【文章內(nèi)容簡介】 al Hiresrchy,PDH）和同步 數(shù)字序列（ Synchronous Digital Hiresrchy,SDH） 兩大類。 基于 SDH 的有源光網(wǎng)絡 SDH 的概念最初于 1985 年由美國貝爾通信研究所提出，稱之為同步光網(wǎng)絡（ Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等級的標準傳送結構組成的，適用于各種經(jīng)適配處理的凈負荷（即網(wǎng)絡節(jié)點接口比特流中可用于電信業(yè)務的部分）在物理媒質如光纖、微波、衛(wèi)星等上進行傳送。該標準于 1986 年成為美國數(shù)字體系的新標準。國際電信聯(lián)盟標準部（ ITU— T）的 前身國際電報電話資詢委員會（ CCITT）于 1988 年接受 SONET概念，并與美國標準協(xié)會（ ANSI）達成協(xié)議，將 SONET 修改后重新命名為同步數(shù)字系列（ Synchronous Digital Hierarchy,SDH） ,使之成為同時適應于光纖、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術體制。 SDH網(wǎng)是對原有 PDH（ Plesiochronous Digital Hierarchy 準同步數(shù)字系列）網(wǎng)的一次革命。 PDH 是異步復接，在任一網(wǎng)絡節(jié)點上接入接出低速支路信號都要在該節(jié)點上進行復接、碼變換、碼速調整、定時、擾碼、解 擾碼等過程，并且 PDH 只規(guī)定了電接口，對線路系統(tǒng)和光接口沒有統(tǒng)一規(guī)定，無法實現(xiàn)全球信息網(wǎng)的建立。隨著 SDH 技術引入，傳輸系統(tǒng)不僅具有提供信號傳播的物理過程的功能，而且提供對信號的處理、監(jiān)控等過程的功能。SDH 通過多種容器 C 和虛容器 VC以及級聯(lián)的復幀結構的定義，使其可支持多種電路層的業(yè)務，如各種速率的異步數(shù)字系列、 DQDB、 FDDI、 ATM 等，以及將來可能出現(xiàn)的各種新業(yè)務。段開銷中大量的備用通道增強了 SDH 網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 11 可擴展性。通過軟件控制使原來 PDH 中人工更改配線的方法實現(xiàn)了交叉連接和分插復用連接，提供了靈活的上 /下電路的能力，并使網(wǎng)絡拓撲動態(tài)可變，增強了網(wǎng)絡適應業(yè)務發(fā)展的靈活性和安全性，可在更大幾何范圍內(nèi)實現(xiàn)電路的保護、高度和通信能力的優(yōu)化利用，從而為增強組網(wǎng)能力奠定基礎，只需幾秒就可以重新組網(wǎng)。特別是 SDH 自愈環(huán)，可以在電路出現(xiàn)故障后，幾十毫秒內(nèi)迅速恢復。 SDH的這些優(yōu)勢使它成為寬帶業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的基礎傳輸網(wǎng)。 在接入網(wǎng)中應用 SDH（同步光網(wǎng)絡）的主要優(yōu)勢在于： SDH 可以提供理想的網(wǎng)絡性能和業(yè)務可靠性； SDH固有的靈活性使對于發(fā)展極其迅速的蜂窩通信系統(tǒng)采用 SDH 系統(tǒng)尤其適合。當然，考慮到接入網(wǎng)對成本的高度敏感性和運行環(huán)境的惡劣性，適用于接入網(wǎng)的 SDH 設備必須是高度緊湊，低功耗和低成本的新型系統(tǒng)，其市場應用前景看好。 接入網(wǎng)用 SDH的最新發(fā)展趨勢是支持 IP接入，目前至少需要支持以太網(wǎng)接口的映射，于是除了攜帶話音業(yè)務量以外，可以利用部分 SDH 凈負荷來傳送 IP 業(yè)務，從而使 SDH 也能支持 IP 的接入。支持的方式有多種，除了現(xiàn)有的 PPP 方式外，利用 VC12 的級聯(lián)方式來支持 IP 傳輸也是一種效率較高的方式?？傊鳛橐环N成熟可靠提供主要業(yè)務收入的傳送技術在可以預見的將來仍然會不斷改進支持電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)的平滑過渡。 基于 PDH 的有源光網(wǎng)絡 準同步數(shù)字系列（ PDH）以其廉價的特性和靈活的組網(wǎng)功能，曾大量應用于接入網(wǎng)中。尤其近年來推出的 SPDH設備將 SDH 概念引入 PDH 系統(tǒng)，進一步提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性，這種改良的 PDH 系統(tǒng)在相當長一段時間內(nèi)，仍會廣泛應用。 光接入網(wǎng)的拓撲結構 光纖接入網(wǎng)的拓撲結構，是指傳輸線路和節(jié)點的幾何排列圖形，它表示了網(wǎng)絡中各節(jié)點的相互位置與相互連接的布局情況。網(wǎng)絡的拓撲結構對網(wǎng)絡功能、造價及可靠性等具有重要影響。其三種基本的拓撲結構是 : 總線形、環(huán)形 和星形，由此又可派生出總線 — 星形、雙星形、雙環(huán)形、總線 — 總線形等多種組合應用形式，各有特點、相互補充。 1．總線形結構 無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 12 總線形結構是以光纖作為公共總線 (母線 )、各用戶終端通過某種耦合器與總線直接連接所構成的網(wǎng)絡結構。這種結構屬串聯(lián)型結構，特點是 :共享主干光纖，節(jié)省線路投資，增刪節(jié)點容易，彼此干擾較小；但缺點是損耗累積，用戶接收機的動態(tài)范圍要求較高；對主干光纖的依賴性太強。 2．環(huán)形結構 環(huán)形結構是指所有節(jié)點共用一條光纖鏈路，光纖鏈路首尾相接自成封閉回路的網(wǎng)絡結構。 這種結構的突出優(yōu)點是可實現(xiàn)網(wǎng)絡自愈，即無需外界干預，網(wǎng)絡即可在較短的時間里從失效故障中恢復所傳業(yè)務。 3．星形結構 星形結構是各用戶終端通過一個位于中央節(jié)點 (設在端局內(nèi) )具有控制和交換功能的星形耦合器進行信息交換，這種結構屬于并聯(lián)形結構。它不存在損耗累積的問題，易于實現(xiàn)升級和擴容，各用戶之間相對獨立，業(yè)務適應性強。但缺點是所需光纖代價較高，對中央節(jié)點的可靠性要求極高。星形結構又分為單星形結構、有源雙星形結構及無源雙星形結構三種。 （ 1）單星形結構：該結構是用光纖將位于電信交換 局的 OLT與用戶直接相連，基本上都是點對點的連接，與現(xiàn)有銅纜接入網(wǎng)結構相似。每戶都有單獨的一對線，直接連到電信局，因此單星型可與原有的銅現(xiàn)網(wǎng)絡兼容；用戶之間互相獨立，保密性好；升級和擴容容易，只要兩端的設備更換就可以開通新業(yè)務，適應性強。缺點是成本太高，每戶都需要單獨的一對光纖或一根光纖（雙向波分復用），要通向千家萬戶，就需要上千芯的光纜，難于處理，而且每戶都需要專用的光源檢測器，相當復雜。 （ 2）有源雙星形結構：它在中心局與用戶之間增加了一個有源接點。中心局與有源接點共用光纖，利用時分復用（ TDM）或頻分復用（ FDM）傳送較大容量的信息，到有源接點再換成較小容量的信息流，傳到千家萬戶。其優(yōu)點是靈活性較強，中心局有源接點間共用光纖，光纜芯數(shù)較少，降低了費用。缺點是有源接點部分復雜，成本高，維護不方便；另外，如要引入寬帶新業(yè)務，將系統(tǒng)升級，則需將所有光電設備都更換，或采用波分復用疊加的方案，這比較困難。 （ 3）無源雙星形結構：這種結構保持了有源雙星形結構光纖共享的優(yōu)點，將有源接點換成了無源分路器，維護方便，可靠性高，成本較無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 13 低。由于采取了一系列措施，保密性也很好，是一種較好的接入網(wǎng)結構。 光纖接入網(wǎng)的形式 根據(jù)光網(wǎng)絡單元（ ONU）的位置，光纖接入方式可分為如下幾種： FTTB（光纖到大樓）； FTTC（光纖到路邊）； FTTZ（光纖到小區(qū)）；FTTH（光纖到用戶）； FTTO（光纖到辦公室）； FTTF（光纖到樓層）； FTTP（光纖到電桿）； FTTN（光纖到鄰里）； FTTD（光纖到門）； FTTR（光纖到遠端單元）。 其中最主要的是 FTTB（光纖到大樓）、 FTTC（光纖到路邊）、 FTTH（光纖到用戶）三種形式。 FTTC 主要是為住宅用戶提供服務的，光網(wǎng)絡單元（ ONU）設置在路邊， 即用戶住宅附近，從 ONU 出來的電信號再傳送到各個用戶，一般用同軸電纜傳送視頻業(yè)務，用雙絞線傳送電話業(yè)務。 FTTB 的 ONU 設置在大樓內(nèi)的配線箱處，主要用于綜合大樓、遠程醫(yī)療、遠程教育、及大型娛樂場所，為大中型企事業(yè)單位及商業(yè)用戶服務，提供高速數(shù)據(jù)、電子商務、可視圖文等寬帶業(yè)務。 FTTH 是將 ONU 放置在用戶住宅內(nèi)，為家庭用戶提供各種綜合寬帶業(yè)務， FTTH 是光纖接入網(wǎng)的最終目標，但是每一用戶都需一對光纖和專用的 ONU，因而成本昂貴，實現(xiàn)起來非常困難。 光接入網(wǎng)的優(yōu)點與劣勢 與其他接入技術相比，光 纖接入網(wǎng)具有如下優(yōu)點： （ 1）光纖接入網(wǎng)能滿足用戶對各種業(yè)務的需求。人們對通信業(yè)務的需求越來越高，除了打電話、看電視以外，還希望有高速計算機通信、家庭購物、家庭銀行、遠程教學、視頻點播（ VOD）以及高清晰度電視（ HDTV）等。這些業(yè)務用銅線或雙絞線是比較難實現(xiàn)的。 （ 2）光纖可以克服銅線電纜無法克服的一些限制因素。光纖損耗低、頻帶寬，解除了銅線徑小的限制。此外，光纖不受電磁干擾，保證了信號傳輸質量，用光纜代替銅纜，可以解決城市地下通信管道擁擠的問題。 （ 3）光纖接入網(wǎng)的性能不斷提高，價格不 斷下降，而銅纜的價格在不斷上漲。 （ 4）光纖接入網(wǎng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務，有完善的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，能適應將來寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的需要，打破 “ 瓶頸 ” ，使信息高速公路暢通無阻。 無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 14 當然，與其它接入網(wǎng)技術相比，光纖接入網(wǎng)也存在一定的劣勢。問題是成本較高。尤其是光節(jié)點離用戶越近，每個用戶分攤的接入設備成本就越高。另外，與無線接入網(wǎng)相比，光纖接入網(wǎng)還需要管道資源。這也是很多新興運營商看好光纖接入技術，但又不得不選擇無線接入技術的原因。 現(xiàn)在，影響光纖接入網(wǎng)發(fā)展的主要原因不是技術，而是成本。但是采用光纖接入網(wǎng)是光 纖通信發(fā)展的必然趨勢，盡管目前各國發(fā)展光纖接入網(wǎng)的步驟各不相同，但光纖到戶是公認的接入網(wǎng)的發(fā)展目標。 第二章 PON 技術及應用 PON 技術的概念以及特點 無源光網(wǎng)絡（ PON） (PassiveOpticalNetwork，無源光 網(wǎng)絡 )技術是一種一點到多點的光纖接入技術，它由局側的 OLT（光線路終端）、用戶側的 ONU（光網(wǎng)絡單元）以及 ODN（光分配網(wǎng)絡）組成。所謂 “無源 ”是指在 ODN 中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器（ Splitter）等無源器件組成。 無源光網(wǎng)絡（ PON）是一種純介質網(wǎng)絡，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本，是通信行業(yè)長期期待的技術。同有源系統(tǒng)比較， PON 技術具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享，節(jié)省機房投資，設備安全性高，建網(wǎng)速度快，綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點。 PON 原理 PON 由光線路終端（ OLT）、光合／分路器 （ Spliter） 和光網(wǎng)絡單元（ ONU）組成，采用樹形拓撲結構。 OLT 放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實時監(jiān)控、管理及維護功能。 ONU 放置在用戶側， OLT 與 ONU 之間通過無源光合／分路器連接 如圖 21 所示 。 PON 使用波分復用（ WDM）技術，同時處理雙向信號傳輸，上、下行信號分別用不同的波長，但在同一根光纖中傳送 。 OLT 到 ONU/ONT 的方向為下行方向，反之為上行方向。下行方向采用 1490nm，上行方向采用 1310nm 如圖 22所示 。 無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 15 基于 TDM/TDMA 的上行 /下行流量管理。在 PON 中， OLT 與 ONU 之間采用的數(shù)據(jù)傳輸 方式包括 WDM/WDMA、 SCM/SCMA、 CDM/CDMA 和TCM/TCMA，實際應用中一般采用 TDM/TDMA 方式，在 PON 系統(tǒng)中從 OLT到多個 ONU 其下行采用 TDM 廣播方式、上行采用 TDMA（時分多址）方式的數(shù)據(jù)傳輸過程。 P S T NI P 骨 干 網(wǎng)V i d e o S e r v i c e用 戶 駐 地 網(wǎng)L A NO N UO N UO N UO L Ts p l i t t e r分 支 比 最 大 可 為1 ： 1 2 8可 采 用 P O N 的 保 護 結 構對 O D N 和 需 要 保 護 的O L T 、 O N U 實 現(xiàn) 冗 余 保 護接 入 網(wǎng) 核 心 網(wǎng)T e l e p h o n eT e l e p h o n eT e l e p h o n eP B X 圖 21 PON 結構示意圖 1490nm1310nm 圖 22 PON 使用 WDM 的上下行圖 PON 的技術 無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 16 EPON 的技術 a. 簡介 EPON 波分復用技術 EPON(Ether Passive Optical Network 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡 ) 定義了以太網(wǎng)的兩種基本操作模式。第一種模式采用載波偵聽多址接入 /沖突檢測（ CSMA/CD）協(xié)議而應用在共享媒質上；第二種模式為各個站點采用全雙工的點到點的鏈路通過交換機連接到一起。相應的，以太網(wǎng) MAC 可以工作于這兩種模式之一： CSMA/CD 模式或全雙工模式。 EPON 媒質的性質是共享媒質和點到點網(wǎng)絡的結合。在下行方向，擁有共享媒質的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網(wǎng)絡。 下行方向： olt 發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報經(jīng)過一個 1:n 的無源光分路器或幾級分路器傳送到每一個 ONU。 N 的典型取值在 4～ 64 之間（由可用的光功率預算所限制）。這種行為特征與共享媒質網(wǎng)絡相同。在下行方向，因為以太網(wǎng)具有廣播特性，與 EPON 結構和匹配： OLT 廣播數(shù)據(jù)包，目的 ONU 有選擇的提取。 上行方向：由于無源光合路器的方向特