通信技術(shù)應(yīng)用專題

1、分 數(shù)：任課教師簽字：華北電力大學(xué)研究生結(jié)課作業(yè)學(xué)年學(xué)期：2013-2014第二學(xué)期名稱：通信工程技術(shù)應(yīng)用專題學(xué)生姓名：張文正學(xué)號(hào)：2132215061提交時(shí)間：2014年4月9日光纖接入網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的分析與應(yīng)用摘要整個(gè)電信網(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)功能分為三個(gè)部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)。接入網(wǎng)負(fù) 責(zé)將電信業(yè)務(wù)透明傳送到用戶，具體而言，接入即為本地交換機(jī)與用戶之間的連 接部分，通常包括用戶線傳輸系統(tǒng)、復(fù)用設(shè)備、交叉連接設(shè)備或用戶/網(wǎng)絡(luò)終端 設(shè)備。而實(shí)際上接供業(yè)務(wù)的實(shí)體就是業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)。1.1接入網(wǎng)（AN : Access Network）是指由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（ SNI）和相關(guān)網(wǎng) 絡(luò)接口（ UNI）之間的一系列傳送實(shí)體

2、（諸如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）所組成的為 傳送電信業(yè)務(wù)提供所需傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3管理接口進(jìn)行配置 和管理。接入網(wǎng)可以被看作是與業(yè)務(wù)和應(yīng)用無關(guān)的傳送網(wǎng)，主要完成交叉連接、 復(fù)用和傳輸功能，對(duì)用戶信令來說是透明的?；诂F(xiàn)代電信網(wǎng)的接入網(wǎng)是綜合業(yè) 務(wù)接入網(wǎng)，簡(jiǎn)單的本地話音接入將越來越不能滿足需要，語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜 合接入正成為接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過多年的發(fā)展，接入網(wǎng)的界定雖然沒有變， 但其內(nèi)涵和形式發(fā)生了很大的變化。性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)接入網(wǎng)的綜合光纖接入網(wǎng) 將是用戶接入網(wǎng)今后的發(fā)展趨勢(shì)。光纖接入網(wǎng)是指從SNI到UNI全部或者部分 采用光纖作為媒質(zhì)的接入網(wǎng)。ITU-T關(guān)于光纖接入網(wǎng)的建議

3、指出，用戶接入系統(tǒng) 由三部分組成：局端設(shè)備（OLT）、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。關(guān)鍵字：接入網(wǎng)、光纖、分析、應(yīng)用OPTICAL FIBER ACCESS NETWORK TECHNOLOGYThe entire telecommunication network according to network function is divided into three sections: switching, transmission,and access. Access to telecommunications business transparent to users, t

4、ransmit specific, access to local switch and the user that the connection between the parts, usually include subscriber line transmission system, reuse equipment, crossing connection device or user/network terminal equipment. And actually pick for business entity is business nodes.1.1 Access Network

5、 (AN: Access by business) refers to a node interface (SNI) and related users Network interface (UNI) between a series of transmit entity (such as line facilities and transmission facilities) for transmission consisting of telecommunication business provide the required transmit load capacity, implem

6、entation system configurations percentile management interface via and management. Access can be seen as with business and application irrelevant transmission network, mainly finish crossing connection, reuse and transmission function, it is transparent to users of signaling.Based on modern of telec

7、ommunication network access network is integrated service access, simple local voice access will be increasingly cannot meet the requirements, the voice, data and image comprehensive access is becoming access network development trend. After years of development, access network define though does no

8、t change, but its connotation and forms has changed significantly. Superior traditional access network integrated optical fiber access network will be users access the future developing trend.Optical fiber access from SNI to UNI refers to all or part of the access network by using optical fiber as m

9、edium. ITU - T about access network recommendations indicate that fiber, user access system is composed of three parts: optical line terminal(OLT), optical distribution network (ODN) and optical network unit (ONU).Keyword: Access Network、Optical fiber、Analysis Application2 .正文2.1光纖接入網(wǎng)概述光纖接入網(wǎng)在現(xiàn)代通信網(wǎng)中的

10、地位光纖接入網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)國(guó)家信息現(xiàn)代化過程中起著越來越重要的作用，是現(xiàn)代通 信網(wǎng)不可或缺的組成部分?，F(xiàn)代通信網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了基于光纖的骨干網(wǎng)的傳輸和交 換，而接入段仍然是制約現(xiàn)代電信網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展和完善的“瓶頸”，因此，要建設(shè) 國(guó)家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（NII），接入網(wǎng)是關(guān)鍵。接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將導(dǎo)致通信信 息網(wǎng)的巨大變化，即語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息業(yè)務(wù)綜合一起傳送，實(shí)現(xiàn)資源 共享，逐步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)，大大提高網(wǎng)絡(luò)效益。光纖接入網(wǎng)是光傳輸技術(shù)與接入 技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物1 .光傳輸技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)自從1979年人類使用光纖作為通信方式以來，光傳輸技術(shù)經(jīng)歷了從模擬到 數(shù)字、從PDH到SDH/WDM、從有源到無源、從S

11、DH到MSTP的一系列發(fā)展 和演進(jìn)過程，傳輸容量、可靠性、傳輸距離等指標(biāo)都已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。當(dāng)前主流的光傳輸技術(shù)仍然是SDH , STM-1/4/16/64/256系列同步轉(zhuǎn)移模 塊都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，其中STM-256幀速率高達(dá)40Gbps?；赟DH、融合寬帶數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP ）也已經(jīng)成為當(dāng)今建設(shè)城域網(wǎng)的最佳選擇，此外 彈性分組環(huán)（RPR ）技術(shù)也逐步成為光傳輸發(fā)展的一個(gè)方向。未來光傳輸網(wǎng)絡(luò)將 向光傳送網(wǎng)（OTN ）的方向發(fā)展，在OTN網(wǎng)絡(luò)中很多交換、選路和其它智能化 功能將在光層上實(shí)現(xiàn)。OTN網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展到一定程度就可實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò) （ASON）。2.光傳輸技術(shù)與接

12、入技術(shù)共同構(gòu)成光纖接入網(wǎng)用戶需求的多樣化和寬帶化使得接入技術(shù)從最初的純窄帶接入發(fā)展到寬帶 接入、寬窄帶綜合接入，因而對(duì)于光傳輸平臺(tái)的要求也越來越高。光傳輸技術(shù)與接入技術(shù)融合在一起即構(gòu)成光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)。光纖接入網(wǎng)在不 同的發(fā)展階段需要借助于相應(yīng)的光傳輸手段來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的承載和傳送。借助于光 網(wǎng)絡(luò)將分散的接入設(shè)備（OLT和ONU ）連成有機(jī)的整體，形成統(tǒng)一的光纖接入 網(wǎng)系統(tǒng)。光纖接入網(wǎng)的定義及其結(jié)構(gòu)光纖接入網(wǎng)OAN ( Optical Access Network )是指以光纖作為主要傳輸媒 介的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光 纖通信的系統(tǒng)，又稱為光纖用戶環(huán)路FI

13、TL( Fiber In The Loop)。其典型結(jié)構(gòu)如 圖1所示：圖1接入網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)交接設(shè)備為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，在光線接入網(wǎng)中常稱為遠(yuǎn)端。從端局至交接設(shè)備之 間的饋線段，由主干光纜組成，是信息傳輸?shù)闹饕ǖ溃唤唤釉O(shè)備至分線設(shè)備之 間為配線光纜，從分線設(shè)備至用戶終端之間的連線線路為用戶入線，在光纖接入 網(wǎng)中，光纜的終端常終止在用戶所在地，由網(wǎng)絡(luò)終端完成光電轉(zhuǎn)換再送人用戶。ITU-T建議G.982提出的光纖接入網(wǎng)功能參考配置如圖2所示：AN系統(tǒng)管理功能UNI用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)圖2 OAN的參考配置圖中包括了 4種基本功能塊，即光纖線路終端(OLT X光分配網(wǎng)(ODN X 光纖網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)和適配功能塊

14、。OLT用來提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)（LE ）之間的接口，并經(jīng)過一個(gè)或多個(gè) ODN與用戶側(cè)的ONU通信，OLT設(shè)置在LE接口處，也可設(shè)置在遠(yuǎn)端，與遠(yuǎn)端 的集中器或復(fù)用器接口，它在物理上可以是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，也可與其他功能集 成在一個(gè)設(shè)備中。OLT的內(nèi)部由核心部分、業(yè)務(wù)部分和公共部分組成，其中核 心部分功能包括數(shù)字交叉連接、傳輸復(fù)用和ODN接口功能；業(yè)務(wù)部分功能主要 是指業(yè)務(wù)端口功能；公共部分功能包括供電功能和OAM （運(yùn)行維護(hù)管理）功能。ODN位于ONU和OLT之間，其主要功能是完成光信號(hào)的功率分配，通常 由無源光器件（光分路器、光連接器等）和光纖構(gòu)成無源光分配網(wǎng)絡(luò)。ONU位于ODN和用戶之間，

15、為光纖接入網(wǎng)提供遠(yuǎn)端的用戶側(cè)接口。ONU 的網(wǎng)絡(luò)側(cè)是光接口，而用戶側(cè)為電接口，因此必須具有光/電和電/光轉(zhuǎn)換功能， 并能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電信號(hào)的處理和維護(hù)管理功能。ONU的內(nèi)部由核心部分、業(yè)務(wù) 部分和公共部分組成，其中核心部分功能包括ODN接口功能、傳輸服用功能以 及用戶和業(yè)務(wù)復(fù)用功能；業(yè)務(wù)部分功能是指用戶端口功能，包括速率適配、信令 轉(zhuǎn)換等；公共部分功能包括供電功能和OAM功能，與OLT相同。AF主要為ONU和用戶設(shè)備提供適配功能，在物理實(shí)現(xiàn)時(shí)可包含在ONU之 內(nèi)，也可完全獨(dú)立。2.2光纖接入網(wǎng)的應(yīng)用類型按照ONU在光纖接入網(wǎng)中所處的具體位置不同，可以將OAN劃分為三 種基本不同的應(yīng)用類型：1）光

16、纖到路邊（FTTC）:主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的樹形一一分支 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用戶為居民住宅用戶和小企事業(yè)單位用戶。2 ）光纖到樓（FTTB ）: FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通常不用于點(diǎn)到點(diǎn)結(jié) 構(gòu)。FTTB的光纖化程度比FTTC更進(jìn)一步，光纖以敷到樓，因而更適于高密度 用戶區(qū)。3）光纖到家（FTTH）和光纖到辦公室（FTTO）: FTTO主要用于大企事 業(yè)用戶，業(yè)務(wù)量需求大，因而在結(jié)構(gòu)上適于點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。而FTTH用于居 民住宅用戶，業(yè)務(wù)量需求很小，因而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)必須是點(diǎn)到多點(diǎn)方式。FTTH是接入網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，但由于成本、用戶需求和市場(chǎng)等方面的 原因，目前主要是實(shí)現(xiàn)FTTC，采用光纖接入

17、技術(shù)與接入技術(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn) IP寬帶接入。其中FTTC+LAN以光纖到樓，五類線入戶的方式使每個(gè)用戶能獨(dú) 享10Mbit/s信道，在我國(guó)發(fā)展十分迅速。2.3對(duì)有源光纖網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)按光分配網(wǎng)ODN中是否含有源設(shè)備，光纖接入網(wǎng)可分為無源光纖網(wǎng)絡(luò) PON（ Passive Optical Network）。有源光纖網(wǎng)絡(luò)又可分為基于SDH的OAN和 基于PDH的AON。現(xiàn)有的有源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要基于SDH而開發(fā)。有源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備（CE）和遠(yuǎn)端設(shè)備（RE）通過有源光傳輸設(shè)備相 連，遠(yuǎn)端設(shè)備主要完成業(yè)務(wù)的收集、借口適配、復(fù)用和傳輸功能。局端設(shè)備主要 完成接口適配、復(fù)用和傳輸功能。此外，

18、局端設(shè)備還向網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供網(wǎng)管接 口。在實(shí)際接入網(wǎng)建設(shè)中，有源光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常是星形或環(huán)形。SDH（同步數(shù)字體系）技術(shù)自從20世紀(jì)90年代引入以來，至今已經(jīng)是一 種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH技術(shù)，可 以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利 用SDH在靈活性、可靠性以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理維護(hù)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，大大提高網(wǎng) 絡(luò)資源利用率、降低管理及維護(hù)費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)。對(duì)于SDH技術(shù)，其本質(zhì)是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-同步傳送網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)可以總 結(jié)為一下四條：1）靈活、兼容的映射方式及幀結(jié)構(gòu)-簡(jiǎn)單的復(fù)接和分接-低速支路容易上

19、下-有效地支持向跟高的傳送速率發(fā)展2）與業(yè)務(wù)無關(guān)的靈活、兼容的傳送平臺(tái)-加速新一代業(yè)務(wù)的引入-便于端一端管理業(yè)務(wù)3）嵌入信號(hào)內(nèi)的管理、維護(hù)信息量大，可以改進(jìn)業(yè)務(wù)質(zhì)量-提供了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力-便于回復(fù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)4）開放的網(wǎng)絡(luò)提供了新的靈活性-標(biāo)準(zhǔn)化貫穿全網(wǎng)的OA&M能力-對(duì)來自不同供應(yīng)商的設(shè)備構(gòu)成的光鏈路是完全兼容的接入網(wǎng)中的用戶目前除語音外，以數(shù)據(jù)傳輸為主，且速率相比SDH的骨 干網(wǎng)較低，使得低帶寬用戶能以低于STM-1的Sub-STM-1或STM-0子速率接 入。所以對(duì)SDH設(shè)備從終端接入的數(shù)據(jù)格式到速率等級(jí)都要進(jìn)行改變和簡(jiǎn)化。在SDH設(shè)備中，最低的支路速率為2Mb/s。設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中，存在三種

20、不同的業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)1、2、3）,則需要對(duì)不同的業(yè)務(wù)流量具有疏導(dǎo)和集散功能， 要求重組2Mb/s中的64kb/s通道。疏導(dǎo)功能最典型的例子是不同特性的64kb/s信息流的分離，例如專線和普通電話業(yè)務(wù)通過疏導(dǎo)送到不同的務(wù)平臺(tái)；而在2Mb/s容量未滿時(shí)通過集中功能可以提高通道裝載率和帶寬的利用率，減少對(duì)傳輸通道容量的需求，也減少了物理接口的數(shù)量，延緩對(duì)容量升級(jí)的要求。如 圖3所示O 業(yè)務(wù) 1 口 口 |Q O C? 2LK1_!=!_ 口。 業(yè)務(wù)2二上 口 (a)疏導(dǎo)口 業(yè)務(wù)3 -rprp- ?？凇?b)集散OOO o 口 ?？诳?c)疏導(dǎo)與集散圖3疏導(dǎo)和集散示意圖對(duì)64kb/s進(jìn)行疏導(dǎo)和集中若通過外

21、接數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC1/0實(shí)現(xiàn)， 無疑增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，網(wǎng)絡(luò)配置也復(fù)雜，使用起來不方便。已有廠家開發(fā)了 集成在ADM中的對(duì)64kb/s通道的內(nèi)置數(shù)字交叉功能，例如GPT公司的P - SWITCH ,只需要在ADM支路卡的位置插入P - SWITCH卡，就能完成64kb/s 通道的數(shù)字交叉連接。對(duì)低于2Mbit/s速率業(yè)務(wù)的支持，可采用具有多種支路接口的SDH環(huán)境下 的2.048Mbit/s幀靈活接入系統(tǒng)(FMS )。FMS主要由用戶側(cè)的靈活復(fù)用器(FM ) 和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的靈活接入終端(FAT)組成，它們分別于SDH網(wǎng)上的SDH復(fù)用器相 連。FM有多種n*64Kbit/s支路接口，可按業(yè)務(wù)需要

22、靈活地將通道資源分配給相 應(yīng)的接口，接入各種業(yè)務(wù)；FAT可作為DXC使用，其參考配置如圖4所示圖4 SDH環(huán)境下多業(yè)務(wù)2.048Mbit/s幀靈活接入系統(tǒng)的參考配置因此，對(duì)于大型企事業(yè)用戶，可利用SDH環(huán)網(wǎng)上的分插復(fù)用器ADM或點(diǎn) 到點(diǎn)的連接方式接入，如圖5所示，且SDH自愈環(huán)具有保護(hù)倒換功能（1+1、 1:1），用于邊緣層接入；對(duì)于小型企事業(yè)用戶或普通居民用戶，SDH技術(shù)不僅 可用于接入網(wǎng)中的饋線段，而且還可利用低速率接口將SDH延伸至配線段。圖5 SDH環(huán)網(wǎng)接入SDH技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用知識(shí)FTTC、FTTB的程度，光纖的巨大帶寬仍 未到戶，因此，要真正向用戶提供寬帶接入能力，單單利用SD

23、H技術(shù)解決饋線、 配線段的帶寬化是不夠的，在引入線部分仍需結(jié)合采用寬帶接入技術(shù)。可分別采 用 FTTB/C+xDSL、FTTB/C+Cable Modem、FTTB/C+LAN 接入等方式為用戶 提供寬帶業(yè)務(wù)。2.4未來光纖接入網(wǎng)的發(fā)展方向.寬帶化和綜合化寬帶接入是市場(chǎng)發(fā)展的總體趨勢(shì)，光纖入戶將是寬帶接入的必然。xDSL、 雙總線綜合接入等作為完全光纖接入的過渡技術(shù)，將在未來幾年內(nèi)扮演寬帶接入 市場(chǎng)的主角。未來的接入網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)單一平臺(tái)上寬窄帶多種業(yè)務(wù)的綜合接入，實(shí)現(xiàn) 業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的分離，即要進(jìn)一步向?qū)拵Щ途C合化的方向發(fā)展。同時(shí)光纖接入網(wǎng) 也要能夠靈活支持與其它接入方式的聯(lián)合組網(wǎng)。.向下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN ）的演進(jìn)從技術(shù)發(fā)展上來看，傳統(tǒng)的電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)以及有線電視網(wǎng)三大行業(yè)的 技術(shù)差別正在逐步消失，技術(shù)的融合將進(jìn)一步引發(fā)網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合及產(chǎn)業(yè)融 合。下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）是可提供包括話音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務(wù)的綜合的、 開放的網(wǎng)絡(luò)。其發(fā)展趨勢(shì)可概括為：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)件化、網(wǎng)絡(luò)互通網(wǎng)關(guān)化、接入技 術(shù)多樣化、網(wǎng)管一體化、終端智能化、業(yè)務(wù)交換控制功能分離和核心網(wǎng)絡(luò)分