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1、2023/3/1,1,第四章 光纤接入技术,赵继军河北工程大学信息与电气工程学院,宽带接入网,2023/3/1,2,本章内容,光纤的优势光纤接入网的发展障碍光纤接入网（OAN）基础光纤接入网的应用类型有源光网络接入技术无源光网络接入技术ATM无源光网络APONEthernet无源光网络EPON,2023/3/1,3,本章重点及要求,本章教学重点介绍光纤优势及光接入网的现状介绍光接入网的结构、类型、应用模式等重点介绍两种典型的无源光网络APON和EPON本章要求熟悉光纤介质的特点，FTTX的含义掌握光接入网的结构、特点、关键技术；APON与EPON的异同,2023/3/1,4,光纤接入网的优势,

2、带宽优势与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的单个波长可传输10Gb/s，采用波分复用可传输更高的速率长距离传输优势衰减很小，不加中继的距离现在可达数百公里 抗恶劣环境优势抗腐蚀能力强，不受电磁波干扰 安全性优势盗接线头困难，不易盗听 大多数应运商断言：未来理想的宽带接入网是基于光纤的网络,2023/3/1,5,2023/3/1,6,2023/3/1,7,2023/3/1,8,光纤接入网的发展障碍,价格偏贵 光缆的价格(535 RMB/m)光连接器的价格(10200 RMB不等)光电转换器的价格（激光器、光检测器等）光收发器（30010000 RMB不等）供电问题 用户终端设备的供电

3、 用户网络接口设备的供电 本地供电和光纤网附加供电都会增加费用,2023/3/1,9,光纤接入网基础概念,OAN概念OAN：Optical Access Network 光接入网接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式 根据光配线网是否采用有源或无源设备，OAN可分为：无源光接入网PON（PON：Passive Optical Network）有源光接入网AON（AON:Active Optical Network）,2023/3/1,10,光纤接入网基础结构,光纤接入网（AON）结构,2023/3/1,11,光纤接入网基础结构,光网络单元ONU（Optical Netw

4、ork Unit）提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口）提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）光分配网络 ODN（Optical Distribution Network）为OLT和OUN之间提供光传输技术由光连接器和光分路器OBD(Optical Branching device）组成完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能光线路终端OLT（Optical Line Terminal）提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口）提供与ODN的光接口分离不同的业务对众多的OUN进行管理和指配,2023/3/1,12,光纤接入网基础工作波长,光纤可用工作波长区有三个850nm窗口（7

5、80nm850nm）1310nm窗口（1260nm1360nm）1550nm窗口（1480nm1580nm）三个工作区的使用情况850nm波长不被看好1310nm波长已得到应用，主要用于提供2Mb/s及以下的业务1550nm波长用于异波长双工的下行通信，以及宽带的新业务,2023/3/1,13,光纤接入网基础传输技术（1/4）,光接入网通信的特点介质共享下行：OLT向各个ONU采用广播通信方式上行：ONU向OLT通信时需要某种分配信道的策略传输技术需解决OLT和多个ONU之间上下行信号的正确传输解决上行信道的占用问题是关键下行传输：时分复用传送信元流，各ONU在规定时隙接收自己的信息上行传输：

6、各种多址技术（时分、波分等）,2023/3/1,14,光纤接入网基础传输技术（2/4）,上下行空分复用 SDM上下行双向通信各使用一根光纤两个方向的通信单独进行，互不影响性能最佳，设计最简单光传输设备和线缆双倍，成本高,2023/3/1,15,光纤接入网基础传输技术（3/4）,时分复用TDM每个ONU动态或固定分配一个时隙每个ONU在分配的时隙内上传数据固有问题每个ONU与OLT距离不等 传输时延不同到达OLT的相位不同对OTL要求完善的测距技术，实现定时调整和同步快速的同步技术快速、动态的门限判决技术,2023/3/1,16,光纤接入网基础传输技术（4/4）,波分复用WDM不同波长的信号共享

7、一根光纤传输，彼此不干扰要求每个ONU在指定波长上发射对激光二极管要求高（温度、环境影响大）OLT设备复杂，成本高（每个波长都需光发射器和检测器）,2023/3/1,17,光纤接入网的应用类型-应用示意图,据ONU位置，OAN可分为三种应用类型 光纤到路边 FTTC 光纤到楼 FTTB 光纤到家/办公室 FTTH/O,2023/3/1,18,光纤接入网的应用类型-FTTC,FTTC：Fiber To The Curb/CabONU设在交接箱处用户到ONU之间（引入线）仍用双绞铜线或同轴电缆连接通常为点到点和点到多点结构一个ONU可为一个或多个用户提供接入是一种介质混合结构通常采用FTTC+xD

8、SL技术或FTTC+Cable Modem技术,2023/3/1,19,光纤接入网的应用类型-FTTB,FTTB：Fiber To The BuildingONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方用户到ONU之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接点到多点结构，一个ONU为多个用户提供接入通常采用FTTB+Ethernet技术,2023/3/1,20,光纤接入网的应用类型-FTTH,FTTH：Fiber To The HomeONU直接放在用户家里中心局到用户之间全部为光连接和光传输接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络是一种真正意义上的宽带接入技术是用户接入网的长远目标 综上

9、：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的 接入，FTTB更适合单位和密集小区用户的接入。,2023/3/1,21,有源光网络技术AON-概述,光分配网ODN全部由有源器件组成(光放大器等)可分为基于PDH和基于SDH的AON现通常是基于SDH的AON 特点传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率 传输距离远：不加中继器，距离为70多公里技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用给有源设备供电是一件麻烦事,2023/3/1,22,有源光网络技术AON-AON简化技术,简化SDH系统简化SDH设备简化网管系统设立子速率其它简化技术,2023/3/1,23,有源光网络技术AO

10、N-AON主要技术（1/14）,AON传输介质光纤接入网的传输介质是光导纤维（Optical Fiber）简称光纤，光纤是一种用来传送光波（以光波为载波）的传输介质。（1）光纤的传输特性光纤的衰减特性 衰减表明了光纤对光能的传输损耗。光纤的色散特性 在光纤数字通信系统中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速率不同，从而引起色散。,2023/3/1,24,有源光网络技术AON-AON主要技术（2/14）,（2）单模光纤的分类 国际电信联盟电信标准化部（ITU-T）将单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位

11、移单模光纤和非色散位移单模光纤。非色散位移单模（G.652）光纤色散位移单模（G.653）光纤截止波长位移单模（G.654）光纤非零色散位移（G.655）光纤,2023/3/1,25,有源光网络技术AON-AON主要技术（3/14）,（3）光纤光缆的选型根据单模光纤的特点，目前G.652、G.653不同类型的光纤可供光接入网选用。光纤接入网中的光缆要求密度高、易施工、便维护及低成本。,2023/3/1,26,有源光网络技术AON-AON主要技术（4/14）,SDH中的关键设备 电信传输网是由传输设备和网络节点构成的。传输设备可以是光缆线路系统，也可以是微波接力系统或卫星通信系统等。SDH信号以

12、同步传送模块（Synchronous Transport Module，STM）的形式传输，其最基本的同步传送模块是STM-1，节点接口的速率为155.520 Mbit/s；更高等级的STM-N模块是将N个基本模块STM-1的信号按同步复用，经字节间插后形成的，其速率是STM-1的N倍，N值规范为4的整数次幂，目前SDH仅支持N为1，4，16，64及256（高于256等级的尚待深入研究）。通常，SDH规范下的传送设备包括终端复用器（TM）、分插复用器（OADM）和数字交叉连接设备（DXC）及再生器（REG）。,2023/3/1,27,有源光网络技术AON-AON主要技术（5/14）,(1)终端

13、复用设备（TM）终端复用设备（Terminal Multiplexer，TM）用于把速率较低的PDH信号或STM-N信号组合成一个速率较高的STM-M（MN）信号，或作相反的处理，因此终端复用设备只有一个高速线路口。I.1 型复用设备（固定）：这种复用设备提供把PDH支路信号映射、复接到STM-N信号的功能。I.2型复用设备：I.2型复用设备如图所示。,2023/3/1,28,有源光网络技术AON-AON主要技术（6/14）,(2)分插复用设备（ADM）分插复用器（Add/Drop Multiplexer，ADM）是SDH网络中最具特色、应用广泛的设备。III.1型设备：III.1型设备的配置

14、如图所示，图中的高阶通道连接（HPC）功能块允许将STM-M信号内的VC-3/4终结在本地或再复接后继续传输，也允许将本地产生的VC-3/4信号安排在STM-M输出信号的任何空缺位置中。,2023/3/1,29,有源光网络技术AON-AON主要技术（7/14）,III.2型设备：III.2型设备的配置如图所示，它比III.1型设备增加了一些附加功能，即具有将STM-M信号解复用为VC-1/2/3的能力。,2023/3/1,30,有源光网络技术AON-AON主要技术（8/14）,(3)数字交叉连接设备（DXC）数字交叉连接设备的基本概念数字交叉连接设备（Digital Cross Connect

15、 equipment，DXC）是一种智能化的传输节点设备，它的使用给电信网带来了巨大的灵活性、智能性和经济性，成为电信网中重要网元。SDXC（SDH-DXC）设备的构成SDXC设备主要由线路接口及控制器、交叉连接矩阵及控制器、定时系统、网管系统和主控制器等部分组成。,2023/3/1,31,有源光网络技术AON-AON主要技术（9/14）,(3)数字交叉连接设备（DXC）SDXC的主要功能(续)SDXC设备与相应的网管系统配合，可支持如下功能：分接复接功能：SDXC的这种功能类似于SDH复用设备，能将若干个2Mbit/s信号映射复用到VC-4中或从VC-4中分出2Mbit/s信号。分离业务功能

16、：分离本地交换和非本地交换业务，为非本地交换业务（如专用电路）迅速提供可用路由。电路调度功能：为临时性重要事件迅速提供电路。简单易行的网络配置：当网络出现故障时，能迅速提供网络的重新配置，快速实现网络恢复。,2023/3/1,32,有源光网络技术AON-AON主要技术（10/14）,(3)数字交叉连接设备（DXC）SDXC的主要功能(续)网关：可作为PDH和SDH两种不同体系传输网络的连接设备。网络管理：可对网络的性能进行分析、统计，对网络的配置、故障进行管理等。保护倒换功能：类似于复用设备，在两个DXC之间进行复用段11，1:N或M:N保护倒换。恢复功能：网络发生故障后，在网络范围内迅速找到

17、替代路由，恢复传送业务。由于网络恢复过程需要访问网络数据库和进行网络范围的复杂路由计算，因此其恢复速度较慢。通道监视功能：采用非介入方式对通道进行监视或故障定位。测试接入功能：测试设备可以通过DXC的空余端口对连到网络上的待测设备进行测试。测试的内容可以从简单的有效开销核实到应用复杂的特殊测试序列进行测试。,2023/3/1,33,有源光网络技术AON-AON主要技术（11/14）,OAN所采用的SDH自愈环技术环型网最大优点是具有很高的生存性，因而环型网在SDH网中受到特殊的重视。SDH自愈环是一种比较复杂的网络结构，在不同的场合有不同的分类方法。通道倒换环和复用段倒换环：通道倒换环属于子网

18、连接保护，其业务量的保护是以通道为基础，是否倒换以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，通常利用通道告警指示信号（Alarm Indication Signal，AIS）来决定是否应进行倒换。,2023/3/1,34,有源光网络技术AON-AON主要技术（12/14）,OAN所采用的SDH自愈环技术（续）二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环使用“首端桥接，末端倒换”（11保护方式）结构，工作信号和保护信号分别由顺时针方向的S1光纤（工作光纤）和逆时针方向的P1光纤（保护光纤）所携带。二纤双向通道保护环二纤双向通道保护环采用两根光纤，并可分为11和11两种保护方式，其中的11方式与单向通道保护环

19、基本相同（并发优收），只是返回信号沿相反方向（双向）而已。二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环，属路径保护方式，在此环结构中，每一个节点都有一个保护倒换开关，实现故障时的线路倒换。,2023/3/1,35,有源光网络技术AON-AON主要技术（13/14）,二纤单向通道倒换环如图8.6所示。通常单向环由两根光纤来实现，S1光纤用来携带业务信号，P1光纤用来携带保护信号。,2023/3/1,36,有源光网络技术AON-AON主要技术（14/14）,二纤单向复用段倒换环的结构如图8.7所示。这是一种路径保护方式。在这种环形结构中每一结点都有一个保护倒换开关。正常情况下，S1光纤传送业务信号，P

20、1光纤是空闲的。,2023/3/1,37,无源光网络技术PON-概述,光分配网ODN全部由无源器件组成（无源光分路器等）信号在传输过程中无再生放大信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成,2023/3/1,38,无源光网络技术PON-为什么采用PON？,2023/3/1,39,无源光网络技术PON-PON基本模型,2023/3/1,40,无源光网络技术PON-特点,特点(与AON比)覆盖范围和传输距离更小可靠性更高(户外无有源设备，提高抗干扰能力)价格更低、安装维护更方便更有发展潜力，更有竞争力(价格、维护等优势)。,2023/3/1,41,无源

21、光网络技术PON-PON的拓扑结构（1/2）,基本拓扑结构 光接入网（OAN）的拓扑结构取决于光配线网（ODN）的结构。通常ODN可归纳为单星型、树型、总线型和环型等四种基本结构，也就是PON的四种基本拓扑结构。单星型结构单星型结构是指用户端的每一个光网络单元（ONU）分别通过一根或一对光纤与端局的同一OLT相连，形成以光线路终端（OLT）为中心向四周辐射的星型连接结构。树型结构在PON的树型结构（也叫多星型结构）中，连接OLT的第一个光分支器（Optical Branching Device，OBD）将光分成n路，每路通向下一级的OBD，如最后一级的OBD也为n路并连接n个ONU。总线型结构

22、总线（bus）型结构的PON通常采用非均匀分光的光分路器（OBD）沿线状排列。环型结构环型结构相当于总线型结构组成的闭合环，其信号传输方式和所用器件与总线型结构差不多。,2023/3/1,42,无源光网络技术PON-PON的拓扑结构（2/2）,2023/3/1,43,PON关键技术-PON双向传输技术（1/2）,OLT至ONU的下行信号传输过程是：OLT送至各ONU的信息采用光时分复用（Optical Time Division Multiplexing，OTDM）方式组成复帧送到馈线光纤；通过无源光分路器以广播方式送至每一个ONU，ONU收到下行复帧信号后，分别取出属于自己的那一部分信息各O

23、NU至OLT的上行信号采用：OTDMA、OWDMA、OCDMA及OSCMA,2023/3/1,44,PON关键技术-PON双向传输技术（2/2）,光时分多址（OTDMA）光时分多址（Optical Time Division Multiple Access，OTDMA）方式是指将上行传输时间分为若干时隙，在每个时隙只安排一个ONU，以分组的方式向OLT发送分组信息，各ONU按OLT规定的顺序依次向上游发送。光波分多址（OWDMA）光波分多址（Optical Wavelength Division Multiple Access，OWDMA）接入技术，将各ONU的上行传输信号分别调制为不同波长的

24、光信号，送至OBD（光分路器）后，耦合到馈线光纤；到达OLT后，利用光分波器分别取出属于各ONU的不同波长的光信号，再分别通过光电探测器解调为电信号。光码分多址（OCDMA）光码分多址（Optical Code Division Multiple Access，OCDMA）是指给每一个ONU分配一个多址码。光副载波多址（OSCMA）光副载波多址（Optical SubCarrier Multiple Access，OSCMA）采用模拟调制技术，将各个ONU的上行信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段，然后用此模拟射频信号分别调制各ONU的激光器（laser Device，LD），把波长相同

25、的各模拟光信号传输至OBD合路点后再耦合到同一馈线光纤到达OLT，在OLT端经光电探测器后输出的电信号通过不同的滤波器和鉴相器分别得到各ONU的上行信号。,2023/3/1,45,PON关键技术-PON双向复用技术（1/4）,光波分复用（WDM）技术 构成WDM-PON的上行回传通道有四种方案可供选择。方案一，在ONU也用单频激光器，由位于远端节点的路由器将不同ONU送来的不同波长的信号回到OLT。方案二，利用下行光的一部分在ONU调制，从第二根光纤上环回上行信号，ONU没有光源。方案三，在ONU用LED一类的宽谱线光源，由路由器切取其中的一部分；由于LED功率很低，需要与光放大器配合使用。方

26、案四，与常规PON一样，采用多址接入技术，如TDMA，SCMA等。,2023/3/1,46,PON关键技术-PON双向复用技术（2/4）,光时分复用（OTDM）技术OTDM的复接可分为两种，即以比特为单位进行逐比特交错复接和以比特组为单位的逐组交错复接。光码分复用（OCDM）技术光码分复用技术在原理上与电码分复用技术相似。光频分复用（OFDM）技术OWDM和OFDM技术都是在光层按其波长将可传输带宽范围分割成若干光载波通道。,2023/3/1,47,PON关键技术-PON双向复用技术（3/4）,光副载波复用（OSCM）技术OSCM技术不同于OWDM和OFDM技术，OWDM和OFDM都是指光波层

27、进行复用。而OSCM是电的频分复用技术和光的调制技术的结合。OSCM技术的最大优点是：可采用成熟的微波技术，以较为简单的方式实现宽带、大容量的光纤传输，它可构成灵活方便的光纤传输系统，可以为多个用户提供语音、数据和图像等多种业务。SCM-PON的主要缺点有以下三个方面。一是对激光器要求较高。二是相关强度噪声。三是光拍频噪声。,2023/3/1,48,PON关键技术-PON双向复用技术（4/4）,光空分复用（OSDM）技术空分复用（Space Division Multiplexing，SDM）指利用不同空间位置传输不同信号的复用方式，如利用多芯缆传输多路信号就是空分复用方式。时间压缩复用（TC

28、M）技术时间压缩复用（Time Compression Multiplexing,，TCM）又称“光乒乓传输”。,2023/3/1,49,PON基本功能模块,2023/3/1,50,PON功能结构-光线路终端（OLT）功能结构（1/2）,2023/3/1,51,PON功能结构-光线路终端（OLT）功能结构（2/2）,OLT功能结构,2023/3/1,52,PON功能结构-光网络单元（ONU）功能结构（1/2）,2023/3/1,53,PON功能结构-光网络单元（ONU）功能结构（2/2）,ONU功能结构,2023/3/1,54,PON功能结构-光配线网（ODN）功能结构（1/4）,2023/3

29、/1,55,PON功能结构-光配线网（ODN）功能结构（2/4）,2023/3/1,56,PON功能结构-光配线网（ODN）功能结构（3/4）,光通道衰减类别定义,2023/3/1,57,PON功能结构-光配线网（ODN）功能结构（4/4）,组成ODN的无源原件单模光纤/光缆带状光纤光纤链接光分路器波分复用器光衰减器光滤波器熔接头,2023/3/1,58,PON功能结构-适配功能块（AF）功能结构,2023/3/1,59,PON功能结构-操作管理维护功能,通用OAM功能配置管理性能管理故障管理安全管理计费管理OAN特有OAM功能设备子系统（OLT、ONU的机箱、机架、供电及光纤的配线盘和配线架

30、等）传输子系统（包括设备的电路和光电转换）光子系统（包括光纤、光分支器、滤波器等）业务子系统（包括各种业务和与OAN核心功能适配的部分）,2023/3/1,60,PON功能结构-光接入网（OAN）基本性能,2023/3/1,61,PON网络示意,2023/3/1,62,PON网络设备-OLT设备,2023/3/1,63,PON网络设备-ONU及ODN设备,2023/3/1,64,ATM无源光网络（APON）-概述（1/3）,APON:ATM PON，在PON上传送ATM信元；标准规范：ITU-T的G.983；ONU与OLT之间传送ATM信元；速率：上/下行对称：155.52Mbps/155.5

31、2Mbps；上/下行非对称：155.52Mbps/622.08Mbps；无放大器作用距离：20km；双向通信：SDM，上下行分别使用一条光纤，波长1310nm区；WDM，异波长双工(上：1310nm,下：1550nm)；传输技术：上、下行均采用时分复用。,2023/3/1,65,ATM无源光网络（APON）-概述（2/3）,（1）理想的光纤接入网：无源纯介质的ODN对传输技术体制的透明性，使APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到大楼的最佳解决方案。（2）低成本：树型分支结构，多个ONU共享光纤介质使系统总成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维护运营成本大为降低。（3）高可

32、靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性较有源OAN大大提高。（4）综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互视频业务（CATV和VOD）能力。,2023/3/1,66,ATM无源光网络（APON）-概述（3/3）,FTTx by ATM-PON系统,2023/3/1,67,ATM无源光网络（APON）-系统结构,组成：OLT、ODN、ONU，网络侧连接ATM交换机；拓扑：无源双星结构；用户数：一个ODN最多支持32个ONU(即1个OBD支持的ONU数)；当ONU大于32时，要求一个OLT提供多个ODN接口。,2023/3

33、/1,68,APON参考配置及功能模块,2023/3/1,69,APON参考配置及功能模块-OLT功能模块,2023/3/1,70,APON参考配置及功能模块-ONU功能模块,2023/3/1,71,ATM无源光网络（APON）-网络分层结构,2023/3/1,72,ATM无源光网络（APON）-上下行工作原理（1/5）,上行信道来自网络终端（NT）的用户数据由AAL或CLAD适配成ATM格式ATM信元由ONU装配成APON帧格式APON帧进入ODN传输下行信道接收到的ATM信元按照VPI/VCI分路，转换后送到用户,2023/3/1,73,ATM无源光网络（APON）-上下行工作原理（2/5

34、）,下行方向下行：传输连续信元流；下行：局端的ATM信元OLT封装成连续时隙流下行帧以广播方式传送各ONU收到信元流，取出属于自己VCI/VPI的信元用户终端；上行方向上行：采用TDMA技术(动态分配)传送突发信元流；上行：各ONU共享ODN，且数据突发性强；上行：各ONU向OLT申请带宽OLT授权ONU发送(上行的发送时隙、带宽分配等)获得授权的ONU在指定时隙发送。,2023/3/1,74,ATM无源光网络（APON）-上下行工作原理（3/5）,2023/3/1,75,ATM无源光网络（APON）-上下行工作原理（4/5）,2023/3/1,76,ATM无源光网络（APON）-上下行工作原

35、理（5/5）,2023/3/1,77,ATM无源光网络（APON）-帧格式,下行速率为155.52Mbps时，每帧56个信元；下行速率为622.08Mbps时，每帧224个信元；下行每信元长53字节，其中每27信元插入1个OAM信元。,2023/3/1,78,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（1/8）,为何需要测距？下行传输采用TDM方式，不需要测距技术；上行采用TDMA（时分多址），存在传输时延差，需要测距技术，以保证每个时隙的数据彼此独立，互不干扰；APON结构中，各ONU到OLT的物理距离不等，则各ONU到OLT的传输时延不同，如不进行时延补偿，会出现时隙的重叠，造成数据的

36、干扰；为确保多个ONU到OLT之间的正确传输，必须引入测距机制，使各ONU到OLT的逻辑距离相等；测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来控制ONU调整期信号的发送时延。,2023/3/1,79,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（2/8）,无测距或测距不准时的情况,2023/3/1,80,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（3/8）,测距的目的是补偿因ONU与OLT之间的距离不同而引起的传输时延差异，使所有ONU到OLT的逻辑距离相同。,2023/3/1,81,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（4/8）,测距功能是在OLT的控制下完成的

37、静态测距测距时ONU没有传输用户业务ONU新开始运行时时延时的调整值一般都比较大动态测距测距时ONU上有业务运行补偿光路及器件延时特性随环境和时间变化而发生的变化时延时调整值一般比较小即时性调整，贯穿系统整个运行过程,2023/3/1,82,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（5/8）,测距功能要求技术上简单直接，易于实现性能上测距快速可靠，精度高，对运行业务的QoS影响小经济上实现成本低，用户负担少,2023/3/1,83,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（6/8）,测距基本策略单独测距+传输数据时测距相结合单独测距在ONU初装联网时必须进行传输数据时测距可根据OL

38、T的配置而定测距的基本原理OLT向ONU发送测距允许消息，消息中指明ONU的上行应答的时隙ONU在指定的上行时隙中用测距PLOAM信元应答OLT计算往返时延，并与理想时延比较，计算出差值，发送一个测距时间给ONUONU根据测距时间调整均衡时延值,2023/3/1,84,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（7/8）,测距过程,2023/3/1,85,ATM无源光网络（APON）技术要点-测距技术（8/8）,（1）扩频法测距粗测时OLT向ONU发出一条指令，通知ONU发送一个特定低幅值的伪随机码，OLT利用相关技术检测出从发出指令到接收到伪随机码的时间差，并根据这个值分配给该ONU一个

39、均衡时延Td。（2）带外法测距粗测时OLT向ONU发出一条测距指令，ONU接到指令后将低频小幅的正弦波加到激光器的偏置电流中，正弦波的初始相位固定。（3）带内开窗测距带内开窗测距的最大特点是粗测时占用通信带宽，当一个ONU需要测距时，OLT命令其他ONU暂停发送上行业务，形成一个测距窗口供这个ONU使用。,2023/3/1,86,ATM无源光网络（APON）技术要点-快速比特传送,快速比特传送技术 测距精度有限，各ONU到达OLT的上行比特流存在相位差异 需要采用某种技术实现快速同步 基本策略先实现位同步、再进行信元同步 普通的滑动技术不能满足快速同步技术，需要采用其它技术,2023/3/1,

40、87,ATM无源光网络（APON）技术要点-突发信号收发,突发信号的收发需要快速开启和关闭光电路，以适应上行的突发数据传输接收端，需要快速调整接收门限，以适应不同距离用户的信号衰减,2023/3/1,88,ATM无源光网络（APON）技术要点-扰码技术,搅码技术（扰码）为了保证共享介质传输的安全性，引入搅码技术在发送端：通过一个随机码对信息进行异或运算后传送在接收端：采用相同的随机码再进行一次异或运算，得到原始数据,2023/3/1,89,ATM无源光网络（APON）技术要点-MAC技术,信元的时隙分配(带宽管理)由OLT完成；ONU进行带宽申请(提供数据优先级和所需带宽)；OLT按照某种算法

41、进行带宽分配，指明上行帧的传送时隙；ONU在规定时隙上传数据。,2023/3/1,90,以太网无源光网络EPON-概述（1/2）,EPON：Ethernet PON，在PON上传送Ethernet帧；基于Ethernet技术和PON技术；网络结构与APON类似；MAC协议与APON不同；速率：下行 百兆/千兆，广播方式；上行 百兆/千兆，共享；传输技术：SDM实现双工，上、下行均采用时分复用。,2023/3/1,91,以太网无源光网络EPON-概述（2/2）,EPON技术特点 EPON与APON相比，其上下行传输速率比APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本；除帧结构和APON

42、不同外，其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似，其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传输方式。（1）高带宽：从目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千Mbit/s信道。（2）低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本，它采用PON结构，使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本，降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。（3）易兼容：EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。,2023/3/1,92,以太网无源光网络EPON-系统结构（1

43、/2）,网络结构与APON相似，但：接入的主干网为以太网；传输的数据流为以太帧流；局端使用Ethernet交换机接入Internet；,2023/3/1,93,以太网无源光网络EPON-系统结构（2/2）,EPON主要分成三部分光线路终端（OLT）OLT位于局端，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT根据IEEE 802.3协议，将数据封装为可变长度的数据包，以广播方式传输给所有ONU。光配线网络（ODN）光网络单元/光网络终端（ONU/ONT）ONU/ONT位于用户端。ONU的主要功能是选择接收OLT发送的广播数据；响应OLT发出的测距

44、及功率控制命令，并作相应的调整；对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送；实现其他相关的以太网功能。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。,2023/3/1,94,以太网无源光网络EPON-数据传输（1/5）,EPON传送可变长Ethernet帧（641518字节）下行：固定长度帧的连续数据流（2ms），内含多个不同长度的以太帧（时隙）头部校验部分，其中：信息头部含ONU标识符和同步头上行：采用TDM技术，每个ONU在授权给定的时隙内发送数据帧，不会发生碰撞（注：申请带宽时可能发生碰撞）。帧长度也为2ms 注意：EPON中也存在测距、带宽申请与分配

45、、安全性问题,2023/3/1,95,以太网无源光网络EPON-数据传输（2/5）,EPON下行传输帧结构如图所示，它由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成，其传输速率为1.250Gbit/s，每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。,2023/3/1,96,以太网无源光网络EPON-数据传输（3/5）,EPON系统的上行帧结构，帧长与下行帧长相同，也是2ms，每帧有一个帧头，表示该帧的开始；每帧还包含若干个长度可变的时隙，每个时隙分配给一个ONU，各个ONU发送的上行数据包，以TDM方式复合成一个连续的数据流，通过光分配器耦合送入光纤传输。,2023/3/1,97,以太网无源光网络EPON-

46、数据传输（4/5）,EPON在上行传输时，采用TDMA技术将多个ONU的上行信息组织成一个TDM信息流传送到OLT，如图所示。,2023/3/1,98,以太网无源光网络EPON-数据传输（5/5）,EPON上行帧结构及其组成的过程如图所示。每个ONU有一个TDM控制器，它与OLT的定时信息一起，控制上行数据包的发送时刻，以避免复合时相互间发生碰撞和冲突。,2023/3/1,99,以太网无源光网络EPON-EPON光路波长分配（1/2）,EPON的光路可以使用两个波长，也可以使用三个波长。EPON的两波长结构如图所示，1510nm波长用来携带下行数据、语音和数字视频业务，1310nm波长用来携带上行用户语音信号和点播数字视频、下载数据的请求信号。,2023/3/1,100,以太网无源光网络EPON-EPON光路波长分配（2/2）,EPON的三波长结构如图所示，除使用1510nm波长携带下行数据、语音和数字视频业务外，另外使用1550nm波长携带下行CATV业务。,2023/3/1,101,以太网无源光网络EPON-EPON关键技术,突发同步大动态范围光功率接收测距和ONU数据发送时刻控制带宽分配实时业务传输质量安全性和可靠性,2023/3/1,102,本章思考复习题,第154页：1、11、12,2023/3/1,103,作业,第154页 1、3、7,