信息與通信光纖接入技術(shù)課件

接入網(wǎng)技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)主要內(nèi)容光纖介質(zhì)的優(yōu)勢(shì)光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、類型、應(yīng)用模式等兩種典型的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)APON和EPON要求熟悉光纖介質(zhì)的特點(diǎn)，F(xiàn)TTX的含義掌握光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)（特別是測(cè)距）；APON與EPON的異同第4章光纖接入技術(shù)主要內(nèi)容第4章光纖接入技術(shù)4.1引言4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)4.5APON4.6EPON4.7小結(jié)第4章光纖接入技術(shù)4.1引言4.1引言光纖接入前途無(wú)限用戶業(yè)務(wù)量的日益增長(zhǎng)業(yè)務(wù)種類的不斷變化新業(yè)務(wù)的高性能要求需要與之適應(yīng)的高性能接入技術(shù)從介質(zhì)考慮，哪種介質(zhì)能滿足？光纖能滿足4.1引言光纖接入前途無(wú)限用戶業(yè)務(wù)量的日益增長(zhǎng)業(yè)務(wù)種類的不4.1引言光纖的優(yōu)越性高帶寬、高數(shù)據(jù)率單波：10Gb/s,40Gb/s多波復(fù)用：可達(dá)Tb/s信號(hào)衰減很小，無(wú)中繼傳輸距離遠(yuǎn)單段光傳輸距離：100~200km多段光傳輸距離：3000~4000km其他性能抗電磁干擾、保密性好安全性好，不易盜聽(tīng)……絕大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商斷言：“理想的寬帶接入網(wǎng)將是基于光纖的網(wǎng)絡(luò)”4.1引言光纖的優(yōu)越性4.1引言光纖分類多模光纖MMF:Multi-ModeFiber常見(jiàn)規(guī)格：62.5/125μ、50/125μ系統(tǒng)價(jià)格低，傳輸距離短、容量相對(duì)小一些用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的短距離傳輸單模光纖SMF:Single-ModeFiber常見(jiàn)規(guī)格：9.5/125μ系統(tǒng)價(jià)格較高，性能很高用于通信系統(tǒng)和高要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)4.1引言光纖分類4.1引言光接入網(wǎng)絡(luò)在主干網(wǎng)上，光纖通信已經(jīng)成為高性能的主流在接入網(wǎng)上，光纖通信前景光明，光接入網(wǎng)正在成長(zhǎng)用于高性能接入領(lǐng)域直接采用主干傳輸技術(shù)典型例子：SDH環(huán)用于PSTN網(wǎng)的大客戶用于接入大客戶專門(mén)的光接入技術(shù)典型例子：EPON/EFM的技術(shù)開(kāi)發(fā)用于高性能的多業(yè)務(wù)接入客戶4.1引言光接入網(wǎng)絡(luò)4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸在接入網(wǎng)中應(yīng)用光纖，是逐漸從運(yùn)營(yíng)商向用戶延伸的根據(jù)光纖深入用戶的程度，有三種基本應(yīng)用類型：光纖到路邊FTTC光纖到樓FTTB光纖到家/辦公室FTTH/OFTTx4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸在接入網(wǎng)中應(yīng)用光纖，是逐漸從運(yùn)營(yíng)光纖到路邊FTTCFTTC：FiberToTheCurb/Cab光纖到路邊、光纖到配線箱ONUOBD中心局OLT光接入網(wǎng)設(shè)在交接箱處電話雙絞銅線或同軸電纜特點(diǎn)：通常為點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)一個(gè)OUN可為一個(gè)或多個(gè)用戶提供接入是一種介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)通常采用FTTC+xDSL技術(shù)或FTTC+CableModem技術(shù)光纖到路邊FTTCFTTC：FiberToTheC光纖到樓FTTBFTTB：FiberToTheBuilding光纖到大樓OBD中心局OLT光接入網(wǎng)ONUBuddingEthernet設(shè)在辦公樓或居民住宅樓內(nèi)的某個(gè)公共地方用UTP5類線（或更高等級(jí)）特點(diǎn)：通常點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)一個(gè)OUN為多個(gè)用戶提供接入通常采用FTTB+Ethernet技術(shù)光纖到樓FTTBFTTB：FiberToTheBui光纖到家/辦公室FTTH/OFTTH：FiberToTheHome/Office光纖到家（光纖入戶、光纖到辦公室）OBD中心局OLT光接入網(wǎng)ONUhome直接放在用戶家里特點(diǎn)：中心局到用戶之間全部為光連接和光傳輸接入網(wǎng)無(wú)任何有源設(shè)備，是一個(gè)真正的透明網(wǎng)絡(luò)是一種真正意義上的寬帶接入技術(shù)是用戶接入網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)光纖到家/辦公室FTTH/OFTTH：FiberToT4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光纖的傳輸窗口光纖的傳輸性能，有幾段性能好，成為傳輸窗口1310nm窗口（1260nm～1360nm）850nm窗口（780nm～850nm）1550nm窗口（1480nm～1580nm）常用于多模光纖通信未得到很好使用應(yīng)用廣泛主要用于提供2Mb/s及以下的業(yè)務(wù)用于異波長(zhǎng)雙工的下行通信以及寬帶的新業(yè)務(wù)4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光纖的傳輸窗口1310nm窗口（4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)OAN：OpticalAccessNetwork，光接入網(wǎng)光接入網(wǎng)概念：接入網(wǎng)中部分或全部使用光纖作為傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)形式光接入網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)由ITU-TG.982定義4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)ITU-T提出的光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能Q3ONUONUODNOLTAF中心局終端設(shè)備用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)UNISNI光接入網(wǎng)(OAN)光接入網(wǎng)是G.902標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)典型實(shí)例光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)ITU-T提出的光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)系光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)組成：光網(wǎng)絡(luò)單元ONU（OpticalNetworkUnit）提供用戶到接入網(wǎng)的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供用戶業(yè)務(wù)適配功能（速率適配、信令轉(zhuǎn)換）光分配網(wǎng)ODN（OpticalDistributionNetwork）為OLT和OUN之間提供光傳輸技術(shù)由光連接器和光分路器OBD(OpticalBranchingdevice)組成完成光信號(hào)功率的分配及光信號(hào)的分、復(fù)接功能光線路終端OLT（OpticalLineTerminal）提供與中心局設(shè)備的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供與ODN的光接口分離不同的業(yè)務(wù)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)組成：光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的特點(diǎn)點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，介質(zhì)共享下行：OLT向各個(gè)ONU采用廣播通信方式上行：ONU向OLT通信時(shí)需要某種分配信道的策略面臨的問(wèn)題需解決OLT和多個(gè)ONU之間上下行信號(hào)的正確傳輸關(guān)鍵是解決上行信道的占用問(wèn)題下行傳輸：時(shí)分復(fù)用傳送信元流，各ONU在規(guī)定時(shí)隙接收自己的信息上行傳輸：各種多址技術(shù)（時(shí)分、波分等）光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的特點(diǎn)光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)空分復(fù)用SDM上下行雙向通信各使用一根光纖兩個(gè)方向的通信單獨(dú)進(jìn)行，互不影響性能最佳，設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單光傳輸設(shè)備和線纜雙倍，成本高光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)空分復(fù)用SDMt

A1

B1

N1

A1保護(hù)時(shí)間OLTOBD上行

A1

B1

N1ONUONUONU光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)時(shí)分復(fù)用TDM每個(gè)ONU動(dòng)態(tài)或固定分配一個(gè)時(shí)隙每個(gè)ONU在分配的時(shí)隙內(nèi)上傳數(shù)據(jù)固有問(wèn)題每個(gè)ONU與OLT距離不等傳輸時(shí)延不同到達(dá)OLT的相位不同對(duì)OTL要求完善的測(cè)距技術(shù)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)調(diào)整和同步快速的同步技術(shù)快速、動(dòng)態(tài)的門(mén)限判決技術(shù)tA1B1N1A1保護(hù)時(shí)間OLTOBD上行PD：光電檢測(cè)器2

1NA1B1N1ONUONUONUOBD

1

N2上行WDMPDPDPD2

1NOLT光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)波分復(fù)用WDM用不同的光載波傳輸不同的信息不同波長(zhǎng)的信號(hào)共享一根光纖傳輸，彼此不干擾要求每個(gè)ONU在指定波長(zhǎng)上發(fā)射對(duì)激光二極管要求高（溫度、環(huán)境影響大）OLT設(shè)備復(fù)雜，成本高（每個(gè)波長(zhǎng)都需光發(fā)射器和檢測(cè)器）PD：光電檢測(cè)器21NA1B1N1ONUO光接入網(wǎng)的分類根據(jù)光分配網(wǎng)是采用有源或無(wú)源設(shè)備，OAN分：AON和PONAON：ActiveOpticalNetwork，有源光網(wǎng)絡(luò)ODN全部由有源器件組成（光放大器等）是主干網(wǎng)技術(shù)的延伸SDH、PDH、ATM、……等等現(xiàn)通常是基于SDH的AON特點(diǎn)：傳輸容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率傳輸距離遠(yuǎn)：不加中繼器，距離為70多公里技術(shù)成熟：無(wú)論P(yáng)DH設(shè)備還是SDH設(shè)備，都已廣泛應(yīng)用給有源設(shè)備供電是一件麻煩事光接入網(wǎng)的分類根據(jù)光分配網(wǎng)是采用有源或無(wú)源設(shè)備，OAN分：光接入網(wǎng)的分類PON：PassiveOpticalNetwork，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON內(nèi)不含有源器件是專門(mén)為接入網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)無(wú)源：大大簡(jiǎn)化了接入途中的機(jī)房條件包括：APON、EPON和GPON光接入網(wǎng)的分類PON：PassiveOpticalNet4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)基本概念系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)基本概念PON的基本概念ODN全部由無(wú)源器件組成（無(wú)源光分路器等）信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)再生放大信號(hào)由光分路器、無(wú)源光功率分配器等傳至用戶實(shí)現(xiàn)透明傳輸，信號(hào)處理全由局端和用戶端設(shè)備完成與有源光網(wǎng)絡(luò)比：覆蓋范圍和傳輸距離更小可靠性更高（戶外無(wú)有源設(shè)備，提高抗干擾能力）價(jià)格更低、安裝維護(hù)更方便是光接入網(wǎng)有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)（價(jià)格、維護(hù)等優(yōu)勢(shì)）PON的基本概念ODN全部由無(wú)源器件組成（無(wú)源光分路器等）PON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLTONU1ONU2ONUnPON用戶用戶用戶OBD業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)UNISNIODN組成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是無(wú)源器件共享介質(zhì)邏輯上是點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，物理拓?fù)淇捎卸喾N形式PON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLTONU1ONU2ONUnPON用戶用戶PON的數(shù)據(jù)傳輸下行：OLT向各ONU采用廣播通信方式，傳輸連續(xù)時(shí)隙流（下行幀）局端數(shù)據(jù)→OLT→封裝成連續(xù)時(shí)隙流下行幀以廣播方式傳送→各ONU收到信元流，取出屬于自己的數(shù)據(jù)→用戶終端上行：采用TDMA技術(shù)（動(dòng)態(tài)分配），突發(fā)傳送時(shí)隙流（上行幀）各ONU共享ODN，且數(shù)據(jù)突發(fā)性強(qiáng)。各ONU向OLT申請(qǐng)帶寬→OLT授權(quán)ONU發(fā)送（上行的發(fā)送時(shí)隙、帶寬分配等）→獲得授權(quán)的ONU在指定時(shí)隙發(fā)送PON的數(shù)據(jù)傳輸下行：OLT向各ONU采用廣播通信方式，傳輸PON的數(shù)據(jù)傳輸PON的幀都是定時(shí)長(zhǎng)幀，分上行幀和下行幀為了實(shí)現(xiàn)TDMA接入，在上行時(shí)隙中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要求附加開(kāi)銷(xiāo)。上行時(shí)隙格式如下：ONUONUOLTONUOBD上行突發(fā)模式下行連續(xù)模式保護(hù)時(shí)隙附加開(kāi)銷(xiāo)ATM信元/OAM信元/以太幀用于OLT同步、標(biāo)識(shí)信元開(kāi)始OAM信元為管理信元，如帶寬申請(qǐng)、測(cè)距等PON的數(shù)據(jù)傳輸PON的幀都是定時(shí)長(zhǎng)幀，分上行幀和下行幀ONPON的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)距技術(shù)快速比特傳送技術(shù)突發(fā)信號(hào)的收發(fā)攪碼技術(shù)（擾碼）媒質(zhì)接入控制（MAC）技術(shù)PON的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)距技術(shù)測(cè)距技術(shù)原因采用TDMA，必須保證每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)彼此獨(dú)立，互不干擾PON結(jié)構(gòu)中，各ONU到OLT物理距離不等，則各ONU到OLT的傳輸時(shí)延不同，如不進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，會(huì)出現(xiàn)時(shí)隙重疊，造成數(shù)據(jù)干擾為確保多個(gè)ONU到OLT之間的正確傳輸，必須引入測(cè)距機(jī)制，精確測(cè)量OLT到ONU的端到端時(shí)延，使各ONU到OLT的邏輯距離相等，使ONU發(fā)出的幀準(zhǔn)確落在所分配的上行幀時(shí)隙之內(nèi)基本策略：靜態(tài)測(cè)距+動(dòng)態(tài)測(cè)距相結(jié)合靜態(tài)測(cè)距在ONU初裝聯(lián)網(wǎng)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)距在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中進(jìn)行測(cè)距技術(shù)原因測(cè)距技術(shù)測(cè)距的基本原理OLT向ONU發(fā)送測(cè)距允許消息，消息中指明ONU的上行應(yīng)答的時(shí)隙ONU在指定的上行時(shí)隙中用測(cè)距PLOAM信元應(yīng)答OLT計(jì)算往返時(shí)延，并與理想時(shí)延比較，計(jì)算出差值，發(fā)送一個(gè)測(cè)距時(shí)間給ONUONU根據(jù)測(cè)距時(shí)間調(diào)整均衡時(shí)延測(cè)距技術(shù)測(cè)距的基本原理快速比特傳送技術(shù)測(cè)距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存在相位差異需要采用某種技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速同步基本策略先實(shí)現(xiàn)位同步、再進(jìn)行信元同步普通的滑動(dòng)技術(shù)不能滿足快速同步要求，需采用其他技術(shù)突發(fā)信號(hào)的收發(fā)需要快速開(kāi)啟和關(guān)閉光電路，以適應(yīng)上行的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸接收端，需要快速調(diào)整接收門(mén)限，以適應(yīng)不同距離用戶的信號(hào)衰減快速比特傳送技術(shù)測(cè)距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存攪碼技術(shù)（擾碼）為了保證共享介質(zhì)傳輸?shù)陌踩裕霐嚧a技術(shù)在發(fā)送端：通過(guò)一個(gè)隨機(jī)碼對(duì)信息進(jìn)行異或運(yùn)算后傳送在接收端：采用相同的隨機(jī)碼再進(jìn)行一次異或運(yùn)算，得到原始數(shù)據(jù)信元的時(shí)隙分配接入請(qǐng)求/允許帶寬的動(dòng)態(tài)分配帶寬管理由OLT完成為不同的業(yè)務(wù)提供優(yōu)先級(jí)和帶寬上行帶寬的占用由媒質(zhì)接入控制MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)媒質(zhì)接入控制（MAC）技術(shù)攪碼技術(shù)（擾碼）為了保證共享介質(zhì)傳輸?shù)陌踩裕霐嚧a技術(shù)信4.5APONAPON：ATMPassiveopticalnetwork，ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在PON上傳送ATM信元，即在ONU與OLT之間傳送ATM信元物理層采用PON，鏈路層采用ATM存在PON中同樣的技術(shù)問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：ITU-T的G.9834.5APONAPON：G.983基本特點(diǎn)基于ATM信元（ONU與OLT之間）支持對(duì)稱和非對(duì)稱工作方式對(duì)稱方式：雙向155.520Mb/s非對(duì)稱方式：上、下行分別為155.520Mb/s、622.080Mb/s雙向通信：可用兩條光纖，波長(zhǎng)1310nm區(qū)或一條光纖，異波長(zhǎng)雙工(上行：1310nm區(qū),下行：1550nm區(qū))無(wú)放大器最大距離：20km最高32個(gè)用戶光分支利用波長(zhǎng)分配增加業(yè)務(wù)能力傳輸技術(shù)：上、下行均采用時(shí)分復(fù)用G.983基本特點(diǎn)基于ATM信元（ONU與OLT之間）APON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接入的主干網(wǎng)為ATM網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流為ATM信元流拓?fù)洌簾o(wú)源雙星結(jié)構(gòu)一個(gè)ODN（即1個(gè)OBD）最多支持32個(gè)ONU（用戶數(shù)）當(dāng)ONU大于32時(shí)，要求一個(gè)OLT提供多個(gè)ODN接口OLTODNONU1ONU2ONUnAPON（傳輸ATM信元流）ATM交換機(jī)用戶用戶用戶OBDAPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接入的主干網(wǎng)為ATM網(wǎng)OLTODNONU1APON的數(shù)據(jù)傳輸APON在PON上傳送ATM信元APON幀傳輸?shù)幕驹硗琍ON，只是APON幀中封裝的是ATM信元APON幀中上行信元格式如下：3字節(jié)保障區(qū)間前導(dǎo)符定界符ATM（OAM）信元53字節(jié)測(cè)距要求用于OLT同步信元的開(kāi)始APON的數(shù)據(jù)傳輸APON在PON上傳送ATM信元3字節(jié)保障…PLOAM1ATM信元1ATM信元2ATM信元27PLOAM2ATM信元28ATM信元53PLOAM3…下行幀格式1幀=56個(gè)信元，每信元53字節(jié)……ATM信元1ATM信元2ATM信元52ATM信元53上行幀格式1幀=53個(gè)信元，每信元56字節(jié)3字節(jié)頭部上下行速率為155.520Mb/s的幀結(jié)構(gòu)定時(shí)長(zhǎng)幀下行速率為155.52Mb/s時(shí)，每幀56個(gè)信元下行速率為622.08Mb/s時(shí)，每幀224個(gè)信元APON的幀格式…PLOAMATMATMATMPLOAMATMATMPLOAAPON的延續(xù)－GPON弱化ATM保留了APON的許多優(yōu)點(diǎn)，與APON有很多相同之處，但更高效、高速支持上、下行不對(duì)稱速率：下行2.488Gb/s，上行1.244Gb/s適配協(xié)議采用ITU-TG.7041：GFP（通用成幀協(xié)議）支持多業(yè)務(wù)、多承載（包括ATM業(yè)務(wù)、TDM業(yè)務(wù)以及IP/Ethernet業(yè)務(wù)），提供明確的服務(wù)質(zhì)量保證和服務(wù)級(jí)別，具有電信級(jí)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)管理能力。GPON成為目前最為理想的寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)APON的延續(xù)－GPON弱化ATM4.6EPONEPON的發(fā)展背景如下：APON概覽技術(shù)思路：90年代中期的黃金組合物理層：PON，技術(shù)很精致鏈路層：信元，基于ATM技術(shù)機(jī)制受ATM在全球受挫的牽連，未能迅速發(fā)展EPON概要技術(shù)思路物理層仍然使用現(xiàn)成的PON技術(shù)，鏈路層換成以太幀EFM研究組IEEE802.3ah：改換APON的MAC協(xié)議，使用以太幀4.6EPONEPON的發(fā)展背景如下：4.6EPONEPON：EthernetPassiveopticalnetwork在PON上傳送Ethernet幀基于Ethernet技術(shù)和PON技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與APON類似MAC協(xié)議與APON不同速率： 下行：百兆/千兆，廣播方式上行：百兆/千兆，共享傳輸技術(shù)：上、下行均采用時(shí)分復(fù)用存在PON中同樣的技術(shù)問(wèn)題4.6EPONEPON：EthernetPassiveEPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與APON相似，但：接入的主干網(wǎng)為以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流為以太幀流OLTODNONU1ONU2ONUnEPON（傳輸以太幀流）Ethernet交換機(jī)用戶用戶用戶OBDEPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與APON相似，但：OLTODNOEPON的數(shù)據(jù)傳輸EPON承載可變長(zhǎng)Ethernet幀（64～1518字節(jié)）EPON物理幀為定時(shí)長(zhǎng)幀下行：固定長(zhǎng)度幀的連續(xù)數(shù)據(jù)流（2ms），內(nèi)含多個(gè)不同長(zhǎng)度的以太幀（時(shí)隙）＋頭部＋校驗(yàn)部分，其中：信息頭部含ONU標(biāo)識(shí)符和同步頭上行：采用TDM技術(shù)，每個(gè)ONU在授權(quán)給定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，不會(huì)發(fā)生碰撞（注：申請(qǐng)帶寬時(shí)可能發(fā)生碰撞）。幀長(zhǎng)度也為2msEPON的數(shù)據(jù)傳輸EPON承載可變長(zhǎng)Ethernet幀（64APON與EPON的技術(shù)差別EPON和APON最主要的區(qū)別：幀結(jié)構(gòu)和分組大小EPON和APON的幀格式幀周期長(zhǎng)度封裝方式EPON承載的數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度可變：64～1518ByteAPON承載的數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度固定：53ByteAPON與EPON的技術(shù)差別EPON和APON最主要的區(qū)別：4.7小結(jié)光纖是當(dāng)前最高性能的傳輸介質(zhì)，已經(jīng)普遍用于主干網(wǎng)“理想的寬帶接入網(wǎng)將是基于光纖的網(wǎng)絡(luò)”有源光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)用于大型用戶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)正在發(fā)展APON/GPON基于ATM技術(shù)，物理層十分精致未能推廣應(yīng)用EPON用以太技術(shù)使用PON前景十分看好4.7小結(jié)光纖參考資料參考資料APON:ITU-TG.983-1998基于PON的寬帶光接入系統(tǒng)EPON:IEEE802.3ah-2004綜合寬帶接入網(wǎng)陶智勇，周芳，胡先志北京郵電大學(xué)出版社，2002.1寬帶接入技術(shù)AlbertAzzam，NielRansom著，文愛(ài)軍等譯電子工業(yè)出版社，2001.7參考資料參考資料本章思考復(fù)習(xí)題1、理解光網(wǎng)絡(luò)的概念、光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。2、理解FTTB、FTTC、FTTH的含義。3、PON為何需要采用測(cè)距協(xié)議？測(cè)距協(xié)議的基本思想是什么？4、APON和EPON有哪 些相同點(diǎn)？哪些不同點(diǎn)？本章思考復(fù)習(xí)題1、理解光網(wǎng)絡(luò)的概念、光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。接入網(wǎng)技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)第4章光纖接入技術(shù)主要內(nèi)容光纖介質(zhì)的優(yōu)勢(shì)光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、類型、應(yīng)用模式等兩種典型的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)APON和EPON要求熟悉光纖介質(zhì)的特點(diǎn)，F(xiàn)TTX的含義掌握光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)（特別是測(cè)距）；APON與EPON的異同第4章光纖接入技術(shù)主要內(nèi)容第4章光纖接入技術(shù)4.1引言4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)4.5APON4.6EPON4.7小結(jié)第4章光纖接入技術(shù)4.1引言4.1引言光纖接入前途無(wú)限用戶業(yè)務(wù)量的日益增長(zhǎng)業(yè)務(wù)種類的不斷變化新業(yè)務(wù)的高性能要求需要與之適應(yīng)的高性能接入技術(shù)從介質(zhì)考慮，哪種介質(zhì)能滿足？光纖能滿足4.1引言光纖接入前途無(wú)限用戶業(yè)務(wù)量的日益增長(zhǎng)業(yè)務(wù)種類的不4.1引言光纖的優(yōu)越性高帶寬、高數(shù)據(jù)率單波：10Gb/s,40Gb/s多波復(fù)用：可達(dá)Tb/s信號(hào)衰減很小，無(wú)中繼傳輸距離遠(yuǎn)單段光傳輸距離：100~200km多段光傳輸距離：3000~4000km其他性能抗電磁干擾、保密性好安全性好，不易盜聽(tīng)……絕大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商斷言：“理想的寬帶接入網(wǎng)將是基于光纖的網(wǎng)絡(luò)”4.1引言光纖的優(yōu)越性4.1引言光纖分類多模光纖MMF:Multi-ModeFiber常見(jiàn)規(guī)格：62.5/125μ、50/125μ系統(tǒng)價(jià)格低，傳輸距離短、容量相對(duì)小一些用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的短距離傳輸單模光纖SMF:Single-ModeFiber常見(jiàn)規(guī)格：9.5/125μ系統(tǒng)價(jià)格較高，性能很高用于通信系統(tǒng)和高要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)4.1引言光纖分類4.1引言光接入網(wǎng)絡(luò)在主干網(wǎng)上，光纖通信已經(jīng)成為高性能的主流在接入網(wǎng)上，光纖通信前景光明，光接入網(wǎng)正在成長(zhǎng)用于高性能接入領(lǐng)域直接采用主干傳輸技術(shù)典型例子：SDH環(huán)用于PSTN網(wǎng)的大客戶用于接入大客戶專門(mén)的光接入技術(shù)典型例子：EPON/EFM的技術(shù)開(kāi)發(fā)用于高性能的多業(yè)務(wù)接入客戶4.1引言光接入網(wǎng)絡(luò)4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸在接入網(wǎng)中應(yīng)用光纖，是逐漸從運(yùn)營(yíng)商向用戶延伸的根據(jù)光纖深入用戶的程度，有三種基本應(yīng)用類型：光纖到路邊FTTC光纖到樓FTTB光纖到家/辦公室FTTH/OFTTx4.2光纖在接入網(wǎng)中的延伸在接入網(wǎng)中應(yīng)用光纖，是逐漸從運(yùn)營(yíng)光纖到路邊FTTCFTTC：FiberToTheCurb/Cab光纖到路邊、光纖到配線箱ONUOBD中心局OLT光接入網(wǎng)設(shè)在交接箱處電話雙絞銅線或同軸電纜特點(diǎn)：通常為點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)一個(gè)OUN可為一個(gè)或多個(gè)用戶提供接入是一種介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)通常采用FTTC+xDSL技術(shù)或FTTC+CableModem技術(shù)光纖到路邊FTTCFTTC：FiberToTheC光纖到樓FTTBFTTB：FiberToTheBuilding光纖到大樓OBD中心局OLT光接入網(wǎng)ONUBuddingEthernet設(shè)在辦公樓或居民住宅樓內(nèi)的某個(gè)公共地方用UTP5類線（或更高等級(jí)）特點(diǎn)：通常點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)一個(gè)OUN為多個(gè)用戶提供接入通常采用FTTB+Ethernet技術(shù)光纖到樓FTTBFTTB：FiberToTheBui光纖到家/辦公室FTTH/OFTTH：FiberToTheHome/Office光纖到家（光纖入戶、光纖到辦公室）OBD中心局OLT光接入網(wǎng)ONUhome直接放在用戶家里特點(diǎn)：中心局到用戶之間全部為光連接和光傳輸接入網(wǎng)無(wú)任何有源設(shè)備，是一個(gè)真正的透明網(wǎng)絡(luò)是一種真正意義上的寬帶接入技術(shù)是用戶接入網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)光纖到家/辦公室FTTH/OFTTH：FiberToT4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光纖的傳輸窗口光纖的傳輸性能，有幾段性能好，成為傳輸窗口1310nm窗口（1260nm～1360nm）850nm窗口（780nm～850nm）1550nm窗口（1480nm～1580nm）常用于多模光纖通信未得到很好使用應(yīng)用廣泛主要用于提供2Mb/s及以下的業(yè)務(wù)用于異波長(zhǎng)雙工的下行通信以及寬帶的新業(yè)務(wù)4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光纖的傳輸窗口1310nm窗口（4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)OAN：OpticalAccessNetwork，光接入網(wǎng)光接入網(wǎng)概念：接入網(wǎng)中部分或全部使用光纖作為傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)形式光接入網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)由ITU-TG.982定義4.3光接入網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)ITU-T提出的光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能Q3ONUONUODNOLTAF中心局終端設(shè)備用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)UNISNI光接入網(wǎng)(OAN)光接入網(wǎng)是G.902標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)典型實(shí)例光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)ITU-T提出的光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)系光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)組成：光網(wǎng)絡(luò)單元ONU（OpticalNetworkUnit）提供用戶到接入網(wǎng)的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供用戶業(yè)務(wù)適配功能（速率適配、信令轉(zhuǎn)換）光分配網(wǎng)ODN（OpticalDistributionNetwork）為OLT和OUN之間提供光傳輸技術(shù)由光連接器和光分路器OBD(OpticalBranchingdevice)組成完成光信號(hào)功率的分配及光信號(hào)的分、復(fù)接功能光線路終端OLT（OpticalLineTerminal）提供與中心局設(shè)備的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供與ODN的光接口分離不同的業(yè)務(wù)光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)組成：光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的特點(diǎn)點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，介質(zhì)共享下行：OLT向各個(gè)ONU采用廣播通信方式上行：ONU向OLT通信時(shí)需要某種分配信道的策略面臨的問(wèn)題需解決OLT和多個(gè)ONU之間上下行信號(hào)的正確傳輸關(guān)鍵是解決上行信道的占用問(wèn)題下行傳輸：時(shí)分復(fù)用傳送信元流，各ONU在規(guī)定時(shí)隙接收自己的信息上行傳輸：各種多址技術(shù)（時(shí)分、波分等）光接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的特點(diǎn)光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)空分復(fù)用SDM上下行雙向通信各使用一根光纖兩個(gè)方向的通信單獨(dú)進(jìn)行，互不影響性能最佳，設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單光傳輸設(shè)備和線纜雙倍，成本高光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)空分復(fù)用SDMt

A1

B1

N1

A1保護(hù)時(shí)間OLTOBD上行

A1

B1

N1ONUONUONU光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)時(shí)分復(fù)用TDM每個(gè)ONU動(dòng)態(tài)或固定分配一個(gè)時(shí)隙每個(gè)ONU在分配的時(shí)隙內(nèi)上傳數(shù)據(jù)固有問(wèn)題每個(gè)ONU與OLT距離不等傳輸時(shí)延不同到達(dá)OLT的相位不同對(duì)OTL要求完善的測(cè)距技術(shù)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)調(diào)整和同步快速的同步技術(shù)快速、動(dòng)態(tài)的門(mén)限判決技術(shù)tA1B1N1A1保護(hù)時(shí)間OLTOBD上行PD：光電檢測(cè)器2

1NA1B1N1ONUONUONUOBD

1

N2上行WDMPDPDPD2

1NOLT光接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)波分復(fù)用WDM用不同的光載波傳輸不同的信息不同波長(zhǎng)的信號(hào)共享一根光纖傳輸，彼此不干擾要求每個(gè)ONU在指定波長(zhǎng)上發(fā)射對(duì)激光二極管要求高（溫度、環(huán)境影響大）OLT設(shè)備復(fù)雜，成本高（每個(gè)波長(zhǎng)都需光發(fā)射器和檢測(cè)器）PD：光電檢測(cè)器21NA1B1N1ONUO光接入網(wǎng)的分類根據(jù)光分配網(wǎng)是采用有源或無(wú)源設(shè)備，OAN分：AON和PONAON：ActiveOpticalNetwork，有源光網(wǎng)絡(luò)ODN全部由有源器件組成（光放大器等）是主干網(wǎng)技術(shù)的延伸SDH、PDH、ATM、……等等現(xiàn)通常是基于SDH的AON特點(diǎn)：傳輸容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率傳輸距離遠(yuǎn)：不加中繼器，距離為70多公里技術(shù)成熟：無(wú)論P(yáng)DH設(shè)備還是SDH設(shè)備，都已廣泛應(yīng)用給有源設(shè)備供電是一件麻煩事光接入網(wǎng)的分類根據(jù)光分配網(wǎng)是采用有源或無(wú)源設(shè)備，OAN分：光接入網(wǎng)的分類PON：PassiveOpticalNetwork，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON內(nèi)不含有源器件是專門(mén)為接入網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)無(wú)源：大大簡(jiǎn)化了接入途中的機(jī)房條件包括：APON、EPON和GPON光接入網(wǎng)的分類PON：PassiveOpticalNet4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)基本概念系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)4.4無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)基本概念PON的基本概念ODN全部由無(wú)源器件組成（無(wú)源光分路器等）信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)再生放大信號(hào)由光分路器、無(wú)源光功率分配器等傳至用戶實(shí)現(xiàn)透明傳輸，信號(hào)處理全由局端和用戶端設(shè)備完成與有源光網(wǎng)絡(luò)比：覆蓋范圍和傳輸距離更小可靠性更高（戶外無(wú)有源設(shè)備，提高抗干擾能力）價(jià)格更低、安裝維護(hù)更方便是光接入網(wǎng)有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)（價(jià)格、維護(hù)等優(yōu)勢(shì)）PON的基本概念ODN全部由無(wú)源器件組成（無(wú)源光分路器等）PON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLTONU1ONU2ONUnPON用戶用戶用戶OBD業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)UNISNIODN組成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是無(wú)源器件共享介質(zhì)邏輯上是點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，物理拓?fù)淇捎卸喾N形式PON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLTONU1ONU2ONUnPON用戶用戶PON的數(shù)據(jù)傳輸下行：OLT向各ONU采用廣播通信方式，傳輸連續(xù)時(shí)隙流（下行幀）局端數(shù)據(jù)→OLT→封裝成連續(xù)時(shí)隙流下行幀以廣播方式傳送→各ONU收到信元流，取出屬于自己的數(shù)據(jù)→用戶終端上行：采用TDMA技術(shù)（動(dòng)態(tài)分配），突發(fā)傳送時(shí)隙流（上行幀）各ONU共享ODN，且數(shù)據(jù)突發(fā)性強(qiáng)。各ONU向OLT申請(qǐng)帶寬→OLT授權(quán)ONU發(fā)送（上行的發(fā)送時(shí)隙、帶寬分配等）→獲得授權(quán)的ONU在指定時(shí)隙發(fā)送PON的數(shù)據(jù)傳輸下行：OLT向各ONU采用廣播通信方式，傳輸PON的數(shù)據(jù)傳輸PON的幀都是定時(shí)長(zhǎng)幀，分上行幀和下行幀為了實(shí)現(xiàn)TDMA接入，在上行時(shí)隙中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要求附加開(kāi)銷(xiāo)。上行時(shí)隙格式如下：ONUONUOLTONUOBD上行突發(fā)模式下行連續(xù)模式保護(hù)時(shí)隙附加開(kāi)銷(xiāo)ATM信元/OAM信元/以太幀用于OLT同步、標(biāo)識(shí)信元開(kāi)始OAM信元為管理信元，如帶寬申請(qǐng)、測(cè)距等PON的數(shù)據(jù)傳輸PON的幀都是定時(shí)長(zhǎng)幀，分上行幀和下行幀ONPON的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)距技術(shù)快速比特傳送技術(shù)突發(fā)信號(hào)的收發(fā)攪碼技術(shù)（擾碼）媒質(zhì)接入控制（MAC）技術(shù)PON的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)距技術(shù)測(cè)距技術(shù)原因采用TDMA，必須保證每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)彼此獨(dú)立，互不干擾PON結(jié)構(gòu)中，各ONU到OLT物理距離不等，則各ONU到OLT的傳輸時(shí)延不同，如不進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，會(huì)出現(xiàn)時(shí)隙重疊，造成數(shù)據(jù)干擾為確保多個(gè)ONU到OLT之間的正確傳輸，必須引入測(cè)距機(jī)制，精確測(cè)量OLT到ONU的端到端時(shí)延，使各ONU到OLT的邏輯距離相等，使ONU發(fā)出的幀準(zhǔn)確落在所分配的上行幀時(shí)隙之內(nèi)基本策略：靜態(tài)測(cè)距+動(dòng)態(tài)測(cè)距相結(jié)合靜態(tài)測(cè)距在ONU初裝聯(lián)網(wǎng)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)距在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中進(jìn)行測(cè)距技術(shù)原因測(cè)距技術(shù)測(cè)距的基本原理OLT向ONU發(fā)送測(cè)距允許消息，消息中指明ONU的上行應(yīng)答的時(shí)隙ONU在指定的上行時(shí)隙中用測(cè)距PLOAM信元應(yīng)答OLT計(jì)算往返時(shí)延，并與理想時(shí)延比較，計(jì)算出差值，發(fā)送一個(gè)測(cè)距時(shí)間給ONUONU根據(jù)測(cè)距時(shí)間調(diào)整均衡時(shí)延測(cè)距技術(shù)測(cè)距的基本原理快速比特傳送技術(shù)測(cè)距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存在相位差異需要采用某種技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速同步基本策略先實(shí)現(xiàn)位同步、再進(jìn)行信元同步普通的滑動(dòng)技術(shù)不能滿足快速同步要求，需采用其他技術(shù)突發(fā)信號(hào)的收發(fā)需要快速開(kāi)啟和關(guān)閉光電路，以適應(yīng)上行的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸接收端，需要快速調(diào)整接收門(mén)限，以適應(yīng)不同距離用戶的信號(hào)衰減快速比特傳送技術(shù)測(cè)距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存攪碼技術(shù)（擾碼）為了保證共享介質(zhì)傳輸?shù)陌踩裕霐嚧a技術(shù)在發(fā)送端：通過(guò)一個(gè)隨機(jī)碼對(duì)信息進(jìn)行異或運(yùn)算后傳送在接收端：采用相同的隨機(jī)碼再進(jìn)行一次異或運(yùn)算，得到原始數(shù)據(jù)信元的時(shí)隙分配接入請(qǐng)求/允許帶寬的動(dòng)態(tài)分配帶寬管理由OLT完成為不同的業(yè)務(wù)提供優(yōu)先級(jí)和帶寬上行帶寬的占用由媒質(zhì)接入控制MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)媒質(zhì)接入控制（MAC）技術(shù)攪碼技術(shù)（擾碼）為了保證共享介質(zhì)傳輸?shù)陌踩裕霐嚧a技術(shù)信4.5APONAPON：ATMPassiveopticalnetwork，ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在PON上傳送ATM信元，即在ONU與OLT之間傳送ATM信元物理層采用PON，鏈路層采用ATM存在PON中同樣的技術(shù)問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：ITU-T的G.9834.5APONAPON：G.983基本特點(diǎn)基于ATM信元（ONU與OLT之間）支持對(duì)稱和非對(duì)稱工作方式對(duì)稱方式：雙向155.520Mb/s非對(duì)稱方式：上、下行分別為155.520Mb/s、622.080Mb/s雙向通信：可用兩條光纖，波長(zhǎng)1310nm區(qū)或一條光纖，異波長(zhǎng)雙工(上行：1310nm區(qū),下行：1550nm區(qū))無(wú)放大器最大距離：20km最高32個(gè)用戶光分支利用波長(zhǎng)分配增加業(yè)務(wù)能力傳輸技術(shù)：上、下行均采用時(shí)分復(fù)用G.983基本特點(diǎn)基于ATM信元（ONU與OLT之間）APON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接入的主干網(wǎng)為ATM網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流為ATM信元流拓?fù)洌簾o(wú)源雙星結(jié)構(gòu)一個(gè)ODN（即1個(gè)OBD）最多支持32個(gè)ONU（用戶數(shù)）當(dāng)ONU大于32時(shí)，要求一個(gè)OLT提供多個(gè)ODN接口OLTODNONU1ONU2ONUnAPON（傳輸ATM信元流）ATM交換機(jī)用戶用戶用戶OBDAPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接入的主干網(wǎng)為ATM網(wǎng)OLTODNONU1APON的數(shù)據(jù)傳輸APON在PON上傳送ATM信元APON幀傳輸?shù)幕驹硗琍ON，只是APON幀中封裝的是ATM信元APON幀中上行信元格式如下：3字節(jié)保障區(qū)間前導(dǎo)符定界符ATM（OAM）信元53字節(jié)測(cè)距要求用于OLT同步信元的開(kāi)始APON的數(shù)據(jù)傳輸APON在PON上傳送ATM信元3字節(jié)保障…PLOAM1ATM信元1ATM信元2ATM信元27PLOAM2ATM信元28ATM信元53PLOAM3…下行幀格式1幀=56個(gè)信元，每信元53字節(jié)……ATM信元1ATM信元2ATM信元52ATM信元53上行幀格式1幀=53個(gè)信元，每信元56字節(jié)3字節(jié)頭部上下行速率為155.520Mb/s的幀結(jié)構(gòu)定時(shí)長(zhǎng)幀下行速率為155.52Mb/s時(shí)，每幀56個(gè)信元下行速率為622.08Mb/s時(shí)，每幀224個(gè)信元APON的幀格式…PLOAMATMATMATMPLOAMATMATMPLOAAP