【正文】 O 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(jié) 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(jié)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。 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。 OLT 到 ONU/ONT 的方向為下行方向，反之為上行方向。 ONU 放置在用戶側(cè)， OLT 與 ONU 之間通過無源光合／分路器連接 如圖 21 所示 。 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(jié)構。 無源光網(wǎng)絡（ PON）是一種純介質(zhì)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。 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(cè)的 OLT（光線路終端）、用戶側(cè)的 ONU（光網(wǎng)絡單元）以及 ODN（光分配網(wǎng)絡）組成。 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。另外，與無線接入網(wǎng)相比，光纖接入網(wǎng)還需要管道資源。問題是成本較高。 （ 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(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。 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。 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。 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）。 （ 3）無源雙星形結(jié)構：這種結(jié)構保持了有源雙星形結(jié)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。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。 （ 2）有源雙星形結(jié)構：它在中心局與用戶之間增加了一個有源接點。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。星形結(jié)構又分為單星形結(jié)構、有源雙星形結(jié)構及無源雙星形結(jié)構三種。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。 這種結(jié)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。這種結(jié)構屬串聯(lián)型結(jié)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??；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。其三種基本的拓撲結(jié)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。 光接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構 光纖接入網(wǎng)的拓撲結(jié)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。 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。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。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。 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)。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)。SDH 通過多種容器 C 和虛容器 VC以及級聯(lián)的復幀結(jié)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。 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(diào)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。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。它是由一整套分等級的標準傳送結(jié)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(zhì)如光纖、微波、衛(wèi)星等上進行傳送。一般有源光網(wǎng)絡屬于一點到多點光通信系統(tǒng)，按其傳輸體制可分為準同步數(shù)字系列（ Plesiochronous Digital Hiresrchy,PDH）和同步 數(shù)字序列（ Synchronous Digital Hiresrchy,SDH） 兩大類。 有源光網(wǎng)絡接入技術 AON 有源光網(wǎng)絡（ Active Optical Network,AON） 是由 OLT,ONU,ODT 和光纖傳輸線路構成。 相對于 BPON 和 GPON， EPON 協(xié)議簡單，對光收發(fā)模塊技術指標要求低，因此系統(tǒng)成本較低。 EPON 還提供了一種可選的 OAM 功能，提供一種諸如遠端故障指示和遠端環(huán)回控制等管理鏈路的運行機制，用于管理、 測試 和診斷已激活 OAM 功能的鏈路。 MPCP 主要處理 ONU 的發(fā)現(xiàn)和注冊，多個 ONU 之間上行傳輸資源的分配、動態(tài)帶寬分配，統(tǒng)計復用的 ONU 本地擁塞狀態(tài)的匯報等。 在數(shù)據(jù)鏈路層，多點 MAC 控制協(xié)議 (MPCP)的功能是在一個點到多點的EPON 系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真，支持點到多點 網(wǎng)絡 中多個 MAC 客戶層實體，并支持對額外 MAC 的控制功能。 在物理層， IEEE 規(guī)定采用單纖波分復用技術 (下行 1490 nm，上行 1310 nm)實現(xiàn)單纖雙向傳輸，同時定義了 1000 BASEPX10 U/D 和 1000 BASEPX20 U/D 兩種 PON 光接口，分別支持 10 km 和 20 km 的最大距離傳輸。在該標準中將以太網(wǎng)和 PON 技術相結(jié)合，在無源 光網(wǎng)絡 體系架構的基礎上，定義了一種新的、應用于 EPON 系統(tǒng)的物理層 (主要是光接口 )規(guī)范和擴展的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，以實現(xiàn)在點到多點的 PON 中以太網(wǎng)幀的TDM 接入。 EPON 技術由 IEEE EFM 工作組進行標準化。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(zhì)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。 基于 GPON 技術的設備基本結(jié)構與已有的 PON 類似，也是由局端的 OLT(光線路 終端 )，用戶端的 ONT/ONU(光網(wǎng)絡終端或稱作 光網(wǎng)絡單元 )，連接前兩種設備由單模光纖 (SM fiber)和無源分光器 (Splitter)組成的ODN(光分配網(wǎng)絡 )以及網(wǎng)管 系統(tǒng)組成 。而 GPON(GigabitCapable PON) 最早由 FSAN 組織于2021 年 9 月提出， ITUT 在此基礎上于 2021 年 3 月完成了 ITUT 和無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 9 的制定， 2021 年 2 月和 6 月完成了 的標準化?？梢赃\行在多種物理層技術上，ｘ DSL 技術和 PON 技術均可為 ATM的運行提供物理平臺。 ATM 是一種基于信元的傳輸協(xié)議，近年來，被越來越廣泛地應用于接入 網(wǎng)上以提供視頻廣播、遠程教學、以及數(shù)據(jù)通信等多種業(yè)務。 （ 6）從技術發(fā)展角度看，無源光網(wǎng)絡擴容比較簡單，不涉及設備改造，只需設備軟件升級，硬件設備一次購買，長期使用，為光纖入戶奠定了基礎，使用戶投資得到保證。 （ 4）無源光網(wǎng)絡適用于點對多點通信，僅利用無源分光器實現(xiàn)光功率的分配。其室外型可直接掛在墻上，或放置于 “H” 桿上，無須租用或建造機房。 （ 2）無源光設備組網(wǎng)靈活，拓撲結(jié)構可支持樹型、星型、總線型、混合型、冗余型等網(wǎng)絡拓撲結(jié)構。 無源光網(wǎng)絡（ PON）是一種純介質(zhì)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)無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 8 省了維護成本，是電信維護部門長期期待的技術。 IPPON 的上層是 IP，這種方式可更加充分地利用網(wǎng)絡資源，容易實現(xiàn)系統(tǒng)帶寬的動態(tài)分配，簡化中間層的復雜設備。特別是綜合考慮運行維護成本，在新建地區(qū) ，高度競爭的地區(qū)或需要替代舊銅纜系統(tǒng)的地區(qū)，此時敷設 PON 系統(tǒng)，無論是FTTC，還是 FTTB 方式都是一種有遠見的選擇。 APON 能否大量應用的一個重要因素是價格問題。 APON 采用基于信元的傳輸系統(tǒng)，允許接入網(wǎng)中的多個用戶共享整個帶寬。第三步實現(xiàn)以太網(wǎng)接口，提供互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)業(yè)務和 VLAN業(yè)務。相對普通專線業(yè)務， APON 提供的 VP專線業(yè)務設備成本低，體積小，省電、系統(tǒng)可靠穩(wěn)定、性能價格比有一定優(yōu)勢。 無源光網(wǎng)絡（ PON）是一種純介質(zhì)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，是電信維護部門長期期待的技術。 PON 中最主要的三部分包括位于局端的 OLT、終端 ONU、以及 ODN。 圖 12 光纖 接入網(wǎng) 結(jié)構模型 無源光網(wǎng)絡接入技術 PON 無源光網(wǎng)絡（ Passive Optical Network, PON），是指在 OLT（ Optical Line T 用戶側(cè) 網(wǎng)絡側(cè) UNI S/R R/S SNI OLT ODUN SN ONU ONU AF 接入網(wǎng)系統(tǒng) 管理功能 無源光網(wǎng)絡在蘭寶小區(qū)中的應用 7 Terminal，光線路終端） 和 ONU（ Optical Network Unit， 光網(wǎng)絡單元 ） 之間是光分配網(wǎng)絡 (ODN， Optical Distribution Network，光配線網(wǎng) )，沒有任何有源電子設備，它包括基于 ATM 的無源光網(wǎng)絡 APON 及基于 IP 的 PON。 ONU通常放在距離用戶較近的地方，其位置具有很大的靈活性。因此 ONU具有光 /電和電 /光轉(zhuǎn)換功能。 ONU 的主要功能是終結(jié)來自 OLT 的光纖，處理光信號并為多個小企業(yè)，事業(yè)用戶和居民住宅用戶提供業(yè)務接口。 ONU的作用是為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口。它將交換機的交換功能與用戶接入完全隔開。同時接入設備還具有本地維護和遠程集中監(jiān)控功能，通過透明的光傳輸形成一個維護管理網(wǎng)，并通過相應的網(wǎng)管協(xié)議納入網(wǎng)管中心統(tǒng)一管理。它們在整個接入網(wǎng)中完成從業(yè)務節(jié)點接口 (SNI)到用戶網(wǎng)絡接口 (UNI)間有關信令協(xié)