【正文】 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，包括采用有源光網(wǎng)絡AON和無源光網(wǎng)絡PON的光纖接入方式，以實現(xiàn)FTTC、FTTB，為最終實現(xiàn)FTTH打下基礎。近年來，交換層、傳送層設備已逐步實現(xiàn)了數(shù)字化、寬帶化，但接入層因其所占電信網(wǎng)絡投資比重大、接入手段單一落后、入戶帶寬及城市管道限制等因素，已成為現(xiàn)代電信網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。對于你們，我充滿無限的感激。在此向他們表示衷心的感謝。在論文完成之際，本人在此向所有關心我的老師和同學致以最真誠的感謝!首先要感謝張會生教授，張老師平易近人，知識淵博，治學嚴謹，豐富了專業(yè)知識，令我受益匪淺。相信通過不斷的努力，光纖通信接入網(wǎng)技術將會有更好的發(fā)展。無線光通信作為一種新興的接入方案，有廣泛的應用前景。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，到目前為止，光纖接入網(wǎng)的成本仍然太高。另外，與無線接入網(wǎng)相比，光纖接入網(wǎng)還需要管道資源。最大的問題是成本還比較高。（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。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。 （2）光纖可以克服銅線電纜無法克服的一些限制因素。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。光纖接入技術與其他接入技術相比，最大優(yōu)勢在于可用帶寬寬，而且還有巨大潛力可以開發(fā)，、傳輸距離長、抗干擾能力強、SDH和APON設備的標準化程度都比較高，有利于降低生產(chǎn)和運行維護成本。預計幾年后，F(xiàn)TTH網(wǎng)海將會有更大的發(fā)展。FTTH是接入網(wǎng)的長期發(fā)展目標，各個國家都有其明確的發(fā)展目的，但由于成本、用戶要求和市場等方面的原因，F(xiàn)TTH仍然是一個長期的任務。目前，光纖傳輸?shù)膹陀眉夹g發(fā)展很快，多數(shù)已處于實用化。其技術水平從低級到高級，不斷發(fā)展，管理手段是從簡單到復雜，不斷完善。 光接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)功能實現(xiàn)在接入網(wǎng)設備的維護管理過程中，離不開接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)的工作，同時也需要其他網(wǎng)管系統(tǒng)，特別是交換機網(wǎng)管系統(tǒng)的協(xié)同工作。這樣開發(fā)周期短，能較快的提供接入網(wǎng)發(fā)展所急需的接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)。目前，急需的接入網(wǎng)網(wǎng)管是對接入設備網(wǎng)元層的管理，包括配置管理、性能測試和監(jiān)視、故障集中告警、故障定位等。例如，當接入網(wǎng)設備告警，WOSF和PCEOSF都不能單獨確定故障發(fā)生的位置時，就需要COOSF來進行進一步的分析和調(diào)度處理。由于PCFOSF和WOSF是兩個獨立的管理功能，且與接入技術密切相關，它們的協(xié)調(diào)是通過COOSF來完成的。 TMN與電信網(wǎng)的關系 接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)功能結構由于接入網(wǎng)中設備的特點與接入特性和傳輸技術密切相關，所以其網(wǎng)管系統(tǒng)中的運行系統(tǒng)功能實現(xiàn)可以分為4個部分：端口及核心功能運行、系統(tǒng)功能實體、傳送功能運行系統(tǒng)功能實體、調(diào)度管理功能實體。電信管理網(wǎng)與它所管理的電信網(wǎng)是緊密耦合的，但在概念上又是一個分離的網(wǎng)絡，它在若干點與電信網(wǎng)相接。TMN的結構、TMN與電信網(wǎng)、。同樣，光纖傳輸系統(tǒng)經(jīng)常會遇到城市施工改造的破壞中斷，無線光傳輸速率也足可以作為光纖傳輸?shù)膫溆面溌贰６⒉▊鬏旀溌冯m然有其固有弱點，但是微波衰減最嚴重的天氣狀況是大雨，而在大霧情況下衰減相對較??；光傳輸在大霧狀況下衰減最嚴重，而在大雨狀況下又相較較小。在無線光接入系統(tǒng)中用得較多的點對點、點對多點、環(huán)型和網(wǎng)狀網(wǎng)結構。如果把無線光接入放到整個應用網(wǎng)絡中，就要考慮網(wǎng)絡拓撲以及無線光接入終端間互聯(lián)以及與其他網(wǎng)絡互聯(lián)技術。IAD設備小、端口少的特點使其更適合靠近用戶端，只要可以接入Internet的地方都可以接入，通過城域網(wǎng)接入軟交換，可以方便地為用戶提供普通電話服務，可以為用戶提供CENTREX、IPCENTREX等業(yè)務。2. IAD作為NGN網(wǎng)絡中的小容量接入設備，可提供基于寬帶的語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務。由于攻擊可以通過模擬NGN允許的協(xié)議及消息格式進行，對于此類攻擊，NGN網(wǎng)絡將無法防御。當網(wǎng)絡演進到NGN時，UASO00可以通過FE接口連接到NGN網(wǎng)，直接演進為AG。1. AGAG可以提供內(nèi)部V5接口實現(xiàn)原網(wǎng)絡的對接，也可以通過光纖接入多業(yè)務承載網(wǎng)。一般一個POS的分線率為132或64，并可以以進行多級連接。無源分光器的部署相當靈活。(3)POS(Passive Optical Splitter光分離器)/ODN(Optical Distribution Node光分配節(jié)點)POS/ODN是無源光纖分支器，足一個連接OLT和ONU的無源設備。3)提供多業(yè)務接口，對用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行緩存，并在OLT配備的發(fā)送窗日中向上行方向發(fā)送。OLT到ONU之問可實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉發(fā)。OLT作為EPON的核心，主要實現(xiàn)以下功能：1) 向ONU以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；2) 發(fā)起并控制測距過程，并記錄測距信息；3) 發(fā)起并控制ONU功率；4) 為ONU分配帶寬；5) 支持EPON的統(tǒng)一網(wǎng)管，OLT是主要的控制中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡管理的五大功能。利用TDMA技術，多個ONU的信號在經(jīng)過不同長度的光纖傳輸后，進入光分配器的共用光纖，占據(jù)分配給它的指定時隙，以避免發(fā)生相互碰撞干擾。，每個包攜帶一個具有傳輸?shù)侥康牡豋NU標識符的信頭。在下行方向，它提供面向無源光纖網(wǎng)絡的光纖接口。一套典型的EPON系統(tǒng)由光線路終端OLT、ONU/ONT和PNS/ODN組成。承載的業(yè)務包括IP業(yè)務，時分復用業(yè)務和有線電視業(yè)務，其中時分復用業(yè)務包括語音業(yè)務和數(shù)據(jù)專線業(yè)務(64Kbps數(shù)據(jù)專線業(yè)務)。EPON在保留傳統(tǒng)以太網(wǎng)體系結構的基礎上定義了新的應用于EPON系統(tǒng)的物理層(主要是光接口)規(guī)范、MAC多點控制協(xié)議(MPCP)以及運營維護和管理(OAM)機制，以實現(xiàn)在點到多點無源光網(wǎng)絡中的以太網(wǎng)幀的時分多址接入。另外還可以疊加1550nm波長的CATV通道。以下就對EPON技術進行簡要的介紹。EPON采用點到多點結構，無源光纖傳輸方式，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務。這其中，GPON還有待ITU—T的批準和批量產(chǎn)品的證實。4 3“光進銅退”采用的主要技術和相關設備 EPON技術PON在光纖接入方式中相對成本低，能平滑升級、帶寬高、覆蓋范圍大、節(jié)省光纖資源、傳輸距離遠、保密性強等優(yōu)點，它打破了傳統(tǒng)點到點的解決方法，是解決寬帶接入的一種既經(jīng)濟、又面向未來多業(yè)務的用戶接入技術，因而將是未來的發(fā)展方向。“光進銅退”不僅是寬帶提速的要求，也是降低建設成本、提高投資效益的要求。3G網(wǎng)絡的建設，由于基站覆蓋范圍小、密度大，城區(qū)基站的距離只有400~500m，也需要大量的機房，比接入局所要密得多。，提高機房的利用率。如果采用LAN方式，因五類線的距離不能超過100m，就需要在別墅區(qū)內(nèi)設置很多的Lanswitch，端口實占率就很低，而且安裝交換機的室外型機箱也非常昂貴，也不便于協(xié)調(diào)安裝地點，還要敷設電纜來解決傳統(tǒng)語音業(yè)務，總體投資很大。而采用FTTH的話，只需要很少量的光纖進入樓宇即可解決，建設成本較低。目前商務樓宇的解決方案中語音和數(shù)據(jù)是分離的:語音由TDM交換機提供，由雙絞線電纜接入；數(shù)據(jù)采用點到點(P2P)光纖方式接入，每個大客戶至少需要2芯光纖。日前，國內(nèi)的電信業(yè)務主流運營商擁有大量的銅纜資源，且ADSL、VDSL等基于銅纜的寬帶接入技術也能滿足普通用戶5年內(nèi)對帶寬的需求，因此銅纜資源不能廢棄，而是應該努力延長其使用壽命，F(xiàn)TTH不宜大規(guī)模的宣傳推廣。如果PON設備的測試結果比較滿意，并且商務條件也較可行的話，則可以適度引入FTTH技術。(光纖到戶)技術。如在接入層引入AG(接入網(wǎng)關)、IAD(綜合接入設備)和SIP(會話初始協(xié)議)終端后，無論是接入線路還是接入設備都是融合的，不再需要擴容TDM(時分復用)交換機，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務同時承載在IP分組網(wǎng)上，對簡化接入層和承載網(wǎng)絡、減少其建設成本和維護成本是大有好處的。對于LAN接入方式，更是兩套獨立的網(wǎng)絡，既要敷設五類線、光纜、安裝LAN交換機來解決寬帶業(yè)務，還要布放電纜來解決語音接入。，實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)在接入層的融合，簡化接入層網(wǎng)絡，促進“光進銅退”。純粹的寬帶接入點僅適用于窄帶業(yè)務飽和且城市改造穩(wěn)定的區(qū)域，其容量和覆蓋范圍不宜過大，否則會導致銅纜投資的加大。，應盡量避免僅為寬帶提速而規(guī)劃純粹的寬帶接入局點。由于用戶對帶寬需求的發(fā)展是有過程的，每年的投資計劃也是有限的，新設局點和銅纜網(wǎng)絡的調(diào)整，應按照由遠到近的順序，先解決距離原接入局點較遠的用戶。，應本著“先遠后近、先急后緩、先城市后農(nóng)村”的原則。農(nóng)村接入局點的規(guī)劃，應以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位進行，用戶不宜跨鄉(xiāng)鎮(zhèn)接入，這樣規(guī)劃時較為容易，也滿足維護體制需要。對于穩(wěn)定城區(qū)，應以最經(jīng)濟局點分析方法為主來確定接入局點的數(shù)量和容量，但應考慮已有局房的使用和銅纜網(wǎng)的現(xiàn)狀，減少網(wǎng)絡的調(diào)整工作量。，結合當?shù)氐牡乩硖卣髑闆r和機房位置的可選擇性，進行接入局點的規(guī)劃。從建設成本考慮，根據(jù)關于最經(jīng)濟接入距離的分析。如主要運用ADSL2＋來解決寬帶接入。因為通信線路一旦建成后，如要調(diào)整，則代價巨大?！肮膺M銅退”技術實施要求電信業(yè)務主流運營中國網(wǎng)通集團根據(jù)目前的用戶對寬帶需要、現(xiàn)有網(wǎng)絡資源情況、網(wǎng)絡發(fā)展情況等，制定了對“光進銅退”技術的實施要求，具體為：，用戶對寬帶的需求，結合建設成本情況來確定“光進銅退”的程度，即確定銅纜的接入距離。針對現(xiàn)有的寬帶網(wǎng)絡銅纜接入方式存在無法滿足業(yè)務開展要求、大量占用管孔資源、銅價格上漲導致投資建設成本增大，維護成本增大等弊端，中國網(wǎng)通、中國電信等電信業(yè)務主流運營商紛紛提出了根據(jù)不同環(huán)境和條件下利用光纜替換原有銅纜的“光進銅退”接入技術方案。在多業(yè)務提供上，無論是海外的運營商還是國內(nèi)的運營商，無一例外地將眼光投入到網(wǎng)絡電視(IPTV，Internet Protocol Television)業(yè)務上，而基于現(xiàn)有的編碼技術，IPTV業(yè)務特別是HDTV(High Definition Television)需要10M以上帶寬，所以寬帶提速是運營商必然的戰(zhàn)略行動，不提速就無法開展帶寬更高的寬帶業(yè)務、無法實現(xiàn)戰(zhàn)略轉型的目標。另外，由于銅纜價格的上漲，銅纜被盜割或遭災損的風險大，且銅纜大修、更新等維護成本也加大，這些問題直接制約著下一代網(wǎng)絡的發(fā)展。光纖光纜的價格也在不斷走低。銅是不可再生的戰(zhàn)略性資源，銅纜的價格在很長的時間里不可能有所回落?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡是在PSTN網(wǎng)絡的基礎上發(fā)展而成的，用戶接入以銅纜為主。光通信技術一直都是整個通信領域關注的焦點之一。從上表可以看出，跨越阻抗前置放大器具有相對低的噪聲和相對高的帶寬，且動態(tài)范圍較大，特別適用于無線光接入系統(tǒng)。集成前置放大器主要缺點是，在數(shù)字系統(tǒng)中，如果有一系列的“1”，那么集成塊建立起一個可以評估的DC分量時，接收機將達到飽和，且集成前置放大器寬帶應用要求等同化、動態(tài)范圍受限。同時由于高阻抗前置放大器的RC之積較小，會引起信號失真，所以它需要一個均衡器，增加了電路的難度。高阻前置放大器的特性是低噪聲、小帶寬（最大為500MHz）。有：輸入阻抗： Rin=RF/A （36）接收機帶寬： （37）Cf是放大器的雜散電容 跨越阻抗前置放大電路的等價電路圖至于低阻抗前置放大器，同其他類型的前置放大器相比，它是比較容易實現(xiàn)的，在比特率大于1Gb/s的高速光通信系統(tǒng)中（例如STM－16和STM－64），低阻抗的放大器是唯一的選擇。，跨越阻抗前置放大器提供了高靈敏度/寬頻帶的特性,它的動態(tài)范圍較大。同時微分器的引入單調(diào)的增加了插入損耗，同時頻率降低至R2C2所決定的頻率，必須在微分器前加上一個放大器來恢復低頻信號的損耗。目前有幾種前置放大器可以彌補這種缺點，分別是集成前置放大器、跨越阻抗前置放大器、低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器。所以必須在選擇合適的R，使接收機性能最佳。為了使帶寬較大，R應當較小。，光電二極管的信號由一個理想電流源I代表。通常量子效率、響應度、暗電流、響應速度、結電容，是我們選擇的光電二極管的重要參數(shù)。R1有不可能無限制的小，因為太小將會降低輸出電平，并增加熱噪聲的功率，減小節(jié)電容Cd可以通過減小結面積及增大勢壘厚度來實現(xiàn)。Rs是二極管的連續(xù)阻抗，通常RsR1。 光電二極管的等效電路圖這個等效電路對于分析光電二極管的重要參數(shù)以及后續(xù)前置放大電路設計和選取十分重要。APD光電二極管由于存在一個雪崩增益過程，使得輸出的電流的平均值比未增值的電流放大了M倍，其響應度也放大了M倍。而較常用的探測器種類是PIN和APD光電二極管。Si光電二極管具有很高的靈敏度，—，—，但是Ge光電二極管的暗電流較大；。 無線光接入系統(tǒng)接收機結構框圖在選擇探測器時，我們比較關心是滿足系統(tǒng)要求的高的靈敏度、最小系統(tǒng)附加噪聲、快的響應度以及足夠的帶寬，并且，探測器應當有低的溫度敏感、合適的物理尺寸、合理的價格和較長的使用壽命。同樣，如圖中所示，接收天線收集到的光信號既可以直接由光探測器接收，也可以通過多模光纖耦合到光探測器上，采用多模光纖是由于多模光纖具有更大的數(shù)值孔徑，可以更有效的將光信號耦合到探測器。，在圖中，天線收集到的光信號不僅包括從發(fā)送端發(fā)射來的信號，而且還包括背景輻射的光噪聲，背景光噪聲的處理辦法是在光信號通過在光信號耦合到多模光纖前（如果沒有采用多模光纖耦合就是在光探測器前）附加一個濾光片，濾光片選擇透過信號光頻的光信號，將背景光信號濾掉。光接收機的作用就是檢測經(jīng)過傳輸?shù)奈⑷跣盘枺⒎糯?、整形、再生成原傳輸信號，它的主要器件是利用光電效應把光信號轉變?yōu)殡娦盘柕墓怆娞綔y器。在數(shù)字無線光接入系統(tǒng)中,如果背景噪聲或接收機噪聲很大，接收機性能會受到嚴重影響，如果激光器發(fā)出的是脈沖光會有效抑制這種影響，如果再采用脈沖位置調(diào)制會有更好的效果，這將在第四章詳細闡述。參考LE