1、 毕 业 设 计 说 明书光纤到户的关键技术姓 名： 贺米佳 系 别： 电气学院 专 业： 电子信息工程技术 学 号： 1230304153326 指导教师： 王莘 2015 年 04 月 23 日商丘师范学院学士学位毕业论文1目 录摘要与关键词 II0 引言 11 光纤到户的关键技术 11.1PON 网络结构 11.2 EPON 原理 21.3EPON 的关键技术3 1.4 实现 EPON 存在的一些技术难点 41.5FTTH 与 wimka 的结合使用42 光纤到户关键技术的进展情况 42.1FTTH 与其他宽带接入技术的发展 42.2 宽带 PON 技术及最新进展52.3FTTH 切入点
2、的选择与应用62.4 实现 FTTH 建设的可行性 63 光纤到户的解决途径 63.1GPON 网络建设原则63.2 总体方案83.3 网管方案93.4 设备平面布置和安装9 4 结束语 11参考文献 12致谢 13商丘师范学院学士学位毕业论文2光纤到户的关键技术摘 要本论文首先概述了光纤到户（Fiber to the home；FTTH）的系统结构,对 EPON(Ethernet Passive Optical Network；以太网的无源光网络） 、GPON（Gigabit Passive Optical Network ；吉比特无源光网络）技术作了较为详细的论述和比较.其次,分析和阐述了
3、 EPON 的原理和关键技术。本文重点阐述了 EPON FTTH 的在通信运营商网络规划建设中的组网模式、带宽预算、ODN(Optica1l Distributed Network;光分配网络)规划等关键技术; 最后介绍了针对别墅区、写字楼、小区楼道以及网吧/大客户用EPON 实现 FTTH 的解决方案。关键词以太网的无源光网络;吉比特无源光网络;光纤到户 Fiber to the home of the key technologies Abstract Fisrt of all, this paper has summarized FTTH system structure, the te
4、chnology has assumed comparatively detailed discussion and comparison to EPON,GPON. Secondly, analysis and resolve having set forth the EPON principle and key technology. The budget building the hit the target set o net pattern,bandwidth in the business network plan communicating letter being in mot
5、ion and doing business, ODN concentrating on having set forth EPON FTTH plan the main body of a book waiting for the key technology. At last, it introduced that area, 商丘师范学院学士学位毕业论文3office building, housing estate corridor and important customer use EPON to realize FTTHs specifically for villa a sch
6、eme. Key wordsEthernetPpassive Optical Network;Gigabit Passive Optical Network;Fiber to the home0 引言1)FTTH 的提出 在宽带接入领域,目前国内大多数家庭都是使用 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line；非对称数字用户线路)技术来实现,用户的各种业务通过接入网进入核心网。随着互联网的持续快速发展,网上新业务层出不穷,特别是近年来开始风靡的互动游戏、视频电话和IPTV（Internet Protocol Television；网路协议电视)等,使得人们对网
7、络接入带宽的需求持续增加。由于普通的 ADSL 技术无法提供长距离及高速宽带等系列服务,渐渐已无法适应固网运营商在原有带宽基础上推出更多新的服务项目,满足用户需求。所以,可提供全业务、高速率的光纤到户(FTTH)光接入网就成为了宽带接入网的最有效的解决方案。2)光纤到户的定义FTTH 属于接入网部分。接入网就是市话局或远端模块到用户之间的部商丘师范学院学士学位毕业论文4分，主要完成复用和传输功能，一般不含交换功能。在历史上，这部分又称为本地环路或用户环路。FTTH 就是光纤到达住户的门口，在局端和住户之间没有铜线，局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体 ,将光网络单元(Optical Netwo
8、rk Unit；ONU)安装在住家用户。1 光纤到户的关键技术 1.1 PON 网络结构。一个典型的 EPON(Ethernet Passive Optical Network；以太网的无源光网络）系统由光线路终端(Optical Line Terminal；OLT)、光网络单元(Optical Network Unit；ONU)、光分配网络 (Optica1 Distributed Network;ODN)组成，如 图 1 所示。P CO L TO L T二 级 分 纤 盒用户尾纤一 级 分 纤 盒P H O N E跳 纤T V干 线 光 缆光 分 路器配 线 光 缆O N UO D NO
9、D F图 1. PON 组网结构（以 1 级分光方式为例)OLT 既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT 除了 提供网络集中和接入的功能外,还可以针对用户的 QoS(Quality of Service；服务质量 )/SLA(Link-State ；链路状态通告)的不同要求进行带宽分配,网络安全和管理配置。光分裂器是商丘师范学院学士学位毕业论文5一个简单设备,它不需要电源,可以置于全天候的环境中,一般一个光分裂器的分线率为 2、4 或 8,并可以多级连接 1。在 EPON 中,OLT 到 ONU 间的距离最大可达 2Okm,如果使用光纤放大器(有
10、源中继器), 距离还可以延长。 EPON 中的 ONU 采用了技术成熟而又经济的以太网络协议,在中带宽和高带宽的 ONU 中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。这种类型的 ONU 可以通过层叠来为多个最终用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议,在通信的过程中,就无需协议转换,而实现 ONU 对用户数据的透明传送。当然,对于光纤到家(FTTH)的接入方式,ONU 可以不需要交换功能,从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。 远程业务分配控制(remote provisioning)管理可以让运营商通过对用户不同时段的不同业务需求做出响应,这样可以提高用户满意度。运营商可以
11、通过中心管理系统对 OLT、ONU 等所有网络单元设备进行管理 ,同时可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。1.2EPON 原理一、EPON 系统简介以太网无源光纤网络（EPON）是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构如图 2 所示：商丘师范学院学士学位毕业论文6OLT ONU1ONU2ONUn1:n无 源 光 分 路 器ODNSNI UNIIFPON IFPON SNI： 业 务 节 点 接 口U： 用 户 网 络 接 口IFPON： PON专 用 接 口 图 2. EPON 系统EPON 系统由局侧的光线路终端（OLT） 、用户侧的光网络单元（ONU）和
12、光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。在下行方向（OLT 到 ONU） ，OLT 发送的信号通过一个 1:n 的无源光分路器（或几个分路器的级联）到达各个 ONU；在上行方向（ONU 到 OLT） ，一个 ONU 发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他 ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用 TDMA 多址接入方式并对各 ONU 的数据发送进行仲裁。二、EPON 传输原理 2EPON 系统采用 WDM 技术，实现单纤双向传输。其中上行波长1310nm，下行波长 1490nm,用于传递数据业务。另外光纤上还可以传送1550nm 的波长，这个波长主要是用来传递 CATV 信
13、号，如 图 1 所示。商丘师范学院学士学位毕业论文7图 3. EPON 上下行传输EPON 从 OLT 到多个 ONU 下行传输数据和从多个 ONU 到 OLT 上行数据传输是十分不同的。下行传输从 OLT 到多个 ONU 以广播式下行（时分复用技术 TDM ）每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定 ONU 的逻辑链路标识（LLID ） ，该标识表明本数据帧是给 ONU（ONU1 、ONU2 、ONU3.ONUn ）中的唯一一个。另外，部分数据帧可以是给所有的 ONU（广播式）或者特殊的一组 ONU（组播） 。如 图 1 所示。 ，ONU1 收到包 1、2、3，但是它仅仅发送包 1 给终
14、端用户 1 ，丢弃包 2 和包 3。商丘师范学院学士学位毕业论文8图 4. EPON 下行传输上行传输从多个 ONU 到 OLT 上行数据，采用时分多址接入技术（TDMA ）分时隙给 ONU 传输上行流量。当 ONU 在注册时成功后，OLT 会给 ONU 分配特定的带宽。带宽对于 PON 层面来说，就是多少可以传输数据的基本时隙，每一个基本时隙单位时间长度为 16ns 。在一个 OLT 端口（PON 端口）下面，所有的 ONU 与 OLT PON 端口之间时钟是严格同步的，每一个 ONU 只能够在 OLT 给他分配的时刻上面开始，用分配给它的时隙长度传输数据。通过时隙分配和时延补偿，确保多个
15、ONU 的数据信号耦合到一根光纤时，各个ONU 的上行包不会互相干扰，如 图 1 所示。图 5. EPON 上行传输1.3 EPON 的关键技术 (1)系统同步。 系统同步是指由于 EPON 上行为多点到一点的拓扑结构,每个 ONU 发送时隙必须与 OLT 的系统分配的时隙保持一致,以防止各个 ONU 上行数据发生碰撞。 商丘师范学院学士学位毕业论文9(2)ONU 的自动识别。 ONU 自动加入目的是通过系统的自动运行,不需人工干预的完成对新ONU 的发现和注册,使新 ONU 能够自动加入到 EPON 系统而不影响其他 ONU运行 3。 (3)EPON 中 TDM 业务的传输。 尽管数据业务的
16、带宽需求正快速增长,但现有的电路业务还有很大的市场,在短期内仍将发挥其巨大的作用,在今后几年内仍是业务运营商的主要收入来源。 (4)动态带宽分配(DBA)。 带宽分配分为静态和动态两种,静态带宽由打开的窗口尺寸决定,动态带宽则根据 ONU 的需要,由 OLT 分配。DBA 技术是 MAC 层技术关键,它直接关系到上行信道的利用率和数据时延。1.4 实现 EPON 存在的一些技术难点EPON 技术难点有待解决。1）因为 PON 是一种点到多点的物理和逻辑拓扑结构，而传统的以太网是点到点的协议，如何在点到多点的 PON 中传送点到点的以太网协议，是以太网应解决的技术问题，通过对 MAC 的改造可以实现。2）必须解决点到多点的光系统中突发模式传送的问题。 3）PON 中不同 ONU 与 OLT 的距离相差较大，如何解决到达 OLT 光信号强度的巨大偏差问题。如何解决非授权 ONU 的累积噪声对授权 ONU 发出的光信号的干扰问题。
