毕业设计（论文）无源光网络在兰宝小区中的应用.doc

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1、 摘 要 随着以太网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展，人们提出了速率高达1 Gbit/s以上的宽带PON技术，主要包括EPON和GPON技术：“E”是指Ethernet，“G”是指吉比特级。本次论文主要阐述了接入网的概念和功能及发展状况，由接入网引入光接入网的概念和基本特点。其次叙述了无源光网络PON的技术和应用，分别讲述了EPON和GPON的技术概念原理和比较，由现在PON技术的发展展望了面向未来的接入方式GEPON技术，最后由应用过程中遇到的基本故障，做了进一步的讲解。关键字：光接入网、EPON、GPON 目 录第一章 光接入技术的概述31. 接入网的技术31.1 概述31.2

2、接入网的主要功能31.3 接入网的发展状况41.4 接入技术分类52. 光纤接入网技术.52.1 光纤接入网的基本组成.52.2 无源光网络接入技术-PON.62.3 基于ATM无源光网络接入技术-APON82.3.1 APON的应用82.3.2 APON的延续-GPON82.4 以太网无源光网络接入技术-EPON92.5 有源光网络的技术-AON.10第二章 PON技术及应用142.1 PON技术的概念及特点142.2 PON技术的原理142.3 PON的技术152.3.1 EPON技术16 2.3.2 GPON技术222.3.3 面向未来的接入方式-GEPON技术262.4 EPON和GP

3、ON的比较322.5 PON技术在语音+数据+图像接入中的应用32 2.5.1 语音业务的解决方案32 2.5.2 视频业务的解决方案33第三章 分析处理常见故障333.1 不能打电话不能上网333.2 能打电话不能上网333.3 上网速度慢343.4 上网时经常中断353.5 错误代码的意思353.6 常见解决思路和步骤35致 谢37参考文献38第一章 光接入技术的概述1. 接入网的技术 1.1 概述 接入网(AN Access Network)是电信网的重要组成部分,位于电信网的最低层,是各运营商电信业务落地的必经之路，是网络运营的基础。 接入网是连接用户终端设备和某种业务网网络节点之间的

4、网络设施。 接入网的概念来自电话业务网，现代接入网的特点表现为综合业务的接入，特别是多媒体业务和IP业务的综合接入。一般来讲，接入网是业务节点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体所组成， 以及为传送信息业务提供所需承载能力的实施系统。所以说接入网实际就是完成用户终端/网络与业务节点的连接。从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网（Customer Premises Network，CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网指公用电信网部分。公用电信网又可划分为三部分，即：长途网（长途端局以上部分）、中继网（即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分）和接入网（即端局

5、至用户之间的部分）。按照ITU-T G.902的定义，接入网（AN）是由业务节点接口（Service Node Interface，SNI）和相关用户网络接口（User Network Interface，UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输设施）所组成的，它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。IP接入网是IP用户和IP服务提供者之间提供接入能力的实体组成，由这些实体提供承载IP业务的能力。定义中的IP服务提供者是一种逻辑实体，它可能是一个服务器群组，可能是一个服务器，甚至可能是一个提供IP服务的进程。 1.2 接入网的主要功能 如图1-1所示，接入网主要有五项功能

6、，即用户端口功能，业务端口功能、核心功能、传送功能和AN系统管理功能。 用户端口功能（UPF：User Port Function）是使特定的UNI 的要求适配到核心功能和管理功能。接入网可以支持多个不同的接入业务并要求特定功能的用户网络接口。具体的UNI要根据相应接口规定和接入承载能力的要求，即传送信息和协议的承载体来确定。业务端口功能（SPF：Service Port Function）能使特定业务节点接口（SNI）规定的要求适配到公共承载体，以便在核心功能中能够处理和选择用于用户接入网系统功能处理的有关信息。核心功能（CF：Core Function）处于UPF和SPF之间，使单个用户端

7、口的承载要求或业务端口的承载要求与公共传送承载体相适配。包括依据所需协议进行适配及按照用户接入网的传送复用要求进行协议承载处理。在用户接入网中可以对核心功能进行分配。 图1-1 接入网功能结构 1.3 接入网的发展状况 早期的电信网只能为用户提供话音业务的服务,这样每个用户到交换局必须要有一对金属线相连接， 这时的用户接入网就是由许多连接到各不同服务区的金属电缆所组成。这种接入网由主干电缆配线和用户线组成，在实际的配置中为了提高通信的可靠性并且防止因电缆线对的损坏而影响通信，通常在配置这三种电缆时应使主干电缆的线对数大于配线电缆的线对数，配线电缆的线对数大于用户电缆的线对数，用户电缆的线对数应

8、大于实际的用户数。但是随着经济的飞跃发展人们的物质生活和文化生活水平的不断提高人们对信息的交换不再仅仅停留在话音业务上，而要求有图像数据高清晰度电视等的综合数字业务的交流。无论运营商的骨干网络资源多么丰富，如果不能解决网络“最后一公里”的接入落地问题，很难取得良好的经济效益。接入网的安全可靠性、业务承载能力直接影响到用户对电信网的满意程度，影响运营者的企业形象。因此，接入网的建设和发展成为运营商关注的焦点，也是电信网络建设投资的重点。据统计，接入网的建设投资占据电信网络投资的60以上，其网元规模远远超出核心网的规模。作好接入网络和业务的规划，是运营商实现网络增值和可持续性发展的重要保证。所以这

9、就使得接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。 1.4 接入技术分类 接入网研究的重点是围绕用户对话音、数据和视频等多媒体业务需求的不断增长，提供具有经济优势和介入优势的接入技术来满足用户的需求。接入网的分裂多种多样，可以暗传输介质、拓扑结构、实用技术、接口标准、业务带宽、业务种类等进行分类。就目前的技术研究现状而言，接入网主要分为有线接入网和无线接入网两大类。有线接入网又分为铜线接入网、光纤接入网和混合光纤、同轴电缆接入网；无线接入网分为固定无线接入网和移动无线接入网两种，包括蜂窝通信、地面微波通信和卫星通信等不同形式。2. 光纤接入网技术近年来，以

10、互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。 光纤接入网泛指以光纤作为主要传输媒介的接入网。根据光机入网中ODN是由无源器件还是有源器件组成，光接入网可分为有缘光接入网和无源光接

11、入网。 2.1 光纤接入网的基本构成 光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备光网络单元和局端设备光线路终端，它们通过传输设备相连。系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。它们在整个接入网中完成从业务节点接口(SNI)到用户网络接口(UNI)间有关信令协议的转换。接入设备本身还具有组网能力，可以组成多种形式的网络拓扑结构。同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能，通过透明的光传输形成一个维护管理网，并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理。 OLT的作用是

12、为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。 ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大

13、的灵活性。 光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。 T用户侧网络侧UNIS/RR/SSNIOLTODUNSNONUONUAF接入网系统管理功能 图1-2 光纤接入网结构模型 2.2 无源光网络接入技术-PON无源光网络（Passive Optical Network, PON），是指在OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）和ONU（Optical Network Unit，光网络单元）之间是光分配网络(ODN，Opti

14、cal Distribution Network，光配线网)，没有任何有源电子设备，它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的PON。无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部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，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON中最主要的三部分包括位于局端的OLT、终端ONU、以及ODN。PON“无源”是指ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部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，提高了系统可靠性

15、，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务，APON提供的VP专线业务设备成本低，体积小，省电、系统可靠稳定、性能价格比有一定优势。第二步实现一次群和二次群电路仿真业务，提供企业内部网的连接和企业电话及数据业务。第三步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其它业务，成为名副其实的全业务接入网系统。 APON采用基于信元的传输系统，允许接入网中的多个用户共享整个带宽。这种统计复用的方式，能更加有效地利用网络资源。APON能否大量应用的一个重要因素是价格问题。目前第一代的实际APON产品

16、的业务供给能力有限，成本过高，其市场前景由于ATM在全球范围内的受挫而不确定，但其技术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本，在新建地区，高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区，此时敷设PON系统，无论是FTTC，还是FTTB方式都是一种有远见的选择。在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水平是APON技术生存和发展的关键。 IPPON的上层是IP，这种方式可更加充分地利用网络资源，容易实现系统带宽的动态分配，简化中间层的复杂设备。基于PON的OAN不需要在外部站中安装昂贵的有源电子设备，因此使服务提供商可以高性价比地向企业用户提供所需的带宽。 无源光网络（PON）是一种纯介质网络

17、，避免了外部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，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。无源光接入网的优势具体体现在以下几方面： （1）无源光网体积小，设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。 （2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。 （3）安装方便，它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上，或放置于“H”杆上，无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。 （4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光

18、器实现光功率的分配。 （5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。 （6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。 2.3 基于ATM无源光网络接入技术-APONAPON是ATM-PON的简称。ATM是一种基于信元的传输协议，近年来，被越来越广泛地应用于接入网上以提供视频广播、远程教学、以及数据通信等多种业务。ATM技术能为接入网提供动态的带宽分配，从而更适合宽带数据业务的需要。可以运行在多种物理层技术上，DSL技术和PON技术均可为ATM的

19、运行提供物理平台。 2.3.1 APON的应用l APONet与ATM/SDH环构建宽带城域接入网l 局域网互联 2.3.2 APON的延续-GPONGPON技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON技术标准，PON是英文“无源光网络”的缩写。而GPON(Gigabit-Capable PON) 最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。 基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的 OLT(光线路终

20、端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元 )，连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管系统组成。 2.4 以太网无源光网络接入技术-EPONEPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。EP

21、ON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标 准IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490 nm，上行1310

22、nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km和20 km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率(线路速率为1.25 Gbit/s)。在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ON

23、U之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。 利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID(LLID=0xFF)作为单拷贝广播(SCB)信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。此外，IEEE 802.3-2005还定义了特定的机构扩展机制，以实现对OAM功能的扩展，并用于其他链路层或高层应用的远程管理和控制。相对于BPON和GPON，EPON协议简单，对光收发模块技术指标要求低，因此系统成本较低。另外，它继承了

24、以太网的可扩展性强、对IP数据业务适配效率高等优点，同时支持高速Internet接入、语音、IPTV、TDM专线甚至CATV等多种业务综合接入，并具有很好的QoS保证和组播业务支持能力，是目前建设高质量接入网的重要备选技术之一。 2.5 有源光网络接入技术-AON有源光网络（Active Optical Network,AON）是由OLT,ONU,ODT和光纤传输线路构成。ODT可以是一个有源复用设备，远端集中器（HUB），也可以使一个环网。一般有源光网络属于一点到多点光通信系统，按其传输体制可分为准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hiresrchy,PDH）和同步

25、数字序列（Synchronous Digital Hiresrchy,SDH）两大类。 2.5.1 基于SDH的有源光网络SDH的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出，称之为同步光网络（Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的，适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分）在物理媒质如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部（ITUT）的前身国际电报电话资询委员会（CCITT）于1988年接受SONET概念，并与美国标准协会（ANSI）达成

26、协议，将SONET修改后重新命名为同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy,SDH）,使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。 SDH网是对原有PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy准同步数字系列）网的一次革命。PDH是异步复接，在任一网络节点上接入接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程，并且PDH只规定了电接口，对线路系统和光接口没有统一规定，无法实现全球信息网的建立。随着SDH技术引入，传输系统不仅具有提供信号传播的物理过程的功能，而且提供对信号的处理、监控等过程的功

27、能。SDH 通过多种容器C和虚容器VC以及级联的复帧结构的定义，使其可支持多种电路层的业务，如各种速率的异步数字系列、DQDB、FDDI、ATM等，以及将来可能出现的各种新业务。段开销中大量的备用通道增强了SDH网的可扩展性。通过软件控制使原来PDH中人工更改配线的方法实现了交叉连接和分插复用连接，提供了灵活的上/下电路的能力，并使网络拓扑动态可变，增强了网络适应业务发展的灵活性和安全性，可在更大几何范围内实现电路的保护、高度和通信能力的优化利用，从而为增强组网能力奠定基础，只需几秒就可以重新组网。特别是SDH自愈环，可以在电路出现故障后，几十毫秒内迅速恢复。SDH的这些优势使它成为宽带业务数

28、字网的基础传输网。 在接入网中应用SDH（同步光网络）的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH固有的灵活性使对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合。当然，考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性，适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑，低功耗和低成本的新型系统，其市场应用前景看好。 接入网用SDH的最新发展趋势是支持IP接入，目前至少需要支持以太网接口的映射，于是除了携带话音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。支持的方式有多种，除了现有的PPP方式外，利用VC12的级联方式来支持IP传输也是一种效率较

29、高的方式。总之，作为一种成熟可靠提供主要业务收入的传送技术在可以预见的将来仍然会不断改进支持电路交换网向分组网的平滑过渡。 2.5.2 基于PDH的有源光网络准同步数字系列（PDH）以其廉价的特性和灵活的组网功能，曾大量应用于接入网中。尤其近年来推出的SPDH设备将SDH概念引入PDH系统，进一步提高了系统的可靠性和灵活性，这种改良的PDH系统在相当长一段时间内，仍会广泛应用。 2.6 光接入网的拓扑结构 光纤接入网的拓扑结构，是指传输线路和节点的几何排列图形，它表示了网络中各节点的相互位置与相互连接的布局情况。网络的拓扑结构对网络功能、造价及可靠性等具有重要影响。其三种基本的拓扑结构是: 总

30、线形、环形和星形，由此又可派生出总线星形、双星形、双环形、总线总线形等多种组合应用形式，各有特点、相互补充。 1总线形结构 总线形结构是以光纤作为公共总线(母线)、各用户终端通过某种耦合器与总线直接连接所构成的网络结构。这种结构属串联型结构，特点是:共享主干光纤，节省线路投资，增删节点容易，彼此干扰较小；但缺点是损耗累积，用户接收机的动态范围要求较高；对主干光纤的依赖性太强。 2环形结构 环形结构是指所有节点共用一条光纤链路，光纤链路首尾相接自成封闭回路的网络结构。这种结构的突出优点是可实现网络自愈，即无需外界干预，网络即可在较短的时间里从失效故障中恢复所传业务。 3星形结构 星形结构是各用户

31、终端通过一个位于中央节点(设在端局内)具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换，这种结构属于并联形结构。它不存在损耗累积的问题，易于实现升级和扩容，各用户之间相对独立，业务适应性强。但缺点是所需光纤代价较高，对中央节点的可靠性要求极高。星形结构又分为单星形结构、有源双星形结构及无源双星形结构三种。 （1）单星形结构：该结构是用光纤将位于电信交换局的OLT与用户直接相连，基本上都是点对点的连接，与现有铜缆接入网结构相似。每户都有单独的一对线，直接连到电信局，因此单星型可与原有的铜现网络兼容；用户之间互相独立，保密性好；升级和扩容容易，只要两端的设备更换就可以开通新业务，适应性强。缺点是成本太高

32、，每户都需要单独的一对光纤或一根光纤（双向波分复用），要通向千家万户，就需要上千芯的光缆，难于处理，而且每户都需要专用的光源检测器，相当复杂。 （2）有源双星形结构：它在中心局与用户之间增加了一个有源接点。中心局与有源接点共用光纤，利用时分复用（TDM）或频分复用（FDM）传送较大容量的信息，到有源接点再换成较小容量的信息流，传到千家万户。其优点是灵活性较强，中心局有源接点间共用光纤，光缆芯数较少，降低了费用。缺点是有源接点部分复杂，成本高，维护不方便；另外，如要引入宽带新业务，将系统升级，则需将所有光电设备都更换，或采用波分复用叠加的方案，这比较困难。 （3）无源双星形结构：这种结构保持了有

33、源双星形结构光纤共享的优点，将有源接点换成了无源分路器，维护方便，可靠性高，成本较低。由于采取了一系列措施，保密性也很好，是一种较好的接入网结构。 2.7 光纤接入网的形式根据光网络单元（ONU）的位置，光纤接入方式可分为如下几种： FTTB（光纤到大楼）；FTTC（光纤到路边）；FTTZ（光纤到小区）；FTTH（光纤到用户）；FTTO（光纤到办公室）；FTTF（光纤到楼层）；FTTP（光纤到电杆）；FTTN（光纤到邻里）；FTTD（光纤到门）；FTTR（光纤到远端单元）。 其中最主要的是FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）、FTTH（光纤到用户）三种形式。FTTC主要是为住宅用户提

34、供服务的，光网络单元（ONU）设置在路边，即用户住宅附近，从ONU出来的电信号再传送到各个用户，一般用同轴电缆传送视频业务，用双绞线传送电话业务。FTTB的ONU设置在大楼内的配线箱处，主要用于综合大楼、远程医疗、远程教育、及大型娱乐场所，为大中型企事业单位及商业用户服务，提供高速数据、电子商务、可视图文等宽带业务。FTTH是将ONU放置在用户住宅内，为家庭用户提供各种综合宽带业务，FTTH是光纤接入网的最终目标，但是每一用户都需一对光纤和专用的ONU，因而成本昂贵，实现起来非常困难。 2.8 光接入网的优点与劣势与其他接入技术相比，光纤接入网具有如下优点： （1）光纤接入网能满足用户对各种业

35、务的需求。人们对通信业务的需求越来越高，除了打电话、看电视以外，还希望有高速计算机通信、家庭购物、家庭银行、远程教学、视频点播（VOD）以及高清晰度电视（HDTV）等。这些业务用铜线或双绞线是比较难实现的。 （2）光纤可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。光纤损耗低、频带宽，解除了铜线径小的限制。此外，光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，用光缆代替铜缆，可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。 （3）光纤接入网的性能不断提高，价格不断下降，而铜缆的价格在不断上涨。 （4）光纤接入网提供数据业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带综合业务数字网的需要，打破“瓶颈”，使信息高速公路畅通无阻。

36、当然，与其它接入网技术相比，光纤接入网也存在一定的劣势。问题是成本较高。尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备成本就越高。另外，与无线接入网相比，光纤接入网还需要管道资源。这也是很多新兴运营商看好光纤接入技术，但又不得不选择无线接入技术的原因。 现在，影响光纤接入网发展的主要原因不是技术，而是成本。但是采用光纤接入网是光纤通信发展的必然趋势，尽管目前各国发展光纤接入网的步骤各不相同，但光纤到户是公认的接入网的发展目标。第二章 PON技术及应用2.1PON技术的概念以及特点 无源光网络（PON） (PassiveOpticalNetwork，无源光网络)技术是一种一点到多点的光纤接入技术

37、，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。所谓“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。 无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部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，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是通信行业长期期待的技术。同有源系统比较，PON技术具有节省光缆资源、带宽资源共享，节省机房投资，设备安全性高，建网速度快，综合建网成本低等优点。2.2PON原理 PON由光线路终端（OLT）、光合分路器（Spliter）和光网络单元（ONU）组成，采用

38、树形拓扑结构。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合分路器连接如图2-1所示。 PON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。下行方向采用1490nm，上行方向采用1310nm如图2-2所示。 基于TDM/TDMA的上行/下行流量管理。在PON中，OLT与ONU之间采用的数据传输方式包括WDM/WDMA、SCM/SCMA、CDM/CDMA和TCM/TCMA，实际应用中一般采用TDM/TDMA方

39、式，在PON系统中从OLT到多个ONU其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址）方式的数据传输过程。图2-1 PON结构示意图 图2-2 PON使用WDM的上下行图2.3 PON的技术 2.3.1 EPON的技术 a. 简介EPON波分复用技术EPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSM

40、A/CD模式或全双工模式。 EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。 下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在464之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。 上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一

41、个真正的点到点网络，在EPON种，所有的ONU都属于同一个冲突域来自不同 的ONU的数据包如果同事传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。 b. EPON原理 EPON只在IEEE8023的以太数据帧格式上做必要的改动，如在以太帧中加入时戳（Time Stamp）、PONID等内容。图2-3 以太帧格式图 下行采用纯广播的方式： （1）OLT为已注册的ONU分配PONID （2）由各个ONU监测到达帧的PONID，以决定是否接收该帧 （3）如果该帧所含的PONID和自己的PONID相同，则接收该帧；反之则丢弃。 图2-4 下行图上行采用时分多址接入（TD

42、MA）技术： （1）OLT接收数据前比较LLID注册列表； （2）每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； （3）分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。 图2-5 上行图 随着EPON技术的规模应用和芯片成本的不断降低，以及光纤铺设规模的不断扩大，EPON技术将很快成为FTTx的主要接入方式之一。c. 技术特点及研发现状 局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性

43、，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资； EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM

44、和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。 EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s.在北京举办的2009中国FTTH高峰发展论坛上，中兴通讯发布了全球首台“对称”10G EPON设备样机。 EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标EPON模板准IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005标准)。在该标准中将

45、以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。 在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490 nm，上行1310 nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km和20 km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率(线路速率为1.25 Gbit/s)。 在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的