三网融合光纤到户接入网原理及系统设计.doc
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1、光纤通信原理期末总结报告学院:电气信息工程学院 题目:三网融合光纤到户接入网原理及系统设计班级:信息08-1班 组号:第二小组 学号: 05 姓名: 陈永超 目录一、三网融合:3意义:4二、光纤到户接入网原理:41、光纤接入网的基本构成42、有源光纤接入网5(1)基于SDH的有源光网络6(2)基于PDH的有源光网络63、无源光纤接入网络64、光纤接入网的形式85、光接入网的优点与劣势8三、光纤到户接入网系统设计:91.1 网络参考模型91.2 PON系统对ODN的基本要求101.3 POP系统的保护111.4 光分配网(ODN)组成和基本功能132、EPON设备配置要求142.1 业务承载能力
2、142.2.1 SNI接口和UNI接口类型142.3 功能要求152.4 网管要求172.5 环境要求202.6 电源要求213、无源光器件基本要求223.1无源光器件的选择原223.2 光纤光缆234、设备安装设计244.1 设备组网原则244.2 容量测算254.3IP地址规划原则254.4 OLT设备安装设计25三网融合光纤到户接入网原理及系统设计一、 三网融合: 三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。 三合是一种广义的、社会化的说法,在现阶段它是指在信息传递中,把广播传输中的“点”对“面”,通信传输中的“点”对
3、“点”,计算机中的存储时移融合在一起,更好为人类服务,并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指高层业务应用的融合。“三网融合”后,民众可用电视遥控器打电话,在手机上看电视剧,随需选择网络和终端,只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。 所谓“三网融合”,就是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享,避免低水平的重复建设,形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。其表现为技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互相渗透和交叉,应
4、用层上趋向使用统一的IP协议,在经营上互相竞争、互相合作,朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起,行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。意义: 它不仅是将现有网络资源有效整合、互联互通,而且会形成新的服务和运营机制,并有利于信息产业结构的优化,以及政策法规的相应变革。融合以后,不仅信息传播、内容和通信服务的方式会发生很大变化,企业应用、个人信息消费的具体形态也将会有质的变化。 三网融合将会从根本上改变我国文化信息资源保存、管理、传播、使用的传统方式和手段,为知识创新和两个文明建设营造一个汲取文化信息的良好环境。随着三网时代的到来,我们的生活将会更美好。二、光纤到户接入网
5、原理: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的作用是为接入网
6、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,其位置具有很大的灵活性
7、。 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。 2、有源光纤接入网有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON。有源光网络的局端设备(CE) 和远端设备(RE)通过有源光传输设备相连,传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术,但以SDH技术为主,本文主要讨论SDH(同步光网络)系统。 (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 NET
8、work,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。 (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。 3、无源光纤接入网络无源光网络(PON),是指在OLT和ONU之间是光分配网络(ODN),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
9、。 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。 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(
10、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。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
11、多点通信,仅利用无源分光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。 4、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
12、(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。 5、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
13、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。 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。 三、光纤到户接入网系统设计:1.1 网络参考模型 以太网无源光网络(EPON)是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向光
14、接入网,其典型拓扑结构为树型或星型,由网络侧的OLT、光分配网(ODN)和用户侧的ONU组成,如图1所示,图2为EPON协议分层和OSI参考模型间的关系 ONU1ONU2ONUnOLTSNIS/RR/SUNI光分配网(ODN)局端用户端OBD图1 EPON系统参考模型图2 EPON协议分层和OSI参考模型间的关系1.2 PON系统对ODN的基本要求1.2.1 PON系统信号传送方式 PON系统采用单纤双向方式。上行使用1310nm波长,下行使用1490nm波长。当采用波分复用方式提供CATV业务时,下行增加使用1550nm波长。在下行方向(OLT到ONU),OLT发送的信号通过一个1:N(或2
15、:N)的光分路器(或几个分路器的级联)到达各个ONU;在上行方向(ONU到OLT), 各ONU根据OLT指定的时间发送信息。ONU发送的信号只会到达OLT,而不会到达其他ONU。1.2.2 PON系统对光分配网ODN的基本要求 ODN所采用的光纤为G.652单模光纤,其上下行光链路的衰减值应不大于表1要求。EPON工作原理下行采用802.3帧广播数据的导出通过帧前导码中的LLID识别64字节GATE信息来分配带宽EPON工作原理上行由MPCP协议完成上行流的控制管理发送由64字节的REPORT信息报告ONU状态,请求带宽加密问题1.3 POP系统的保护PON系统的保护包括馈线光纤保护、OLT保
16、护和全保护三种方式。在OLT和ONU设备支持的前提下,可以根据实际需要采用相应的保护方式。对于普通用户,一般不考虑系统保护。全保护的成本较高,宜只对重要用户采用。1.3.1 馈线光纤保护 如图3所示,馈线光纤保护就是采用1:N或2:N光分路器,在分路器和OLT之间建立2条独立的、互相备份的光纤链路,一旦主用馈线光纤发生故障,通过人工改接的方式,在备用光纤链路可用的情况下切换至备用光纤的保护方式。ONU1OLTONU2ONUn图3. 馈线光纤保护方式1:N分光器备用光纤1.3.2 OLT保护 如图4所示,OLT保护就是采用2:N的光分路器,在分路器和2个互为备份的OLT之间建立2条独立的光纤链路
17、,一旦主用馈线光纤或OLT发生故障,在备用光纤链路和备用OLT可用的情况下自动切换至备用OLT的保护方式。ONU1OLT0OLT1ONU2ONUn图4. OLT保护方式2:N分光器1.3.3 全保护 如图5所示,全保护就是PON系统对OLT、ODN、ONU均提供备份的保护方式,可采用互为热备份方式。图5. 全保护方式ONU10OLT0OLT1ONU20ONUn12x1:N分光器ONU11ONU21ONUn01.4 光分配网(ODN)组成和基本功能1.4.1 光分配网定界 如图1所示,光分配网(ODN)位于OLT和ONU之间,其定界接口为紧靠OLT的光连接器后的S/R参考点和ONU光连接器前R/
18、S参考点。ONU1ONU2ONUnOLTSNIS/RR/SUNI光分配网(ODN)局端用户端OBD1.4.2 光分配网(ODN)组成 从网络结构来看,光分配网由馈线光纤、光分路器和支线组成,它们分别由不同的无源光器件组成,主要的无源光器件有:1) 单模光纤;2) 光分路器(OBD);3) 光纤连接器,包括活动连接器和冷接子。1.4.3 光分配网(ODN)的基本功能 光分配网(ODN)将一个光线路终端(OLT)和多个光网络单元(ONU)连接起来,提供光信号的双向传输。2、EPON设备配置要求 2.1 业务承载能力 EPON系统应支持的业务类型包括IP数据业务,可选支持VOIP业务、TDM业务和C
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- 融合 光纤 到户 接入 原理 系统 设计
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