(論文)計算機網(wǎng)絡專業(yè)_論文_epon網(wǎng)絡的發(fā)展及應用最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻

計算機網(wǎng)絡專業(yè)_畢業(yè)論文_EPON網(wǎng)絡的發(fā)展及應用目錄第一章 接入網(wǎng)現(xiàn)狀1第一節(jié) 中國網(wǎng)絡現(xiàn)狀1第二節(jié) 當今主要接入網(wǎng)技術1第三節(jié) 光進銅退8第二章 PON技術的發(fā)展10第一節(jié) 無源光網(wǎng)絡概念10第二節(jié)PON發(fā)展概況11第三節(jié)APON12第四節(jié)BPON13第五節(jié)GPON13第六節(jié)EPON13第三章EPON的特點15第一節(jié)EPON網(wǎng)絡簡介15第二節(jié) 三網(wǎng)合一15第三節(jié)EPON網(wǎng)絡的優(yōu)點16第四節(jié)EPON與傳統(tǒng)光纖以太網(wǎng)17第五節(jié)EPON與APON18第六節(jié)EPON與GPON18第四章EPON工作原理20第一節(jié) 組成單元20第二節(jié) 標準結(jié)構21第三節(jié) 傳輸方式21第四節(jié) 保護方式23第五節(jié) 組網(wǎng)方式25第六節(jié) 關鍵技術26第五章EPON的實際應用28第一節(jié) EPON應用現(xiàn)狀28第二節(jié) 光纖到戶-FTTH29第三節(jié) 光纖到小區(qū)-FTTB29第四節(jié) 光纖到公司-FTTO30第五節(jié) 光纖到公司31第六節(jié) 光纖到郊區(qū)和鄉(xiāng)村32第七節(jié) 視頻監(jiān)控32結(jié)束語34謝辭35參考文獻36摘要無源光網(wǎng)絡（PON）的概念由來已久，它具有節(jié)省光纖資源、對網(wǎng)絡協(xié)議透明的的特點，在光接入網(wǎng)中扮演著越來越重要的角色。同時，以太網(wǎng)（Ethernet）技術經(jīng)過二十多年的發(fā)展，以其簡便實用，價格低廉的特性，幾乎已經(jīng)完全統(tǒng)治了局域網(wǎng)，并在事實上被證明是承載IP數(shù)據(jù)包的最佳載體。隨著IP業(yè)務在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升，以太網(wǎng)也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進，逐漸向接入、城域甚至骨干網(wǎng)上滲透。而以太網(wǎng)與PON的結(jié)合，便產(chǎn)生了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（EPON）。它同時具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點，正成為光接入網(wǎng)領域中的優(yōu)良技術。關鍵字: 無源光網(wǎng)絡 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡 光纖寬帶 發(fā)展 應用AbstractPassive optical network (PON), it is a concept of network resources, saving fiber, the characteristics of transparent agreement in light of access to play an increasingly important role. At the same time, Ethernet (Ethernet technology after 20 years of development, with its simple and practical, the price is cheap, has almost completely ruled the LAN, and in fact proved to be the best carrier bearing IP packets. With IP business in metro and main transmission proportion of increasing, Ethernet in through the transmission rate and manageability etc, gradually improved to access, metro even backbone online. And with the combination of Ethernet PON the Ethernet passive optical network (EPON). It also has the advantages of Ethernet and PON, is a light in the field of high technology access.KEY WORD: Passive Optical Network (PON) Ethernet Passive Optical Network (EPON) Fiber to the X (FTTX) Development Application縮略語APON ATM Passive Optical Network ATM無源光纖網(wǎng)絡ATM Asynchronous Transfer Mode 異步傳輸模式BPON Broadband passive optical network 寬帶無源光網(wǎng)絡CATV Cable Television 有線電視DBA Dynamic Bandwidth Assignment 動態(tài)帶寬分配DiffServ Differenciated Service 區(qū)分服務EPON Ethernet Passive Optical Network 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡FTTB Fiber To The Building 光纖到大樓FTTH Fiber To The Home 光纖到家FTTO Fiber To The Office 光纖到辦公室IPTV Internet Protocol Television IP電視LLID Logical Link Identifier 邏輯鏈路標識NGN Next Generation Network 下一代網(wǎng)絡OLT Optical Line Terminal 光線路終端OAM Operation And Maintenance 操作與維護ONU Optical Network Unit 光網(wǎng)絡單元PBX Private Branch Exchange 專用分組交換機PON Passive Optical Network 無源光網(wǎng)絡POTS Plain Old Telephone Service 普通電話業(yè)務PQ Priority Queing 優(yōu)先級排隊PSTN Public Switched Telephone Network 公用交換電話網(wǎng)QoS Quality of Service 服務質(zhì)量SBU Secondary Building Unit 二級構造單元SLA Service Level Agreement 服務等級協(xié)定SONET Synchronous Optical Network 同步光纖網(wǎng)TDMA Time Division Multiple Address 時分多址TMD Time Division Multiplex 時分多路復用VOD Video-On-Demand 視頻點播WDM Wavelength Division Multiplex 波分多路復用WFQ Weighted Fair Queueing 加權公平排隊WRED eighted Random Early Detection 加權隨機早期檢測42第一章 接入網(wǎng)現(xiàn)狀第一節(jié) 中國網(wǎng)絡現(xiàn)狀1.1.1 中國網(wǎng)絡發(fā)展簡介 如果說20 世紀科技時代，那么21世紀就信息時代。面對信息成幾何倍數(shù)增長，如何處理并傳播這些龐大的數(shù)據(jù)成為了一個關鍵的問題。時代的發(fā)展，人們對網(wǎng)絡的需求也發(fā)生了變化，從傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡，發(fā)展到模擬信號網(wǎng)絡，而現(xiàn)在又發(fā)展到了數(shù)字化網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡。這些變化無一不是體現(xiàn)在一個相同的地方-數(shù)據(jù)傳輸。如何快速的傳遞信息變成為了網(wǎng)絡發(fā)展的核心。中國的網(wǎng)絡發(fā)展落后于西方發(fā)達國家，但是中國廣泛吸取西方先進的的技術，網(wǎng)絡發(fā)展迅速。國內(nèi)涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的高新技術企業(yè)，如華為、中興等。國家也加大了對高新技術的重視和投入。由于發(fā)展比較晚，技術積累有限，在核心和前沿技術的掌握上仍然落后于西方發(fā)達國家。1.1.2 中國網(wǎng)絡需求現(xiàn)狀 在2010年，中國的網(wǎng)民已經(jīng)超過三億，已經(jīng)超過美國成為世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)國家。網(wǎng)絡需求日益增加，需求的多樣化、復雜化、巨大化使中國目前的網(wǎng)絡難以承受。語音、視頻、IPTV等一大批高帶寬需求的大量出現(xiàn)，使中國目前的網(wǎng)絡難以負擔。目前，中國的傳輸網(wǎng)絡采用的傳輸介質(zhì)主要為銅制線纜。數(shù)據(jù)傳輸比特率較為低下，已經(jīng)不能滿足需求。如何尋找到一個高帶寬、高可用性、高擴展性以及高度兼容的解決方案成為了當今中國網(wǎng)絡發(fā)展的重要問題。第二節(jié) 當今主要接入網(wǎng)技術在接入網(wǎng)中，目前可供選擇的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、LMDS、LAN和FTTX 9種，它們各有各的優(yōu)缺點。1.2.1 PSTN撥號: 使用較早 公用電話交換網(wǎng)（PSTNPublic Switch Telephone Network），即我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫碾娫捑W(wǎng)。 眾所周知，PSTN是一種以模擬技術為基礎的電路交換網(wǎng)絡。在眾多的廣域網(wǎng)互連技術中，通過PSTN進行互連所要求的通信費用最低，但其數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量及傳輸速度也最差，同時PSTN的網(wǎng)絡資源利用率也比較低。通過PSTN可以實現(xiàn)的訪問：-撥號上Internet/Intranet/LAN；-兩個或多個LAN之間的網(wǎng)絡互連；-和其它廣域網(wǎng)技術的互連 盡管PSTN在進行數(shù)據(jù)傳輸時存在這樣或那樣的問題，但這是一種仍不可替代的聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)（技術）。特別是Bellcore發(fā)明的建立在PSTN基礎之上的xDSL技術和產(chǎn)品的應用拓展了PSTN的發(fā)展和應用空間，使得聯(lián)網(wǎng)速度可達到9Mbps52Mbps之間。PSTN采用的技術 PSTN提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個電話交換機連接而成。當兩個主機或路由器設備需要通過PSTN連接時，在兩端的網(wǎng)絡接入側(cè)（即用戶回路側(cè)）必須使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）實現(xiàn)信號的模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換。 從OSI七層模型的角度來看，PSTN可以看成是物理層的一個簡單的延伸，沒有向用戶提供流量控制、差錯控制等服務。而且，由于PSTN是一種電路交換的方式，所以一條通路自建立直至釋放，其全部帶寬僅能被通路兩端的設備使用，即使他們之間并沒有任何數(shù)據(jù)需要傳送。因此，這種電路交換的方式不能實現(xiàn)對網(wǎng)絡帶寬的充分利用。 通過PSTN進行網(wǎng)絡互聯(lián)舉例 下圖是一個通過PSTN連接兩個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡互連的例子。在這兩個局域網(wǎng)中，各有一個路由器，每個路由器均有一個串行端口與Modem相連，Modem再與PSTN相連，從而實現(xiàn)了這兩個局域網(wǎng)的互連。PSTN接入方式如圖1.2.1所示。隨著寬帶的發(fā)展和普及，這種接入方式將被淘汰.。圖1.2.1 PSTN網(wǎng)絡1.2.2 ISDN撥號：通話上網(wǎng)兩不誤 ISDN綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN）是一個數(shù)字電話網(wǎng)絡國際標準，是一種典型的電路交換網(wǎng)絡系統(tǒng)。它通過普通的銅纜以更高的速率和質(zhì)量傳輸語音和數(shù)據(jù)。因為ISDN是全部數(shù)字化的電路，所以它能夠提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)服務和連接速度，不像模擬線路那樣對干擾比較敏感。在數(shù)字線路上更容易開展更多的模擬線路無法或者比較困難保證質(zhì)量的數(shù)字信息業(yè)務。例如除了基本的打電話功能之外，還能提供視頻、圖像與數(shù)據(jù)服務。ISDN需要一條全數(shù)字化的網(wǎng)絡用來承載數(shù)字信號（只有0和1這兩種狀態(tài)），與普通模擬電話最大的區(qū)別就在這里。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)俗稱“一線通”，它采用數(shù)字傳輸和數(shù)字交換技術，將電話、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務綜合在一個統(tǒng)一的數(shù)字網(wǎng)絡中進行傳輸和處理。用戶利用一條ISDN用戶線路，可以在上網(wǎng)的同時撥打電話、收發(fā)傳真，就像兩條電話 線一樣。ISDN基本速率接口有兩條64kbps的信息通路和一條16kbps的信令通路，簡稱2B+D，當有電話撥入時，它會自動釋放一個B信道來進行電話接聽。 圖1.2.2 ISDN 網(wǎng)絡ISDN接入技術示意如圖1.2.1所示。用戶采用ISDN撥號方式接入需要申請開戶。ISDN的極限帶寬為128kbps，各種測試數(shù)據(jù)表明，雙線上網(wǎng)速度并不能翻番，從發(fā)展趨勢來看，窄帶ISDN也不能滿足高質(zhì)量的VOD等寬帶應用。1.2.3 DDN專線: 面向集團企業(yè) DDN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（Digital Data Network），這是隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新型網(wǎng)絡。DDN的主干網(wǎng)傳輸媒介有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道等，用戶端多使用普通電纜和雙絞線。DDN將數(shù)字通信技術、計算機技術、光纖通信技術以及數(shù)字交叉連接技術有機地結(jié)合在一起 ，提供了高速度、高質(zhì)量的通信環(huán)境，可以向用戶提供點對點、點對多點透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)專線出租店路，為用戶傳輸數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息。DDN的通信速率可根據(jù)用戶需要在N64kbps(N=132)之間進行選擇，當然速度越快租用費用也越高。DDN提供半固定連接的專用電路，是面向所有專線用戶或?qū)＞W(wǎng)用戶的基礎電信網(wǎng)，可為專線用戶提供高速、點到點的數(shù)字傳輸。DDN本身是一種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，支持任何通信協(xié)議，使用何種協(xié)議由用戶決定（如X.25或幀中繼）。所謂半固定是指根據(jù)用戶需要臨時建立的一種固定連接。對用戶來說，專線申請之后，連接就已完成，且連接信道的數(shù)據(jù)傳輸速率、路由及所用的網(wǎng)絡協(xié)議等隨時可根據(jù)需要申請改變。用戶租用DDN業(yè)務需要申請開戶。DDN的收費一般可以采用包月制和計流量圖1.2.3 DDN網(wǎng)絡制，這與一般用戶撥號上網(wǎng)的按時計費方式不同。DDN的租用費較貴，普通個人用戶負擔不起，DDN主要面向集團公司等需要綜合運用的單位. 因此它不適合社區(qū)住戶的接入，只對社區(qū)商業(yè)用戶有吸引力。1.2.4 ADSL: 個人寬帶ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line ，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）是一種新圖1.2.4 ADSL 網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸方式。它因為上行和下行帶寬不對稱，因此稱為非對稱數(shù)字用戶線環(huán)路。它采用頻分復用技術把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨立的信道，從而避免了相互之間的干擾。即使邊打電話邊上網(wǎng)，也不會發(fā)生上網(wǎng)速率和通話質(zhì)量下降的情況。ADSL接入技術示意如圖1.2.4所示。ADSL方案的最大特點是不需要改造信號傳輸線路，完全可以利用普通銅質(zhì)電話線作為傳輸介質(zhì)，配上專用的Modem即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸。ADSL支持上行速率640kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mb ps，其有效的傳輸距離在35公里范圍以內(nèi)。在ADSL接入方案中，每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連，它的結(jié)構可以看作是星形結(jié)構，數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一個用戶獨享的。1.2.5 VDSL: 更高速的寬帶接入VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop）甚高速數(shù)字用戶環(huán)路，簡單地說，VDSL就是ADSL的快速版本。VDSL使用的介質(zhì)是一對銅線，有效傳輸距離可超過1000米。圖1.2.5 VDSL網(wǎng)絡目前的一種基于以太網(wǎng)方式的VDSL，接入技術使用QAM調(diào)制方式，它的傳輸介質(zhì)也是一對銅線，在1.5公里的范圍之內(nèi)能夠達到雙向?qū)ΨQ的10Mbps傳輸，即達到以太網(wǎng)的速率。如果這種技術用于寬帶運營商社區(qū)的接入，可以大大降低成本?；谝蕴W(wǎng)的 VDSL接入方式示意圖見圖1.2.5，方案是在機房端增加VDSL交換機，在用戶端放置用戶端CPE，二者之間通過室外五類線連接.。VDSL傳輸距離較短，技術還不能夠克服ADSL技術的選線率低、速率不穩(wěn)定等問題，以及在提供圖像業(yè)務方面的帶寬十分有限以和經(jīng)濟上成本偏高，這些缺點成為了其發(fā)展的障礙。1.2.6 Cable-modem: 用于有線網(wǎng)絡Cable-Modem(線纜調(diào)制解調(diào)器)是近兩年開始試用的一種超高速Modem，它利用現(xiàn)成的有線電視(CATV)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，已是比較成熟的一種技術。隨著有線電視網(wǎng)的發(fā)展壯大和人們生活質(zhì)量的不斷提高，通過Cable Modem利用有線電視網(wǎng)訪問Internet已成為越來越受業(yè)界關注的一種高速接入方式。 由于有線電視網(wǎng)采用的是模擬傳輸協(xié)議，因此網(wǎng)絡需要用一個Modem來協(xié)助完成數(shù)字數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。Cable-Modem與以往的Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進行調(diào)制后在Cable(電纜)的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進行解調(diào)，傳輸機理與普通Modem相同，不同之處在于它是通過有線電視CATV的某個傳輸頻帶進行調(diào)制解調(diào)的。 Cable Modem連接方式可分為兩種：即對稱速率型和非對稱速率型。前者的Data Upload(數(shù)據(jù)上傳)速率和Data Download(數(shù)據(jù)下載)速率相同，都在500kbps2Mbps之間；后者的數(shù)據(jù)上傳速率在500kbps10Mbps之間，數(shù)據(jù)下載速率為2Mbps40Mbps。 采用Cable-Modem上網(wǎng)的缺點是由于Cable Modem模式采用的是相對落后的總線型網(wǎng)絡結(jié)構，這就意味著網(wǎng)絡用戶共同分享有限帶寬; 另外，購買Cable-Modem和初裝費也都不算很便宜，這些都阻礙了Cable-Modem接入方式在國內(nèi)的普及。但是，它的市場潛力是很大的，畢竟中國CATV網(wǎng)已成為世界第一大有線電視網(wǎng)。圖1.2.6 cable modem 網(wǎng)絡另外，Cable-Modem技術主要是在廣電部門原有線電視線路上進行改造時采用，此種方案與新興寬帶運營商的社區(qū)建設進行成本比較沒有意義。1.2.7 LMDS接入: 無線通信LMDS（Local Multipoint Distribution Services）區(qū)域多點傳輸服務，這是一種微波的寬帶業(yè)務，工作在28GHz附近頻段，在較近的距離雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。LMDS采用一種類似蜂窩的服務區(qū)結(jié)構，將一個需要提供業(yè)務的地區(qū)劃分為若干服務區(qū)，每個服務區(qū)內(nèi)設基站，基站設備經(jīng)點到多點無線鏈路與服務區(qū)內(nèi)的用戶端通信。每個服務區(qū)覆蓋范圍為幾公里至十幾公里，并可相互重疊。目前各國的核心網(wǎng)絡建設均初具規(guī)模，基本可滿足當前通信的需求。而突出的矛盾體現(xiàn)在接入網(wǎng)方面，即用戶與核心網(wǎng)絡的連接部分。這一問題是通信向?qū)拵А⒅悄?、個人化發(fā)展的關鍵，因此我國也把研究、發(fā)展和建設接入網(wǎng)列為重要任務。在該接入方式中，一個基站可以覆蓋直徑20公里的區(qū)域，每個基站可以負載2.4萬用戶，每個終端用戶的帶寬可達到25Mbps。但是，它的帶寬總?cè)萘繛?00Mbps，每基站下的用戶共享帶寬，因此一個基站如果負載用戶較多，那么每個用戶所分到帶寬就很小 了。故這種技術對于社區(qū)用戶的接入是不合適的，但它的用戶端設備可以捆綁在一起，可用于寬帶運營商的城域網(wǎng)互聯(lián)。其具體做法是: 在匯聚點機房建一個基站，而匯聚機房周邊的社區(qū)機房可作為基站的用戶端，社區(qū)機房如果捆綁四個用戶端，匯聚機房與社區(qū)機房的帶寬就可以達到100Mbps。采用這種方案的好處是可以使已建好的寬帶社區(qū)迅速開通運營，縮短建設周期。圖1.2.7 LMDS 網(wǎng)絡1.2.8 LAN接入:技術成熟成本低LAN（Local Area Network，LAN）局域網(wǎng)方式接入是利用以太網(wǎng)技術，采用光纜+雙絞線的方式對社區(qū)進行綜合布線。具體實施方案是: 從社區(qū)機房敷設光纜至住戶單元樓，樓內(nèi)布線采用五類雙絞線敷設至用戶家里，雙絞線總長度一般不超過100米，用戶家里的電腦通過五類跳線接入墻上的五類模塊就可以實現(xiàn)上網(wǎng)。社區(qū)機房的出口是通過光纜或其他介質(zhì)接入城域網(wǎng)。LAN方式接入示意圖見圖1.2.8所示。 圖1.2.8 LAN網(wǎng)絡采用LAN方式接入可以充分利用小區(qū)局域網(wǎng)的資源優(yōu)勢，為居民提供10M以上的共享帶寬，這比現(xiàn)在撥號上網(wǎng)速度快180多倍，并可根據(jù)用戶的需求升級到100M以上。 以太網(wǎng)技術成熟、成本低、結(jié)構簡單、穩(wěn)定性、可擴充性好; 便于網(wǎng)絡升級，同時可實現(xiàn)實時監(jiān)控、智能化物業(yè)管理、小區(qū)/大樓/家庭保安、家庭自動化（如遠程遙控家電、可視門鈴等）、遠程抄表等，可提供智能化、信息化的辦公與家居環(huán)境，滿足不同層次的人們對信息化的需求。缺點是應用范圍較小，無法大規(guī)模應用。1.2.9 Fiber-to-the-x：光纖接入FTTx,（ x = H for home, P for premises, C for curb and N for node or neighborhood) 其中FTTH光纖到戶，F(xiàn)TTP光纖到駐地，F(xiàn)TTC光纖到路邊/小區(qū)，F(xiàn)TTN光纖到結(jié)點。光纖接入網(wǎng)是指接入網(wǎng)中傳輸媒介為光纖的接入網(wǎng)。光纖接入網(wǎng)從技術上可分為兩大類：有源光網(wǎng)絡(AON，Active Optical Network)和無源光網(wǎng)絡(PON，Passive Optical Network)。有源光網(wǎng)絡又可分為基于SDH的AON和基于PDH的AON；無源光網(wǎng)絡可分為窄帶PON和寬帶PON。有源光接入技術適用帶寬需求大、對通信保密性高的企事業(yè)單位的接入。它也可以用在接入網(wǎng)的饋線段和配線段，并與基于無線或銅線傳輸?shù)钠渌尤爰夹g混合使用。PON主要面向住宅用戶，也可用來解決中小型企事業(yè)用戶的接入。PON的服務范圍不超過20公里，但通過“有源光網(wǎng)絡+無源光網(wǎng)絡”混合組網(wǎng)方案，可彌補該弊端。圖1.2.9 FTTX網(wǎng)絡光纖是寬帶網(wǎng)絡中多種傳輸媒介中最理想的一種，它的特點是傳輸容量大，傳輸質(zhì)量好，損耗小，中繼距離長等。第三節(jié) 光進銅退1.3.1 基本概念 光進銅退是固網(wǎng)運營商對接入層網(wǎng)絡部署的先進理念，主要是指實現(xiàn)以窄帶銅纜為主網(wǎng)絡向以寬帶光纖的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變的具體實踐。簡單地說，光進銅退是指在寬帶接入模式上以光纖取代銅纜，好處是加快傳輸速度和數(shù)據(jù)流量，同時又降低網(wǎng)絡建設成本。實現(xiàn)方式多種多樣，可以FTTx（光纖到某地）網(wǎng)絡整體概括，經(jīng)過近幾年的網(wǎng)絡建設實踐，EPON技術以其組網(wǎng)、管理和業(yè)務能力等優(yōu)勢，在光進銅退建設中得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認可和應用，當前全球EPON的應用規(guī)模超過1500萬線，且正處于快速發(fā)展和規(guī)模應用階段。這一概念是由北京市電信規(guī)劃設計院在2004年一次電纜改造會上首先提出的，后來被寫入中國網(wǎng)通集團本地網(wǎng)建設指導意見中，但一直沒有很好的定義，直到2008年中國網(wǎng)通集團光進銅退指導意見編寫時才被定義為：“光纖逐步向用戶端延伸，最終實現(xiàn)光纖到戶和光纖到桌面；銅纜逐步向用戶端退縮，并最終退網(wǎng)?！爆F(xiàn)在光進銅退這個詞已經(jīng)被國內(nèi)運營商廣泛應用，且國外也在提這一概念。1.3.2 光進銅退現(xiàn)狀當前基于銅線接入的xDSL（以ADSL和ADSL2+為主）應用規(guī)模占寬帶接入總規(guī)模的80以上，其特征是接入距離越長接入速率越低，由于xDSL網(wǎng)絡建設初期很難預期未來寬帶業(yè)務發(fā)展，以至于現(xiàn)網(wǎng)xDSL銅纜接入距離普遍較長。隨著寬帶增值類業(yè)務日益增多，寬帶接入網(wǎng)已無法滿足業(yè)務開展要求，寬帶接入網(wǎng)絡的優(yōu)化和改造勢在必行。綜合考慮節(jié)約維護成本、節(jié)省主干光纖資源、接入設備集中管理等因素，以xPON（無源光網(wǎng)絡）技術為代表的光纖接入網(wǎng)絡，具有高帶寬、抗干擾、易拓展、接入距離長等特點，是現(xiàn)階段實現(xiàn)寬帶提速的最佳技術方案，EPON產(chǎn)業(yè)鏈成熟商用化程度高，支持1Gbps的上下對稱以太網(wǎng)速率，GPON支持最大2.5Gbps的上下對稱以太網(wǎng)速率，但GPON產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟?？紤]國內(nèi)基于銅線接入的DSL網(wǎng)絡已經(jīng)非常普及，運營商的銅纜資源也鋪設得非常到位，摒棄銅線接入全部改造為光纖接入是不現(xiàn)實的，需綜合考慮寬帶提速和現(xiàn)網(wǎng)資源利用、建網(wǎng)成本和投資回報等因素實施現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡優(yōu)化。基于“光進銅退”和“光銅結(jié)合”的FTTX網(wǎng)絡演進方案能較好的滿足寬帶接入網(wǎng)絡優(yōu)化的要求。充分考慮中國整體寬帶接入網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，提供了基于xPON技術的整體解決方案，既滿足高端的FTTH組網(wǎng)需求，又提供FTTBxDSL和FTTBLAN的光銅結(jié)合方案。第二章PON技術的發(fā)展第一節(jié)無源光網(wǎng)絡概念2.1.1 光纖接入網(wǎng)概念近年來，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術革命正在深刻地改變傳統(tǒng)的電信概念和體系結(jié)構，隨著各國接入網(wǎng)市場的逐漸開放，競爭的日益加劇和擴大，新業(yè)務需求的迅速出現(xiàn)，有線技術（包括光纖技術）和無線技術的發(fā)展，接入網(wǎng)開始成為人們關注的焦點。在巨大的市場潛力驅(qū)動下，產(chǎn)生了各種各樣的接入網(wǎng)技術。光纖通信具有通信容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、保密性強等優(yōu)點。在干線通信中，光纖扮演著重要角色，在接入網(wǎng)中，光纖接入也將成為發(fā)展的重點。光纖接入網(wǎng)是發(fā)展寬帶接入的長遠解決方案。 光纖接入網(wǎng)(OAN)，是指用光纖作為主要的傳輸媒質(zhì)，實現(xiàn)接入網(wǎng)的信息傳送功能。通過光線路終端(OLT)與業(yè)務節(jié)點相連，通過光網(wǎng)絡單元(ONU)與用戶連接。光纖接入網(wǎng)包括遠端設備光網(wǎng)絡單元和局端設備光線路終端，它們通過傳輸設備相連。2.1.2 光纖基本組成單元系統(tǒng)的主要組成部分是OLT和遠端ONU。OLT的作用是為接入網(wǎng)提供與本地交換機之間的接口，并通過光傳輸與用戶端的光網(wǎng)絡單元通信。它將交換機的交換功能與用戶接入完全隔開。光線路終端提供對自身和用戶端的維護和監(jiān)控，它可以直接與本地交換機一起放置在交換局端，也可以設置在遠端。ONU的作用是為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口。它可以接入多種用戶終端，同時具有光電轉(zhuǎn)換功能以及相應的維護和監(jiān)控功能。ONU的主要功能是終結(jié)來自OLT的光纖，處理光信號并為多個小企業(yè)，事業(yè)用戶和居民住宅用戶提供業(yè)務接口。ONU的網(wǎng)絡端是光接口，而其用戶端是電接口。因此ONU具有光/電和電/光轉(zhuǎn)換功能。它還具有對話音的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能。ONU通常放在距離用戶較近的地方，其位置具有很大的靈活性。2.1.3無源光網(wǎng)絡 光纖接入網(wǎng)（OAN）從系統(tǒng)分配上分為有源光網(wǎng)絡(AON，Active Optical Network)和無源光網(wǎng)絡(PON，Passive OpticaOptical Network)兩類。在這主要討論無源光網(wǎng)絡。無源光網(wǎng)絡（PON- Passive Optical Network），是指在OLT(光線路終端)和ONU(光網(wǎng)絡單元)之間的光分配網(wǎng)絡(ODN)沒有任何有源電子設備。PON（無源光網(wǎng)絡）技術是一種點對多點（P2MP）的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓樸結(jié)構，在光分支點不需要節(jié)點設備，只需要安裝一個簡單的光分支器即可,圖2.1.3 無源光網(wǎng)絡因此具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機房投資、設備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點。 PON在解決寬頻接入問題上被普遍看好，無論是設備還是運維網(wǎng)管方面，它的成本相對便宜，提供的頻寬足以應付未來的各種寬頻業(yè)務需求。PON網(wǎng)絡的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內(nèi)設備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金要推遲到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無須另設機房，維護容易。因此這種結(jié)構可以經(jīng)濟地為居家用戶服務。第二節(jié)PON發(fā)展概況2.2.1 PON發(fā)展背景從整個網(wǎng)絡的結(jié)構來看，由于光纖的大量鋪設，DWDM等新技術的應用使得主干網(wǎng)絡在幾年之內(nèi)已經(jīng)有了突破性的發(fā)展。同時由于以太網(wǎng)技術的進步，由其主導的局域網(wǎng)帶寬也從10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家關注，最需要突破的地方就在于連接網(wǎng)絡主干和局域網(wǎng)以及家庭用戶之間的一段，這就是常說的“最后一公里”，這是個瓶頸。必須打破這個瓶頸，才可能迎來網(wǎng)絡世界的新天地。這就好象在一個國家的公路系統(tǒng)，干線和各地區(qū)干道都已經(jīng)建成高等級的寬闊的公路，但通向家庭和商家的門口卻還是羊腸小道，這個公路網(wǎng)絡的效率無法有效地發(fā)揮。然而，與主干網(wǎng)和局域網(wǎng)不同，接入網(wǎng)情況復雜，需求多樣。寬帶接入市場才剛剛起步，市場上可供選擇的接入技術眾多，各有其優(yōu)點和不足。在我國，T1/E1或SONET/SDH接入在價格上，一般用戶難以承受；ADSL接入由于其距離和選線率的限制使其費用偏高、用戶群不易擴展；Cable Modem方式在網(wǎng)絡的結(jié)構上和服務的提供上都還有一些問題，而結(jié)構的改造費用不菲，同時還受到政策因素的影響；Ethernet接入由于用戶實裝率過低而使得本身的成本優(yōu)勢蕩然無存，同時由于安全和服務質(zhì)量難以保證受到廣泛批評。LMDS系統(tǒng)作為一種無線連接的理想方式，可以作為一個很好的補充，但由于其對環(huán)境的要求使其不可能成為一種主導技術。在這種情況下，市場呼喚新技術登場，來解決一些目前技術難以解決的一些問題，以更低的價格。向用戶提供更高的帶寬，更好的服務質(zhì)量。已經(jīng)有過多年發(fā)展的PON（Passive Optical Network：無源光纖網(wǎng)絡）正式揭開面紗，已經(jīng)走向了市場。2.2.2 簡要發(fā)展概況APON（ATM PON）1995年提出，1996年由13家大型網(wǎng)絡運營商同它們的主要設備供應商組成了FSAN (Full Service Access Network)聯(lián)盟，155Mb/s的PON系統(tǒng)技術規(guī)范，ATM傳輸協(xié)議，ITU-T G.983系列標準；BPON（Broadband PON）2001年，APON標準后來得到了加強，可支持622Mb/s的傳輸速率，同時加上了動態(tài)帶寬分配、保護等功能，能提供以太網(wǎng)接入、視頻發(fā)送、高速租用線路等業(yè)務，寬帶的PON；GPON（Gigabit PON）FSAN聯(lián)盟進行1Gb/s以上速率的PON標準研究，希望提出一種方案，除了能運行在更高的速率外，還要在多業(yè)務、OAM&P、可擴縮性等方面較之其它的PON效率更高。這一研究使得Gigabit PON(GPON)出現(xiàn)。2003年1月，ITU-T批準確立了GPON標準G.984.1、G.984.2和G.984.3；EPON（Ethernet PON）2000年11月，IEEE成立了802.3 EFM(Ethernet in the First Mile)研究組，業(yè)界有21個網(wǎng)絡設備制造商發(fā)起成立了EFMA，實現(xiàn)Gb/s以太網(wǎng)點到多點的光傳送方案，所以又稱GEPON（GigabitEthernet PON）。EFM標準IEEE802.3ah。第三節(jié)APONAPON (ATM Passive Optical Network) ATM無源光網(wǎng)絡, 是采用異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）的無源光網(wǎng)絡。無源光網(wǎng)絡是一種光纖接入的方案。APON是將ATM的多業(yè)務、多比特速率傳輸能力以及統(tǒng)計復用的功能與無源光網(wǎng)絡（PON）的透明寬帶傳輸能力結(jié)合起來，是一種能長遠使用的寬帶接入方案.然而APON經(jīng)過多年的發(fā)展，仍沒有真正進入市場。主要原因是ATM協(xié)議復雜，相對于接入網(wǎng)市場來說設備還較昂貴。同時由于以太技術的高速發(fā)展，使得ATM技術完全退出了局域網(wǎng)。而千兆及10G標準的推出為以太技術走向主干打開了大門，因此如何把簡單經(jīng)濟的以太技術與PON的傳輸結(jié)構結(jié)合起來，自2000年始引起技術界和網(wǎng)絡運營商的廣泛重視。同時，業(yè)界普遍認為ATM PON的很多缺點，例如缺乏視頻傳輸能力、帶寬有限、系統(tǒng)復雜以及價格昂貴等.第四節(jié)BPONBPON（Broadband Passive Optical Network），寬帶無源光網(wǎng)絡。BPON最初被稱為ATM寬帶無源光網(wǎng)絡(APON)，2001年底，APON改名為BPON，是由FSAN委員會確定，被用于ATM第二層信號傳輸協(xié)議的最初的PON規(guī)范。采用APON這個術語導致用戶相信只有ATM服務可以被提供給終端用戶，因此，F(xiàn)SAN決定將上述術語擴展為寬帶PON（BPON）。BPON系統(tǒng)提供包括以太網(wǎng)連接和圖像傳輸在內(nèi)的多種寬帶服務。BPON基于ATM協(xié)議，上下行速度分別為155和622Mbps。盡管BPON發(fā)展最早，但由于成本昂貴部署有限，隨后成本低廉的EPON被大量部署。不過BPON后續(xù)的GPON因為速度更快、性價比更高，被不少人看好。第五節(jié)GPONGPON(Gigabit-Capable PON)吉比特無源光網(wǎng)絡，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務寬帶化，綜合化改造的理想技術。對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達 2.5Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場。提供QoS的全業(yè)務保障，同時承載ATM 信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業(yè)務接入的能力。承載 GEM幀時，可以將TDM業(yè)務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz(125s)幀能夠直接支持TDM業(yè)務。作為電信級的技術標準， GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能。第六節(jié)EPONEPON(Ethernet Passive Optical Network 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡) ，具有節(jié)省光纖資源、對網(wǎng)絡協(xié)議透明的的特點，在光接入網(wǎng)中扮演著越來越重要的角色。同時，以太網(wǎng)（Ethernet）技術經(jīng)過二十年的發(fā)展，以其簡便實用，價格低廉的特性，幾乎已經(jīng)完全統(tǒng)治了局域網(wǎng)，并在事實上被證明是承載IP數(shù)據(jù)包的最佳載體。隨著IP業(yè)務在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升，以太網(wǎng)也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進，逐漸向接入、城域甚至骨干網(wǎng)上滲透。而以太網(wǎng)與PON的結(jié)合，便產(chǎn)生了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（EPON）。它同時具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點，正成為光接入網(wǎng)領域中的熱門技術。圖2.5 EPON網(wǎng)絡EPON將以太網(wǎng)技術與無源光網(wǎng)絡(PON)技術結(jié)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(jié)構的千兆以太網(wǎng)光纖接入網(wǎng)絡。EPON屬于IEEE以太網(wǎng)標準范疇，對于向全IP網(wǎng)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(wǎng)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。第三章EPON的特點第一節(jié)EPON網(wǎng)絡簡介EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是PON技術中最新的一種，由IEEE802.3EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一種采用點到多點網(wǎng)絡結(jié)構、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺和TDM（Time Division Multipexing）時分MAC（Media Access Control）媒體訪問控制方式提供多種綜合業(yè)務的寬帶接入技術。 1i9u-g%W1V%e*_ P: |國內(nèi)領先的 EPON使用波分復用（WDM）技術，同時處理雙向信號傳輸，上、下行信號分別用不同的波長，但在同一根光纖中傳送EPON只在IEEE8023的以太數(shù)據(jù)幀格式上做必要的改動，如在以太幀中加入時戳（Time Stamp）、PONID等內(nèi)容下行采用純廣播的方式，注冊后，OLT為已注冊的ONU分配PONID，由各個ONU監(jiān)測到達幀的PONID，以決定是否接收該幀，如果該幀所含的PONID和自己的PONID相同，則接收該幀；反之則丟棄。上行采用時分多址接入（TDMA）技術。此外EPON還需通過已定義的接口與電信管理網(wǎng)相連，進行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及計費管理，完成操作維護管理（OAM）功能。相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級是EPON的一個非常顯著的優(yōu)勢。EPON結(jié)構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節(jié)省很大；另外EPON系統(tǒng)對局端資源占用很少，模塊化程度高，系統(tǒng)初期投入低，擴展容易，投資回報率高；可以說EPON系統(tǒng)是面向未來的技術，大多數(shù)EPON系統(tǒng)都是一個多業(yè)務平臺，對于向全IP網(wǎng)絡過渡是一個很好的選擇。另外EPON能夠提供非常高的帶寬，服務范圍大并具有靈活的帶寬分配。第二節(jié) 三網(wǎng)合一三網(wǎng)合一是指電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡通過技術改造，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合多媒體的通信業(yè)務。所謂“三網(wǎng)合一”，就是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡。隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，人們對通信的要求已不僅限于單一的語音信息交流，近幾年來電子技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡傳輸?shù)乃俣燃涌欤Z音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合信息服務給人們自然、生動、真切和有效的交流方式。加上IP承載技術的快速發(fā)展和電信法制的不斷健全，一場席卷全球的三網(wǎng)合一業(yè)務浪潮正在信息運營界蔓延?！叭W(wǎng)合一”能夠使運營商在信息溝通的經(jīng)營中實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享，避免低水平的重復建設，形成對客戶業(yè)務需求響應快、業(yè)務適應性廣、運營效率高、網(wǎng)絡維護費用低的高速帶寬的多媒體基礎平臺。圖3.2 EPON 三網(wǎng)合一EPON 就是一種新興的寬帶接入技術，它通過一個單一的光纖接入系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務接入，并具有良好的經(jīng)濟性。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，F(xiàn)TTH 是寬帶接入的最終解決方式，而EPON 也將成為一種主流寬帶接入技術。由于EPON網(wǎng)絡結(jié)構的特點，寬帶入戶的特殊優(yōu)越性，以及與計算機網(wǎng)絡天然的有機結(jié)合，使得全世界的專家都一致認為，無源光網(wǎng)絡是實現(xiàn)“三網(wǎng)合一”和解決信息高速公路“最后一公里”的最佳傳輸媒介。第三節(jié) EPON 網(wǎng)絡的優(yōu)點3.3.1 低投入局端（OLT）與用戶（ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設備維護人員。同時支持遠端設備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網(wǎng)絡擴容便利，且局端設備和用戶端設備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對于運營商來可以大大降低運營維護費用。3.3.2 易傳輸EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術，二者具有天然的融合性，消除了復雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素。完全遵循IEEE 802.3ah的標準。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的多種業(yè)務，而且非常容易向IP業(yè)務網(wǎng)絡過渡。3.3.3 長距離EPON的傳輸距離可達20公里,克服以太網(wǎng)銅線傳輸距離只有100米的限制，同時使網(wǎng)絡結(jié)構更加簡單，層次更加清晰。3.3.4 高帶寬EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發(fā)展可以升級到10Gb/S.采用單纖波分復用技術（下行1490nm，上行1310nm），下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分復用（TDMA）共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬。3.3.4 易擴充EPON采用點對多點的結(jié)構，在ONU側(cè)通過光分路器分送給最多64個用戶，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級。3.3.5 多業(yè)務EPON具有同時傳輸TDM(時分多路復用)、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE 802.3以太網(wǎng)的格式進行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量。通過擴展第三個波長（通常為1550nm）即可實現(xiàn)視頻業(yè)務廣播傳輸。3.3.6 有保障服務有保證也是EPON不可忽視的一個方面。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，EPON可以通過DiffServ（區(qū)分服務）、PQ/WFQ(優(yōu)先級排隊/加權公平排隊、WRED（加權隨機早期檢測）等來實現(xiàn)用戶級的SLA（服務等級協(xié)定）。EPON可以根據(jù)需要對每個用戶甚至每個端口實現(xiàn)基于連接的帶寬分配(區(qū)別于普通交換機的基于端口的速率限制)，并可根據(jù)業(yè)務合約保證每個用戶連接的QoS（服務質(zhì)量）。第四節(jié) EPON與傳統(tǒng)光纖以太網(wǎng)普通的光纖以太網(wǎng)為了便于網(wǎng)絡的拓展和用戶的發(fā)展。需要在遠端的節(jié)點機房放置交換機。因為傳輸過程中都是光傳輸，所以放置交換機的同時需要配備相應數(shù)量的光電轉(zhuǎn)換器，用戶越多相應的器件設備也就越多。這樣就帶來一個問題，設備越多出故障的概率也就越大，而且都是有源設備受電源，環(huán)境影響很大，給維護管理帶來了很多麻煩。 而使用EPON，它完全能夠完成普通光纖以太網(wǎng)的功能，便于擴展，提供多業(yè)務服務和足夠的帶寬。而且它在整個傳輸過程中不存在有源設備，在遠端的機房只要放置一個無源的分光設備，結(jié)構簡單，對環(huán)境要求低，穩(wěn)定，幾乎不需要維護。EPON能夠?qū)崿F(xiàn)普通光纖以太網(wǎng)的功能，而且易于維護。第五節(jié) EPON與APON在PON家族中