接入網課程設計-某住宅區(qū)基于EPON接入網規(guī)劃與設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上計算機科學與技術學院課程設計班 級： 課程名稱： 接入網技術實驗 課題名稱:某住宅區(qū)基于EPON接入網規(guī)劃與設計 任課教師: 學 號: 姓 名: 2011 年 6 月 10日住宅區(qū)EPON設計摘要：基于以太網技術的無源光網絡應用現(xiàn)狀 EPON在日本、韓國等東亞地區(qū)已經大規(guī)模應用。隨著EPON互連互通測試順利完成，在中國，EPON即將如火如荼地大規(guī)模應用。尤其是最近幾年，將是EPON網絡應用發(fā)展最為關鍵的時期。EPON將以太網技術與無源光網絡(PON)技術結合起來，其目標是用最簡單的方式實現(xiàn)一個點到多點拓撲結構的千兆以太網光纖接入網絡。EPON屬于IEEE以太網標準范疇

2、，對于向全IP網絡過渡是一個很好的選擇。EPON降低了初始成本和運行成本，可以大量采用以太網技術成熟的芯片，實現(xiàn)簡單，相對成本低，維護簡單，容易擴展和易于升級。但在滿足目前高速率帶寬業(yè)務接入需求的同時，由于EPON網絡的點對多點技術特點及三重業(yè)務(VoIP、高速上網、IPTV)的開展，給EPON網絡的組網和規(guī)劃工作帶來了很多新的挑戰(zhàn)。一：可行性分析目前，基于EPON的組網應用主要有三種方式：FTTH，F(xiàn)TTB，F(xiàn)TTN。各自適應的領域都不同。FTTH適用于用戶居住比較分散且用戶對帶寬的要求較高的區(qū)域，如別墅區(qū)，而且開發(fā)商有積極性參與網絡建設。FTTB方式適用于在單棟商務樓用戶相對數(shù)量不多、帶寬

3、要求不高的場景。FTTN則是帶寬與投資的折衷，F(xiàn)TTN在滿足用戶帶寬需要的前提下，采用最新的數(shù)字用戶線(DSL)技術，盡量使用長的雙絞線，以提高ADSL接入復用器(DSLAM)節(jié)點的用戶容量，從而減少節(jié)點數(shù)量，減少投資和維護成本。對于現(xiàn)在的園區(qū)網絡，分布比較密集，主要針對中高檔家庭用戶建設。帶寬可在2M,5M,10M,20M范圍內變化,可以提供當前寬帶上網、VOD視頻點播和VOIP應用，且完全承載未來多種新型增值業(yè)務的可贏利的IP城域網絡，如IPTV、3G等。MA5680T部署在小區(qū)機房，光纖到小區(qū)后進行分光，采用一級分光。在大樓弱電箱內采用ONU+LSW方式給客戶提供寬帶上網業(yè)務，根據(jù)大樓的

4、高度設置弱電箱的位置和數(shù)量。覆蓋整個小區(qū)用戶。高質量、低成本、全業(yè)務、面向未來平滑演進。規(guī)模成本低、高帶寬、基于IP標準、成熟可靠、光進銅退。二：小區(qū)基本情況2.1小區(qū)的組網選擇住宅小區(qū) 對于新建住宅小區(qū)，宜采用FTTH或FTTB，ONU可設置在用戶端或樓道，分光器設置于樓道或小區(qū)機房或地下室。對于老住宅小區(qū)，一般存在DSL或樓道交換機，宜采用FTTB或FTTN+DSL或局域網(LAN)的方式，可利用原有DSL或LAN的線路與設備，節(jié)省投資。分光器設置于小區(qū)機房或地下室。不管是新建小區(qū)還是老小區(qū)，OLT宜放置于中心機房，分光方式宜采用等功率分光方式，一般采用一級分光，若需求比較分散，也可采用二

5、級五類線OLT室外光交接箱光纖5620E5620E22層高樓分光。2.2小區(qū)的物理拓撲結構10/12層高樓御景花園為新建小區(qū)，目前建設共13棟樓，其中：1、6棟12層住宅樓，共17個單元；2、5棟10層住宅樓，共10個單元；3、2棟22層住宅樓，共3個單元。另外，還有待建的4棟22層住宅樓，共8個單元。三小區(qū)EPON組網方案3.1光線路終端布放原則(1)OLT放置于中心機房(CO，即交換機房、數(shù)據(jù)機房等現(xiàn)有機房)，其特點為覆蓋范圍大，便于操作和 管理，適于早期用戶比較少或集中管理的場景。(2)遠端中心機房，其特點為覆蓋范圍適中，便于操作和管理，同時兼顧容量和資源。(3)戶外機房或小區(qū)機房，其特

6、點為節(jié)省光纖，但管理和維護困難，覆蓋范圍比較小，需要解決供電問題，一般不建議采用這種方式。OLT位置的選擇，主要取決于實際的應用場景，一般建議將OLT放置于中心機房，便于維護與管理，節(jié)省運維成本，同時便于資源共享，節(jié)省資源。3.2分光器布放方式分光器可采用一級或多級分光，分光方式一般采用等功率方式，也可采用不等功率的方式，主要取決于地形和潛在用戶分布等因素的影響。 (1)一級分光適用于密型布局。分光器采用一級分光時PON端口一次利用率高，易于維護，其典型應用于需求密集的城鎮(zhèn)，如大型住宅區(qū)或商業(yè)區(qū)。 (2)二級分光，適用于稀疏型布局。分光器采用二級分光時，故障點增加，維護成本高，熔接點/接頭增加

7、，分布較靈活。典型應用于需求分散的城鎮(zhèn)，如小型住宅區(qū)或中小城市。 (3)多級分光，適用于稀疏型布局。分光器采用多級分光時，同樣故障點增加，維護成本很高，熔接點/接頭增加，分布非常靈活，其典型應用于成帶狀分布的農村或商業(yè)街。 對于城市住宅小區(qū)等環(huán)境的應用，由于業(yè)務分布比較均勻，一般采用等功率分光。對于農村、礦區(qū)、沿?；蚝哟驳酿B(yǎng)殖基地、商業(yè)街等特殊環(huán)境的應用，由于業(yè)務分布極不均勻，可采用不等功率分光。3.3分光器布放原則分光器放置于中心機房，便于管理和維護，但由于光纖量比較大，網絡彈性不足，實施費用比較高，沒有充分發(fā)揮PON網絡的優(yōu)勢。分光器放置于遠端中心機房，集中分光，便于安裝；網絡結構比較簡單

8、；用戶密度比較高時，總的建設費用較低。分光器放置于地下室，節(jié)省光纜，充分發(fā)揮了EPON的優(yōu)勢，建設費用很低，但管理與維護工作量較大。3.4光網絡單元布放原則根據(jù)ONU布放的位置，可將EPON分為以下幾種場景：光纖到戶(FTTH)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到節(jié)點(FTTN)等。FTTH方式 FTTH即光纖到戶方式適用于用戶居住比較分散且用戶對帶寬的要求較高的區(qū)域，如別墅區(qū)，而且開發(fā)商有積極性參與網絡建設。此時組網方式一般采用從局端的OLT引出光纜到別墅區(qū)，在別墅區(qū)內一個相對中心位置放置分光器，然后通過小芯數(shù)管道光纜或新型的小芯數(shù)直埋光纜連至用戶家中的ONU，可以根據(jù)用戶需求在用戶家中連接交換

9、機或集線器(HUB)供多個設備連接。(2)FTTB方式 FTTB方式適用于在單棟商務樓用戶相對數(shù)量不多、帶寬要求不高的場景。一般的組網方式為從局端OLT引出光纜到商務樓附近的光纜交接箱，在光纜交接箱中放置分光器，從交接箱引光纜至大樓。ONU放置在大樓交接間，通過交換機為樓內用戶提供寬帶上網業(yè)務。在這種情況下，建設時需要根據(jù)用戶帶寬需求及數(shù)量選擇合理的分路比。(3)FTTN方式 FTTN方式FTTN則是帶寬與投資的折衷，F(xiàn)TTN在滿足用戶帶寬需要的前提下，采用最新的數(shù)字用戶線(DSL)技術，盡量使用長的雙絞線，以提高ADSL接入復用器(DSLAM)節(jié)點的用戶容量，從而減少節(jié)點數(shù)量，減少投資和維護

10、成本。3.5小區(qū)的組網選擇住宅小區(qū) ,xx的住宅區(qū)，對于新建住宅小區(qū)，宜采用FTTB或FTTN，ONU可設置在用戶端或樓道，分光器設置于樓道或小區(qū)機房或地下室。對于老住宅小區(qū)，一般存在DSL或樓道交換機，宜采用FTTB或FTTN+DSL或局域網(LAN)的方式，可利用原有DSL或LAN的線路與設備，節(jié)省投資。分光器設置于小區(qū)機房或地下室。不管是新建小區(qū)還是老小區(qū)，OLT宜放置于中心機房，分光方式宜采用等功率分光方式，一般采用一級分光，若需求比較分散，也可采用二級分光。四：小區(qū)EPON網設備配置4.1各種設備的數(shù)量及實際配置明細小區(qū)內各單元MDU部署如下：樓宇類型單元住戶數(shù)網絡箱位置設備選型12

11、層住宅樓121樓弱電井5620E（16POTS+16FE）10層住宅樓101樓弱電井5620E（16POTS+16FE）22層住宅樓2211樓弱電井5620E（24POTS+24FE）寬帶用戶按照60用戶并發(fā)率，40的平均帶寬利用率計算。每戶可達帶寬12.5M5.7M。小區(qū)內設備配置設備名稱數(shù)量分光器32路(19")上架式分光器1MDU5620E（16POTS+16FE）27MDU5620E（24POTS+24FE）3實際配置明細樓號樓層單元數(shù)MDU數(shù)量110222102231033410225104461044712228122291222101222111222122222132

12、211五小區(qū)EPON具體網絡規(guī)劃5.1網絡拓撲規(guī)劃本組網方案采用樹形拓撲結構，樹形拓撲結構可以認為是多級星形結構組成的，只不過這種多級星形結構自上而下（從核心交換機（或骨干層）到會聚層，再到邊緣層）是呈三角形分布的，也就是上層的終端和集中交換節(jié)點多少，中層的終端和集中交換節(jié)點多些，而下層的終端和集中交換節(jié)點多些，而下層的終端和集中交換節(jié)點最多，如3-9所示。就想一顆樹一樣，最頂端的枝葉少些，中間的多些，而最下面的枝葉最多。樹的最下端相當于網絡中的邊緣層，樹的中間部分相當于網絡中的會聚層，而樹的頂端則相當于網絡中的核心(或骨干)層，頂端交換機就是樹的“干"。它采用分級的集中控制方式，其

13、傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合回路，每條通信線路都必須是支持雙向傳輸?shù)摹?大中型網絡通常采用樹型拓撲結構，它的可折疊性非常適用于構建網絡主干。由于樹型拓撲具有非常好的可擴展性，并可通過更換集線設備使網絡性能迅速得以升級，極大地保護了用戶的布線投資，因此非常適宜于作為網絡布線系統(tǒng)的網絡拓撲。樹型拓撲結構除了具有星型結構的所有優(yōu)點外，還具有以下自身優(yōu)點。 (1)擴展性能好其實這也是星型結構的主要優(yōu)點，通過多級星型級聯(lián)，就可以十分方便地擴展原有網絡，實現(xiàn)網絡的升級改造。只需簡單地更換高速率的集線設備，即可平滑地從l0Mbps升級至 100Mbps、1000Mbps甚至10Gbps，實現(xiàn)網絡的升級

14、。正是由于這兩條重要的特點，星型網絡才會成為網絡布線的當然之選。(2)易于網絡維護集線設備居于網絡或子網絡的中心，這也正是放置網絡診斷設備的絕好位置。就實際應用來看，利用附加于集線設備中的網絡診斷設備，可以使得故障的診斷和定位變得簡單而有效。這種結構的缺點就是對根(核心，或者骨干層)交換機的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網不能正常工作。同時，大量數(shù)據(jù)要經過多級傳輸，系統(tǒng)的響應時間較長。5.2業(yè)務規(guī)劃可將OLT規(guī)劃為二類：一類為A類，另一類為C類。其區(qū)別（接入場景不同）在于：A類為FTTN、FTTB接入，C類為FTTO、FTTH接入。1.A類OLT的業(yè)務承載公客業(yè)務：公客PPPOE撥號上網、I

15、PTV、家庭網關管理、語音業(yè)務（MDU_AG組網）、語音業(yè)務（BAC組網）。商客業(yè)務：撥號上網（不對稱）業(yè)務（PON+LAN、PON+DSL）、不對稱專線上網（PON+LAN、PON+DSL）、對稱專線上網（PON+LAN）、VoIP業(yè)務（類似AG組網）等。業(yè)務路徑：公客PPPOE終結在公客BRAS上，商客PPPOE終結在商BRAS上，對稱/不對稱專線上網及AP專線（固定IP地址）VLAN終結在商客BRAS上等。2C類OLT的業(yè)務承載公客業(yè)務：公客PPPOE撥號上網、IPTV、家庭網關管理、VoIP業(yè)務（類似IAD組網）。商客業(yè)務：對稱專線上網業(yè)務（FTTO）、VPN專線、TDM業(yè)務。業(yè)務路徑

16、：公客PPPOE終結在公客BRAS上，商客PPPOE終結在商BRAS上等。隨著業(yè)務推廣的深入，用戶開通率逐步提高，一個頭端不能滿足整個小區(qū)的需求，可把據(jù)端設備向樓頭下移。同時隨著信息技術的發(fā)展和互動業(yè)務的不斷開展，在網絡中同時開展各項雙向個人增值業(yè)務必然對帶寬提出了新的需求，今后每戶網絡帶寬需求分析如下： 高速數(shù)據(jù)業(yè)務 互動游戲業(yè)務視頻業(yè)務每戶總帶寬需求 4Mbps 1Mbps 5Mbps 10Mbps    5.3統(tǒng)一網管規(guī)劃EPON網管系統(tǒng)的實現(xiàn)包括管理站網管軟件的實現(xiàn)和代理站軟件的實現(xiàn)。5.3.1

17、管理站網管軟件的實現(xiàn)管理站網管系統(tǒng)是為用戶提供友好的交互式界面，包括通信模塊、數(shù)據(jù)采集/處理模塊、顯示模塊利用SNMP協(xié)議對代理進程實現(xiàn)管理的控制實體。通信模塊的功能是按照SNMP協(xié)議，對網絡中的代理站（OLT和ONU）發(fā)送、接收SNMP報文，從而獲取或設置代理站中MIB庫的相應信息。一方面，它將上層的操作、信息封裝成對應的PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），向網絡中發(fā)送。另一方面，它接收代理發(fā)給自己的PDU，并解析成上層可識別的信息，向上傳遞。對應于5種消息類型，SNMP有5種類型數(shù)據(jù)采集、處理模塊負責將采集的數(shù)據(jù)分析、處理、儲存或者送往上層。對各種采集到的數(shù)據(jù)，要按照配置、性能、故障幾個模塊的需求進行

18、轉換，向上傳送。一些數(shù)據(jù)直接可以給上層顯示使用；一些采集到的數(shù)據(jù)需要處理后，再送往上層顯示。如通過訪問接口MIB，可以得到每個接口在每個時刻的總流量?？梢栽O置每隔一秒鐘取一次值，然后計算秒間總流量差值，得到接口每秒鐘的流量。有些數(shù)據(jù)暫時不需要顯示，需要儲存在數(shù)據(jù)庫，供以后查詢使用。顯示模塊是面向用戶的。它按照配置管理、性能管理、故障管理、安全管理幾個模塊分類，以圖形化界面形式顯示各項信息，并且提供人機接口，供配置使用。本系統(tǒng)是在Windows環(huán)境下，用VC+ 6.0開發(fā)出來的。 通信模塊是利用Windows提供的API函數(shù)，封裝成一個SNMP類，來實現(xiàn)SNMP的各種操作。按照顯示模塊的需要，數(shù)

19、據(jù)處理模塊采用各種算法對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理。顯示模塊則以對話框、列表框、曲線圖等形式，提供直觀、方便的圖形化界面。 5.3.2.代理站軟件的實現(xiàn)SNMP在代理站的實現(xiàn)工作主要包括代理進程軟件的實現(xiàn)和MIB的設計與組織。(1) 代理進程軟件的實現(xiàn)代理進程軟件實現(xiàn)SNMP協(xié)議，并管理MIB。它實際上是一個執(zhí)行無限循環(huán)的守護進程，在循環(huán)中，它接收管理站的SNMP請求，然后進行相應的操作，并作出響應。同時，代理進程能夠根據(jù)自身管理的MIB信息，主動向管理站發(fā)送陷阱報文（Trap），以通知管理站所管理的網絡設備發(fā)生了異常事件，實現(xiàn)故障告警。在開發(fā)過程中可以使用一些軟件開發(fā)包來縮短產品開發(fā)周期。uc

20、d-snmp軟件包是一個廣泛使用的實現(xiàn)SNMP代理開發(fā)的免費軟件包，它支持SNMP v1/v2c/v3，支持分布式代理的開發(fā)，支持MIB-II。它包括SNMP協(xié)議模塊和MIB管理模塊，實現(xiàn)了SNMP代理站的基本框架。實現(xiàn)配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。六：系統(tǒng)測試EPON工程主要由二個子系統(tǒng)組成：光纜子系統(tǒng)和安裝設備子系統(tǒng)。EPON中的光纜子系統(tǒng)和傳統(tǒng)光纜建設的不同之處在于，在光纜不同的節(jié)點上根據(jù)需要安裝相應分光比的分光器，中區(qū)電信主要采用1:8和1:32的分光器：1：8用于PON+DSL+POTS；1:32用于FTTO/FTTH。6.1光纜子系統(tǒng)的測試EPON網絡是一個單纖雙向的光傳

21、輸系統(tǒng)，即OLT與ONU之間只通過一芯光纖進行光傳輸，下行采用廣播方式，上行采用TDMA（時分復用選址）方式。特別是在EPON網絡中，可疊加1550nm傳輸?shù)谌讲ㄩL，用于承載CATV（有線電視）業(yè)務。因此，運營商對光回損應有足夠的關注。EPON網絡使用三個波長傳輸光信號：1490nm波長用于下行數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸；1310nm用于上行數(shù)據(jù)的傳輸；1550nm波長用于CATV的傳輸。這就要求在工程驗收時工程人員必須對上述波長進行測試。測試人員要使用專門針對FTTx/PON網絡的光功率計，它具備觸發(fā)光功率的能力。在測試中測試人員將該光功率計串在光分與ONU之間，就能測出OLT下發(fā)的光功率和ONU上行

22、的光功率。OLT光功率的參數(shù)指標為：輸出光功率為2dbm7dbm；接受靈敏度優(yōu)于-27dbm；損耗門限4dbm（最大）。ONU光功率的參數(shù)指標為：輸出光功率為-1dbm4dbm；接受靈敏度優(yōu)于-26.5dbm；損耗門限2dbm（最大）。如果測試數(shù)據(jù)不在上述范圍內，測試人員就必須查找故障點，根據(jù)施工統(tǒng)計，故障點主要在NOU光收發(fā)板上或光跳纖沒插緊。6.2安裝設備子系統(tǒng)測試設備系統(tǒng)測試主要有兩部分組成：OLT的測試和ONU的測試。OLT設備系統(tǒng)測試主要包括：光纖保護倒換功能；OLT電源冗余保護；OLT主控板卡冗余保護；OLT工作業(yè)務板卡熱插拔；OLT非工作業(yè)務板卡熱插拔；系統(tǒng)配置恢復；OLT上聯(lián)口

23、的鏈路聚合和負載分擔功能；系統(tǒng)E1通道的性能測試。ONU測試主要包括：ONU光口的收發(fā)功率、PPPOE撥號上網、ITMS、語音撥打。測試中遇到的主要問題有：光功率不達標主要是由光纜線路和光模塊問題引起；PPPOE不通主要是因為ONU的VLAN配置不正確及用戶板卡損壞；ITMS測試時用戶端獲取不到DHCP地址，其問題主要是網管數(shù)據(jù)出錯。通過了性能測試，EPON在業(yè)務開通時還會存在許多隱性問題，而這些問題在用戶安裝調測中才能發(fā)現(xiàn)。七.合理性評估 光纖接入 ¾ 未來的發(fā)展趨勢，解決了雙絞線接入的帶寬瓶頸問題 ；解決了雙絞線接入的長距離覆蓋的問題；全光纖接入可以滿足用戶長距離、高帶寬、全業(yè)務

24、的需求。EPON技術成熟，在中國已順利完成多次互通測試，目前應用的主要問題在設備穩(wěn)定性、組網和運維等問題，而這些問題是對于任何新技術都面臨的問題。EPON的成本優(yōu)勢必將隨著規(guī)模應用逐漸體現(xiàn)出來。EPON基于吉比特以太網的無源光網絡技術，繼承了以太網的低成本和易用性以及光網絡的高帶寬。EPON是當前實現(xiàn)光接入網眾多技術中性價比相對較高的一種。但從傳輸速率，提供業(yè)務情況看，EPON能很好的滿足目前大多數(shù)用戶的介入要求。針對小區(qū)具體的情況，本文提出的EPON組網方式，能很好的滿足當?shù)鼐用竦慕槿胍?，還能根據(jù)發(fā)展要求和技術的成熟度提高接入速率和容量，并且還可以節(jié)省EPON的建設成本和運維成本，同時，也

25、方便EPON網絡的管理與維護。八可靠性評估 因EPON特有的技術，在EPON中，從OLT到多個ONU下行傳輸數(shù)據(jù)的過程采用數(shù)據(jù)廣播方式發(fā)送。數(shù)據(jù)以變長信息包的形式從OLT下行廣播到多個ONU。依據(jù)IEEE 802.3協(xié)議，信息包最長為1 518字節(jié)。每個信息包帶有一個EPON包頭，惟一標識該信息包是發(fā)給ONU-1、ONU-2還是ONU-3。也可標識為廣播信息包發(fā)給所有ONU或發(fā)給特定的ONU組(多點傳送信息包)。當數(shù)據(jù)到達ONU時，ONU通過地址匹配，接受并識別發(fā)給它的信息包，丟棄發(fā)給其他ONU的信息包。例如，ONU-1接收信息包1、信息包2和信息包3，但只將信息包1傳輸給最終用戶1。EPON上行數(shù)據(jù)傳輸采用時分復用技術，每個ONU上行數(shù)據(jù)分配一個專用時隙，使得在數(shù)據(jù)匯合到公共光纖的時候，從ONU來的信息包不會互相干擾。在QoS性能方面，各廠家能夠按照標準較好實現(xiàn)業(yè)務流 分類、標記、排隊和調度；OLT支持嚴格優(yōu)先級和權重優(yōu)先級或者兩者混合調度，ONU支持嚴格優(yōu)先級調度；九可擴展性評估基本假定：