EPON在用户接入网的应用研究与实现硕士学位论文.doc
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1、 摘要本课题“EPON在用户接入网的应用研究与实现”是采用EPON (Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络)宽带光纤接入技术实现FTTH (Fiber ToThe Home光纤到户)、FTTB (Fiber ToThe Building光纤到楼)、FTTO (Fiber ToThe Office光纤到办公室)等方案,从而实现数据、VoIP (Voice over Internet Protocol语音)和IPTV (远程视频)“三网合一”的业务带宽需求。并且具有一定的运行、维护和管理功能。论文第一部分介绍了EPON技术在国内外的发展情况,PON技术的
2、发展过程,PON的标准现状,综合比较EPON与GPON (Gigabit Passive Optical Network千兆无源光网络)的优缺点;根据国外EPON的发展规律,论文制定了EPON在中国的业务预测模型;并详细描述了EPON的基本原理、关键技术和技术优势。第二部分分析EPON在用户接入网的应用。首先分析研究EPON的组网应用,总结分析EPON在工程实施中的设计要点,包括OLT的部署方案,ONU部署方案以及分光器的布放方式和原则;然后列举典型住宅小区、工业区、别墅区和边远山区的接入方案。第三部分是本文的重点,结合具体工程实例,提出并验证FTTH、FTTB、FTTO等接入模式的实现方案,
3、研究探讨了EPON在运营商网络运营中的不同建设模式。由于现有商业楼宇组网结构复杂、不便于管理、需要固定机房、建设成本高等问题,特提出了将EPON应用于商业楼宇的方案,总结了业务应用模式,方案有效解决了现有商业楼宇组网方案的种种弊端。同时,也提出了将EPON应用于小区的方案,由于现有ONU的成本相对较高,因此FTTH+LAN是较好的选择,该接入方式的建设成本与ADSL(Asymmetrie Digital Subscriber Line 不对称数字用户线)基本相同,但系统效率明显增强,因此可以考虑逐步替代ADSL的接入方案。最后,为验证EPON应用方案的可行性,确保EPON系统在业务提供、系统性
4、能等方面能够满足业务的需求,本章还描述和总结了参与EPON系统测试的整体情况,包括测试配置、内容和结果。论文主要特色通过查找、搜集的大量宽带接入网相关资料,对EPON的技术发展、与其他接入技术的比较与功能进行了详细的介绍;深刻研究了EPON的原理结构、相关协议及主要关键技术;根据查找资料,结合工作经验,总结EPON在工程实施中的设计要点,提出EPON接入网方案;以工作中实际工程为案例,具体说明EPON在用户接入网中应用,提出EPON技术在不同接入模式的设计方案。提出FTTH+LAN的新型组网模式,既实现EPON的高带宽、高速率、易管理等优点,又解决ONU投入成本高的问题,是目前可行的接入网建设
5、方案;在实验室进行试验,对EPON系统、互联互通进行了测试,论证了应用方案的可行性,EPON技术已经比较成熟,各项性能指标能够满足现有网络的应用需求。关键词:以太网无源光网络,光纤到户,光网络单元,光线路终端,光配线单元AbstractThe issues that The Research and Realization of EPON Application in Access Network adopts the technique of Ethernet passive network . It can realize the triple-play business of data,
6、 VoIP and IPTV , It can also have the function of certain operation , maintain and management .The first part of paper describes EPON technology development at home and abroad, the development process of PON, the standards of EPON, comparing EPON and GPON (Gigabit Passive Optical Network) the advant
7、ages and disadvantages; foreign EPON in accordance with the laws governing the development of EPON thesis developed in China forecast model; and a detailed description of the basic principles of the EPON, the key technical and technological superiority. Analysis EPON access network applications in t
8、he second part of paper. analysis of the implementation of EPON in engineering design features, including the deployment of OLT program, ONU, as well as the deployment of the programs deployment spectrophotometric methods and principles; and then cited a typical residential district, industrial dist
9、rict, the villa area and remote access program of the mountains. The third part is the focus of this article, examples of specific projects and put forward and verified FTTH, FTTB, FTTO access patterns, such as the realization of the program, research on EPON network operators in the operator of the
10、 different model-building. Existing commercial buildings as a result of network structure of the complex, not easy to manage, the need for fixed rooms, the high capital cost, will be put forward for the EPON program applies to commercial buildings, summed up the business application model, the progr
11、am an effective solution to the existing commercial building group All the shortcomings of network programs. At the same time, also raised the EPON program applies to residential, because of the existing relatively high cost of ONU, FTTH + LAN is therefore a better choice, the construction of the ac
12、cess cost of ADSL (Asymmetrie Digital Subscriber Line Asymmetric Digital Subscriber Line) is basically the same, but the system efficiency significantly increased, and therefore may consider a gradual program to replace ADSL access. Finally, to verify the feasibility of EPON applications to ensure t
13、hat the EPON system in the business, and other aspects of system performance to meet business needs, this chapter also describes and summarizes the participation in the overall EPON system testing, including test configuration, content and results. The main features of the paperBy looking to collect
14、 a large number of broadband access network information, the development of the EPON technology, with other access technologies and features introduced in detail; EPON-depth study of the principles of structure, related agreements and key technologies; Find information based on combining work experi
15、ence, sum up the implementation of EPON in engineering design features, the EPON access network programs; To work for practical engineering cases, specify the EPON access network in the user application, the District of FTTH + LAN network model is more feasible at present the construction of the acc
16、ess network programs; Tested in the laboratory of EPON system interoperability has been tested, demonstrated the feasibility of applications, EPON technology is more mature, the performance of existing networks to meet the application requirements. Keywords:EPON , FTTH , ONU , OLT , ODN , GPON目录摘要iA
17、bstractiii图目录IV表目录V第1章 绪论11.1 引言11.2 国内外发展情况11.2.1 国际EPON发展情况11.2.2 国内EPON发展情况31.3 课题主要研究工作3第2章 EPON技术综述52.1 PON技术发展52.2 EPON的标准化情况72.3 EPON与GPON的技术比较82.3.1 技术参数比较82.3.2 技术成熟度比较82.3.3 成本比较92.4 市场发展综述102.5 EPON业务预测模型122.6 本章小结15第3章 EPON网络体系结构163.1 EPON原理163.1.1 EPON网络结构163.1.2 EPON传输原理183.2 EPON协议栈结构
18、213.2.1 EPON层次模型213.2.2 MPCP子层213.2.3 EPON的物理层223.3 EPON关键技术263.3.1 EPON数据链路层关键技术263.3.2 EPON物理层关键技术303.3.3 EPON的QoS313.4 本章小结33第4章 EPON组网设计与实现344.1 EPON组网设计344.1.1 OLT部署方案344.1.2 分光器布放方式344.1.3 分光器布放原则354.1.4 ONU部署方案354.1.5 组网应用方案364.2 EPON工程实例384.2.1 EPON在住宅小区中应用方案384.2.2 EPON在商业楼宇中应用方案454.2.3 EPO
19、N在别墅区中应用方案484.3 经济性分析504.4 本章小结51第5章 EPON网络技术测试535.1 测试目的535.2 测试配置545.3 测试内容及结果545.4 本章小结59第6章 总结与展望61参考文献63作者简历65致谢66图目录图 2.1 部分国家互联网普及率13图 2.2 中国宽带网民规模对比13图 3.1 EPON参考结构16图 3.2 上下行传输原理19图 3.3 EPON的层次模型21图 3.4 LLID在帧中的位置24图 3.5 测距和时延补偿29图 4.1 小区EPON系统和IP网对接组网示意图39图 4.2 小区EPON系统网管组网示意图44图 4.3 商业广场E
20、PON系统FTTB组网示意图47图 4.4 14号地块EPON系统FTTH组网示意图49表目录表 2.1 EPON与GPON主要技术参数比较表8表 4.1 小区OLT、OBD和ONU安装表39表 4.2 小区设备配置情况41表 4.3 小区光通道衰减核算表44表 4.4 商业广场光通道衰减核算表47表 4.5 14号地块光通道衰减核算表49表 4.6 各种宽带接入技术比较50表 4.7 三种接入方式投资成本比较51表 5.1 测试设备列表54表 5.2 测试仪表列表54表 5.3 上行以太网包吞吐量55表 5.4 下行以太网包吞吐量55表 5.5 上行以太网转发时延55表 5.6 下行以太网转
21、发时延55表 5.7 上行以太网丢包率56表 5.8 下行以太网丢包率56第1章 绪论1.1 引言随着Internet迅猛发展,网络用户对网络带宽需求日渐增长。为满足市场需要,通信网的主干部分已经发生了巨大变化,而一直变化较少的传统接入网已成为整个网络中的瓶颈,各种新的宽带接入技术成为研究的热点。EPON(以太无源光网络)作为一种新型的光纤接入网技术,采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用PON技术,在链路层上使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有
22、以太网的兼容性;方便的管理等等。由于EPON的众多优点,它越来越受到人们的青睐,即将成为宽带接入网一种最有效的通信方法。中国电信集团积极推进FTTx的试验和建设,从2005年开始,组织在广东、上海、湖北、北京4个地区开展了FTTH的现场试验,对FTTH相关的技术标准、规划建设、业务应用、运行维护方面进行研究和探索。1.2 国内外发展情况1.2.1 国际EPON发展情况日本:日本是全球FTTH发展最好的国家,日本政府将FTTH的普及程度视为社会信息化先进程度的标志,为此日本政府积极推动FTTH的发展。继2001年日本开始实行“e-japan”计划以及2004年底日本政府提出“u-japan”计划
23、后,2006年8月日本又推出“下一代宽带发展战略2010”,目标是:2010年宽带覆盖率达到100%,让没有宽带建设的区域降为零;2010年日本90%的家庭都可接入超高速(传输速率为30Mb/s)网络。2007年12月日本召开“消除数字鸿沟战略会议”,重点是尽力消除大城市、中小城市与农村之间的信息差别,为此日本政府计划由国家和地方政府负担部分费用,将光纤铺设至人口稀少地区,包括乡村地区,日本政府的一系列有力的政策极大地推动了日本FTTH的发展。目前日本的FTTH网络为商业用户提供1Gbps接入速率的服务,向一般家庭提供100Mbps接入速率的服务。韩国:韩国是目前FTTB/FTTH家庭普及率居
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