B光纖接入技術(shù)探素

1、B光纖接入技術(shù)探素目錄光纖寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)概述EPON技術(shù)GPON技術(shù)寬帶接入網(wǎng)開展與應(yīng)用2電信業(yè)務(wù)推動寬帶網(wǎng)絡(luò)開展3數(shù)字電視電子報紙電子銀行網(wǎng)上購物在線游戲電影點播數(shù)字高清電視視頻電話遠程醫(yī)療遠程教學(xué)視頻會議遠程辦公28kK128kK1 M MMmM4 M M20M64kK512kK2 M MM8 M M比特率上行下行最小適合寬帶網(wǎng)絡(luò)上新業(yè)務(wù)所需要的帶寬4ADSL系統(tǒng)ADSL系統(tǒng)參考模型ADSL技術(shù)是充分利用普通 線的一種接入技術(shù)，提供高達8Mbit/s的高速下行速率，上行速率有1Mbit/s 5Cable Modem接入在HFC網(wǎng)絡(luò)上利用Cable Modem實現(xiàn)寬帶接入的系統(tǒng)框圖

2、 6三種FTTH組網(wǎng)方式P2P的FTTH組網(wǎng)方式PON組網(wǎng)方式小區(qū)交換有源光網(wǎng)絡(luò)7寬帶無線接入技術(shù)寬帶無線接入系統(tǒng)框圖8目錄光纖寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)概述EPON技術(shù)GPON技術(shù)寬帶接入網(wǎng)開展與應(yīng)用9PONATM-PON APON技術(shù)開展得比較早，具有綜合業(yè)務(wù)接入、QoS效勞質(zhì)量保證等獨有的特點，ITU-T的建議標準了ATM-PON的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、根本組成和物理層接口，我國信息產(chǎn)業(yè)部也已制定了完善的APON技術(shù)標準。EPON EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式，與用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)具有天然的融合性，消除了傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的本錢因素 。GPON GPON繼承了的成果，是具有豐富的業(yè)務(wù)管理能力的

3、Gigabit PON 。GPON的核心根底是GFP，它具有覆蓋任何可能出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)的適配能力，包括數(shù)字視頻、存儲網(wǎng)絡(luò)SAN、電子商務(wù)等。GPON具有面向未來的、可升級的多業(yè)務(wù)環(huán)境，能為將來的業(yè)務(wù)提供清晰的轉(zhuǎn)移路線，而不需要中斷和改變現(xiàn)有的GPON設(shè)備，也不需要以任何方式改變其傳輸層。 10 2. APON APON是一種基于ATM技術(shù)的PON。 在無源光網(wǎng)絡(luò)上使用ATM， 不僅可以利用光纖的巨大帶寬提供寬帶效勞， 還可以利用ATM進展高效的業(yè)務(wù)管理， 而PON是最經(jīng)濟的寬帶光纖解決方案。所以自1993年后， 許多國家和公司進展了對APON的研究。 ITU T的建議標準了ATM PON的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)

4、造、 根本組成和物理層接口。 我國信息產(chǎn)業(yè)部也已制定了完善的APON技術(shù)標準。 ATM PON網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)造是星形雙向傳輸方式， 一般采用雙纖空分復(fù)用SDM方式，也有的基于單纖波分復(fù)用WDM方式。 點到多點傳播采用下行時分復(fù)用TDM， 典型線路速率是622 Mb/s； 上行采用時分多址TDMA方式， 典型速率為155 Mb/s。 也可采用其他的帶寬配置， 例如上、 下行對稱的622 Mb/s、 155 Mb/s傳輸速率。 隨著器件水平的提高， 線路速率還可以進一步增加。 由于每個ONU距離OLT的遠近不同， 為防止信號碰撞， 上行信號需要采用特殊機制測距來“對齊。 測距是ATM PON技術(shù)中最復(fù)

5、雜的局部。 由于無源光分路器會導(dǎo)致光功率的損耗， 所以ATM PON的傳輸距離一般不超過20 km， 覆蓋范圍有限。 ATM PON支持ISDN及B ISDN業(yè)務(wù)的帶寬需求， 可以滿足各類電信業(yè)務(wù)的全業(yè)務(wù)網(wǎng)FSN的共同要求。 然而APON經(jīng)過多年的開展， 仍沒有真正進入市場， 主要原因是ATM協(xié)議較復(fù)雜， 相對于接入網(wǎng)市場來說其設(shè)備還較昂貴。 同時由于以太技術(shù)的高速開展， 使得ATM技術(shù)完全退出了局域網(wǎng)。 而千兆以太網(wǎng)及10 G以太網(wǎng)標準的推出， 推動了以太網(wǎng)技術(shù)逐漸成為主干網(wǎng)。 關(guān)鍵技術(shù)： 突發(fā)模式：突發(fā)接收：解決幅度突變問題 突發(fā)同步：解決相位突變問題 需要準確地測距，OLT需具備快速比特

6、同步電路解決相位問題14EPON工作原理EPON系統(tǒng)中下行業(yè)務(wù)以太網(wǎng)PONEthernet PON是一種基于PON的網(wǎng)絡(luò)，它能夠傳送封裝在以太網(wǎng)幀中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它采用8b/10b線路編碼8個用戶比特編成10個線路比特 15EPON工作原理EPON系統(tǒng)上行業(yè)務(wù)16EPON的主要優(yōu)勢與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性 。 高帶寬低本錢為靈活和快速的效勞重組提供了方便 點到點光纖接入EPON點到點結(jié)構(gòu)點到多點結(jié)構(gòu)每條光纖端點和戶外敷設(shè)現(xiàn)場需要有源電子部件消除了有源電子部件，不需要在戶外敷設(shè)再生器，放大器等有源電子設(shè)備，取而代之的是無源光耦合器，維護簡單，使用壽命長每個用戶在中心局CO中需要使用單獨的光纖端口由于從

7、多達64個光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）來的傳輸，無源耦合進入一條光纖（從臨近分界點回到服務(wù)提供商的CO或POP端），所以在CO節(jié)省了光纖和端口空間每個用戶都需要使用昂貴的有源電子部件多個用戶共同分享昂貴的光線路終端（OLT）的有源電子器件和激光器點到點光纖接入與EPON網(wǎng)絡(luò)比照17 EPON相對于APON有很多優(yōu)點： (1) EPON系統(tǒng)能夠提供高達1 Gbs的上/下行帶寬， 這一帶寬能夠適應(yīng)現(xiàn)在及將來10年內(nèi)用戶對帶寬的需求。 (2) EPON系統(tǒng)不采用昂貴的ATM設(shè)備和SONET設(shè)備， 能與現(xiàn)有的以太網(wǎng)相兼容， 大大簡化了系統(tǒng)構(gòu)造， 本錢低， 易于升級。 Ethernet PON數(shù)據(jù)包長度依照以太

8、網(wǎng)協(xié)議， 最長可達1518字節(jié)， 而ATM協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)包長度為固定的53字節(jié)48字節(jié)信息段， 5字節(jié)信頭。 IP數(shù)據(jù)分段為不同長度的數(shù)據(jù)包， 最高為65 535字節(jié)。 用定長的ATM PON傳輸IP業(yè)務(wù)必須將IP包拆為48字節(jié)的段， 在每段前面加上5字節(jié)的信頭。 這個復(fù)雜過程會造成時延， 而且OLT和ONU也會增加額外的本錢。 以太網(wǎng)是專為IP業(yè)務(wù)開發(fā)的， 相對于ATM來說可以節(jié)省巨大的信頭開銷。 (3) EPON不僅能綜合現(xiàn)有的有線電視、 數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)， 還能兼容未來業(yè)務(wù)， 如數(shù)字電視、 VoIP、 電視會議和VOD等， 實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。 EPON由光線路終端OLT、 光合分路器S/C

9、和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU組成， 采用樹形拓撲構(gòu)造。 EPON使用波分復(fù)用WDM技術(shù)， 在同一根光纖中分別用不同的波長同時傳送上、 下行信號， 上行采用時分多址接入TDMA技術(shù)或DWDMTDMA技術(shù)， 下行采用純播送的方式， 從OLT發(fā)給多個ONU。 根據(jù)協(xié)議， 這些數(shù)據(jù)包是不定長的， 最長為1518字節(jié)。 每個包攜帶的信頭惟一地標識了數(shù)據(jù)所要到達的特定ONU， 有一些包發(fā)給所有的ONU， 稱為播送包， 還有一些包是發(fā)給一組ONU的， 稱為多播包。 數(shù)據(jù)流通過分束器后分為幾路獨立的信號， 每路信號都含有發(fā)給所有特定ONU的數(shù)據(jù)包。 當ONU接收到數(shù)據(jù)流時， 只提取發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包， 將發(fā)給其他ONU的

10、數(shù)據(jù)包丟棄。 雖然APON對實時業(yè)務(wù)的支持性能優(yōu)越， 并被認為在QoS方面比EPON更為出色， 但隨著多協(xié)議標簽交換MPLS等新的IP效勞質(zhì)量QoS技術(shù)的采用， 高層協(xié)議與EPON MAC協(xié)議相配合， EPON已完全可能以相對較低的本錢提供足夠的QoS保證， 加之EPON的價格優(yōu)勢明顯， 因而被認為是解決電信接入瓶頸、 最終實現(xiàn)光纖到家的優(yōu)秀過渡方案。 多點控制協(xié)議1/4MPCP：GATE操作MPCP協(xié)議依賴于兩個以太網(wǎng)消息：A GATE 以及REPORT 23多點控制協(xié)議2/4MPCP：REPORT操作24多點控制協(xié)議3/4下行方向點到點模式PtPE 25多點控制協(xié)議4/4上行方向26多點控

11、制協(xié)議共享媒質(zhì)競爭SME 27目錄光纖寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)概述EPON技術(shù)GPON技術(shù)寬帶接入網(wǎng)開展與應(yīng)用28GPON技術(shù)采用GFP通用成幀規(guī)程，支持現(xiàn)有的各種語音機數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣 可支持對稱和不對稱的多種線路速率提高了數(shù)據(jù)封裝的效率，最高可達97 鑒于APON的低效率和EPON標準對保證QoS的多業(yè)務(wù)承載、電信級的網(wǎng)絡(luò)運行維護和業(yè)務(wù)管理沒有標準，ITU-T與2003年初推出了具有吉比特高速率、高效率、支持多業(yè)務(wù)透明傳輸，同時提供明確的效勞質(zhì)量保證和效勞級別、電信級的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和業(yè)務(wù)管理的Gigabit-Capable PON，簡稱GPON GPON特點上行速率下行速率上下行速

12、率對稱1.244Gb/s1.244Gb/s2.488Gb/s2.488Gb/s上下行速率不對稱155.52Mb/s2.488Gb/s155.52Mb/s1.244Gb/s622.08Mb/s2.488Gb/s622.08Mb/s1.244Gb/s1.244Gb/s2.488Gb/s各種速率組合情況29GPON系統(tǒng)構(gòu)造30GPON系統(tǒng)構(gòu)造GPON系統(tǒng)參考配置31GPON協(xié)議棧GPON 協(xié)議棧32GPON 封裝方法 GEM GPON 采用新的傳輸協(xié)議 GEM GPON Encapsulation Method 該協(xié)議能完成對高層多樣性業(yè)務(wù)的適配，包括 ATM 業(yè)務(wù)、 TDM 業(yè)務(wù)及 IP/Ethe

13、rnet 業(yè)務(wù)，對多樣性業(yè)務(wù)的適配是高效透明的，同時該協(xié)議支持多路復(fù)用，動態(tài)帶寬分配等 OAM 機制 GEM 幀構(gòu)造33GPON 的傳輸會聚子層 GTC GPON 的 GTC 層的協(xié)議分層模型34GPON相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)GFP通用成幀規(guī)程的使用媒質(zhì)接入控制的應(yīng)用動態(tài)帶寬分配DBA的應(yīng)用測距、時延補償和突發(fā)同步接收 35GPON與EPON比較可用帶寬36GPON與EPON比較幀構(gòu)造ONU測距和注冊DBA 和QoS EPON由于僅擴展了以太網(wǎng)幀構(gòu)造，因此實現(xiàn)復(fù)雜度低，網(wǎng)絡(luò)兼容性好。PON 采用的GEM 封裝構(gòu)造比較高效。 EPON 通過在MPC PDU 中傳送時標timestamp信息獲得RTT 值而

14、實現(xiàn)測距功能；GPON 采用全數(shù)字帶內(nèi)測距方法測量ONU 與OLT 之間的邏輯距離，新參加系統(tǒng)的ONU 在測距時要求其他在線的ONU停頓通信 37GPON與EPON比較TDMOAM平安性 EPON 系統(tǒng)的實現(xiàn)基于對以太網(wǎng)技術(shù)的擴大，因此在承載TDM 業(yè)務(wù)時，存在實時性和效勞質(zhì)量缺乏的先天缺陷，必須借用其他技術(shù)予以彌補。GPON 采用125s 的固定幀長和GEM 映射，傳輸會聚層在本質(zhì)上是同步的，因此承載TDM 業(yè)務(wù)具有得天獨厚的優(yōu)勢 GPON 定義的OAM 信息要比EPON 豐富，有利于ONU資源、業(yè)務(wù)遠程管理、不同廠商設(shè)備互通等問題的解決，保證了開放性和擴展性 38目錄光纖寬帶接入技術(shù)寬帶接

15、入技術(shù)概述EPON技術(shù)GPON技術(shù)寬帶接入網(wǎng)開展與應(yīng)用39下一代PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-xPON技術(shù)xPON-OLT構(gòu)造圖40下一代PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)- xPON技術(shù)xPON系統(tǒng)構(gòu)造圖41三、FTTH/FTTP寬帶接入的終極解決方案隨著IPTV、HDTV、Triple Play 等業(yè)務(wù)的開展，F(xiàn)TTH/FTTP的應(yīng)用必將提到日程FTTH/FTTP的解決方案：點到點的傳輸PON42國外一些國家的FTTH的開展情況日本的開展情況：早在20世紀90年代初期日本就制定了雄心勃勃的方案：2021年使光纖進入全國家庭。2001年以來，日本FTTH市場進入快速增長階段，到2002年7月，已經(jīng)有9家公司提供FTTH業(yè)務(wù)。據(jù)日本總務(wù)省統(tǒng)計，到2004年7月，日本FTTH用戶數(shù)已經(jīng)突破130萬，預(yù)計在2005年到達450萬。 韓國的開展情況：韓國ADSL普及率非常高，但在FTTH方面也并不落后。盡管韓國通信KT Corp.到2003年11月才開場進展實地試驗，但KT首席執(zhí)行官兼總裁Lee Yong-Kyung在“OFC 2004上演講中表示，“韓國通信正在為2006年內(nèi)開通FTTH商用效勞進展準備，方案在2021年使FTTH的家庭普及率超過70%。 43美國的開展情況：截止到2004年2月份，美國共有96個地區(qū)的約18萬個家庭將FTTH用光纖鋪設(shè)到家(據(jù)美國最大的光纖效勞商Cor