課件光接入網(wǎng)章

無源無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）概PON系統(tǒng)設(shè)計(jì)2無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）ITU在199無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）ITU在199年通過的.98建議實(shí)際是針對(duì)無源光接入網(wǎng)的。無源光網(wǎng)絡(luò)（PON，PassiveOpticalNetwork）已成為專無源光網(wǎng)絡(luò)PON(PassiveOpticalNetwork)（ODN）不含有任何電子器件及電子電源，全部由光分PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)消除了戶外的有源維護(hù)容易3PON中的PON中使用的光無源器件主要PON中的PON中使用的光無源器件主要集中在兩個(gè)部分ODN光耦合器（即光分路∕合路器OLT和ONU波分復(fù)用器∕解型的光無源器件，例如需要在加入波長路由器（波長選擇器）等。41515對(duì)于一個(gè)M×N光耦合器插入損耗（IL，InsertionLoss）：光功率從i端口輸入，對(duì)于一個(gè)M×N光耦合器插入損耗（IL，InsertionLoss）：光功率從i端口輸入，IL10P(jMPinIL10jP(附加損耗（EL，ExcessPinMEL10 Pout( 6反射∕回波損耗（RL，ReturnRL10lgPiniP反射∕回波損耗（RL，ReturnRL10lgPiniP分光方向性（Directivity），定義為耦合器在輸出端為匹配狀態(tài)（無反射）時(shí)，輸入側(cè)端口輸入的光功率與串入 10P均勻性U10lgmaxPout(7PON中的ITU-TG.982建議規(guī)定，在接入網(wǎng)中只使用標(biāo)PON中的ITU-TG.982建議規(guī)定，在接入網(wǎng)中只使用標(biāo)的G.652常規(guī)單模光纖隨著F技術(shù)的迅猛發(fā)展和大規(guī)模推廣應(yīng)用，光接入網(wǎng)主用光纖光纜在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、工藝和新材料的應(yīng)用方面不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了許多專為光接入網(wǎng)開發(fā)的光纖光纜，如ITTG.67光纖。8G.652光纖（非色散位移光纖G.652G.652光纖（非色散位移光纖G.652G.652C光纖，基本屬性同G.652A，但在1550nm處衰減系數(shù)更低，且消除了1380n附近的水吸收峰，即系統(tǒng)可以工作在1360n～1530n波段G.652光纖，屬性與G.652B基本相同，衰減系數(shù)與G.652C相同，即系統(tǒng)可以工作在1360nm～1530nm波段9A光纖：“彎曲提高”光纖，要求必須與D規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)兼容，A光纖：“彎曲提高”光纖，要求必須與D規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)兼容，最小彎曲半徑10mm。已在國內(nèi)的FTTH工程中得到比較好的推廣應(yīng)用。光纖：“彎曲冗余”光纖，不要求與D規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)兼容，最小彎曲半徑可降低到7.5mm。的技術(shù)要求和制造工藝要求更高，也已開始應(yīng)用。符合標(biāo)準(zhǔn)的光纖可以以接近銅纜敷設(shè)方式在室內(nèi)進(jìn)行安裝，降低了對(duì)施工人員的技術(shù)要求，同時(shí)有助于提高光纖的抗老化性能。 高端多模光纖將成大勢所趨，前景光基于高端多模光纖的40/100G以太網(wǎng)將成為趨高端多高端多模光纖將成大勢所趨，前景光基于高端多模光纖的40/100G以太網(wǎng)將成為趨高端多模光纖OM3/OM4在高速網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢OM指850/1300n滿注入帶寬在20/500Mz?k以上的50μm或62.5μm芯徑OM指850/1300n滿注入帶寬在50/500Mz?k以上的50μm或62.5μm芯徑OM3和和OM4是850nm激光優(yōu)化的50μm芯徑多模光纖，在采用850nmVCSEL的10Gb/s以太網(wǎng)中，OM3光纖傳輸距離可以達(dá)到300m，OM4光纖傳 輸距離可以達(dá)到550m 40G100G最大成最大成373.899.59311光纖型1Gbps10Gbps光纖等多標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)50/125μm-50/125μm-50/125μm-50/125μm-光纖型1Gbps10Gbps光纖等多標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)50/125μm-50/125μm-50/125μm-50/125μm-單標(biāo)準(zhǔn)10000m-室外室內(nèi)室外室內(nèi)室內(nèi)按照光纜在FTTx配線入戶FTT網(wǎng)絡(luò)可采用G652／G.65FTT網(wǎng)絡(luò)可采用G652／G.65光纖光纜，其中引入線光纜段也可采用其他新型光纖；B光纜的機(jī)械性能基本與其他應(yīng)用場合相當(dāng)系統(tǒng)采用單纖傳輸方案時(shí)，引入線光纜使用單芯光纜，但在某些情況下，引入線光纜的光纖芯數(shù)可有適當(dāng)冗余。引入線光纜應(yīng)采用便于架空、戶外管道和樓內(nèi)管道布放的光纜，并確保使用的可靠性；在敷設(shè)條件苛刻情況下，引入線光纜建議采用高抗彎性能（G.657A/G.657B）當(dāng)需要光纜從室外跨入室內(nèi)時(shí)，可選用室內(nèi)室外光纜直接接入室內(nèi)，也可使用室外光纜在具有良好接地保護(hù)的金屬管線內(nèi)直接進(jìn)入室內(nèi)；當(dāng)需要光纜從室外跨入室內(nèi)時(shí)，可選用室內(nèi)室外光纜直接接入室內(nèi)，也可使用室外光纜在具有良好接地保護(hù)的金屬管線內(nèi)直接進(jìn)入室內(nèi)；如果沒有金屬管線的保護(hù)，則室外光纜在室內(nèi)的應(yīng)用距離微束管室內(nèi)室外光纜適合大樓和多層住宅樓的管道引入使用，適合室內(nèi)和室外兩種環(huán)境，芯數(shù)一般為12～32。微束管松套光纖為半干式結(jié)構(gòu)，便于室微束管室內(nèi)室外光纜適合大樓和多層住宅樓的管道引入使用，適合室內(nèi)和室外兩種環(huán)境，芯數(shù)一般為12～32。微束管松套光纖為半干式結(jié)構(gòu)，便于室內(nèi)光纜分支Unitube型室內(nèi)室外光纜適合大樓和多層住宅樓的管道引入使用，也有室內(nèi)和室外兩種環(huán)境，有粗、細(xì)兩種規(guī)格，外徑為8.7/5.5Unitube型室內(nèi)室外光纜適合大樓和多層住宅樓的管道引入使用，也有室內(nèi)和室外兩種環(huán)境，有粗、細(xì)兩種規(guī)格，外徑為8.7/5.5mm，芯數(shù)為8～12/2～6，采用為半干式結(jié)構(gòu)，便于室內(nèi)光纜施工，可現(xiàn)場成端。由于采用全介質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此不再需要室內(nèi)接地操作。中心管式全非金屬中心管式全非金屬室內(nèi)室外光纜采用松套半干式結(jié)構(gòu)，便于室內(nèi)光纜施工，也可現(xiàn)場成端，無需室內(nèi)接地操作，適用于獨(dú)立住宅和多層住宅樓的架空引入使用。芯數(shù)為2～12。使用黑色低煙無鹵外護(hù)套，抗紫外線老化、防火阻燃、無毒無煙，且全截面阻水，具有良好的防潮性能。分支型室內(nèi)布線光纜采分支型室內(nèi)布線光纜采用單芯子單元光纜結(jié)構(gòu)，適合在大樓豎井內(nèi)中長距離上的多處分纖終端，每條光纜子單元均可用現(xiàn)場連接器直接與終端相連接。光纜為全介質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的防火阻燃性能。抗拉強(qiáng)度和防火等級(jí)滿足室內(nèi)垂直/水平布線光纜的等級(jí)要求。芯數(shù)有與分支型室內(nèi)布線光纜類似，還有一種束狀室內(nèi)布線光纜，使用0.9mm室內(nèi)“8”字布線光纜又稱室內(nèi)“8”字布線光纜又稱為蝶形入戶光纜或皮線光纜，是應(yīng)用于x剝開光纜，施工安全可靠，可如同銅纜施工一樣對(duì)待，不宜出現(xiàn)施工故障。能與多種現(xiàn)場連接器匹配，可現(xiàn)場成端。室外“8”字布線室外“8”字布線光纜又稱為戶外蝶形光纜，是專門針對(duì)FTTx設(shè)計(jì)的管道光纜，兼有室外和室內(nèi)光纜特點(diǎn)，采用干式結(jié)構(gòu)，可從室外管道直引入建筑物內(nèi)終結(jié)。光纜可與各類快速連接器、冷接續(xù)子等配合使用，也可方便地進(jìn)行光纖分離出來成端。光纜具有優(yōu)良的抗彎、抗壓和抗拉性能。自承式“8”字布線光自承式“8”字布線光纜也是專門為FTTx設(shè)計(jì)的一種光纜類型，采用全干式結(jié)構(gòu)，金屬吊線可使光纜以自承式架空方式敷設(shè)，直接進(jìn)入建筑物內(nèi)終結(jié)。光纜可與各類快速連接器、冷接續(xù)子等配合使用，也可方便地進(jìn)行光纖分離出來熔接成端。適合于獨(dú)立住宅架空引入，自承式架空跨距可達(dá)50m，同樣采用小彎曲半徑光纖生產(chǎn)，具有優(yōu)良的抗彎、抗壓和抗拉性能，施工安全可靠。PON的拓PON的拓PON的構(gòu)G.982建議給出了PONPON中的傳輸復(fù)用技術(shù)主要完成PON的構(gòu)G.982建議給出了PONPON中的傳輸復(fù)用技術(shù)主要完成OLT和ON的連接功能，其連接可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。時(shí)分多址接入（TDMA）、副載波多址接入（SCMA）、波分多址接入時(shí)分多址接入（TDMA）、副載波多址接入（SCMA）、波分多址接入（WDMA）等（詳見后續(xù)內(nèi)容）空分復(fù)用副載波復(fù)用波長ITU-G.982建議規(guī)定只使用1310nm和1550nm1310nm波長區(qū)1550nm波長區(qū)測試或監(jiān)視信號(hào)的傳輸應(yīng)采用其PON功能（1）OLT的功能結(jié)PON功能（1）OLT的功能結(jié)OLT提供與ODN之間的光接口，應(yīng)至少提供OAN網(wǎng)絡(luò)側(cè)OLT提供傳送到ONUOLT位于位于OLT核心業(yè)務(wù)公共核心部業(yè)務(wù)部接口功網(wǎng)傳輸用戶復(fù)用功接口功OAM供電功公共部至網(wǎng)核心部業(yè)務(wù)部接口功網(wǎng)傳輸用戶復(fù)用功接口功OAM供電功公共部至網(wǎng)業(yè)務(wù)端口功OLT傳輸復(fù)用功數(shù)字OLT傳輸復(fù)用功數(shù)字交叉連ODN接口功OLT業(yè)務(wù)端口功能。業(yè)務(wù)端口至少傳一個(gè)ISDN基群速率，并能配置成一種業(yè)務(wù)或能同時(shí)支持兩種或多種不同的業(yè)務(wù)。還應(yīng)能夠提供處理通過LT的信令信息的必要手段。OLT供電功能。將外部電源轉(zhuǎn)換為所要求的機(jī)內(nèi)電OAM功能。對(duì)OLT的所有功能塊提供運(yùn)行操作、管理和維護(hù)的手段，并提供OAM的接口功能。ONU提供與ODN之間的光接口，實(shí)現(xiàn)OAN用戶側(cè)的接口ONU提供與ODN之間的光接口，實(shí)現(xiàn)OAN用戶側(cè)的接口ONUONU室內(nèi)（FTTH、FTTB、FTTO等室外（FTTC、FTTZ等ONU核心業(yè)務(wù)公共核心部業(yè)務(wù)部用公共部OAM供電功用戶端口功功核心部業(yè)務(wù)部用公共部OAM供電功用戶端口功功傳輸復(fù)用功ONU傳輸復(fù)用功用戶和ONU傳輸復(fù)用功用戶和業(yè)務(wù)復(fù)用功ODN接口功ONU用戶端口功能。提供用戶業(yè)務(wù)接口，并將其適配到64kbps64kbps。這個(gè)功能可以提供給單個(gè)用戶或多個(gè)用戶。還應(yīng)能按照物理接口提供相應(yīng)的信令變換功能。ONU供電功能。將外部電源轉(zhuǎn)換為所要求的機(jī)內(nèi)電OAM功能。對(duì)NU的所有功能塊提供運(yùn)行操作、管理和維護(hù)的手段。ODN為ONU和OLT能夠組合多個(gè)ODN并且通過使用光放大器來延長傳輸離和擴(kuò)大服務(wù)ODN為ONU和OLT能夠組合多個(gè)ODN并且通過使用光放大器來延長傳輸離和擴(kuò)大服務(wù)的用戶數(shù)?！沧DN光波長透明互換光纖G.982規(guī)定了3種類型的ODN參類型類型類型最小最大PON的多由于PON采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此必須用PON的多由于PON采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此必須用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多址接入?yún)f(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)中的ONUONT來共享OLT和主干光纜有多種多址接入技術(shù)可以應(yīng)用于PON碼分多址接TDMA/TDMPON(a)11n1222....1nn(b)ONU-ONU-ONU-TDMA/TDMPON(a)11n1222....1nn(b)ONU-ONU-ONU-下行方向（OLT到TDM廣播方式發(fā)送信息數(shù)據(jù)給各ONU，并以特定的標(biāo)識(shí)來指示各下行方向（OLT到TDM廣播方式發(fā)送信息數(shù)據(jù)給各ONU，并以特定的標(biāo)識(shí)來指示各時(shí)隙的目的NU；各ONU可以收到包含所有ONU的全部信息數(shù)據(jù)的光信號(hào)，但將根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)識(shí)收取屬于自己的下行數(shù)據(jù)信息（即時(shí)隙），其他時(shí)隙的信息數(shù)據(jù)將被丟棄。上行方向（ONU到通過TDMA方式實(shí)現(xiàn)接入。各ONU在OLT的控制下，只在OLT為本NU指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送自己的信息數(shù)據(jù)；各NU的時(shí)隙在光合路器處匯合，PON系統(tǒng)的測距和多址接入控制保證各ONU的信息數(shù)據(jù)不發(fā)生沖突。WDMAPON WDMAPON 可采用DWDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)WDMA-PON可采用DWDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)WDMA-PON，每個(gè)ONU安排不WDMAPON雖然DWDM技術(shù)已經(jīng)成熟并已在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中廣泛在國際上，到目前為止大部分WDMPO的網(wǎng)絡(luò)部署都在韓國。在國內(nèi)，目前受器件的成熟度、設(shè)備成本和標(biāo)準(zhǔn)化程度等方面的限制，只有少量商用產(chǎn)品在實(shí)驗(yàn)局部署。目前大多數(shù)用戶對(duì)帶寬的需求尚不足以達(dá)到建設(shè)WDMA副載波多址接入（SCMA）是利用不同頻率的電載波（對(duì)于光載波來說是副載波）來復(fù)用和解復(fù)用不同用戶的信息數(shù)據(jù)流。SCMA單信道SCMA，在發(fā)送端，用互不相同的電載波承載用戶（基帶）信號(hào)，每個(gè)電載波信號(hào)再去調(diào)制各自光載波信號(hào)；副載波多址接入（SCMA）是利用不同頻率的電載波（對(duì)于光載波來說是副載波）來復(fù)用和解復(fù)用不同用戶的信息數(shù)據(jù)流。SCMA單信道SCMA，在發(fā)送端，用互不相同的電載波承載用戶（基帶）信號(hào)，每個(gè)電載波信號(hào)再去調(diào)制各自光載波信號(hào)；多信道SCMA，在發(fā)送端，用互不相同的電載波承載用戶信號(hào)，已調(diào)電載波經(jīng)電域復(fù)用后再去調(diào)制一個(gè)光載波。在OLT只有一個(gè)光接收機(jī)，但有NSCMA受到激光器閾值及P-I特性的限制，SCMA的用戶數(shù)（副載波數(shù)）不可能很大多信道SCMA碼分多址接入（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）碼分多址接入（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）電CDMA的光傳光CDMA電CDMA纖傳輸、接收端光電轉(zhuǎn)換后，再用電的碼分多址方法來處理信號(hào)。電CDMA光傳輸?shù)膬?yōu)勢是技術(shù)成熟，缺點(diǎn)是擴(kuò)頻調(diào)制后光CDMA目前采用的方案多數(shù)是采用非相干CDMA目前光編解碼技術(shù)還有許多技術(shù)難題尚待解決，距離實(shí)用化還需要相當(dāng)?shù)墓ぷ饕?。相?duì)而言，TDMA相對(duì)而言，TDMA方式由于其技術(shù)成熟度較從發(fā)展趨勢來看，基于WDMA的WDMPON是非常有前途的方案。目前WDMPON相關(guān)技術(shù)PON系統(tǒng)PON系統(tǒng)由于N的D為無源網(wǎng)絡(luò)，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要就是D設(shè)計(jì)。N的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和無源特點(diǎn)給N的設(shè)計(jì)帶來了一定的困難。ODN最壞統(tǒng)計(jì)法高斯蒙特ODN最大無再生nAcILmaxPcMLALfsf最小無再生nAcODN最大無再生nAcILmaxPcMLALfsf最小無再生nAcALfsfODN使用多縱模106L Bm使用單縱模L 2Bm高斯法的基本原理就是利用多個(gè)高斯隨機(jī)變量之和仍為高斯分布的特性，直接對(duì)各個(gè)隨機(jī)變量的均值和方差進(jìn)行運(yùn)算從而算出光通道損耗的上界和下界，即最壞值和最好值。采用3倍標(biāo)準(zhǔn)差后，所算上下界的統(tǒng)計(jì)置信度可達(dá)可靠性很好。G.982給出的光通道損耗的上界lu和下界ll LF高斯法的基本原理就是利用多個(gè)高斯隨機(jī)變量之和仍為高斯分布的特性，直接對(duì)各個(gè)隨機(jī)變量的均值和方差進(jìn)行運(yùn)算從而算出光通道損耗的上界和下界，即最壞值和最好值。采用3倍標(biāo)準(zhǔn)差后，所算上下界的統(tǒng)計(jì)置信度可達(dá)可靠性很好。G.982給出的光通道損耗的上界lu和下界ll LFbBM)mS2KC2LF2bB2ullLFbBM)mS2KC2LF2bB2如果不考慮引入WDM件損耗，MμMσ=0，公式可以進(jìn)行簡化，并考慮留有一lu(mSkC如果不考慮引入WDM件損耗，MμMσ=0，公式可以進(jìn)行簡化，并考慮留有一lu(mSkCLFbBMc)mS2KC2LF2mS2KC2LF2 計(jì)算示例：（1:2）×（1:16）接頭數(shù)：m=20km*1.5接頭/km+ODN終結(jié)點(diǎn)兩個(gè)接頭+兩個(gè)光分路器的個(gè)接頭=1.5*20+2+4=36活動(dòng)連接器數(shù)目：k=2；光纖長度：L=20km；光分路器