是：目前世界上存在三种不同的数字系列，不能兼容，造成国际上互通困难。没有统一的标准光接口规范，各个厂家生产的设备无法互通，无法调配电路，灵活性差，运营成本高。,47,上、下电路困难。要从PDH的高速信号中识别提取低速支路信号或送入信号，需要将整个高速信号逐级地解复用到所要的低速信号等级，提取或送入信号后，再逐级地复用至高速信号。这很不方便，结构复杂，成本也较高。,48,PDH复用信号帧结构中管理维护的比特量少，无法适应迅速发展的电信网的需求，使维护和管理能力难以提高。,49,2、同步数字体系SDH 为了克服PDH存在的缺点，在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品可以在光路上互通，增加整个网络的灵活性，国际上经过反复协商，原国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1998年在美国同步光纤网（Synchronous Optical Fiber Network SONET）的基础上，经过修改形成同步数字系列。,50,它是由一些网络单元，如复用器、数字交叉连接DXC等组成，在光纤上具有进行同步信息传输、复用和交叉连接等功能。,51,=,SDH的帧结构与PDH的帧结构不同，它是一种块状帧。SDH的第一级传输速率是155.520Mbit/s,其帧结构由270列和9行8bit字节组成，字节的传送次序是从左到右逐行传送。每125us传送一帧。一帧中的字节都传完了，再转入下一帧，如此一帧一帧地传送，每秒共传8000帧。,52,段开销SOH是指STM帧结构中，为了保证信息净负荷正常传送所必须的附加字节，主要是供网络运行管理和维护用，例如定帧字节、段误码监视字节、公务字节、数据通信字节、自动保护倒换安节、同步状态字节以及远端误码字节等。,53,图5-28中纵向第1至第3行和第5到第9行以及横向第1至第9列的72个字节皆属于SOH。由于每秒传8000帧，因而相当有4.608Mbit/s可用于运行、管理和维护（OAM）。可见SDH的管理能力很强。,54,信息净负荷（Payload）是指帧结构中存放各种业务信息的地方。对于STM-1而方，图中纵向1至9行，横向第10至第270列的2349个字节都属于信息净负荷区，但其中也并非都是业务信息，第10列的9个字节属于通道开销（POH），POH用于通道的管理（通道踪迹字节、通道误码监视字节、信号标记字节、通道状态字节、位置字节等）。一般POH是作为净负荷的一部分并与其一齐在网络中传送。,55,管理单元指针对（AUPTR）是用来指示信息净负荷的第1字节STM-N帧内的准确位置，以便在接收端正确分解。所以指针实际上是一种指示符号。指针有两种，一种指示管理单元（AU）的位置，一种指示支路单元（TU）的位置。,56,对于STM-1来说，图5-28中，纵向第4行，横向第1至第9列的9个字节是作为AUPTR用的。采用指针方式来实现信息同步的SDH的重要特征，不必采用常规准同步系统所必须的滑动缓存器，以减少延时。,57,一个或多个AU组成所谓管理单元组（AUG），一个或多个TU合并后成为所谓支路单元组（TUG）。,58,SDH的主要特点是：具有全世界在数字传输系上统一的标准，使原来PDH三种不同的数字系列，在SDH中得到了统一的标准结构等级称为同步数字体系等级（Levels of Synchronous Digital Hierarchy）。目前分为三个等级。,59,具有全世界统一的网络节点接口（Network Node Interface NNI）使各个厂家生产的设备可以互通。SDH以155Mbit/s为基本模块，采用指针调整新技术和同步复接方式，简化了数字复接分接过程，避免了PDH复用，分用过程中的分插过程。,60,SDH主要缺点是，频带利用度不如PDH系统；如PDH的140Mbit/s可以收容、4个34Mbit/s，而SDH的155Mbit/s，只能收容3个，且采用指针调整，大量使用软件而使得设备变得复杂，同时指针调整会出现很大的相位跃变，使SDH/PDH边界的抖动性增大等等。但总的来说，SDH比PDH优越性更显著。,61,三、光纤接入网的基本结构1、参考配置 光纤接入网采用光纤作为主要的传输媒介，而交换局交换的和用户接收的均为电信号，所以在交换局侧要进行电/光变换（E/O）在光网络单元（ONU）要进行光/电变换（O/E），才可实现中间线路的光信号传输。,62,光纤接入网的参考配置如图4-4所示，该图是以无源光网络（PON）为例，并与业务和应用无关的接入网参考配置示例，但原则上它也适用于其它配置结构。,63,图中所示的结构中，包括了四种基本功能块，即光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）、光网络单元（ONU）以及适配功能块（AF）；主要参考点包括光发送参考点S、光接收参考点R、业务节点间参考点V、用户终端参考点T及AF-与ONU之间参考点a；接口包括网络管理接口Q3及用户与网络间接口UNI。,64,ONU,ONU,SN,OLT,AF,ODN,系统管理,UNI,a,S/R,R/S,V,T,用户侧,接入链路,网络侧,SNI,65,因此，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，并由OLT、ODN、ONU及AF所组成的网络。,66,考虑到网络成本、统一性及传输业务的速度不高等因素，OAN中使用的光纤目前只建议采用G.652单模光纤。,67,OLT和ONU之间的传输连接既可以是一点对多点，也可以是一点对一点方式，具体的ODN形式要根据用户情况而定。至于传输方式，则可以是多种多样，如：空分复用（SDM），波分复用（WDM），副载波复用（SCM），时间压缩复用（TCM）等，而接入方式一般以时分多址接入（TDMA）为基础。,68,2、基本功能块OLT功能块 光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）的作用是提供网络与光配线网（ODN）之间的光接口，并提供必要的手段来传递不同的业务。OLT可以分离交换和非交换业务，对来自ONU的信令和监控信息进行管理，从而为ONU和自身维护与供给功能。,69,OLT可以设置在本地交换机接口处，也可设置在远端，它在物理上可以是独立设备，也可以与其它设备集成在一个总设备内。OLT的内部由核心部分、业务部分和公共部分组成。,70,业务部分功能 业务部分主要是指业务端口，对它的要求至少应能携带ISDN的一次群速率，并能配置成至少提供一种业务或能同时支持两种以上不同的业务。,71,核心部分功能 核心部分功能包括以下三种功能：数字交叉连接功能，该功能是为网络与ODN之间的可用带宽内提供交叉连接而设置的传输复用功能。该功能是为能在ODN上发送和接收业务通路提供必要服务而设置的。,72,ODN接口功能。该功能是根据ODN的各种光纤类型而提供一系列的物理光接口，交实现电/光和光/电变换。,73,公共部分功能公共部分功能包括供电功能和OAM功能。供电功能。该功能用于将外部供电电源转变为内部所需的数值。OAM功能。该功能通过相应的接口实现对所有功能块的运行、管理与维护（OAM），以及与上层网管的连接。,74,2、ONU功能块 光网络单元（ONU，Optical Network Unit）位于光分配网（ODN）和用户之间。ONU的网络侧具有光接口，而用户侧为电接口，因此需要具有光/电变换功能，并能实现对各种电信号处理与维护管理功能。,75,核心部分功能ODN接口功能。该功能可提供一系列物理光接口，与ODN相连接，并完成光/电和电/光变换传输复用功能。该功能用于相关信息的处理和分配。用户和业务复用功能。该功能可对来自或送给不同用户的信息进行组装或拆卸。,76,业务部分功能业务部分功能主要提供用户端口功能，包括NX64kbit/s适配、信令转换等。公共部分功能公共部分功能主要用于供电和OAM，它与OLT中公共部分功能性质相同。,77,3、ODN功能块 光配线网络（ODN，Optical Distribution Network）位于ONU和OLT之间，其主要功能是完成光信号的功率分配任务。ODN主要由无源光器件和光纤构成无源光路分配网络，通常采用树型-分支结构。,78,AF 适配功能块（AF，Adaptation Function）主要为ONU和用户设备提供适配功能，在具体物理实理时，它既可以包含在ONU之间，也可以完全独立。,79,四、光纤接入网主要接口及拓朴结构 接入网主要接口接口类型 接入网有三种主要类型的接口，即用户网络接口（UNI），业务节点接口（SNI）和维护管理接口（Q3）。,80,1、UNI 用户网络接口（UNI）主要包括模拟二线音频接口、64kbit/s接口、2048kbit/s接口、ISDN基本速率接口（BEI）和ISDN基群速率接口（PRI）等。,81,2、SNI 业务节点接口（SNI）主要有二种，其一是对交换机的模拟接口（Z接口），它对应于UNI的模拟二线音频接口，可提供普通电话业务或模拟租用线业务；其二是数字接口（V5接口），它又含有V5.1接口和V5.2接口，以及对节点机的各种数据接口或针对宽带业务的各种接口。,82,3、Q3 维护管理接口（Q3接口）是电信管理网（TMN）与电信网各部分的标准接口。接入网作为电信网的一部分，也应通过Q3接口和TMN相连，便于TMN实施管理功能。,83,V5接口 为了支持不同的业务，接入网（AN）需要有不同的接口。ITU-T于1994年1月定义了V5接口，并通过了相关的建议。,84,V5接口的问世对接入网的发展影响巨大、意义深远，这主要反映在以下几点：V5规范了数字化的用户接口，结束了用户环路中音频的转接，使网络既经济又有效；V5支持多种业务的综合接入，为用户提供了更大范围的服务；V5接口标准化，打破了生产厂家的专用性，更快地推动接入网的发展。,85,通过采用V5接口，接入网可与本地交换机采用数字方式直接相连，从而消除了接入网在交换机侧多余的数/模和模/数变换设备，使数字通道靠近或直接连到用户，以实现新业务的快速提供，改善通信质量与服务水平。另外，通过使用V5接口，可使多厂家产品的组网成为可能，并降低网络整体成本。,86,V5接口由三层组成，可以接模拟用户、ISDN用户和专用线。V5接口根据连接的PCM链路数及AN具有的功能分为V5.1和V5.2（今后还将有其它接口的规范）。,87,V5.1接口用一条PCM基群（2Mbit/s，30路）线路连接AN和交换机一般应用在连接小规模的AN时使用，所对应的AN不含集成功能。V5.2接口最多可连接16条PCM基群线路，具有集成功能，用于中规模的AN连接。V5.1接口可以看成是V5.2接口的子集，V5.1接口可以升级为V5.2接口。,88,所谓拓朴结构是指传输线路和节点的N向排列图形，它表示了网络中各节点的相到位置与相到连接的布局情况，网络拓朴结构功能，网络选价及可靠性等具有重要影响。,89,(1)本地中继网和接入网网络拓朴结构的异同(2)接入网的网络拓朴结构特点,90,当信息以交互方式或以广播方式传送时，接入网采用的网络拓朴结构是不同的。一般电信网络都属于交互式结构，而广播电视则采用广播式结构。,91,电信网络的三种基本拓朴结构 电信网络有三种最基本的拓朴结构，即星形、线形和环形，它们是接入网拓朴结构的基础。,92,电信网三种基本结构的组合 可组合成双星形、线形/线形、线形/星形、环形/星形、双环形等等。,93,有线电视网的树形结构 由于传统上的有线电视属于广播型，采用非交互性的信息传输，所以多数发展成特有的树形结构。,94,这类结构用作双向传输时，上行信息流有可能产生“漏斗”效应而影响传输质量。树形结构中，传统上是以广播方式传送信息，在主干线路上按需要可接用户或节点，而在分支线路上可随意分叉，并不需要节点。在有些资料中，将树形分支结构与双星形成可三星形拓朴结构混淆在一起。,95,它们之间的区别在于，双星形或三星形在分叉。所以这类结构需在传送交到信息时，上行通道需对信息加以处理才能确保交互式通信的质量。目前树形结构在光纤电缆混合系统（HFC）和无源光网络（PON）中用得较多。,96,网状网结构 按用户和地区的特点、业务发展的需要，可以逐步采用线形、星形、双星形或环形、树形等结构，构成网状结构。这种结构对较重要的地点和用户，可采取特殊保护，经济性和灵活性均较优越，可能是网络逐步发展的最后结果。,97,网络的物理与逻辑结构 物理上的拓朴结构与信息的实际流动途径（网络的逻辑结构）相互组合，就形成了六种网络拓朴结构，即物理星开/逻辑星形、物理星形/逻辑环形、物理环形/逻辑星形、物理环形/逻辑环形、物理线形/逻辑星形、物理线形/逻辑线形等六种通信网络的物理学和逻辑组合的结构。,98,对接入网网络拓朴结构分析的依据 分析接入网网络拓朴结构的优、缺点时，应考虑建设费用和以下多项性能：初次投资费用,99,运行维护费用，包括提大潜在带宽的可能，增加容量和节点链路的难易，随用户需要扩建，增加业务性能，新用户扩充和组网的独立性等,100,投资成本的有效性（Cost effective），包括生命周期，前后向兼容性等业务服务性能，包括新用户的业务分配，故障与服务质量监测，测试保证，可靠性和故障后的业务重建，专用性和保密性等宽带网络升级费用,101,四、光纤接入网基本性能1、OAN 系统规范 参数 类型I（WDM等）类型II（TCM等）OAN容量ONU分类,至少4个ODN接口，容量至少800 至少4个ODN接口，容量至少800 B。每个ODN接口至少200B B。每个ODN接口至少100B,1类：至少2B 2类：至少16B3类：至少32B 4类：至少64B5类：至少128B,1类：至少2B 2类：至少16B3类：至少32B 4类：至少64B5类：至少128B,102,建议的逻辑距离,距离 类型I 类型II,20km 支持至少16路分支比 支持至少8路分支比,10km 支持至少32路分支比 支持至少16路分支比,103,表中给出了OAN的容量和ONU的类别，其中的通路传输距离是逻辑距离，即特定传输系统所能达到的最大传输距离。ONU的类别是按照其中用户侧所需要的最大容量来定义的。其单位为B（即64kbit/s通路），一般情况下不含控制和信令通路。,104,2、OAN的业务支持能力OAN是一种为双向交互式业务而设计的系统，初期主要支持2Mbit/s以下速率的窄带业务，其基本业务主要包括：,105,普通电话业务租用线业务分组数据ISDN基本速率接入（BRA）ISDN一次群速率接入（PRA）n X64kbit/s2Mbit/s（成帧和不成帧）,106,另外，还有其它一些可能支持的业务，特别是在将来应能支持宽带业务，如单向广播式业务（CATV），双向交到式业务（VOD或数据通信）等，而且还可能支持模拟广播式业务。,107,3、主要性能要求光纤 鉴于接入网应用环境和光缆路由较为复杂，弯曲很多，且传输距离较近，带宽要求不很高，但成本要求尽可能低等特点，目前建设使用1310nm波长处性能最佳的单模光纤（G.652光纤），暂不使用多模光纤或其它类型的单模光纤。,108,工作波长必须在1310nm（1260-1360nm）或1550nm（1480-1580nm）区域。,109,光通道损耗主要规定了三种类别的光通道损耗。,110,ODN的反射ODN的反射取决于构成ODN的各种光器件的回波损耗以及光通道上的任意反射点。目前规定所有离散反射必须优于-35dB，光纤接头的最大离散反射则应优于-50dB。,111,最大信号传递延时 对于光纤到家（FTTH）来说，在V参考点和T参考点之间的平均信号传递延时（即上行和下行的平均值）的最大值不得大于1.5ms。对于其它应用方式（如FTTC、FTTB等），在V参考点和a参考点之间的平均信号传递延时的最大值不得大于1.5ms。,112,电接口OAN设备中的电接口指标主要包括：64kbit/s、2Mbit/s接口。如：信号比特率容差、输入口最大允许频偏、输入口允许衰减、输入口抗干扰能力、过压保护能力等。,113,音频接口。如：二线模拟接口Z（包括纵向转换损耗、接口点的相对电平、终端平衡回损和接口阻抗）、净衷减频率特性、空闲信道噪声-衡重噪声、总失真、增益随输入电平的变化、路际可懂串话、过压保护等。,114,POTS接口如铃流和信号音、用户信号线等。,115,ISDN-BRA接口 如：速率及容差、输出脉冲、功率谱密度、发送总功度、阻抗、回损、纵向变换损耗、纵向输出抖动、抖动容限、对地不平衡等。,116,ISDN-PRA接口 如纵向电压容限、最小对地阻抗、输出信号对地平衡等。,117,CATV电接口 如：输入电平、阻抗及反射衰减、输出电平、带内平坦度、自动增益控制、载噪比、二次组合交调、三次组合差拍等。,118,6、光接口 OAN设备的光接口指标主要包括平均发送光功率、接收灵敏度、接收过载功率、接收动态范围、消光比、光发送信号眼图、输出口光反射衰减等。,119,六、光纤接入网的分类与实现 根据光网络单元（ONU）与用户位置的远近，OAN又可分成若干种专门的传输结构。,120,当前，在光纤用户接入网中，由于大多数用户还未需用宽带、多媒体业务接入，大都只需窄带或话音接入。因此，在用户接入网的整个长度上，并不必全部采用光纤，实现FTTH，而是根据实际情况，分别采用以下一些接入方式：,121,FTTH 光纤到家 FTTB 光纤到大楼 FTTC 光纤到路边 FTTO 光纤到办公室 FTTZ 光纤到小区 FTTF 光纤到楼层 FTTN 光纤到邻里 FTTR 光纤到远端节点,122,各种不同接入方式的主要区别在于ONU放设的位置不同。最典型的方式有三种：,123,FTTC 从端局接出的光纤经过各种线路设备（如光耦合器、光分支器、入孔）后，到达靠近用户群的路边设备（如分线盒、人孔等）上安装的ONU（光网络单元），在ONU中经过光电转换后引出的电信号，用铜双绞线或同轴电缆分别把电话、数据等窄带信号或宽带图像信号接至用户。,124,PON-FTTC方式 表示信号从交换局经过无源光网络直接分配到用户。这种方式的优点是在开始建设时初次投资少，大部分费用将推迟到用户（企业用户、商业用户）正式开通宽带业务时投入，这是由于当前ONU至用户引入线部分仍可利用原有铜线，而这部分的投资比例最大，从OLT到ONU部分光纤传输设施由多个用户共享分担，故每户成本较低，宽带设备的费用可推迟到以后解决。,125,有源双星型结构的“光纤到路边”（Active Double Star-Fiber to Curb ADS-FTTC）方式 应用同步光纤网络（SONET）设备构成环状网，然后再通过有源星型光网络接到各个ONU。最后，用铜线从ONU引出，按星型方式分别接到各个用户。,126,FTTB FTTB的结构与FTTC的相似，区别只在于ONU不放置在路边，而放置在大楼内（一般放置在一层或二层），然后从ONU以铜线引出，接至大楼内各用户。,127,图中为欧洲RACE计划中的一个方案。此方案是为大业务办公室用户设计的10Gbit/s光纤通信系统。这一系统可以传送64个150Mbit/s话路或32个150Mbit/s高清晰度（HDTV）加上30001.5Mbit/s（MPFG-1）的准视像信息用户。在光路入口（OLI）和光路出口（OLO）之间还可以采用波分复用来提高其容量。,128,FTTH FTTH是把ONU装置在用户住宅内，由用户专用。从端局OLT连接到用户家中ONU全程都是采用光纤，中间不界入任何铜线，也没有有源设备，是全透明的。,129,优点：1、对任何一种传输制式都没有限制，很适用于引入新业务，潜在的容量很大，是用户接入网的发展方向。,130,2、由于一般用户与端局的平均距离都很短，对传输性能的要求不如干线光缆的要求高，带宽的要求一般也较低，因而可以采用成本较低的元器件。端局至用户之间没有任何有源设备，ONU可以由用户本地供电，成本较低，故障率低，维护方便。,131,FTTH的主要缺点：目前OLT和ONU的成本还比较高，每户需要一套的话，使用户的负担比较重。但随着光纤通信的迅速发展，光纤光缆和各种光器件的成本将逐步降低，加上各类用户对宽带业务的需求越来越大，估计大量发展FTTH的前景将会比较近了。,132,七、无源光网络（PON）根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN可以划分为无源光网络（PON，Passive Optical Network）有源光网络（AON，Active Optical Network），前者采用光分路器分路，后者采用电复用器分路。,133,（一）无源光网络的结构与原理1、基本结构 无源光网络（PON）主要采用无源光功率分配器（耦合器）将信息送至各用户。由于采用了光功率分配器，使功率降低。因此较适合于短距离使用，若需传输较长距离，或用户较多，可采用光纤放大器（EDFA）来增加功率。,134,无源光网络的主要特点：易于扩容和展开业务，维护费用较低，初期投资不高，但对光器件要求较高，而且需要较为复杂的多址接入协议，另外在实现双向通信时，如何解决不同地点、不同长度的信号传输损耗、时延与同步也是难点之一。,135,无源光网络的发展速度很快，并且不断升级，其演变过程将经历无源电话光网络（TPON）、宽带无源光网络（BPON）及带宽综合分配网（BIDN），所提供的业务也从单一形向综合形发展。,136,2、传输技术 在无源光网络（PON）中，OLT与ONU的信号交换可采用上行信号和下行信号予以解决。一般来说，OLT至ONU的下行信号的传输进程较为简单，通常采用时分复用（TDM）等方式将送往各ONU的信号复用后送至馈线光纤，通过光分路器以广播形式送出，各ONU收到信号后分别取出属于自己的信息即可。但ONU至OLT的上行信号的传输过程就较为复杂了。,137,上行信道的传输技术（1）时分复用/时分多址接入（TDM/TDMA）方式 时分复用方式所用器件相对简单，技术上也相对成熟，但遇到一个难题是在实际组网时，各个ONU与OLT之间的距离并不相同，因此在上行传输时，必然引起两个关键问题。：,138,相位问题 在上行传输时，其工作原理是将时间分成若干个时隙，每一个时隙内只安排一个ONU以分组方式向OLT发送分组信息，各个ONU要严格按预先规定的顺序依次发送。,139,为防止在光分路器（OBD）处出现碰撞，OLT必须在测定它与各ONU的相对距离的基础上（OLT内必须具备整套完善的测距手段），对各ONU进行严格的发送定时，由于各个ONU的定时信号均是由OLT发送的下行信号中提取出来的，因此在频率上可实现同步。,140,但由于传输距离的不同，造成各个ONU的上行信号到达OLT时的相位并不一致，所以要求OLT中必须具有快速比特同步电路，即在每一个ONU按规定时隙发送上行分组信号的开始几个比特时间内就要迅速建立比特同步。,141,幅度问题 由于各个ONU与OLT的距离不一样，因此它们各自传输的分组信号在到达OLT时，幅度上也会出现差异，正是由于这样一种幅度高低不等的接收信号，造成在OLT端不能采用常规的光接收机，即不能采用固定门限进行判决，而只能采用突发模式的光接收机，即根据每一个分组信号开始的几个比特信号幅度的大小迅速建立合理的判决门限，以便正确还原出该分组信号。,142,除相位与幅度问题之外，采用时分复用方式还会出现上行数据速度较低，难以升级到宽带速度；所有用户采用同一个光载体，难以进一步升级；系统中所涉及的电子电路较复杂等。,143,（2）波分复用/波分多址接入（WDM/WDMA）方式 波分复用方式与时分复用方式不同，它是采用不同的波长对应于不同的ONU，因而不需要复杂的电子器件，并充分利用了光纤的低损耗波长窗口。,144,在上行和下行信号的处理上，可分别采用不同的波长予以区分，如：采用1310nm波段传送窄带上行信号，采用1550nm波段传送宽带下行信号，且上行和下行信道完全透明。若下行信号衰减较大，可采用掺铒光纤放大器（EDFA）予以放大。,145,图4-18给出了应用WDM方式的PON系统结构，它将各个ONU的上行传输信号分别调制为不同波长的光信号，送至光分路器（OBD）并耦合进馈线光线。该复用信号到达OLT后，利用WDM器件可分出属于各个ONU的光信号，再分别通过光电探测器（PD）解调出电信号。,146,WDM方式的主要缺点是对光源的波长稳定度要求很高；上行通道数受限；不能共享OLT光设备，成本较高等。,147,3、副载波复用/副载波多址接入（SCM/SCMA）方式 副载波复用技术是以射频波或微波作为副载波（频 率一般为几百兆至十几吉赫范围内），将各个ONU 的上行信号调制在其上，再用已调副载波去分别调制各ONU的激光器（波长相同），,148,产生的已调光信号通过光分路器（OBD）后，经光纤传输到OLT，通过光电探测器（PD）及放大、解调等装置后还原出各ONU的上行信号。,149,在下行信号传输时,可先将其调制为另一个副载波,再调制成同一波长的光信号，通过同一根馈线光纤传输到各终端。,150,SCM方式的主要特点：利用现已相当成熟的射频/微波技术，各信道彼此独立，不需要复杂的同步技术，所需光器件较少，增/减任一路ONU较为方便等。但由于距离因素，可能会使接收到的功率相差很大，引起较为严重的相邻信道干扰，影响系统性能。,151,4、码分复用/码分多址接入CDM/CDMA方式的PON系统 给每一个ONU分配一个多址码，并将各ONU的上行信码与其进行模二加后，再去调制具有相同波长的激光器，经光分路器（OBD）合路后传输到达OLT，通过光电探测器、放大器和模二加等电路后，恢复出各ONU送来的上行信码。,152,CDMA方式的主要特点：用户地址分配灵活，抗干扰能力强，保密性能好，各ONU可灵活接入等，但这种方式的系统容量受到一定程度的限制，频谱利用率低。,153,5、时间压缩复用/时间压缩多址接入（TCM/TCMA）方式 时间压缩复用方式的基本原理是将同一根馈线光纤上的传输时间划分为一个个的时间段，上行信号和下行信号分别在不同的时间段内以脉冲串的信式轮流传输。,154,图中，OLT将欲送往各ONU的下行信号经时分复用组成下行脉冲串，利用某一个时间段传至光分路器（OBD），再以广播方式送至各个ONU，各ONU收到信号后，依次分别取出属于自己的信息。接着在相邻的时间段内，各ONU依次向OLT发送分组信号，形成上行信号脉冲串，待其发送完毕后，OLT又开始向下游发送一个下行脉冲，如此循环下去。,155,TCM方式的特点：共纤传输，光器件较少，但电路部分较为复杂，传输速率不可能太高等。,156,在无源光网络的设计、建设与应用过程中，往往是对以上几种形式进行有机的结合。,157,（二）无源光网络的实现1、采用TDM+SCM+WDM的PON 利用频分复用（FDM）方式将多路模拟电视信号组成一路副载波复用信号，频率范围为0.4-2.5GHz。该信号再对一个1550nm波长的激光器进行强度调制形成载有宽带图像业务的光信号。