無(wú)源全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接入課件

無(wú)源全光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)1整體概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,PLEASESUMMARIZETHECONTENT第一部分概述光纖的理論帶寬幾乎是無(wú)限的單個(gè)波長(zhǎng)上的傳輸速率可以達(dá)到10Gbps；若采用WDM技術(shù)，在一根光纖上承載64個(gè)波長(zhǎng)，傳輸速率可以達(dá)到64×10Gbps；若采用DWDM技術(shù)，40個(gè)波長(zhǎng)和1Tbps的DWDM已經(jīng)商用；實(shí)驗(yàn)室最高水平目前可以做到256個(gè)波長(zhǎng)，傳輸速率可以達(dá)到10Tbps。光纖中信號(hào)傳輸時(shí)衰減很小。3一、FTTX光纖通信最先用于核心網(wǎng)：長(zhǎng)途網(wǎng)和城域網(wǎng)；直到現(xiàn)在發(fā)展到接入網(wǎng)。接入光纖需要用到光網(wǎng)絡(luò)單元ONU來(lái)完成光電轉(zhuǎn)換和分接功能。FTTX是指光纖在接入網(wǎng)中的推進(jìn)程度或使用策略，不是具體的接入技術(shù)。根據(jù)ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）的具體位置，可以分成四種基本類型：41.FTTC（光纖到路邊）點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)：一個(gè)ONU可以為一個(gè)或多個(gè)用戶提供接入；ONU設(shè)置在路邊交接箱或配線盒處：ONU到用戶之間仍為電纜（雙絞線或同軸電纜）。2.FTTB（光纖到樓）點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)：一個(gè)ONU為多個(gè)用戶提供接入。ONU放置在居民住宅公寓或單位辦公樓內(nèi)。3.FTTO（光纖到辦公室）全程光纖接入，主要用于大型企事業(yè)單位；一般采用環(huán)形或點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)。ONU放置在辦公室。4.FTTH（光纖到戶）全程光纖接入，ONU放在家中。一般采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。5二、光接入網(wǎng)基礎(chǔ)組成：由一個(gè)光線路終端（OLT）、至少一個(gè)光分配網(wǎng)（ODN）、至少一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）及適配設(shè)施（AF）組成。光分配網(wǎng)：由光纜、光分/合路器、光纖連接器等無(wú)源器件構(gòu)成的ONU與OLT之間的光通路連接。根據(jù)OLT到ONU之間是否存在有源設(shè)備，光接入網(wǎng)分為：無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）：無(wú)源光分路器有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）：有源電復(fù)用器6參數(shù)類型A類型B類型C最小損耗5dB10dB15dB最大損耗20dB25dB30dBITU－TG.982規(guī)范的ODN光通道損耗特性7ODN的保護(hù)配置：在網(wǎng)絡(luò)的某部分建立備用光通道，且備用光通道往往靠近OLT，以便保護(hù)盡可能多的用戶：主用和備用光纖同纜不同纖方式：簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，不能保護(hù)光纜切斷故障；主用和備用光纖在不同光纜內(nèi)，單同管道或同路由：可以防止普通的光纜切斷故障，不能防止大型故障。主用和備用光纖不僅不同光纜，且管道和路由也不同:提供最大程度的保護(hù)，但經(jīng)濟(jì)代價(jià)高。8通信方式下行通信：OLT將信號(hào)時(shí)分復(fù)用成時(shí)隙流，經(jīng)光分路器廣播至ONU。各ONU在規(guī)定的時(shí)隙接收信息。上行通信：各ONU共享一根光纖，任意時(shí)刻只能有一個(gè)ONU發(fā)送信號(hào)。復(fù)用方式：空分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用。9（1）.空分復(fù)用上下行雙向通信各使用一根光纖。性能最佳，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。光傳輸設(shè)備和線纜雙倍，成本高。10分路器User1User2User322132213221322133221OLT局端ONU1ONU2ONU3下行傳輸主要特征點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播式傳輸端口地址被用作數(shù)據(jù)包ID用戶只能獲取屬于自己的數(shù)據(jù)包（2）.時(shí)分復(fù)用在同一光載波波長(zhǎng)上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一個(gè)幀再分成若干時(shí)隙。每個(gè)ONU分配一個(gè)固定時(shí)隙。每個(gè)ONU在每幀內(nèi)只能在所分配的固定時(shí)隙內(nèi)向OLT上傳數(shù)據(jù)。11分路器User1User2User332212111222311222TimeSlot3OLT局端ONU2ONU3ONU1上行傳輸主要特征時(shí)分復(fù)用(TDMA)數(shù)據(jù)在屬于自己的時(shí)隙里傳輸光信號(hào)在分光器處進(jìn)行耦合沖突檢測(cè)與避免12（3）.波分復(fù)用不同波長(zhǎng)的光信號(hào)復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送，每個(gè)波長(zhǎng)作為一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)。WDM：不同窗口的光波進(jìn)行復(fù)用。DWDM：同一窗口的光波進(jìn)行復(fù)用。13三、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)－PON1.發(fā)展背景PON最早由英國(guó)電信公司于1987年提出。最早的PON標(biāo)準(zhǔn)：ITU-TG.983-1998,基于ATM的APON；2000年底提出了EPON，最終納入了以太接入網(wǎng)IEEE802.3ah－2004標(biāo)準(zhǔn)。2002年提出了GPON，于2003年通過(guò)GPON系列標(biāo)準(zhǔn):ITU-T.G.984.1、G.984.2、G.984.3。142.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLT－－光線路終端；ODN－－光分配網(wǎng)；ONU－－光網(wǎng)絡(luò)單元。OLT連至一個(gè)或多個(gè)ODN，為ODN提供網(wǎng)絡(luò)接口；ODN為OLT和ONU提供傳輸手段；ONU與ODN連接，為ODN提供用戶側(cè)接口。光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）PONODN光線路終端（OLT）遠(yuǎn)端設(shè)備局端設(shè)備業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)153.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）單星型結(jié)構(gòu)每一個(gè)ONU分別通過(guò)一根或一對(duì)光纖與局端的同一OLT相連，以O(shè)LT為中心形成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ONU1ONUn光分路器OBD光線路終端OLT16（2）多星型（樹型）結(jié)構(gòu)ODN由很多OBD串聯(lián)組成；第一個(gè)OBD將光分成n路，每條路通向下一級(jí)的OBD。優(yōu)點(diǎn)：線路維護(hù)容易，用戶可共享一部分光設(shè)施。缺點(diǎn)：所有ONU的光功率由OLT中的一個(gè)光源提供，光功率有限，限制了光信號(hào)的傳輸距離以及ONU的數(shù)量。ONUOBDOBDOLT17（3）總線型結(jié)構(gòu)一般各OBD非均勻分光且沿線裝排列。適合于沿街道、公路呈線裝分布的用戶環(huán)境。ONUnONU2ONU1OBDnOBD2OBD1OLT18（4）環(huán)型結(jié)構(gòu)ONUnONU1OBDOBDOLT194.功率損耗從OLT發(fā)出的光功率主要消耗在以下幾處：分路器：分路的數(shù)量越多損耗越大；光纖：距離越長(zhǎng)，損耗越大；ONU：數(shù)量越多，需要的OLT發(fā)射功率越大。為保證每一個(gè)到達(dá)ONU的功率都高于接收靈敏度且有一定的余量，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際的數(shù)量和地理分布來(lái)進(jìn)行預(yù)算。20四、基于ATM的PON－APON1.APON簡(jiǎn)介20世紀(jì)90年代中期開發(fā)完成，1998年正式通過(guò)了ITU-T的G.983.1建議。APON中一個(gè)OLT最多可尋址64各ONU。APON是在PON上傳送ATM信元。物理層采用PON技術(shù)，鏈路層采用ATM技術(shù)。212.APON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)ODN最多可支持32個(gè)ONU；光纖的最大距離為20Km；OLT可提供多個(gè)ODN接口滿足用戶大于32的需求。ONUOBDOLTATM交換機(jī)223.線路速率第一種：上、下行對(duì)稱155.520Mbps第二種：上、下行非對(duì)稱速率（上行155.520Mbps、下行622.080Mbps）。傳輸方式：?jiǎn)卫w波分復(fù)用方式，上行信號(hào)采用1310nm波長(zhǎng)，下行采用1550nm的波長(zhǎng)；單向雙纖空分復(fù)用方式，上、下行都工作在波長(zhǎng)1310nm的窗口。234.工作原理下行方向：采用TDM技術(shù)傳送連續(xù)的時(shí)隙流。每個(gè)時(shí)隙為53字節(jié)的ATM信元。ATM交換機(jī)把信元先送給OLT，OLT再把下行業(yè)務(wù)封裝成連續(xù)的下行幀，廣播發(fā)送到下行信道。各個(gè)ONU收到所有的下行信元后，根據(jù)信元頭信息取出屬于自己的信元送給用戶終端。上行方向：采用時(shí)分多址接入方式ONU收集來(lái)自用戶的信息；把信息插入指定的時(shí)隙，以155.520Mbps的速率送到OLT。245.APON幀速率為155.520Mbps的下行幀1幀＝56個(gè)信元；1個(gè)信元＝53個(gè)字節(jié)速率為622.080Mbps的下行幀1幀＝224個(gè)信元；1個(gè)信元＝53個(gè)字節(jié)速率為155.520Mbps的上行幀：1幀＝56個(gè)信元；1個(gè)信元＝53個(gè)字節(jié)256.APON的應(yīng)用APON主要應(yīng)用在企業(yè)、商業(yè)大樓的寬帶接入中。ATMInternetAPONONUAPONODNAPONONUAPONONU用戶網(wǎng)絡(luò)家大樓OLT（ATM）ATM交換機(jī)路由器ATM交換機(jī)26五、GPON1.GPON特點(diǎn)上下行速率不對(duì)稱下行1.244Gbps~2.488Gbps上行155.520Mbps～1.244Gbps傳輸距離至少達(dá)20KM。系統(tǒng)分路比可以為1:16、1:32,1:64乃至1:128。272.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OLT位于中心機(jī)房，向上提供廣域網(wǎng)接口，包括GE、ATM、DS-3等；ONU放在用戶端，提供10/100Base－T等接口；WDM和網(wǎng)絡(luò)單元NE為可選項(xiàng)，用于在OLT和ONU之間采用另外的工作波長(zhǎng)傳輸業(yè)務(wù)。ONUOBDOLTWDMNEWDMNE廣域網(wǎng)接口284、基于GPON的FTTH/FTTB（中國(guó)傳媒大學(xué)家屬區(qū)案例）概況：為1#樓實(shí)現(xiàn)FTTH，共64戶；2#樓～9#樓共8棟樓實(shí)現(xiàn)FTTB。1#樓共64戶，則需64個(gè)ONU，每個(gè)OLT按照32分路比，則需2臺(tái)OLT。2#～9#樓8棟樓，根據(jù)ONU輸出電平為90dB，計(jì)算出每個(gè)樓需4臺(tái)ONU，則共32個(gè)，需1臺(tái)OLT。29（1）設(shè)備規(guī)范型號(hào):flexlightONU/ONT輸入光功率：－6~2dBONU/ONT輸出射頻電平：80~96dBuv，典型值90dBuv。（2）波長(zhǎng)分配TV信號(hào)：1550nm數(shù)據(jù)信號(hào):上行1310nm,下行1490nm30（3）光鏈路損耗光纖損耗：0.2dB/km（1550nm），5km為1dB。光分損耗：17.5dB（1:32）OLT損耗：3.5dB總的損耗為22dB對(duì)于FTTH的ONU輸入光功率為－6dB（輸出電平為80dB），則OLT的輸入光功率為16dB。對(duì)于FTTB的ONU輸入光功率為2dB（輸出電平96dB），則輸入OLT的輸入光功率為24dB。31（4）光發(fā)射機(jī)選用1550nm的光發(fā)射機(jī)；輸出光功率為0~10dB；輸出經(jīng)二光分送往兩臺(tái)EDFA。（5）光放大（EDFA）需兩臺(tái)EDFA一臺(tái)輸出光功率為24dB，供FTTB的OLT使用。另一臺(tái)輸出光功率為20dB，然后進(jìn)行二光分（輸出16.5dB），供FTTH的2臺(tái)OLT使用。32校園骨干網(wǎng)分光網(wǎng)絡(luò)分光網(wǎng)絡(luò)分光網(wǎng)絡(luò)CATV信號(hào)FTTH單元1FTTH單元2FTTH單元3FTTH單元4FTTBFTTBOLT33六、EPON概述1.發(fā)展背景由APON技術(shù)思路發(fā)展而來(lái)；2004年4月通過(guò)了IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)。兩種EPON光接口1000Base－PX10-U/D1000Base－PX20-U/D分別工作在10KM范圍和20KM范圍的光接口。34一套典型的EPON

系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成：

硬件部分主要包括有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和無(wú)源光分配網(wǎng)兩大部分。有源設(shè)備包括：

光線路終端OLT，光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端ONU/ONT。由局端到用戶端的光纖和無(wú)源光分配器的無(wú)源光分配網(wǎng)：

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)/光分配網(wǎng)PON/ODN。35ONU的類型（1）SFU（單住戶單元）型ONU主要用于單獨(dú)家庭用戶，僅支持寬帶接入終端功能；有1或4個(gè)以太網(wǎng)接口，提供以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)，可以支持VoIP業(yè)務(wù)或CATV業(yè)務(wù)；主要應(yīng)用于FTTH的場(chǎng)合。根據(jù)ONU的業(yè)務(wù)種類和端口數(shù)量上的區(qū)別，SFU型ONU的4種具體形態(tài)見下表36序號(hào)以太網(wǎng)口數(shù)量POTS口數(shù)量CATVRF口SFU-11(GE/FE)0可選SFU-24(FE）0可選SFU-31(GE/FE）2可選SFU-44(FE）2可選37（2）HGU（家庭網(wǎng)關(guān)單元）型ONU主要用于單獨(dú)家庭用戶，具有家庭網(wǎng)關(guān)功能；具有4個(gè)以太網(wǎng)接口、1個(gè)WLAN接口和至少1個(gè)USB接口，提供以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)，可以支持CATV業(yè)務(wù)。主要應(yīng)用于FTTH的場(chǎng)合。序號(hào)以太網(wǎng)口數(shù)量POTs口數(shù)量WLAN口數(shù)量USB口數(shù)量CATVRF口HGU14（FE）011可選HGU24（FE）211可選38（3）MDU（多住戶單元）型ONU主要用于多個(gè)住宅用戶，具有寬帶接入終端功能；具有多個(gè)用戶側(cè)接口（包括以太網(wǎng)接口（至少8個(gè)）、ADSL接口或VDSL接口（至少24個(gè)；主要應(yīng)用于FTTB/FTTC的場(chǎng)合。序號(hào)以太網(wǎng)口數(shù)量ADSL+/VDSL接口數(shù)量POTS口數(shù)量CATVRF口MDU-18/16/2400可選MDU-28/16/2408/16/24可選MDU-3024/32/48/64/72/9600393.傳輸距離兩個(gè)因素影響無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離：第一、由光線路終端（OLT）的發(fā)射光功率和ODN的損耗決定。第二、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU同時(shí)發(fā)射的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)楣饩W(wǎng)絡(luò)終端共享光纖饋線和光線路終端的端口，所以，所有的設(shè)備都必須避免一個(gè)以上的ONU同時(shí)發(fā)射。如果發(fā)生了同時(shí)發(fā)射的情況，就會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)流發(fā)生碰撞，影響大多數(shù)業(yè)務(wù)無(wú)法繼續(xù)。404.EPON特點(diǎn)兼容現(xiàn)有以太網(wǎng)傳輸距離和ODN：兩種格式OLT和ONU之間最大傳輸距離10KM，支持的最大分路比至少為1:32;OLT和ONU之間最大傳輸距離20KM，支持的最大分路比至少為1:16;傳輸速率：上下行速率均為1.25Gbps單纖雙向系統(tǒng)：上行使用1260~1360nm波長(zhǎng)；下行使用1480~1500nm波長(zhǎng)；如果實(shí)現(xiàn)CATV，應(yīng)使用1540~1560nm波長(zhǎng)。41對(duì)PON來(lái)說(shuō)，在選擇光分路器的位置時(shí)必須考慮OLT和ONU之間的最大距離限制。假如ONU離OLT的最遠(yuǎn)距離20km，光分路器到OLT的距離決定了ONU到分路器的距離。二者之和不能超過(guò)20km。假如分路器距離OLT19km，那么其服務(wù)半徑只有1km；如果分路器距離OLT10km，那么其服務(wù)半徑為10km。在兩個(gè)服務(wù)區(qū)域內(nèi)可以都有32個(gè)ONU。42如果在ONU的服務(wù)半徑內(nèi)少于32個(gè)用戶，每用戶分?jǐn)偟腛LT成本就很高。如果在ONU的服務(wù)半徑內(nèi)多于32個(gè)用戶，僅僅為了支持第33個(gè)用戶，就需要增加OLT端口，結(jié)果導(dǎo)致每用戶分?jǐn)偟腛LT成本陡增。如果在現(xiàn)有的ONU服務(wù)半徑外有新用戶，就要增加一個(gè)OLT端口，結(jié)果導(dǎo)致每用戶分?jǐn)偟腛LT成本非常高。如果在OLT的20km服務(wù)半徑以外有新客戶，就需要在一個(gè)新地點(diǎn)安裝一個(gè)完整的OLT設(shè)備，結(jié)果導(dǎo)致每用戶分?jǐn)偟腛LT成本非常高。在規(guī)劃設(shè)計(jì)EPON網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，一定要預(yù)先將網(wǎng)絡(luò)覆蓋的用戶合理地按1：32/64進(jìn)行分配，使其不出現(xiàn)上述情況。

435.EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（采用1×N分路器）（2）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（采用1×2分接耦合器）44（3）環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（采用2×2分接耦合器）456.EPON的保護(hù)倒換PON系統(tǒng)的保護(hù)包括饋線光纖保護(hù)、OLT保護(hù)和全保護(hù)三種方式。在OLT和ONU設(shè)備支持的前提下，可以根據(jù)實(shí)際需要采用相應(yīng)的保護(hù)方式。對(duì)于普通用戶，一般不考慮系統(tǒng)保護(hù)。全保護(hù)的成本較高，宜只對(duì)重要用戶采用。46（1）饋線光纖保護(hù)就是采用1:N或2:N光分路器，在分路器和OLT之間建立2條獨(dú)立的、互相備份的光纖鏈路，一旦主用饋線光纖發(fā)生故障，通過(guò)人工改接的方式，在備用光纖鏈路可用的情況下切換至備用光纖的保護(hù)方式。47（2）OLT保護(hù)就是采用2:N的光分路器，在分路器和2個(gè)互為備份的OLT之間建立2條獨(dú)立的光纖鏈路，一旦主用饋線光纖或OLT發(fā)生故障，在備用光纖鏈路和備用OLT可用的情況下自動(dòng)切換至備用OLT的保護(hù)方式。48（3）全保護(hù)就是PON系統(tǒng)對(duì)OLT、ODN、ONU均提供備份的保護(hù)方式，屬于采用互為熱備份保護(hù)方式。49光纖保護(hù)倒換準(zhǔn)則EPON系統(tǒng)中，對(duì)以上三種光纖保護(hù)類型，當(dāng)發(fā)生下列條件之一時(shí)，必須進(jìn)行光纖保護(hù)倒換：1）輸入光信號(hào)丟失（LOS）；2）輸入通道信道劣化：輸入光信號(hào)功率過(guò)高或過(guò)低；誤碼率越限；50光纖保護(hù)倒換時(shí)間EPON系統(tǒng)中，對(duì)不同類型光纖保護(hù)類型，當(dāng)進(jìn)行光纖保護(hù)倒換時(shí)，光通道倒換時(shí)間應(yīng)分別滿足以下要求：1）類型（1）：小于50ms（暫定）；2）類型（2）：小于100ms（暫定）；3）類型（3）：小于100ms（暫定）；51八EPON系統(tǒng)及組網(wǎng)方案1.傳輸方式系統(tǒng)采用單光纖3個(gè)波長(zhǎng)來(lái)傳輸全業(yè)務(wù)，EPON中OLT兩個(gè)上/下行波（1310/1490nm）通過(guò)波分復(fù)用，用于傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和IP交換的數(shù)字視頻（IP-SDV），第三個(gè)波長(zhǎng)（1550nm）用于下行CATV射頻的傳輸。采用這種設(shè)計(jì)，PON可以覆蓋20km以內(nèi)16個(gè)以上的光節(jié)點(diǎn)。電視信號(hào)通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò)廣播來(lái)實(shí)現(xiàn)，IP、話音、視頻點(diǎn)播等雙向業(yè)務(wù)通過(guò)EPON來(lái)運(yùn)行。52（1）單纖三波53（2）雙纖獨(dú)立傳輸54（3）FTTB155（4）FTTB2562.常用幾種光纜：目前EPON技術(shù)的傳輸介質(zhì)定位于采用G.652光纖，采用1310nm、1490nm、1550nm波長(zhǎng)，傳輸多種業(yè)務(wù)，所以我們討論的是G.652光纖的光纜。饋線光纜指的是從中心局到光分配點(diǎn)的線路光纜，通常為高密度、大芯數(shù)光纜，提高強(qiáng)大光纖分配能力，可采用與城域網(wǎng)用光纜相近的光纜結(jié)構(gòu)。配線光纜指的是從光分配點(diǎn)多網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)或接入點(diǎn)之間的光纜，應(yīng)具備室內(nèi)外兩用功能。引入線光纜指的是從網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)到用戶之間的光纜。常用光纜接續(xù)設(shè)備室外光纜交接箱、樓道分纖盒；樓內(nèi)ODF架、用戶終端盒。572.1基于EPON的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)581）、小高層樓房網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)FTTB:二層或者四層合用一個(gè)ONU，之后通過(guò)交換機(jī)和分配網(wǎng)入戶。此時(shí)ONU需高電平輸出電視信號(hào)。FTTH:一戶一個(gè)ONU，低電平輸出電視信號(hào)。592）、板樓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)FTTB：一個(gè)單元用1個(gè)或者2個(gè)ONU，然后通過(guò)交換機(jī)和分配網(wǎng)入戶。FTTH：一戶一個(gè)ONU。603）、別墅型住宅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)FTTH：一戶1個(gè)ONU，戶內(nèi)點(diǎn)數(shù)多時(shí)，可以增加交換機(jī)或者集線器。612.2基于EPON的FTTH設(shè)計(jì)方案采用基于EPON技術(shù)的FTTH方案建設(shè)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，需要考慮多方面的因素。大致包括以下幾個(gè)方面：設(shè)備需求業(yè)務(wù)分析線路設(shè)計(jì)621）、設(shè)備設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)FTTH的寬帶接入網(wǎng)，需要首先分析總體解決方案。包括：OLT的設(shè)計(jì)確定OLT的放置地點(diǎn)根據(jù)機(jī)房環(huán)境確定OLT的電源配置根據(jù)用戶數(shù)量確定OLT的EPON系統(tǒng)數(shù)量根據(jù)業(yè)務(wù)類型和上行帶寬需求確定OLT的上聯(lián)接口類型、速率和端口數(shù)量等。ONU的設(shè)計(jì)根據(jù)用戶數(shù)量和分布確定ONU的數(shù)量及其與OLT的距離根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求確定支持相應(yīng)功能的ONU類型等。63舉例：假如某小區(qū)有1200用戶（1）OLT設(shè)計(jì)：將OLT放在中心機(jī)房，分路器放在中心機(jī)房ODF架中，采用1:32分路比，則需要1200/32=38臺(tái)。根據(jù)數(shù)據(jù)速率實(shí)際要求，OLT可以通過(guò)交換機(jī)連接到千兆以太網(wǎng)。（2）ONU設(shè)計(jì)：1200個(gè)ONU。對(duì)于光纖接頭的類型，從OLT到ONU，建議全程采用SC/APC接頭，以確保ODN網(wǎng)絡(luò)具有良好的反射特性。64（3）光功率預(yù)算預(yù)算的目的是對(duì)光線路進(jìn)行預(yù)先的評(píng)估，以確定該FTTH方案是否可行，若可行，計(jì)算結(jié)果有助于確定所選擇的光發(fā)送和接收模塊的靈敏度范圍是否合適。假設(shè)該小區(qū)的主干光纜長(zhǎng)度為8公里。A：計(jì)算依據(jù)1.OLT光發(fā)送功率:0～4dbm(1490nm)；2.OLT光接收功率:－24~－8dbm(1310nm)；3.ONU光發(fā)送功率:－1~4dbm（1310nm）；4.ONU光接收功率:－24~－3dbm（1490nm）；5.建議的光通道衰耗（10公里）：10～22db之間；6.G.652單模光纖衰耗：≤0.36dB/km（1310nm）；7.法蘭盤插入損耗：≤0.4db；8.1：32雙窗口單模光纖樹型耦合器的插入衰耗：≤16.5db；65B：計(jì)算原則1.按照最壞值法計(jì)算；2.光纖衰耗按照衰耗大的1310nm光信號(hào)計(jì)算；3.主干光纜按照8km共3盤計(jì)算，從小區(qū)機(jī)房到用戶家中按照0.5km計(jì)算；4.從OLT的PON口到ONU的PON口計(jì)算，有5個(gè)法蘭盤；663）帶寬考慮OLT每千兆端口可帶用戶數(shù)OLT既是一個(gè)交換機(jī)或一個(gè)路由器，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)，它為PON提供光纖接口，根據(jù)以太網(wǎng)向城域網(wǎng)及廣域網(wǎng)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，OLT在提供常用接口的同時(shí)還將提供多個(gè)Gbit/s和10Gbit/s的以太網(wǎng)接口。在目前的運(yùn)用中，多數(shù)情況下，每個(gè)OLT提供2--4個(gè)千兆光口。通過(guò)如下計(jì)算可以得到每個(gè)千兆口可帶的標(biāo)清IPTV用戶數(shù)為：67每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)量和帶寬：媒體流數(shù)據(jù)量=VOD視頻流（2Mbps）+VOD音頻流（64kbps）+編碼器編碼誤差（100kbps）=2.15Mbps；媒體流輸出帶寬=媒體流數(shù)據(jù)量+MPEG的PS流封裝報(bào)文頭和PES開銷（平均150kbps）=2.3Mbps；業(yè)務(wù)流網(wǎng)絡(luò)帶寬=媒體流輸出帶寬×（1+網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝開銷（5%））=2.4Mbps；網(wǎng)絡(luò)總流量=業(yè)務(wù)流網(wǎng)絡(luò)帶寬×（1+網(wǎng)絡(luò)流量平均抖動(dòng)（5%））=2.5Mbps。根據(jù)以上計(jì)算，如果再加上其它網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷，每用戶所需帶寬為3Mbps。除IPTV業(yè)務(wù)，如果再加上互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，每用戶所需帶寬為4Mbps。68若下行帶寬利用率為95%，則每千兆端口可帶250個(gè)用戶。按20%的安裝率可覆蓋用戶1250戶。按每樓棟（6層、4單元、一層2戶）50戶計(jì)算可覆蓋25棟樓。如果考慮同時(shí)上線率其覆蓋范圍還將擴(kuò)大。此數(shù)據(jù)對(duì)于我們合理設(shè)計(jì)ODN結(jié)構(gòu)和ONU的數(shù)量是非常必要的。69九、EPON組網(wǎng)方案舉例（華為）接入路由器L2/L3交換機(jī)EPON構(gòu)建FTTH/FTTBHOUSEENTERPRISEBUILDINGNETWOKManagementPSTNInternetBRASVoiceGatewaySplitterSplitterIPMETROIPTVE-PhonePCE-Phone接入路由器CDNPC視頻電話PCIPTVPCL2/L3交換機(jī)視頻電話接入路由器ET300ET204ROUTEROLT(S6500)OLT(S6500)70GEPON小區(qū)接入解決方案(一）PSTNInternetVoiceGatewaySplitter（1:32）IPMETRO大COS8505OLT(S6500)對(duì)于已經(jīng)鋪設(shè)光纖到戶的小區(qū)ONU直接到戶，按需分配帶寬無(wú)源分光器替代樓道交換機(jī)對(duì)用戶家庭ONU集中管理10Km覆蓋，1408戶/S6506采用一級(jí)分光ONU(ET204)分纖盒分纖盒GE～10GEMA5200FS850571GEPON小區(qū)接入解決方案(二）PSTNInternetBRASVoiceGatewaySplitter（1:2）IPMETRO大COROUTEROLT(S6500)針對(duì)光纖資源緊張小區(qū)：總線型ONU直接到戶，按需分配帶寬無(wú)源分光器替代樓道交換機(jī)對(duì)用戶家庭ONU集中管理10Km覆蓋，1408戶/S6506采用多極分光ONU(ET204)GE～10GE72GEPON實(shí)現(xiàn)網(wǎng)吧ET300城域網(wǎng)分光器(1:n)匯聚層接入?yún)R聚層街道OLT(S6500)ET300ET300S3552只需要沿鋪設(shè)一條光纖，可以解決最多32個(gè)網(wǎng)吧的接入，同時(shí)可以就近支持傳統(tǒng)以太網(wǎng)接入網(wǎng)吧網(wǎng)吧網(wǎng)吧網(wǎng)吧網(wǎng)吧S2000網(wǎng)吧S2000網(wǎng)吧S8512S8505PONGE73基本術(shù)語(yǔ)饋線：光分配網(wǎng)中從光線路終端OLT側(cè)緊靠S/R接口外側(cè)到第一個(gè)分光器主光口入口連接器前的光纖鏈路。支線：光分配網(wǎng)中從第一級(jí)光分路器的支路口到光網(wǎng)絡(luò)單元ONU線路側(cè)R/S接口間的光纖鏈路。采用多級(jí)分光時(shí)，也包含除一級(jí)光分路器以外的其它光分路器。用戶光纜終端盒：提供光纜到達(dá)用戶做終結(jié)的光纖保護(hù)盒，通常裝有光接插件。入戶光纜：引入到用戶建筑物內(nèi)的光纜。十、基于EPON的光接入網(wǎng)設(shè)計(jì)741.EPON設(shè)備配置要求1.1業(yè)務(wù)承載能力EPON系統(tǒng)應(yīng)支持的業(yè)務(wù)類型包括IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可選支持VOIP業(yè)務(wù)、TDM業(yè)務(wù)和CATV業(yè)務(wù)。其中TDM業(yè)務(wù)包括E1數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)和n×64kbit/s數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)。1.2設(shè)備接口要求（1）接口要求OLT設(shè)備的SNI接口必須支持GE接口，可選支持10/100BASE-T接口。當(dāng)EPON提供TDM數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)時(shí)，SNI應(yīng)支持E1接口。EPON系統(tǒng)如果提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，必須支持VoIP方式。75ONU設(shè)備的UNI接口必須支持10/100BAST-T接口，可選GE接口。當(dāng)EPON設(shè)備提供TDM數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)時(shí)，ONU設(shè)備的UNI接口應(yīng)支持E1接口。（2）PON接口要求PON接口應(yīng)符合IEEE802.3ah。其物理接口應(yīng)采用1000BASE-PX20，1000BASE-PX20上下行方向使用同一根光纖。1000BASE-PX20-U為上行方向，由ONU至OLT，使用1310nm標(biāo)稱波長(zhǎng)；1000BASE-PX20-D為下行方向，由OLT至ONU，使用1490nm標(biāo)稱波長(zhǎng)；在單模光纖上，1000BASE-PX20以1000Mbps速率，分路比為1:32，最大傳輸距離不小于20km；在物理層業(yè)務(wù)接口上，誤碼率小于等于10-12。762.ODN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及組網(wǎng)原則光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，按照光分路器的連接方式可以組成多種結(jié)構(gòu)，其中，星形和樹形為最常用結(jié)構(gòu)。2.1ODN基本結(jié)構(gòu)（1）星形結(jié)構(gòu)：當(dāng)ONU與OLT之間按點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置，即一個(gè)ONU直接與OLT的一個(gè)PON口相連，中間沒有光分路器（OBD）時(shí)就構(gòu)成星形結(jié)構(gòu)。OLT和ONU間的光鏈路可以是一根光纖，也可以是二根光纖。77（2）樹型結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)有兩種基本形式：當(dāng)OLT與ONU之間按一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)配置，即每一個(gè)OLT與多個(gè)ONU相連，中間設(shè)有一個(gè)光分路器（OBD）；其優(yōu)點(diǎn)跳接少，減少了光纜線路全程的衰減和故障率，便于數(shù)據(jù)庫(kù)管理管理，缺點(diǎn)是光分路器后面的光纜數(shù)量大，對(duì)管道的需求量大，特別在光分路器集中安裝時(shí)。78當(dāng)采用兩個(gè)或兩個(gè)以上光分路器（OBD）按照級(jí)聯(lián)的方式連接時(shí)就構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu)（二）優(yōu)點(diǎn)是由于光分路器分散安裝減少了對(duì)管道的需求，適用于用戶比較分散的小區(qū)，缺點(diǎn)是增加了跳接點(diǎn)，即增加了線路衰減，出現(xiàn)故障概率增加，同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理增加難度。792.2ODN組網(wǎng)原則2.2.1ODN結(jié)構(gòu)的選擇1）在選擇ODN結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶性質(zhì)、用戶密度的分布情況、地理環(huán)境、管道資源、原有光纜的容量，以及OLT與ONU之間的距離、網(wǎng)絡(luò)安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、操作管理和可維護(hù)性等多種因素綜合考慮；2）ODN以樹形結(jié)構(gòu)為主，分光方式可采用一級(jí)分光或二級(jí)分光，但不宜超過(guò)二級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮光分路器的端口利用率，根據(jù)用戶分布情況選擇合適的分光方式803）星形結(jié)構(gòu)（不含光分路器時(shí)）適用于有大數(shù)據(jù)量和高速率要求的用戶；4）一級(jí)分光（樹形結(jié)構(gòu)一)適用于商務(wù)樓、高層住宅等用戶比較集中的地區(qū)或高檔別墅區(qū)；5）二級(jí)分光（樹形結(jié)構(gòu)二)適用于住宅小區(qū)，特別是多層住宅、高檔的公寓、管道比較缺乏的地區(qū)。6）當(dāng)用戶分散、光纜線路距離相差懸殊，特別是郊區(qū)，可采用非均分光分路器，滿足不同傳輸距離對(duì)光功率分配的需求，但設(shè)計(jì)時(shí)必須將光分路器每個(gè)輸出端口的序號(hào)、插入損耗一一對(duì)應(yīng)的在圖上標(biāo)注清楚。812.2.2ODN與用戶光纜網(wǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系邏輯上，ODN由饋線光纖、光分路器和支線組成，而用戶光纜在物理結(jié)構(gòu)上通常可分為三個(gè)部分，即主干光纜、配光纜、駐地網(wǎng)光纜。1）主干光纜部分：通常由用戶主干光纜和一級(jí)光交接箱組成；2）配光纜部分：通常由一級(jí)、二級(jí)配光纜、二級(jí)光交接箱和光分纖箱組成；3）駐地網(wǎng)光纜部分：通常為大樓內(nèi)或小區(qū)內(nèi)部的配光纜、光分纖箱和光纜終端盒組成；4）根據(jù)光分路器設(shè)置地點(diǎn)的不同，ODN各部分與用戶光纜設(shè)施的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表82光交接箱：為主干層光纜和配線層光纜提供光纜成端、跳接的交接設(shè)備，使用跳纖將主干層光纜和配線層光纜接通。光分纖箱：介于光交接箱與用戶之間，以光纜段與光交接箱相連，用尾纖或尾纜與用戶設(shè)備相連。832.2.3光分路器設(shè)置位置1）采用一級(jí)分光方式，光分路器設(shè)在駐地網(wǎng)時(shí)，光分路器可安裝在室內(nèi)或室外，室內(nèi)安裝位置包括小區(qū)中心機(jī)房、樓內(nèi)弱電井等位置。光分路器上連光纜可分別來(lái)自一級(jí)光交接箱、二級(jí)光交接箱或光分纖箱三種形式。此種方式主要適用于已建成的用戶光纜網(wǎng)、小區(qū)規(guī)模較大且用戶密度較高而集中、如高層住宅或商務(wù)樓等，也適用于用戶駐地有條件設(shè)置光分路器、并有足夠的管道資源的小區(qū)，例如高檔別墅區(qū)等。842）采用一級(jí)分光方式，光分路器分別設(shè)在主干層：光分路器可安裝在一級(jí)光交接箱內(nèi)、二級(jí)光交接箱或光分纖箱內(nèi)，如圖所示。這種方式適合于用戶非常分散的情況及新建的用戶光纜網(wǎng)。85863）采用二級(jí)分光方式，一、二級(jí)光分路器均設(shè)在駐地網(wǎng)時(shí)：第一級(jí)光分路器可安裝在小區(qū)中心機(jī)房、或室外；第二級(jí)光分路器可安裝在樓內(nèi)弱電井等位置；光分路器上連光纜可分別來(lái)自一級(jí)光交接箱、二級(jí)光交接箱或光分纖三種形式，如圖所示。此種方式比較適合于多層或小高層公寓樓等。87884）當(dāng)采用二級(jí)分光方式時(shí)：第一級(jí)光分路器分別安裝在光交接箱或分纖箱內(nèi)第二級(jí)光分路器設(shè)在駐地網(wǎng)，連接方式見圖所示。此種方式主要適用于接入分散的、組合成小群的用戶。89902.2.4ODN的設(shè)計(jì)與應(yīng)用EPON系統(tǒng)中ODN位于分布的光網(wǎng)絡(luò)中，包括單模光纖、光分路器、光耦合器等。OLT采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，通過(guò)POS與ONU連接，傳輸距離可達(dá)20公里。在ONU側(cè)通過(guò)光分路器分送給多達(dá)32棟樓或用戶，因此可大大緩解主干光纖資源匱乏的壓力。在ODN的設(shè)計(jì)中主要涉及到光纜布線、安全保證、光分路器的級(jí)聯(lián)等問(wèn)題。ODN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要與城市居民小區(qū)的物理分布有關(guān)。常規(guī)結(jié)構(gòu)的ODN設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，如下例舉了ODN設(shè)計(jì)中的兩種光分路器級(jí)聯(lián)的方案供參考。91第一個(gè)例子：需覆蓋的小區(qū)數(shù)量在2個(gè)以上，小區(qū)較大，且分散。例如，4個(gè)小區(qū)，每小區(qū)16棟樓，各小區(qū)相距最大距離2KM。可采用下列光分路器級(jí)聯(lián)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于光分路器的級(jí)聯(lián)與其級(jí)數(shù)無(wú)關(guān)，而與整個(gè)ODN系統(tǒng)的損耗有關(guān)。4個(gè)小區(qū)，每小區(qū)16棟樓共計(jì)64棟樓，可用2個(gè)PON口進(jìn)行覆蓋即可，如下圖：9293此設(shè)計(jì)方案可大量節(jié)省光纖，使布線更加靈活，減少了布線過(guò)程中所遇到的各種麻煩。其鏈路損耗如下：1×4光分路器衰耗：6dB，1×16光分路器衰耗：12dB，光纖衰耗：0.3dB/Km，鏈路總損耗為：6+12+7.3×0.3=20.19dB。如果OLT發(fā)射功率為0dBm，ONU接收光功率為－26dBm，0-(-26)=26dB>20.19dB鏈路總損耗滿足要求。94第二個(gè)例子：需覆蓋的小區(qū)數(shù)量在2個(gè)以上，小區(qū)較小，且集中。例如，16個(gè)小區(qū)，每小區(qū)4棟樓，各小區(qū)相距0.5KM，設(shè)計(jì)方案如下圖。此方案雖然形式上看與方案1有區(qū)別，但其設(shè)計(jì)理念及出發(fā)點(diǎn)卻是相同的，即在節(jié)約大量光纖的同時(shí)減少了施工中遇到的麻煩。95ODN系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)ODN的一項(xiàng)最重要要求是ODN的可逆性要好，輸入/輸出口對(duì)調(diào)后不能導(dǎo)致通路損耗的重大變化，這樣上下行通路的設(shè)計(jì)就簡(jiǎn)單了。另外，光分路器等無(wú)源器件應(yīng)能支持1310nm和1550nm波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的任一波長(zhǎng)的信號(hào)傳輸，為將來(lái)的WDM系統(tǒng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。在EPON+LAN的系統(tǒng)應(yīng)用中，以樓為單位設(shè)置ONU，即每樓一個(gè)ONU。一般放置整樓中間單元，這樣布局有利于對(duì)其它單元交換機(jī)的業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚，因?yàn)闃莾?nèi)的LAN系統(tǒng)采用5類線，最遠(yuǎn)傳輸距離為100米。962.2.5光分路器配置原則光分路器（OBD）常用的光分路比為：1:2、1:4、1:8、1:16、1:32五種，需要時(shí)也可以選用2:N光分路器或非均分光分路器。ODN總分光比應(yīng)根據(jù)用戶帶寬要求、光