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澳门金沙光接入网_

时间:2020-06-03 03:33

  光纤接入网 课程名称:宽带接入网技术 目录 一、光接入网的概述....................................................................................................... 3 二、光接入网的系统模型 ............................................................................................... 3 三、光接入的分类 .......................................................................................................... 4 1、有源光网络(AON) ............................................................................................... 4 2、无源光网络(PON) ............................................................................................... 5 四、光接入网的应用类型 ............................................................................................... 5 1、光纤到路边(FTTC) ............................................................................................. 5 2、光纤到楼(FTTB) ................................................................................................. 6 3、光纤到家(FTTF)和光纤到办公室(FTTO)......................................................... 6 五、业务支持能力 .......................................................................................................... 7 六、光接入网的网络拓扑结构........................................................................................ 7 1、线形拓扑结构 ........................................................................................................ 7 2、星形网络拓扑结构 ................................................................................................. 8 3、环形网络拓扑结构 ............................................................................................... 10 4、树形网络拓扑结构 ............................................................................................... 11 七、光接入网的传输技术 ............................................................................................. 11 八、光接入网的网络性能和生存性............................................................................... 13 1、光纤接入网中点到点结构的保护 ......................................................................... 13 2、光纤接入网中自愈环结构的保护 ......................................................................... 14 参考文献: ................................................................................................................... 15 一、光接入网的概述 光接入网(OAN)泛指在本地交换机,或远端模块与用户之间全部或部分采 用光纤作为传输媒质的一种接入网。 目前的接入网主要是铜缆网 (如双绞电话线) , 铜缆网的故障率很高,维护运行成本也很高,OAN 的引入首先是为了减少铜缆网 的维护运行费用和故障率,其次是为了支持开发新业务,特别是多媒体和宽带新 业务,最后是为了改进用户接入性能。在铜缆上的传输业务经常会受到各种干扰 和距离的限制, 用户接入速率一般不会很高, 传输距离通常也受限在 10km 以内, 而光纤接入网,在技术上要远比铜缆网优越,受环境干扰和距离限制远没有铜缆 网强,而且光纤传输速率还可远高于传统的铜缆传输速率,具有非常明显的发展 潜力。采用光线接入网已经成为解决电信发展平静的主要途径,光纤接入网不仅 适用于新建的用户小区,而且也是需要更新现有铜缆网的主要替代手段。 二、光接入网的系统模型 光接入网主要由光线路终端(OLT) 、光配线网(ODN)和光网络单元(ONU) 三大部分组成。如下图所示 ONU ODN ONU OLT ONU ODN ONU (1)OLT 位于 ODN 与核心网之间,实现核心网与用户间不同业务的传递功 能,通常安装在服务提供端的机房中。他可与区分交换和非交换业务,管理来自 ONU 的信令和监控信息, 并向网元管理系统, 完成接口适配、 复用用和传输功能。 同一个 OLT 可连接一个或多个 ODN,为 ODN 提供网络接口。OLT 可以直接设置在 本地交换机接口,也可以设置在远端,与远端集线)光配线网络(ODN) ODN 位于 ONU 和 OLT 之间,为 OLT 与 ONU 提供光传输手段,完成光信号的 传输和功率分配任务。通常 ODN 是由光连接器、光分路器、波分复用器、光衰减 器、光滤波器和光缆等无源光器件组成无源光分配网,成树形分支结构。 (3)光网络单元(ONU) ONU 位于用户和 ODN 之间, 实现用户接入。 主要功能是终结来自 ODN 的光纤、 处理光信号,并为多个小企事业用户和居民住宅提供业务接口。ONU 的网络侧接 口是光接口,用户侧是电接口,因此 ONU 需要有光/电和电/光转换功能,还要完 成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。它可以安 装在用户住宅处,也可以安装在 DP(路边)处甚至 FP(楼边)处。 三、光接入的分类 从光接入的网络结构来看,按室外传输设备中是否含有源设备,光接入网可 分为有源光网络(AOP)和无源光网络(PON)两大类。 1、有源光网络(AON) 有源光网络主要采用电复用器分路, 即指是 OLT 和 ONU 之间通过有源光传输 设备相连。根据传输技术的不同,AON 又可以分为基于 SDH 的 AON、基于 PDH 的 AON、基于 MSTP 和基于 PPPoE 的 AON。目前以基于 SDH 技术为主。有源光网络具 有以下技术优势: (1)传输容量大:目前用在接入网的 SDH 传输设备一般提供 155Mb/s 或 622Mb/s 的接口, 有的甚至提供 2.5Gb/s 的接口。 将来只要有足够的业务量需求, 传输宽带还可以增加。 (2)传输距离远:在不加中继设备的情况下,传输距离可达 70~80km。 (3)用户信息隔离度号: 有源光网络的网络拓扑结构无论是星型或者环型, 从逻辑上看,用户信息的传输方式都是点到点方式。 (4)技术成熟: 无论是 SDH 设备还是 PDH 设备, 均已在以太网中大量使用。 (5)成本降低:由于 SDH 技术在骨干传输网中有源光接入设备的成本已大 大降低,但在接入网中与其他接入技术相比,其成本还是比较高的。 2、无源光网络(PON) 无源光网络是指在 OLT 和 ONU 之间的光分配网络没有任何有源电子设备, 只 要采用光分路器分路。PON 的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率 的信号。 目前基于 PON 的实用技术主要有 APON/BPON、 GPON、 EPON/GEPON 等几种, 其主要差异在于采用了不同的二层技术。 四、光接入网的应用类型 根据光接入网中光网络单元放置的具体位置不同, 光接入网可氛围光纤到路 边(FTTC) 、光纤到小区(FTTZ) 、光纤到用户所在地(FTTP) 、光纤到楼(FTTB) 、 光纤到楼层 (FTTF)光纤到桌面 、 (FTTD) 光纤到办公室(FTTO)和光纤到家 、 (FTTF) 等类型,但主要应用是 FTTB、FTTC 和 FTTH 三种类型。以下进行分析: 1、光纤到路边(FTTC) 在 FTTC 结构中,光网络单元(ONU)可设置在路边的人孔货电线杆上的分线 盒处,即 DP 点;也可设置在交接箱处,即 FP 点。传送窄带业务时,ONU 到各用 户间采用普通双绞线铜缆;传送宽带业务时,ONU 到用户间可采用五类线或者同 轴电缆。FTTC 结构只要适用于点到点或点到多点的树枝分支拓扑,用户为居民 住宅用户和小企事业用户,澳门金沙典型用户数在 128 个以下。 FTTC 结构的主要特点总结如下。 1)在 FTTC 结构中引入线部分是用户专用的,可利用现有的铜缆资源,经济 性较好。 2)促进光纤靠近用户的进程,可充分发挥光纤传输的优点。 3)FTTC 是一种光缆/铜缆混合系统,存在室外有源设备,不利于维护运行。 但从初始投资和年维护运行费用两方面综合考虑, FTTC 结构是 OAN 种提供 2MB/s 以下窄带业务最经济的方式。 4)FTTC 主要用来传输窄带交互型业务,不利于同时提供窄带、宽带业务。 、 2、光纤到楼(FTTB) FTTB 主要用于综合大楼,远程医疗、远程教学及大型娱乐场所,为大中型 企事业单位及商业用户服务, 提供高速数据、 电子商务、 可视图等宽带业务。 FTTB 是一种点到多点结构,其 ONU 设置在大楼内的配线箱处,再经过多对双绞线将业 务分送给各个用户。 FTTB 的光纤化程度比 FTTC 更进一步,光纤已敷设到楼,因而更适合高密度 用户区,也更接近长远发展目标,会获得越来越多的广泛应用。 3、光纤到家(FTTF)和光纤到办公室(FTTO) FTTF 是讲 FTTC 结构中设置在路边的 ONU 换成无源光分路器,然后将 ONU 放 置在用户住宅区内, 为家庭用户提供各种综合宽带业务, 但用户业务量需求很小, 其经济结构是点到多点方式。FTTH 接入网是全透明的光网络,对传输制式、贷 款、波长和传输技术没有任何限制,适于引用新业务,是一种最理想的网络,是 光接入网发展的长远目标。但是没一个用户都需要一对光纤和专用 ONU,成本昂 贵,实现起来非常困难。 FTTO 结构与 FTTH 结构相似,不同之处是讲 ONU 放在大型企业事业用户(公 司、 大学、 科学研究室和政府机关等) 终端设备处, 并提供一定范围的灵活业务。 五、业务支持能力 OAN 是一种为双向交互式业务而设计的系统,初期主要支持 2Mbit/s 以为速 率的业务,基本业务有下面 7 类。 1、普通电线、租用线、ISDN 基本速率接入(BRA) ; 5、ISDN 一次群速率接入(PRA); 6、N*64kbit/s; 7、2Mbit(成帧和不成帧) ; 除了上述 7 种基本窄带业务外,还有其他一些可能支持的业务,特别是在将 来应能支持宽带业务,如单向广播式业务(如 CATV 业务) 、双向交互式业务(如 VOD 或数据通信业务)等,而且还可能支持模拟广播式业务。 六、光接入网的网络拓扑结构 光纤接入网与铜线接入网有很大的区别,铜线接入网复用系数较小,而光纤 接入网的复用系数大,因而铜线的成本较低,并且不影响通信质量。在研究光纤 接入网各种网络拓扑结构的优缺点时,应充分考虑到光纤的这些特点。 1、线形拓扑结构 线形拓扑结构有一条共享主干信道, 该信道可使用一根双线传输的光纤线路 或两个单向传输的光纤作线路,线路终点不闭合,这种结构称为总线行结构。这 种网络的主要优点是:结构简单,增减节点容易,一个节点功能出故障时不会影 响其他节点,由与共享主干道,因而造价相对较低,但是总线本身出故障时网络 将受到损害。线 所示。 线、星形网络拓扑结构 (1) 单星形结构 单星形结构是将具体控制和交换功能的星形耦合器作为中央节点(设在端 局),以中央节点为中心向四周辐射,与目的地节点之间以独立链路相连。单星 形光接入网结构如图 5-2-1 所示。 单星形光接入网结构 5-2-1 (2)双星形结构 双星形结构是单星形的改进结构,适合于网径更大的范围。在每一条线路中 设置远端分配节点,节点越多则表明网络规模越大;节点功能越多,则网络性能 越佳。双星形光接入网结构如图 5-2-2 所示。 双星形光接入网结构 5-2-2 (3)有源双星形结构 在双星形的网络节点上, 设置有源远端分配单元, 就构成了有源双星形结构。 其优点是灵活性较强,光纤需要数量较小,费用有所减少;缺点是有源部分成本 高,维护不便,引入新业务代价高等。有源光接入网结构如图 5-2-3 所示。 有源光接入网结构 5-2-3 (4)无源双星形结构 无源双星形结构保持了双星馈线光纤容量共享的优点, 但是要在一个或多个 位置进行无源分路, 需要许多光分路耦合器, 但在光纤宽带方面的利用更为有效。 无源光接入网结构如图 5-2-4 所示。 无源光接入网结构 5-2-4 3、环形网络拓扑结构 环形网络拓扑结构的所有节点都公用同一条公共链路, 自成一个封闭回路结 构,每个节点仅与两侧节点相连,每个节点可双向传输或单向传输。环形网络拓 扑结构的优点是:线路设定的自由度和灵活性大为改善,同时也大大提高了网络 的可靠性。环形光接入网结构如图 5-3-1 所示。 环形光接入网结构 5-3-1 4、树形网络拓扑结构 树形网络拓扑结构中采用了较多的光分路耦合器,即光无源分路器,因而也 称为无源光网络。由于在交接箱(相当于远端局)和分线盒等位置采用光分路器 耦合器进行光功率(即光信号)分配,因此光纤可共享。树形光接入网结构如图 5-4-1 所示。 树形光接入网结构 5-4-1 七、光接入网的传输技术 光接入网的传输技术主要解决在 OLT 和多个 ONU 间上、 下行信号的正确传输 问题,其中最关键的是解决上行信道的使用问题。 在有光源接入网中,OLT 与 onu 之间通过有源传输设备相连,传输技术是骨 干网中大量采用的 sdh 和 pdhj 技术,但以 sdh 技术为主,sdh 具有自愈能力, 维护、控制、管理功能强,标准统一,便于传输更高速率的业务。 在无源光接入网中,OLT 至 ONU 的下行信号传输较简单,一般是在 OLT 中采 用时分复用方式,将送往各 ONU 的信号复用后送至光纤,通过光分路器进行功率 分路后,以广播方式送至各个 ONU,个 ONU 在规定时隙接收属于自己的信息。ONU 至 OLT 的上行信号传输比较复杂,由于多个 ONU 共享一根光纤,而每个 ONU 发送 信号是突发的,因此,为了避免上行信号间碰撞,需要一定信道分配策略,保证 任务时刻只能有一个 ONU 发送信号, 各 ONU 之间轮流发送,以实现传输信道共享。在 OAN 中,通常采用的传输技 术有下列几种。 1、空分复用(SDM) 空分复用是指上行信号和下行信号使用不同的光纤分开传输。这种技术传 输性能最佳,实现也最简单,但与单纤传输方式相比,成本高,安装和维护要更 复杂。 2、时分复用(TDM)/时分多址(TDMA) 时分复用技术是指在同一个光载波波长上,将时间分割成周期性的帧,每 帧再分割成若干个时隙,按一定的时隙分配原则,使每个 QNU 在指定时隙内以分 组方式向 QLT 发送信号。 3、时间压缩复用(TCM)/时间压缩多址(TCMA) 时间压缩复用技术是指利用一根光纤,传输时不断改变收、发方向,是两 个方向的信号以脉冲串的形式轮流在同一根光纤传输。 4、波分复用(WDM)/波分复用(WDMA) 波分复用技术是指把不同波长的光信号复用技术到一根光纤中进行传送 的技术。 5、码分复用(CDM)/码分多址(CDMA) CDM 的基本原理是给每一个 ONU 分配一个唯一的正交码作为地址码,并将 各 ONU 的上行信号与其进行模二加,再去调制具有相同波长的激光器,经分路器 合路后送到光纤传输。 6、副载波复用(SCM)/副载波多址(SCMA) SCM 技术是将上行信号和下行信号分别安排在不同频段,在同一根光纤中 完成双向传输任务。 八、光接入网的网络性能和生存性 网络保护技术已经不只在核心网中有了应用,而且在城域网、接入网中也开 始有了应用,并随着光纤的进一步向用户端的推进而推进。光接入网的网络性能 很大程度上取决于网络保护技术在接入网中的运用。在接入网环境中,网络的拓 扑和结构直接与网络的效能、可靠性、经济性和提供的业务直接相关,具有至关 重要的作用。 1、光纤接入网中点到点结构的保护 网络保护方式与网络的物理拓扑有重要关系。首先看一下点到点链路, 其有 1+1,1:1,1:N,M:N 四种配置方式。 (1) 1+1 方式: (2) 1:1 方式 (3) 1: N 方式 (4) M:N 方式 M:N 方式是 1:N 方式的扩展,就是 N 个工作实体由 M 个保护实体来保护, 从而进一步提高了整个网络的可用性和可靠性, 但是工作实体的保护次序以及保 护实体的占用次序需要复杂的协商过程才能解决。 2、光纤接入网中自愈环结构的保护 按连接环路中相邻结点的光纤数目,环型网络可以分成单纤环、两纤环、四 纤环和多纤环 (1) 专用保护环: 倒换前 倒换后 (2) 共享保护环: 倒换前 倒换后 参考文献: [1]张喜云.宽带接入网技术.西安:西安电子科技大学出版社.2009.2(2012.2 重 印) [2]孙强.周虚.光接入网技术及其应用.北京:清华大学出版社.北京交通大学出 版社.2005.9