基于EPON的FTTH宽带光接入网设计——本科毕业设计（论文）（可编辑） .doc

重庆邮电大学高等函授本科毕业设计论文设计论文题目 基于EPON的FTTH宽带光接入网设计 摘 要近年来随着互联网的普及和快速发展人们日益增长的通信需求对通信网络的交换和传输能力提出更高的要求 但骨干网传输速率和交换能力的提高使得接入网成了整个通信网络的瓶颈当前ADSL是我国主流的宽带接入技术 主要提供普通上网业务网吧业务视频会议和企业专线业务但随着IPTV和VOD等新型业务的发展对接入承载网提出了很高的要求而当前主流的ADSL带宽已远远不能满足需要因此具有高带宽和高稳定性等优点的光纤到户技术的发展和应用成为了大势所趋 本设计针对光纤到户接入技术主要进行了以下几方面工作 一 通过对FTTH概念的介绍详细分析了包括多业务传送平台系统点到点以太网系统以及无源光网络技术通过对以上光纤到户实现技术的对比得出了各种技术的优缺点及适用场合 二 本设计阐述了光纤到户接入实现的主要手段PON并对PON的基本结构和分类进行了分析通过对几种接入技术的比较得出了目前EPON是最为适合我国的国情并且能在我国得到大力发展的接入技术三 重点介绍了EPON系统的参考结构复用原理协议栈帧结构及对外接口 为基于EPON的FTTH光纤到户接入的建设提供了理论上的支撑四结合光纤到户接入技术和EPON原理 以及工程建设的相关要求原则本设计介绍了A小区光纤到户建设的实例 关键词无源光网络 EPON FTTH目 录第1章 绪论411 FTTH的研究背景412 FTTH技术发展的现状413 FTTH技术的发展前景5第2章 PON技术的研究721 PON的定义722 PON的基本结构723 PON的分类8231宽带PON BPON 8232 以太网PONEPON9233 吉比特PON GPON 924 几种PON接入技术的比较1025 PON的应用环境与发展趋势11251 PON的应用环境11252 PON的发展趋势1126 EPON的参考结构12272 EPON下行复用技术1428 EPON的协议栈1529 EPON的帧结构16210 EPON的对外接口17211 PON技术接入方式182111 FTTx定义18第3章 FTTH光纤到户技术研究2031 FTTH的概念2032各种光纤到户实现技术的分析20321多业务传送平台系统20322点到点有源以太网系统21323无源光网络技术22324光纤到户实现技术总结22第4章 FTTH光纤到户建设实例2341 建设简介23411 建设地点23412 建设业务及其规模2342 工程设计方案23421 网络结构23422 OLT设备的选择和安装25423 ONU设备的选择和安装25424 光分纤盒及光分路器的选择和安装26425 光缆布放及纤芯选择26427 FTTH配线光缆2643 EPON接入业务配置27431 EPON接入业务配置组网27432 EPON数据规划27433 EPON业务配置流程28434 EPON业务配置操作步骤2944 光功率预算3246 工作量及设备统计34总结35第1章 绪论11 FTTH的研究背景近年来随着宽带技术的发展大众对一通信网络日益增长的需求对网络的传输速度和交换能力提出了新的要求提高骨干网传输速度和交换能力提高计算机的速度使得接入网已成为在通讯网络中的瓶颈虽然ADSL已成为一种主流宽带接入技术但ADSL却无法提供高清晰度或交互式视频服务与其他的接入技术相比光纤接入的带宽能力是无法比拟的若在通信网络中使用光纤代替铜缆可以带来很多优势消除电信网络的瓶颈降低维护的成本易于业务整合提供新的业务提高信号传送质量和可靠性等诸多好处对于每个家庭超过100兆字节的带宽FTTH被广泛认为是一个理想的综合接入解决方案目前一些国家都已开始进行对光纤到户的研究和商业开发根据对国内及机遇国际市场的分析和预测发展FTTH将成为未来4-5年内将成为促进光纤到户中国电信业发展的一个新的12 FTTH技术发展的现状目前FTTH在国际市场上己经开始得到较大规模的商用技术方面也趋于成熟呈现出良好的发展前景及市场价值FTTH 建设在许多国家已经具有相当的规模其中日本是全球FTTH发展最为成功的国家2002年1月日本用户数仅为12万户2004年8月底已飞增至160万户占宽带接入总数的10到2006年第二季度末日本的光纤用户数高达631万户其在宽带用户市场中的份额就已经占到234仅次于ADSL成为日本第二大用户宽带接入技术使日本一举成为世界头号光纤用户大国2010年3月底达到1980万户据推测到2011年末日本的FTTH用户将达到2430万户 韩国从2003年开始发展实地试验2004年韩国提出了为期6年的BCN计划该计划投入804亿美元建设遍及全国的通信网络2010年FTTH普及率超过535世界排名第一2010年底FTTH用户数达980万世界排名第三 北美FTTH技术也在不断发展至2010年12月已经有2064万个家庭通达光纤占北美家庭数的超过万的20超过700万的家庭用光纤连接到互联网电话和CATV等业务2010年底北美的用户数超过700万2010年北美宽带用户的下行速率平均增长了34 欧洲在2010年FTTH用户及家庭覆盖增速上升欧洲老牌运营商正越来越多的参与FTTH建设几乎都已经推出或计划部署大规模的FTTH网络欧盟36个国家包括俄罗斯有近810万FTTHB用户FTTHB家庭建筑物覆盖数近3300万如果不包括俄罗斯在内 FTTHB用户数为390万家庭建筑物覆盖数为2230万我国FTTH产业发展前景良好虽然与世界上其他国家相比我国FTTH产业进展相对缓慢但已经开始展现出良好的发展前景我国电信运营商对FTTH发展的兴趣越来越浓目前我国不少地方如武汉杭州上海等都己经纷纷开展了FTTHB试点13 FTTH技术的发展前景FTTHB将在我国得到大规模的发展理由主要有 1 极大的技术优势光纤接入的带宽能力是其他接入方式无法媲美的一根常规单模光纤的可用带宽至少可达30000GHZ而最好的同轴电缆的带宽不超过1GHZ微波的带宽不超过300GHZ光纤在带宽上相比其他的传输媒质的优势至少高出了两个数量级光纤的高带宽性特质使得各种宽带业务和多媒体业务都成为了可能从而给各运营商提供了新的增值点和利润"光纤的另外一个优点是抗干扰性和极高的稳定性光纤信道接近于理想信道不易受外界的干扰误比特率低从而延伸了传输的距离减少了中继站的建设大大降低了投资成本 2 FTTH本快速下降之所以FTTH得不到大规模的推广其最主要的障就是设备材料的成本过高但是随着近年来光通信技术的不断发展光通信产品价格不断下降FTTH的成本也因此得到进一步的下降近年来光通信产品价格迅速下跌光模块的价格与往年相比己经由10002000元跌落到目前的200300元此外光纤价格也在不断下降PON产品的成本从原来的2500元线下降到目前的1500元线同时随着FTTH在我国的发展和应用的不断扩大 FTTH的建设成本还将进一步的下降而ADSL等目前在广泛应用的接入方式的成本下降的潜力已经不大了如果FTTH的成本和使用费用能够和ADSL接近甚至达到相同的水平那无疑FTTHB将扫清在我国大规模发展和应用的障碍取代ADSL成为我国主流的宽带接入技术 3 我国潜在市场需求旺盛随着我国商业大客户对网络带宽稳定性需求越来越高而各家运营商也充分意识到了该领域市场的潜力已逐步将开发和服务重心都转移到了IPTV 网络电视 VOD 视频点播 等新型业务方面而当前比较主流的ADSL式的带宽远远不能满足需要如远程学习数字电视视频点播等业务至少需要7Mbits的带宽而高清晰数字电视 HDTV更是需要至少20Mbits的带宽因此在我国有极大的发展空间据电信行业的权威人士推算如果未来我国FTTH用户数量按1亿计算的话那么通讯设备和终端的市场规模将达1500亿元电信运营行业收入每年将近1500亿元连带的辐射作用 对器件芯片光纤光缆材料业务应用的拉动 每年有5001000亿元总计每年拉动市场20002800亿元总之在未来10年内我国FTTH市场总规模将有可能超过10000亿元第2章 PON技术的研究21 PON的定义PON Passive Optical Network 无源光纤网络 PON是指 光配线网 中不含有任何电子器件及电子电源ODN Optical Distribution Network 是OLT和ONU之间的光传输物理通道通常由光纤光缆光缆连接器光分路器以及安装这些器件的配套设备组成PON网络由包括光线路终端 OLT 用户端的光网络单元 ONU 在OLT与ONU之间的光配线网 ODN 包含了光纤以及无源分光器或者藕合器22 PON的基本结构PON的基本模型如图21所示局端设备通常称为光线路终端 OLT 用户端设备称为光网络单元 ONU 连接两者之间的部分称为光配线网 ODN 局端作为业务提供点对上与各业务主干网相连对下与所覆盖区域里的众多用户进行链接这样OLT与ONU之间的ODN就应该是点对多点的星型或树型网络ODN一般由分支节点和连接分支节点的光纤光缆组成分支节点是实现接入网点到多点的关键OLT和ONU之间的双向通信可以采用空分波分和时分等方式实现空分方式实际上就是双纤方式时分和波分为单纤方式通常采用1310nm1550nm波分方式还可以采用波分方式实现同一条物理光纤上传送模拟视频光信号来提供模拟视频业务无源光网络的ODN中分支节点是一种简单的无源光分路器它只是简单的将光功率进行分配和合并PON中实现点对多点靠的是复杂光传输系统技术PON中有多种实现点对多点的方法如时分多址 TDMA 波分多址 WDMA 副载波多址 SCMA 和码分多址 CDMA 等其中最主要的是TDMA所有从传输系统的角度来看PON也被称为点对多点光接入系统23 PON的分类从目前宽带接入技术发展和实际应用来看PON领域中最重要的三种接入技术分别为宽带PON BPON 以太网PON EPON 和吉比特PON GPON 231宽带PON BPON BPON以前也称为APON 基于ATM的无源光网络 它是上世纪90年代中期由一些大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成的全业务接入联盟为应用于宽带接入的PON设备定义的一个通用标准该标准以ATM作为传输协议速率为155Mbits的PON系统技术规范即APONBPON系统技术规范后来被ITU-T采纳制定为ITU-TG983系列标准这是业界的第一个提供宽带接入的PON随着网络业务种类和流量的迅速发展APON标准后来发展到可支持622Mbits的传输速率并增加了动态带宽分配保护等功能能提供以太网接入视频发送高速租用线路等业务2001年底APON更名为宽带无源光网络BPON表示是可以提高宽带业务接入的PON以避免让人觉得只能提供ATM业务接入的误解BPON能提供以太网接入视频分配高速租用线等宽带业务目前在美国和日本等国已经开始商用在日本己经敷设了约50万线然而目前实际BPON的业务适配提供却很复杂业务提供能力有限数据传送速率和效率不高成本较高其市场前景由于ATM的衰落而变得很不确定从长远的业务发展趋势看BPON的可用带宽任然不够无法满足网络和业务的长远发展需要 232 以太网PONEPONEPON的标准号为IEEE 8023ah由IEEE EFM Ethernet in the first mile 研究小组制定完成并于2004年6月IEEE协会正式通过其基本原则为在APON类似的结构上和8023协议的基础上通过较小的修改实现在用户接入网上传输以太帧即以Ethernet技术代替ATM技术作为链路层办议中华人民共和国在2006年6月正式发布EPON国标接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络EPON编号为YDT 1475-2006由于EPON是基于以太网的无源光网络EPON具有较大的成本及性能优势首先EPON提供了多业务支持可以提供数据租用线电话IPTV和CATV等多种典型业务其次EPON保持了以太网适应通信网IP化发展的优势还能通过TDM over IP技术兼容传统的电信网较好的支持TDM业务最后在传送效率传送距离和传送速率方面都有很高的性能指标233 吉比特PON GPON 2001年在IEEE积极制定标准的同时全业务接入网络FSAN组织开始发起制定速率超过1Gbits的PON网络标准-GPON随后ITU-T也介入到这一新标准的制定工作中来并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准G9841和G9842速率提高到25Gbits按照这一标准的规定GPON可以提供的1244Gbits下行速率以及所有标准的上行速率传输距离至少达到20km具有高速高效传输的特点而且GPON还在传输汇聚层采用了一个全新的标准GFP这是一种可以透明高效地将各种数据信号封装进现有网络的开放的通用的标准信号适配映射技术可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求而BPON和EPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法由于采用GFP映射GPON的传输汇聚层本质上是同步的并使用SDH标准的125us帧因而使得GPON可以直接支持TDM业务24 几种PON接入技术的比较 APON技术的核心部分采用ATM技术利用ATM的集中和统计复用特性提供从窄带到宽带等各种业务不仅支持可变速率业务也支持时延要求较小的业务具有支持多业务多比特率的能力APON的对称速率 15552Mbits 和非对称速率 下行66208Mbits上行15552Mbits 传输距离最大20km支持的光分路比在32-64之间APON技术具备综合业务接入Qos服务质量保证等独有的特点由于标准化时间较早己有成熟商用化产品等等优点当然APON技术也存在利用ATM信元造成的传输效率较低带宽受限系统相对复杂价格较贵需要进行协议之间的转换等缺点 EPON和GPON的基本差别就是标准化前者往往指非标设备后者指符合IEEE8023ah规范的设备技术的核心部分采用以太网技术在EPONGEPON中根据IEEE8023以太网协议传送的是可变长度的数据包由于以太网适合携带IP业务与APON相比极大地减少了传输开销EPONGEPON能够提供高达1Gbits的上下行带宽传输距离最大10-20km支持的光分路比大于16EPON融合了PON和以太网的优点系统结构更简化标准宽松成本更低1Gbits的高速宽带且易于升级与现有的以太网兼容无需协议转换具有同时传输TDMIP数据和视频广播的能力等优点随着多协议标签交换 MPLS 等新的IP服务质量 Qos 技术的采用也可提供一定的Qos保证EPONGEPON技术目前仍难以支持实时业务的服务质量在安全性可靠性等方面与电信级的服务相比仍有差距 GPON技术针对1Gbits以上的PON标准除了对更高速率的支持外还是一种更佳支持全业务效率更高的解决方案引入通用成帧协议 GFP 能将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输而且GFP帧头包含帧长度指示字节可用于可变长度数据包的传递大大提高了传输效率因此能更简单通用高效地支持全业务GPON提供1244和2488Gbits的下行速率和所有标准的上行速率传输距离可达20KM 逻辑60KM 支持的光分路比在64-128之间与EPON力求简单的原则相比GPON更注重多业务和Qos保证能够简单通用高效的透明传送各种业务具有前所未有的高比特率高带宽非对称特性更能适应未来的FTTH宽带市场传输距离更远覆盖范围更广但是标准复杂且开发较晚技术尚不成熟其成本相对EPON仍显较高目前未到达商品化阶段25 PON的应用环境与发展趋势251 PON的应用环境 APON适用于对带宽要求不高对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企事业单位的接入 EPON主要面向对带宽要求高对业务质量和网络安个要求不是太高对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入如果成本进一步下降也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户GPON适合于少数对带宽要求高需要提供电信级服务质量且成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入252 PON的发展趋势APON适用于对带宽要求不高对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企事业单位的接入 EPON主要面向对带宽要求高对业务质量和网络安个要求不是太高对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入如果成本进一步下降也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户GPON适合于少数对带宽要求高需要提供电信级服务质量且成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入26 EPON的参考结构EPON系统由局侧的光线路终端 OLT 用户侧的光网络单元 ONU 和光分配网络 ODN 组成为单纤双向系统ODN在OLT和ONU间提供光通道OLT作为EPON的核心OLT主要实现以下功能向OUN以广播方式发送以太网数据起并控制测趾过程并记录测距信发起并控制ONU功率控制为ONU分配带宽即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小其它相关的以太网功能ONUONT为用户提供接入的功能选择接收OLT发送的一播数据响应OLT发出的测距及功率控月命令并作相应的调整对用户的以太网数据进行缓存并在OLT分配的发送窗巾扫向上行方向发送其它相关的以太网功能ODN在OLT和ONU间提供光通道ODN的无源光网络可以是一个或多个光分路器的级联EPON是点到多点的光纤传输系统在单模光纤上以1000Mbps速率分路比为132传输距离达到10km在单模光纤上 以1000Mbps速率 分路比为116 传输距离达到20km符合ITU-T G652要求的单模光纤上行应使用1260nm-1360nm波长下行应使用1480nm-1500nm波长使用1540nm-1560nm波长实现CATV业务 可选 从EPON的结构上看 其关键优点是消除了复杂而昂贵的ATM和SDH网元 从而极大地简化了传统的多层重叠网络结构EPON的主要特点有消除了ATM和SDH层 从而降低了设备成本和运行成本与现有以太网的兼容下行业务速率高达1Gbits 按64个ONU计算返回的上行业务速率可超过800Mbits由于硬件简单 无须外场电子设备 使安装部署工作得以简化改进了电路的灵活指配和业务的提供和重配置能力易于在EPON结构上开发更宽范围和更灵活的业务27 EPON的复用原理271 EPON上行复用技术 由于EPON是一个点对多点的结构决定了EPON的上行必须支持多址接入可以使用时分多址复用技术 TDMA 和波分多址复用技术 WDMA WDMA的主要问题是虽然提供供Gbits以上的带宽给每个ONU但是波分复用沟光器件价格较高导致采用WDMA技术的EPON系统价格昂贵在当前来看不具有市场竞争力受本文的范围所限不介绍WDMA技术TDMA具有N 16或者32 个ONU只需要一个OLT转发和单一波长上行 而且提供的带宽也能满足业务发展的需要故得到一泛应用EPON上行TDMA复用原理如图23所示OLT安排好各ONU允许发送上行信号的时候OLT发出时隙分配帧ONT根据时隙分配帧在OLT分配给它的时隙中发送自己的上行信号这样ONT之间就可以共享EPON上行光纤了 即多个ONU共享有限的仁行通道带宽为提高上行带宽利用率EPON还提供了带宽分配机制272 EPON下行复用技术 和上行TDMA技术相对应的下行技术采用广播方式在下行方向上 OLT通过1N的无源分路器将Ethernet帧发送给每个ONU N通常为4-64这类似于共享媒质网络EPON的下行方向是广播式的发送以太帧 各个ONU根据自的LLID Logical Link Identifier 提取属于自己的数据信息如图24所示28 EPON的协议栈图25描述了EPON系统的协议分层以及与ISOICE OSI参考模型之间的关系 EPON标准定义了多点控制协议 MPCP 点对点仿真 RS子层扩展 OAMPMD各层功能概述如下OAM层使用OAM协议数据单元管理测试和诊断已激活OAM功能的链路多点MAC控制使用MPCP 多点控制协议 实现点对多点的MAC控制 MAC实现对Media的控制RSReconciliation Sublayer调和子层 调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口PCSPhysical Code Sublayer物理编码子层 支持在点对多点物理介质中的突发模式支持FEC算法FECForward ErrorCorrection前向纠错 使用二进制运算 例如Galois算法 附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错PMAPhysical Medium Attachment 物理媒质附加子层支持P2MP功能 实现PMD的扩展PMDPhysical Medium Dependent物理媒质相关子层 使用1000BASE-PX接口 实现PMD服务接口和MDI接口之间的数据收发功能29 EPON的帧结构EPON帧格式基本与IEEE8023的以太数据帧格式兼容 在此基础上新增了LLID Logical Link Identifier 逻辑链路标记 用于在OLT上标识ONUEPON系统使用多点控制协议 Multi-Point Control ProtocolMPCP 中的REPORT和GATE控制消息在PON中进行请求和发送授权这是最基本的在PON中控制数据传送的机制更高层的功能使用它进行带宽分配ONU的同步和测距接收GATE消息并反馈REPORT消息的实体我们称为逻辑链路并且用逻辑链路标识符 Logical Link IdentifierLLID 来表示LLID是EPON系统分配给逻辑链接的一种数字标识每一个逻辑链接都会分配到不同的LHD在EPON系统中LLID是由网管通过OLT分配的OLT可以通过LLID辨别帧是由哪个发来的或者通过修改帧中的LHD将帧转发到相应的ONU处于是我们就能够建立起OLT到ONUONU到OLT的通路完成OLT与ONU之间以及ONU与ONU之间的通信每个ONU的LLID的数目是可以通过设置选择的每个LLID可以支持一个或者多个队列收发用户的数据在IEEE 8023 ah-2004标准已经采用了一种非对称的模式即REPORT中包含一个LLID中的多个队列的信息而GATE集合了一个LLID包含的所有队列相关的上行带宽授权很明显一个ONU所包含LLID的数量对系统的性能有很大的影响事实上这也是在设计EPON系统时的一个主要目标OLT连续广播发送下行信号时ONU选择性接收PON的技术标准为EPON时EPON根据LLID来接受信号EPON下行为广播方式所有的ONU都能收到相同的数据但是通过LLID来区分不同的业务的数据 ONU通过过滤来接受属于自己的数据210 EPON的对外接口EPON对外接口见表2-2211 PON技术接入方式2111 FTTx定义FTTx是对宽带光接入网的各种形态的一种统称宽带光接入网中光纤可以是唯一的传输媒质或者为主干传输媒质根据光纤所到达的物理位置不同 FTTx存在多种应用类型具体光纤到交接箱 Fiber To The Cabinet FTTCab光纤到交接箱 FTTCab 是宽带光接入网的典型应用类型之一其特征是以光纤替换传统馈线电缆光终接设备或ONU部署在交接箱即FP处光终接设备或ONU下采用其他有线介质或无线方式接入到用户光终接设备或ONU离用户的距离在05km-2km范围内说明光终接设备是指终结光信号 向用户侧提供其他非光纤介质接口 例如双绞线接口 的设备主要指DSLAM设备AG设备光纤到楼宇分线盒 Fiber To The BuildingCurb FTTBC 光纤到楼宇分线盒 FTTBC 是宽带光接入网的典型应用类型之一 其特征是以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆 ONU或光终接设备部署在传统的分线盒 用户引入点 即DP DP distribution分配点 ONU或光终接设备下采用其他有线介质或无线方式接入用户ONU或光终接设备离用户的距离在05km以内根据光缆到最终用户的距离不同光纤到楼宇 FTTB 可以分为光纤到楼头楼边光纤到楼层单元两种类型光纤到楼头楼边是指光纤到达楼侧楼旁路边距离最终用户距离在05km以内光纤到楼层单元则是指光纤延伸到了距离用户更近的楼层或单元内距离最终用户距离在01km以内光纤到公司办公室 Fiber To The Office FTTO 光纤到公司办公室 FTTO 是宽带光接入网的典型应用类型之一其特征是仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式引入光纤由单个公司或办公室用户独享ONUONT之后的设备或网络由用户管理光纤到家庭用户 Fiber To The Home FTTH 光纤到家庭用户 FTTH 是宽带光接入网的典型应用类型之一其特征是仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式引入光纤由单个家庭住宅独享第3章 FTTH光纤到户技术研究31 FTTH的概念通常FTTH Fiber to the home 有两种定义狭义上的FTTH是指仅利用光纤媒质链接通信端和单个家庭的接入形式 引入光纤由单个家庭住宅独享广义上的FTTH泛指FTTH的各种网络应用根据用户单元在接入网中所处的地诊点差异分为光纤到路边 FTTC 光纤到大楼 FTTB 光纤到户 FTTH 和光纤到办公室 FTTO 从业务的方面来看虽然用户有各种业务需求但从本质二来看不外乎三类 电话 数据和视频对应这三种业务类型目前主要有三种对应的通讯网络形式电信网有线电视网和Internet 32各种光纤到户实现技术的分析 目前实现光纤到户的技术主要有三种它们分别是基于SDH的多业务传送技术 MSTP 用户点到点有源以太网系统无源光网络技术 PON 321多业务传送平台系统点对点同步数字体系 SDH 的主要优点是具有很好的网络性能和运行可靠性SDH的最新发展趋势是支持以太网等业务接口的映射 于是SDH逐渐发展成为多业务传送平台 MSTP 基本思路是将多种不同业务直接或经过处理后在通过虚电路 VC 级联等方式映射进不同的SDH时隙而将SDH设备与二层乃至三层分组设备在物理集成一个实体构成业务层和传送层一体化的SDH多业务节点定位于网络的边缘具体实施时相当于将SDH复用器数字交叉连接器DXCWDM终端二层交换机乃至IP边缘路由器等多个独命设备集成为一个MSTP网络设备 统一控制和管理当然这种融合不是一步到位的随着业务的发展和技术的进步近期可以首先实现物理融合中长期再走向完全的功能融合成为名副其实的融合节点特别是集成了VC级联通用成帧协议 GFP 动态链路容量调整机制 LCAS 三种标准功能的新一代MSTP不仅能大大增强自身灵活有效支持数据业务的能力而且可以将核心职能光网络的职能特征扩展到网络边缘增强整个网络的智能范围和效率最新的发展则是将具有很好汇聚特性和优化数据接入能力的弹性分组环 RPR 功能集成进来最适合于城域网的接入层应用特别是以太网业务带宽需求占绝对优势的场合然而由于RPR没有跨环标准独立组大网的能力较弱若利用与MPLS相结合的方法可以使跨环业务流配置成同一个MPLS的标记交换通道从而实现多个RPR环业务的胡同和端到端业务调度利用MPLS还能提供基于全网的流量工程实现空间重用和带宽保证提供有Qos保证的端到端的业务链接加强了支持数据灵活联网的能力应用范围则可以扩展到网状网等复杂的拓扑结构鉴于这种方案基于同步工作抖动要求严格设备成本较高而且灵活生成业务的能力不足因此主要适用于局间或汇聚点 POP 间以及大型企事业用户的点到点通信322点到点有源以太网系统传统以太网技术不属于接入网范畴而属于用户驻地网 CPN 领域然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其他公用网领域扩展对于企事业用户应用环境以太网技术一直是最流行的方法目前已成为仅次于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有巨大的网络基础和长期的经验知识目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容性能价格比好可扩展性强容易安装开通以及可靠性高等由于计费质量管理安全等多种因素以太网作为公用网接入方式尚需进一步改进主要是因为以太网技术的固有机制不提供端到端的包时延包丢失率和带宽控制难以保证实时业务的服务质量缺乏安全机制保证等323无源光网络技术 无源光网络 PON 是一种很有吸引力的纯介质网络其主要特点是避免了有源设备的电磁干扰和雷电影响减少了线路和外部设备的故障率提高了系统的可靠性同时节省了维护成本并能比较经济的支持模拟广播电视业务即具备三重功能triple-play根据美国贝尔公司报道采用PON技术每年每线可节约50美元的维护费用是电信维护部门长期期待的技术其次PON的业务透明性较好原则上可适用于任何制式和速率的信号最后由于其光发送机和光纤由用户共享因而线路成本较其他点到点通信方式低特别是随着光纤向用户日益推进其综合优势越来越明显324光纤到户实现技术总结 总的看来各种宽带光纤接入技术都有其最佳使用场合和时机宽带点到点有源光纤系统最适合企事业用户宽带点到点有源以太网光纤系统适合在低密度用户分散地区应用宽带点到点无源光纤系统最适合新建或改建的密集用户区应用而本论文将着重研究点到点无源光纤系统第4章 FTTH光纤到户建设实例41 建设简介411 建设地点本工程为A小区其共11幢小高层建筑每幢18层2梯4户总记990户大楼地下有地下停车场停车场连成一体方便在各栋楼之间布放光缆属己建中档住宅以本地中等收入人群居住为主入住率为100目前除电信ADSL外无其他宽带接入412 建设业务及其规模 1开通业务高速上网IPTV基于NGN的VOIP及其增值业务等 2业务规模高速上网为990户IPTV业务990语音990户42 工程设计方案421 网络结构结合当地FTTH业务网网络结构本项目使用的是华为的MA5680T设备进行FTTH组网通过光纤到户的方式采用一根光纤同时提供语音数据和视频业务 图 41 FTTH组网图注ONT光网络终端 STB机项盒BRAS宽带接入服务器 TG中继网关 1 对于语音业务VOIP终端经由ONT和MA5680T最终接入NGN网络或通过TG接入PSTN网络 2 对于数据业务PC由ONT接入MA5680T上行经BRAS设备接入IP网络 3 对于视频业务可采用IPTV或者CATV方式为终端用户提供视频业务对于IPTV和CATV方式的视频业务分别介绍如下AIPTV方式基于IP组播流提供视频业务并给用户提供可选择的节目源MA5680T基于IGMP proxy和可控组播实现对组播用户的权限管理和节目管理组播用户通过MA5680T的鉴权后其IGMP协议报文由MA5680T发送给汇聚网络设备视频业务流从组播服务器下发经由骨干网汇聚网到达MA5680T并由MA5680T根据鉴权结果转发给用户终端在用户终端通过STB Set Top Box 设备进行视频信号的终结和媒体转换并控制节目的切换BCATV方式CATV方式通过Cable传送传统的模拟信号电视节目视频节目流经过电光转换为下行光波传送和光纤设备的下行光波进行WDM叠加一起通过单根光纤下行到达ONT后将视频信号分离出来直接接入TV实现视频接入业务422 OLT设备的选择和安装 为降低光功率衰耗以及节省光纤资源EPON网络应尽量向用户端靠近ODN网络中光路不宜太长且跳接数应尽量少为此OLT一般首选设置在接入网基站其次才为中心机房这也遵循了移动网络的分工原则避免了接入层设备对机楼的过度占用造成机楼的机房面积紧张因此本工程OLT安装在小区的移动机房内采用华为公司MA5680T设备安装在机房内的综合机架上MA5680T通过EPBA即业务板支持EPON接入业务MA5680T每块单板可提供4个EPON端口支持1 64分光比每块单板最多可提供256路ONT接入423 ONU设备的选择和安装 ONU为EPON网络的客户端安装在用户家庭中本工程使用华为公司的HG850设备该ONT设备提供4个10100Base-T接口2个VOIP电话接口424 光分纤盒及光分路器的选择和安装为节省光纤资源充分发挥EPON网络的优势本工程在大楼内设置2级网络汇聚点分别为一级分纤盒和二级分纤盒ODN呈二级汇聚结构为了保持网络简单化便于纤芯管理和网络维护木工程ODN采用一级分光方案光分路器放置在一级分纤盒中二级分纤盒只作为纯光纤配接点不配置光分路器根据目前用户包装数和网络规划容量分别设置了31个光分路器 132 分别可下带32个用户由于线井空间有限分纤盒尺寸应尽量小巧同时具务少量盘纤位并月满足防尘防盗放损坏的特点425 光缆布放及纤芯选择 从接入网机房至一级分纤盒之间的光缆每栋楼仅需3-4芯即可满足要求 每个光分路器1芯 考虑到纤芯备份及预留本工程每栋配置1条12芯光缆每个一级分纤盒取其中的3-4芯光缆大部分在地下室及楼层弱电井内布放采用管道光缆并用PVC阻燃勃胶带缠绕2层以达到阻燃的目的主干光缆在接入网基站侧端接在基站ODF架上在一级分纤盒侧端接在纤芯法兰盘上427 FTTH配线光缆 用户尾纤是二级分纤盒至ONU之间的单芯或双芯尾纤本工程使用单芯尾纤在分纤盒侧用户尾纤与配线光缆通过适配器链接用户尾纤两侧预配端头 分纤盒侧配了FCPC端头用户ONU侧配SCPC端头 用户尾纤在楼道内采用明管暗线方式布放用PVC白色方形线槽保护进入用户室内后根据用户要求采付多种方式布放如采用线槽明管暗线布放明线自色胶布黏贴等43 EPON接入业务配置431 EPON接入业务配置组网 EPON接入业务配置组网图如图52所示用户PC连接到ONT的FE Fast Ethernet 端口用户数据帧在ONT的FE端口被打上VLAN Virtual Local Area Network 标签 用户侧VLAN MA5680T根据用户侧VLAN将用户数据分发到各自的业务通道并将数据经上行端口发送出去 图42 EPON接入业务配置组网图432 EPON数据规划EPON接入业务配置数据规划如表4-1所示 41 EPON接入业务配置数据规划433 EPON业务配置流程EPON接入业务配置流程如图43所示图43 EPON接入业务配置流程图434 EPON业务配置操作步骤步骤1 连接串口线 将计算机串口通过标准的RS-232串口线与MA5680T的主控板上的维护串口CON连接如图44所示图44 本地串口配置组网图步骤2 打开超级终端 1 新建连接 在计算机上选择开始 程序 附件 通讯 超级终端打开连接描述对话框输入连接名称单击确定 2 设置串口 选择计算机上与MA5680T实际连