【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(luò) SDH 的概念最初于 1985 年由美國(guó)貝爾通信研究所提出，稱之為同步光網(wǎng)絡(luò)（ Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)傳送結(jié)構(gòu)組成的，適用于各種經(jīng)適配處理的凈負(fù)荷（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中可用于電信業(yè)務(wù)的部分）在物理媒質(zhì)如光纖、微波、衛(wèi)星等上進(jìn)行傳送。該標(biāo)準(zhǔn)于 1986 年成為美國(guó)數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)部（ ITU— T）的 前身國(guó)際電報(bào)電話資詢委員會(huì)（ CCITT）于 1988 年接受 SONET概念，并與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ANSI）達(dá)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(shí)適應(yīng)于光纖、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術(shù)體制。 SDH網(wǎng)是對(duì)原有 PDH（ Plesiochronous Digital Hierarchy 準(zhǔn)同步數(shù)字系列）網(wǎng)的一次革命。 PDH 是異步復(fù)接，在任一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上接入接出低速支路信號(hào)都要在該節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行復(fù)接、碼變換、碼速調(diào)整、定時(shí)、擾碼、解 擾碼等過(guò)程，并且 PDH 只規(guī)定了電接口，對(duì)線路系統(tǒng)和光接口沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全球信息網(wǎng)的建立。隨著 SDH 技術(shù)引入，傳輸系統(tǒng)不僅具有提供信號(hào)傳播的物理過(guò)程的功能，而且提供對(duì)信號(hào)的處理、監(jiān)控等過(guò)程的功能。SDH 通過(guò)多種容器 C 和虛容器 VC以及級(jí)聯(lián)的復(fù)幀結(jié)構(gòu)的定義，使其可支持多種電路層的業(yè)務(wù)，如各種速率的異步數(shù)字系列、 DQDB、 FDDI、 ATM 等，以及將來(lái)可能出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。段開(kāi)銷中大量的備用通道增強(qiáng)了 SDH 網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)用 11 可擴(kuò)展性。通過(guò)軟件控制使原來(lái) PDH 中人工更改配線的方法實(shí)現(xiàn)了交叉連接和分插復(fù)用連接，提供了靈活的上 /下電路的能力，并使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)可變，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的靈活性和安全性，可在更大幾何范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)、高度和通信能力的優(yōu)化利用，從而為增強(qiáng)組網(wǎng)能力奠定基礎(chǔ)，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(fù)。 SDH的這些優(yōu)勢(shì)使它成為寬帶業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)。 在接入網(wǎng)中應(yīng)用 SDH（同步光網(wǎng)絡(luò)）的主要優(yōu)勢(shì)在于： SDH 可以提供理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性； SDH固有的靈活性使對(duì)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(dāng)然，考慮到接入網(wǎng)對(duì)成本的高度敏感性和運(yùn)行環(huán)境的惡劣性，適用于接入網(wǎng)的 SDH 設(shè)備必須是高度緊湊，低功耗和低成本的新型系統(tǒng)，其市場(chǎng)應(yīng)用前景看好。 接入網(wǎng)用 SDH的最新發(fā)展趨勢(shì)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(wù)量以外，可以利用部分 SDH 凈負(fù)荷來(lái)傳送 IP 業(yè)務(wù)，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(jí)聯(lián)方式來(lái)支持 IP 傳輸也是一種效率較高的方式。總之，作為一種成熟可靠提供主要業(yè)務(wù)收入的傳送技術(shù)在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)仍然會(huì)不斷改進(jìn)支持電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)的平滑過(guò)渡。 基于 PDH 的有源光網(wǎng)絡(luò) 準(zhǔn)同步數(shù)字系列（ PDH）以其廉價(jià)的特性和靈活的組網(wǎng)功能，曾大量應(yīng)用于接入網(wǎng)中。尤其近年來(lái)推出的 SPDH設(shè)備將 SDH 概念引入 PDH 系統(tǒng)，進(jìn)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(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，仍會(huì)廣泛應(yīng)用。 光接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 光纖接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是指?jìng)鬏斁€路和節(jié)點(diǎn)的幾何排列圖形，它表示了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的相互位置與相互連接的布局情況。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能、造價(jià)及可靠性等具有重要影響。其三種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(yīng)用形式，各有特點(diǎn)、相互補(bǔ)充。 1．總線形結(jié)構(gòu) 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)用 12 總線形結(jié)構(gòu)是以光纖作為公共總線 (母線 )、各用戶終端通過(guò)某種耦合器與總線直接連接所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)屬串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是 :共享主干光纖，節(jié)省線路投資，增刪節(jié)點(diǎn)容易，彼此干擾較小；但缺點(diǎn)是損耗累積，用戶接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要求較高；對(duì)主干光纖的依賴性太強(qiáng)。 2．環(huán)形結(jié)構(gòu) 環(huán)形結(jié)構(gòu)是指所有節(jié)點(diǎn)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(luò)結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈，即無(wú)需外界干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)即可在較短的時(shí)間里從失效故障中恢復(fù)所傳業(yè)務(wù)。 3．星形結(jié)構(gòu) 星形結(jié)構(gòu)是各用戶終端通過(guò)一個(gè)位于中央節(jié)點(diǎn) (設(shè)在端局內(nèi) )具有控制和交換功能的星形耦合器進(jìn)行信息交換，這種結(jié)構(gòu)屬于并聯(lián)形結(jié)構(gòu)。它不存在損耗累積的問(wèn)題，易于實(shí)現(xiàn)升級(jí)和擴(kuò)容，各用戶之間相對(duì)獨(dú)立，業(yè)務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)。但缺點(diǎn)是所需光纖代價(jià)較高，對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的可靠性要求極高。星形結(jié)構(gòu)又分為單星形結(jié)構(gòu)、有源雙星形結(jié)構(gòu)及無(wú)源雙星形結(jié)構(gòu)三種。 （ 1）單星形結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，與現(xiàn)有銅纜接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)相似。每戶都有單獨(dú)的一對(duì)線，直接連到電信局，因此單星型可與原有的銅現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兼容；用戶之間互相獨(dú)立，保密性好；升級(jí)和擴(kuò)容容易，只要兩端的設(shè)備更換就可以開(kāi)通新業(yè)務(wù)，適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是成本太高，每戶都需要單獨(dú)的一對(duì)光纖或一根光纖（雙向波分復(fù)用），要通向千家萬(wàn)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(cè)器，相當(dāng)復(fù)雜。 （ 2）有源雙星形結(jié)構(gòu)：它在中心局與用戶之間增加了一個(gè)有源接點(diǎn)。中心局與有源接點(diǎn)共用光纖，利用時(shí)分復(fù)用（ TDM）或頻分復(fù)用（ FDM）傳送較大容量的信息，到有源接點(diǎn)再換成較小容量的信息流，傳到千家萬(wàn)戶。其優(yōu)點(diǎn)是靈活性較強(qiáng)，中心局有源接點(diǎn)間共用光纖，光纜芯數(shù)較少，降低了費(fèi)用。缺點(diǎn)是有源接點(diǎn)部分復(fù)雜，成本高，維護(hù)不方便；另外，如要引入寬帶新業(yè)務(wù)，將系統(tǒng)升級(jí)，則需將所有光電設(shè)備都更換，或采用波分復(fù)用疊加的方案，這比較困難。 （ 3）無(wú)源雙星形結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)保持了有源雙星形結(jié)構(gòu)光纖共享的優(yōu)點(diǎn)，將有源接點(diǎn)換成了無(wú)源分路器，維護(hù)方便，可靠性高，成本較無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)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(jié)構(gòu)。 光纖接入網(wǎng)的形式 根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(wù)的，光網(wǎng)絡(luò)單元（ ONU）設(shè)置在路邊， 即用戶住宅附近，從 ONU 出來(lái)的電信號(hào)再傳送到各個(gè)用戶，一般用同軸電纜傳送視頻業(yè)務(wù)，用雙絞線傳送電話業(yè)務(wù)。 FTTB 的 ONU 設(shè)置在大樓內(nèi)的配線箱處，主要用于綜合大樓、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、及大型娛樂(lè)場(chǎng)所，為大中型企事業(yè)單位及商業(yè)用戶服務(wù)，提供高速數(shù)據(jù)、電子商務(wù)、可視圖文等寬帶業(yè)務(wù)。 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(wù)， FTTH 是光纖接入網(wǎng)的最終目標(biāo)，但是每一用戶都需一對(duì)光纖和專用的 ONU，因而成本昂貴，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難。 光接入網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)與劣勢(shì) 與其他接入技術(shù)相比，光 纖接入網(wǎng)具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）光纖接入網(wǎng)能滿足用戶對(duì)各種業(yè)務(wù)的需求。人們對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越高，除了打電話、看電視以外，還希望有高速計(jì)算機(jī)通信、家庭購(gòu)物、家庭銀行、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻點(diǎn)播（ VOD）以及高清晰度電視（ HDTV）等。這些業(yè)務(wù)用銅線或雙絞線是比較難實(shí)現(xiàn)的。 （ 2）光纖可以克服銅線電纜無(wú)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(hào)傳輸質(zhì)量，用光纜代替銅纜，可以解決城市地下通信管道擁擠的問(wèn)題。 （ 3）光纖接入網(wǎng)的性能不斷提高，價(jià)格不 斷下降，而銅纜的價(jià)格在不斷上漲。 （ 4）光纖接入網(wǎng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，有完善的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，能適應(yīng)將來(lái)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的需要，打破 “ 瓶頸 ” ，使信息高速公路暢通無(wú)阻。 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)用 14 當(dāng)然，與其它接入網(wǎng)技術(shù)相比，光纖接入網(wǎng)也存在一定的劣勢(shì)。問(wèn)題是成本較高。尤其是光節(jié)點(diǎn)離用戶越近，每個(gè)用戶分?jǐn)偟慕尤朐O(shè)備成本就越高。另外，與無(wú)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(yùn)營(yíng)商看好光纖接入技術(shù)，但又不得不選擇無(wú)線接入技術(shù)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(shù)，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(shì)，盡管目前各國(guó)發(fā)展光纖接入網(wǎng)的步驟各不相同，但光纖到戶是公認(rèn)的接入網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。 第二章 PON 技術(shù)及應(yīng)用 PON 技術(shù)的概念以及特點(diǎn) 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ PON） (PassiveOpticalNetwork，無(wú)源光 網(wǎng)絡(luò) )技術(shù)是一種一點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，它由局側(cè)的 OLT（光線路終端）、用戶側(cè)的 ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）以及 ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）組成。所謂 “無(wú)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(wú)源器件組成。 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，避免了外部設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省了維護(hù)成本，是通信行業(yè)長(zhǎng)期期待的技術(shù)。同有源系統(tǒng)比較， PON 技術(shù)具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享，節(jié)省機(jī)房投資，設(shè)備安全性高，建網(wǎng)速度快，綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 PON 原理 PON 由光線路終端（ OLT）、光合／分路器 （ Spliter） 和光網(wǎng)絡(luò)單元（ ONU）組成，采用樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 OLT 放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理及維護(hù)功能。 ONU 放置在用戶側(cè)， OLT 與 ONU 之間通過(guò)無(wú)源光合／分路器連接 如圖 21 所示 。 PON 使用波分復(fù)用（ WDM）技術(shù)，同時(shí)處理雙向信號(hào)傳輸，上、下行信號(hào)分別用不同的波長(zhǎng)，但在同一根光纖中傳送 。 OLT 到 ONU/ONT 的方向?yàn)橄滦蟹较?，反之為上行方向。下行方向采?1490nm，上行方向采用 1310nm 如圖 22所示 。 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)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(shí)際應(yīng)用中一般采用 TDM/TDMA 方式，在 PON 系統(tǒng)中從 OLT到多個(gè) ONU 其下行采用 TDM 廣播方式、上行采用 TDMA（時(shí)分多址）方式的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)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(hù) 結(jié) 構(gòu)對(duì) O D N 和 需 要 保 護(hù) 的O L T 、 O N U 實(shí) 現(xiàn) 冗 余 保 護(hù)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(jié)構(gòu)示意圖 1490nm1310nm 圖 22 PON 使用 WDM 的上下行圖 PON 的技術(shù) 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在蘭寶小區(qū)中的應(yīng)用 16 EPON 的技術(shù) a. 簡(jiǎn)介 EPON 波分復(fù)用技術(shù) EPON(Ether Passive Optical Network 以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) ) 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(tīng)多址接入 /沖突檢測(cè)（ CSMA/CD）協(xié)議而應(yīng)用在共享媒質(zhì)上；第二種模式為各個(gè)站點(diǎn)采用全雙工的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路通過(guò)交換機(jī)連接到一起。相應(yīng)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(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。 下行方向： olt 發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)一個(gè) 1:n 的無(wú)源光分路器或幾級(jí)分路器傳送到每一個(gè) ONU。 N 的典型取值在 4～ 64 之間（由可用的光功率預(yù)算所限制）。這種行為特征與共享媒質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相同。在下行方向，因?yàn)橐蕴W(wǎng)具有廣播特性，與 EPON 結(jié)構(gòu)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(wú)源光合路器的方向特