《宽带接入技术》第3章课件

第第3章章 光纤接入技术光纤接入技术一、光接入网的发展历史v新的宽带业务都需要有宽带接入服务的支撑，这种宽带接入是一种基础的服务，是运营商提供的一个宽带接入“管道”，在这个管道的基础上各种厂商、SP或运营商自身可以开发并提供各种各样的增值服务。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述一、光接入网的发展历史v韩国和日本是宽带接入发展最迅猛的国家，韩国宽带用户普及率居世界第一，日本政府也通过各种措施大力推进宽带发展。v宽带接入正成为美国普遍服务的下一个目标。美国宽带接入是以电缆电视和ADSL为主发展的，由于电信管制政策鼓励采用新技术建设网络以及竞争和业务增长的压力，近年来主导运营商对光纤到驻地（FTTP）的发展表现得十分积极。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述一、光接入网的发展历史v我国宽带接入网在近年来发展也十分迅速，据统计，到 2011年底，全国基础电信企业互联网宽带接入用户达到1.55亿户，比2011年初新增2 880万户。我国已成为仅次于美国的第二大宽带接入市场，其中宽带的主导技术已从ADSL向FTTH光纤接入技术过渡，还有少量宽带采用无线接入和电缆调制解调器接入。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述二、光接入网的分类v有源光网络：（Active Optical Network，AON），光纤接入方式是有源接入如SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）、光纤以太网接入技术等。v无源光网络：（Passive Optical Network PON），该技术除了局端和用户端的设备需要供电外，中间的光网络是不需要供电的，因此可以极大地降低设备建设和维护的成本，也提高了网络的健壮性。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述二、光接入网的分类FTTx技术：（1）FTTN：Fiber To The Node，光纤到节点。（2）FTTCab：Fiber To The Cabinet，光纤到交接箱。（3）FTTC：Fiber To The Curb，光纤到路边。（4）FTTB：Fiber To The Building，光纤到楼。（5）FTTP：Fiber To The Premise，光纤到用户驻地。（6）FTTH：Fiber To The Home，光纤到户。（7）FTTO：Fiber To The Office，光纤到办公室。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述二、光接入网的分类任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述三、光接入网的拓扑结构1星型组网任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述三、光接入网的拓扑结构2树型组网任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述三、光接入网的拓扑结构3总线型组网任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述四、无源光网络（PON）技术vPON系统是指OLT和ONU之间的ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）全部采用无源设备构成的光接入网，PON是一种点对多点（P2MP，Point to multi-Point）的光接入系统，它能够节省光纤资源，ODN无需供电，用户接入方便和支持多业务接入，是电信业界目前大力推行的宽带光纤接入技术，目前应用的主要有EPON和GPON技术两种。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述四、无源光网络（PON）技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.1 光纤接入技术概述光纤接入技术概述一、EPON技术起源和主要技术指标vEPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）是以太网技术和无源光网络PON技术的结合，为了提高以太网在“最后一千米”的应用，IEEE EFM工作组2000年开始制定802.3ah标准，其中包括EPON和P2P（Point to Point，点到点）光纤以太网两种技术，定义了速率1000Mbit/s、传输距离10km和速率1000Mbit/s、传输距离20km的两种点到点单纤双向光以太网系统。采用WDM方式实现单纤双向传输，上、下行分别使用1 310nm波长和1 490nm波长进行传输。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术一、EPON技术起源和主要技术指标（1）OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3的以太网帧；（2）采用8B/10B线路编码（8个数据比特编成10个线路比特），数据速率为上下行对称1Gbit/s,线路比特率为上下行对称1.25Gbit/s；（3）支持1 64的分光比和10或20km的传输距离；（4）采用WDM方式实现单纤双向传输，上、下行分别使用1 310nm波长和1 490nm波长进行传输；（5）以MAC控制子层的MPCP机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构；（6）P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件；（7）提供了一种专门的运行、管理和维护（OAM）机制，实现链路监控、远端环回，并可以进行扩展以实现业务层管理功能。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、关键技术1EPON的传输技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术1EPON的传输技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术1EPON的传输技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术2EPON协议栈结构任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术数据链路层包含以下子层：（1）MAC Client（媒体访问控制客户端）子层：提供终端协议栈的以太网MAC和上层之间的接口。（2）OAM子层：负责有关EPON网络运维的功能。（3）MAC控制子层：负责ONU的接入控制，通过MAC控制帧完成对ONU的初始化、测距和动态带宽分配。采用申请/授权（Request/Grant）机制，执行多点控制协议（MPCP），MPCP的主要功能是轮流检测用户端的带宽请求、分配带宽和控制网络启动过程。（4）MAC（Medium Access Control，媒介接入控制）子层：负责物理层的数据转发功能。将上层通信发送的数据封装到以太网的帧结构中，并决定数据的发送和接收方式。（5）RS（Reconciliation Sublayer，调和子层）子层：将MAC层的业务定义映射成GMII接口的信号。RS子层定义了EPON的前导码格式，它在原以太网前导码的基础上引入了逻辑链路标识符（LLID）区分OLT与各个ONU的逻辑连接，并增加了对前导码的8位循环冗余校验（CRC8）。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术物理层包含以下子层：（1）PCS（Physical Coding Sublayer，物理编码子层）：将GMII发送的数据进行编码/解码（8B/10B），使之适合在物理媒质上传送。（2）PMA（Physical Medium Attachment，物理媒介相联）子层：为PCS提供一种与媒介无关的方法，支持使用串行比特的物理媒介，发送部分把10位并行码转换为串行码流，发送到PMD层；接收部分把来自PMD层的串行数据，转换为10位并行数据。生成并接收线路上的信号。（3）PMD（Physical Medium Dependent，物理媒介相关）子层：主要完成光纤连接、电/光转换等功能。PMD为电/光收发器，把输入的电压变化状态变为光波或光脉冲，以便能在光纤中传输。（4）MDI（Medium Dependent Interface，媒质相关接口）：规范物理媒质信号和传输媒质及物理设备之间的机械和电气接口。（5）GMII（Gigabit Media Independent Interface，吉比特媒质无关接口）：允许多个数据终端混合使用各种吉比特速率物理层。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术3EPON帧结构任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术RS（Reconciliation Sublayer,协调子层)子层中各字段：（1）SLD：SLD域用于进行LLID的定位，取值为0 xD5。（2）LLID：两字节，由MODE和logical_link_id联合构成。v Mode变量：1比特，在ONU MAC中始终为0，在OLT MAC中，可为1或0。当LLID用来表示一个单拷贝广播或是组播通路时，置为1。当表示单播数据时，置为0。v Logical_link_id：15bit，值为0 x7FFF时，表示对未注册ONU MAC的广播帧，对于注册后的ONU MAC可以用0 x7FFF之外的其他值。（3）CRC-8：该域是一个8位循环冗余码，用于对SLD和LLID域进行校验，其生成多项式是：G(x)=x8+x2+x+1。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术4EPON的测距技术vEPON中要进行测距的原因主要有以下几个。（1）OLT与各ONU间的环路时延不同。（2）各ONU距OLT的光纤路径不同。（3）各ONU元器件的不一致性。（4）环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化。（5）测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术4EPON的测距技术（1）静态测距：用在新的ONU安装调试阶段、停机的ONU重新投入运行时，通过开窗测距技术获得往返时延，并对时延差异进行补偿。（2）动态测距：应用于系统运行过程中，通过检测往返时延的变化对温度、光电器件老化等因素的影响进行补偿。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术4EPON的测距技术v测距要求如下：（1）测距精度高，一般要求在12Byte。（2）测距过程对运行中的其他ONU的影响最小，保证运行业务的QoS。（3）测距范围大，即能提供的均衡延时大。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术4EPON的测距技术测距原理：vOLT和ONU中都有每隔一段时间（如16ns）就加1的计数器，这些计数器提供本地的时间戳（时间基准）。当OLT或ONU发送数据帧到对方时，它会把计数器的值加入时间戳域，以便于对方作为时间戳同步和环路延时计算的依据。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术二、EPON关键技术4EPON的测距技术RTT=Tdownstream+Tupstream=t2 t0-（t1-t0）=t2 t1 任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术三、EPON的业务承载1TDM over EPON技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术三、EPON的业务承载1TDM over EPON技术CESoP的技术难点有以下：（1）TDM信号与以太网之间高效合理的适配封装问题；（2）TDM信号的严格同步定时问题；（3）电路业务的QoS的保证问题：如何防止分组丢失、分组包乱序、包抖动。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术三、EPON的业务承载2视频业务任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.2 EPON技术技术三、GPON技术概述任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术一、GPON技术概述（5）G.984.5GPON增强带宽规范：2007年9月发布最初版，未来在G-PON系统中利用WDM技术为新增业务信号提供预留波长，为此定义波长范围，使光分配网ODN的价值最大化。（6）G.984.6GPON距离延伸规范：2008年3月发布最初版，概括了利用物理层距离延伸装置实现距离延伸的G-PON体系架构和接口参数，最大距离距离可达60km，损耗预算超过27.5dB。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术二、GPON主要技术指标（1）速率：v 非对称：下行2.5Gbit/s、上行1.25Gbit/s（目前通常采用该方式）v 对称：上下行2.5Gbit/s。（2）传输距离：20km（10km可选）；（3）分光比：可支持1 64的分光比，最大支持1 128分光比。（4）波长（波长复用）：v 上行范围12901330nm（标称波长1310nm）v 下行范围14801500nm（标称波长1490nm）。（5）G.984.5为GPON的波段扩展，提出了3个扩展波段，同时对上行波长范围提出了增强的要求。G.984.6为GPON扩展了传输距离60km。（6）GPON采用高效的GEM封装方法。（7）丰富的ONU管理控制接口（OMCI）功能。（8）多种业务类型及其完善的QoS保证架构。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术二、GPON主要技术指标GPON提供以下几种可选的传输速率：（1）上行：0.155 52 Gbit/s，下行：1.244 16 Gbit/s down。（2）上行：0.622 08 Gbit/s，下行：1.244 16 Gbit/s down。（3）上行：1.244 16 Gbit/s，下行：1.244 16 Gbit/s down。（4）上行：0.155 52 Gbit/s，下行：2.488 32 Gbit/s down。（5）上行：0.622 08 Gbit/s，下行：2.488 32 Gbit/s down。（6）上行：1.244 16 Gbit/s，下行：2.488 32 Gbit/s down。（7）上行：2.488 32 Gbit/s，下行：2.488 32 Gbit/s down。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术二、GPON主要技术指标任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介1GPON的上下行工作方式任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介1GPON的上下行工作方式任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（采用三级复用结构）vGEM Port：业务的最小承载单位。vT-CONT：Transmission Containers，传输容器。是一种承载业务的缓冲器，主要用来传输上行数据的单元，引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动态分配，以提高线路利用率。vIF pon：GPON接口。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（采用三级复用结构）GPON的复用规则：v各种业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后再映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port可以灵活地映射到T-CONT中，一个GEM Port可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port也可以映射到同一个T-CONT中，一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（采用三级复用结构）GPON的复用规则：任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（1）T-CONT。vT-CONT是GPON中上行带宽调度的最小单位，由Alloc ID来标识，这里的Alloc ID是系统内部使用的，等于用户配置的T-CONT时使用的索引值。用户在配置T-CONT时，系统会自动分配一个Alloc ID。用户配置T-CONT时使用的索引值，在单个ONU内不能重复，不同ONU之间可以重复。OLT在下行帧中的Bwmap字段，告诉ONU各个Alloc ID的上行数据时隙，ONU在各自时隙中发送上行数据，T-CONT结构如图。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（1）T-CONTT-CONT按用途分类可以分为：管理T-CONT：由系统自动分配，用于为OLT和ONU之间的管理信息分配带宽。业务T-CONT：由用户配置，为用户上行业务数据分配带宽。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（2）GEM PortvGEM Port是数据流的最小单位，由Port ID来标识，这里Port ID是系统内部使用的，等于用户配置的GEM Port时使用的索引值。用户在配置GEM Port时，系统会自动为其分配一个Port ID，它等于用户配置GEM Port时使用的索引值，在单个ONU内不能重复，不同ONU之间可以重复。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（2）GEM Port按方向分类：下行GEM Port常用于传输下行的广播、组播和洪泛数据。双向GEM Port常用于传输单播数据。上行GEM Port很少使用。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（2）GEM Port按用途分类：管理GEM Port由系统自动分配，用于在OLT和ONU之间传输管理信息。业务GEM Port由用户进行配置，用户传输上下行业务数据。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介2GPON的复用结构（3）PON用户终端，由ONU ID标识。v这里的ONU ID是系统内部使用的，等于用户配置ONU时使用的索引值。用户在配置ONU时，系统会自动分配一个ONU ID，等于用户配置ONU时使用的索引值，在单个PON口内不能重复。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介3GPON DBA技术vGPON系统采用SBA（静态带宽分配）+DBA的方式来实现带宽的有效利用，TDM业务通过SBA指配带宽以保证其高QoS，其他一些业务可以通过DBA来动态分配带宽。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介3GPON DBA技术T-CONT的带宽类型分为如下4种。FB：Fixed Bandwidth（固定带宽）。AB：Assured Bandwidth（保证带宽）。NAB：Non-assured Bandwidth（非保证带宽）。BE：Best Effort Bandwidth（尽力而为）。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介3GPON DBA技术v在GPON技术中，通过设置5种带宽类型，即Type1、Type2、Type3、Type4、Type5，与T-CONT带宽类型的对应关系如图所示。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介3GPON DBA技术任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术三、GPON关键技术简介3GPON DBA技术 Type1类型的T-CONT为固定带宽型，主要针对延时敏感的业务和优先级高的业务，如语音业务。Type2、type3类型的T-CONT为保证带宽型，主要针对视频和优先级高的数据业务。Type4为尽力而为类型，主要对Internet、email等数据业务，优先级比较低，此类业务对带宽需求不大。Type5为综合型的T-CONT类型，包括所有的带宽类型，可以承载所有业务。任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术四、GPON的业务承载GPON协议栈和封装方式任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术四、GPON的业务承载1TDM业务在GPON中的映射方式TDM业务的GEM封装任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术四、GPON的业务承载2以太网业务在GPON中的映射方式以太网业务的GEM封装 任务一任务一 EPON和和GPON技术技术3.1.3 GPON技术技术五、EPON与GPON技术的比较GPON（ITU-T G.984）EPON（IEEE 802.3ah）下行速率2 500 Mbit/s1 250 Mbit/s上行速率1 250 Mbit/s1 250 Mbit/s分光比1:64，可扩展为1:1281:64下行效率约92%，采用NRZ扰码，开销（8%）约72%，采用8B/10B编码（20%），开销及前同步码（8%）上行效率约89%，采用NRZ扰码，开销（11%）约68%，采用8B/10B编码（20%），开销（12%）实际下行带宽2 200 Mbit/s950 Mbit/s实际上行带宽1 000 Mbit/s900 Mbit/s每用户实际下行带宽72Mbit/s（1:32），36 Mbit/s（1:64）28 Mbit/s（1:32）运营、维护（OAM&P）OMCI必选。对ONT进行全套FCAPS（故障、配置、计费、性能、安全性）管理OAM可选且最低限度地支持：ONT的故障指示、环回和链路监测任务一任务一 EPON和和GPON技术技术五、EPON与GPON技术的比较GPON（ITU-T G.984）EPON（IEEE 802.3ah）网络保护50 ms主干光纤保护倒换未规定TDM 传输和时钟同步内置，支持Native TDM模式，保障TDM业务质量，电路仿真可选电路仿真（ITU-T Y.1413或MEF或IETF）光纤线路检测OLS G.984.2无GPON（ITU-T G.984）EPON（IEEE 802.3ah）任务一任务一 EPON和和GPON技术技术vPON系统的基本组成：局端的光线路终端（OLT）设备、光配线网络（ODN）和光网络单元（ONU），其中局端设备和远端/用户端设备之间的光配线网络ODN只包含无源器件或设施。任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析一、OLT的原理与结构OLT功能模块示意图 任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析一、OLT的原理与结构OLT设备框图任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析一、OLT的原理与结构（1）接口板（或者称为线卡），提供PON接口和ODN连接。（2）主交换板，提供核心交换功能。（3）主控板（主控和主交换板可能合在一个板卡）。（4）上联板（GE/10GE），连接到核心网，提供业务接入功能。任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析二、ONU的原理与结构vONU的接口：位于用户终端和ODN之间，网络侧是光接口，用户侧是电接口，为用户提供业务接口。vONU的功能：实现用户接入功能。主要是终结来自ODN的光纤、处理光信号，因此，ONU需要有光/电和电/光转换功能，还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。v安装位置：ONU既可以安装在用户住宅处，也可以安装在DP（路边）处甚至FP（楼边）处。任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析二、ONU的原理与结构ONU功能示意图任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析二、ONU的原理与结构ONU设备框图 任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析三、ODN的基本组成vODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务，ODN通常呈树型分支结构。任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析三、ODN的基本组成（1）局端配线设施：光配线架ODF等。（2）光分配点设施：光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等。（3）光用户接入点设施：光分路器、光分线盒、光接头盒等。（4）用户端接设施：用户智能终端盒、光纤信息面板。（5）其他基本器材：光缆、光纤连接器、尾纤等。任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.1光接入网的组成分析光接入网的组成分析任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析一、FTTH组网方式任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析二、FTTB+LAN组网方式任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析三、FTTB+xDSL组网方式任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析四、FTTO组网方式任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析五、FTTx的其他应用1.视频监控应用任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析五、FTTx的其他应用2.3G基站的传输任务二任务二 认知光接入网的组成认知光接入网的组成3.2.2光接入网典型案例分析光接入网典型案例分析PON网络的系统设计主要涉及到两块：vOLT的规划vODN网络的设计 任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计1.OLT设备设置原则城市区域：v新增OLT建议采用大容量GPON设备，这样可以避免多个小容量OLT占用过多上联光缆的现象。v城市区域OLT设备一般设置在端局或IP数据网汇聚节点，单个OLT节点覆盖范围控制在35km以内，建议OLT集中部署以降低网络复杂度；v对于用户密集且规模大的区域，若上联管线等资源不能满足需求，在机房能保持长期稳定，空间、电源和出局路由等条件允许的前提下，OLT位置可适度下移到现有主干光缆环上的接入局点。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计1.OLT设备设置原则乡镇区域：vOLT局站覆盖原则上控制在10km范围以内，特殊地区如沿道路延伸或山区链状分布区域，可适当延长至15km，乡镇OLT局站一般设置在供电、设施、出局路由等条件较好的乡镇机房内。vOLT的上联口在汇聚用户较多、上联流量超过1G的情况下，OLT可以直联到BAS（宽带接入服务器），并采取上联的汇聚保护；任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计1.OLT设备设置原则v同一OLT设备可同时下挂FTTH、FTTB或FTTN等各种不同类型的接入用户，但同一PON口下用户类型应保持同一种类型（FTTH/B/N类型），不得将FTTB/N与FTTH用户接入到一个PON口中，这样做的原因是基于ODN网络的整体规划设计和便于用户带宽的控制。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计2.FTTH与FTTB共OLT设备组网原则v在FTTH应用中，FTTH模式下的ONU设备不宜与FTTB应用模式下的ONU设备接入同一个OLT PON口。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计2.FTTH与FTTB共OLT设备组网原则vFTTH应用：宜采用支持较大分光比的光模块进行组网，如对于EPON系统，采用PX20+光模块（最大1 64），对于GPON系统，采用不低于Class C+等级的光模块（最大支持1 128）。vFTTB应用，虽然EPON或GPON技术中在光模块的支持下可以实现大分光比的组网，但基于FTTB模式中一个FTTB ONU设备（MDU）通常要连接多个用户（典型的FTTB ONU为16FE+16POTS，16个用户），从带宽的需求来说，在FTTB组网模式下不提倡用大分光比的分光器。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计一、PON系统的组网设计2.FTTH与FTTB共OLT设备组网原则v 由于GPON技术的新型CLASS C+光模块可以获得更大的最大允许光通道插损，可以允许更大的传输距离和支持更大的分光比组网，因此，在最近两年的FTTH工程建设中，已经采用GPON技术进行FTTH建设，而逐步停止EPON技术OLT的扩容。（1）在同一个OLT平台上可以混插EPON和GPON单板，这样可以同时支持EPON和GPON终端的接入，但应以GPON技术为主。（2）对于现在主流的FTTH应用，应推进不同厂商的OLT与ONU终端之间的互连互通组网，目前已经有绝大部分厂家之间的OLT与ONU终端可以互通，但不同厂家设备的兼容性仍有待检验。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计二、PON系统内带宽规划原则1.PON系统内带宽规划原则v 通常带宽规划需满足如下要求。（1）根据不同业务、不同客户群的需求进行差异化的带宽分配，如在基础电信业务中语音业务和视频业务对时延的要求比较高，因此这类业务的优先级通常设置得比较高。（2）应保证PON系统内不同用户的基本可用带宽。（3）高优先级业务的带宽要优先保证，如视频业务的带宽。（4）对用户的最大可用带宽进行限制。（5）对于FTTH组网应用，可以根据需要将OLT或BRAS设置为组播复制点，建议将OLT设置为组播复制点。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计二、PON系统内带宽规划原则2.PON系统内带宽测算vFTTH应用的是PON技术，在PON网络中，单个PON口的带宽通常是由分光器下挂的N个ONU所带的M个用户共享的，分光比越大，用户数越多，每个用户平均享受的带宽越小。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计二、PON系统内带宽规划原则2.PON系统内带宽测算vPON系统的可用带宽实际上小于线路速率，因为内部还有开销的原因，通常EPON系统的下行可用带宽在900M左右，GPON系统的下行可用带宽在2 000M左右。单个PON口可用带宽技术分类EPON技术GPON技术线路速率（Mbit/s）下行12502 488上行12501 244可用带宽（Mbit/s）下行9502 200上行9001 000任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计二、PON系统内带宽规划原则2.PON系统内带宽测算v业务i：指的是ONU终端所带的业务，如宽带、视频（组播）等，通常视频组播类的业务中高清视频带宽取12M/路，标清视频带宽取3M/路。v业务i并发比：指该种业务的在线用户数占全部用户数的比例。1PON()miiii单个带宽业务 带宽 业口可用并比务 用户数 业务发任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计二、PON系统内带宽规划原则2.PON系统内带宽测算FTTH带宽测算示例如下：v假定所有业务的并发比统一取50%，在EPON系统中，按1 64组网，每个用户的平均下行带宽（以ONU为单位）：950/（6450%）=29.69M。GPON系统如果按1 128组网，每户的平均下行带宽可达2 200/（12850%）=34.38M。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计例题：v某一EPON设备PON口下FTTH相关业务开通如下：宽带上网40户，平均带宽4Mbit/s，视频用户15户（标清12户、高清3户），求该PON口下的下行带宽利用率。（宽带业务业务并发比为0.6，视频业务并发比为0.4）v解答：安装标清带宽取3Mbit/s，高清带宽取12Mbit/sv实际的下行业务带宽=4040.6+153 0.4+1230.4 =128.4Mbit/sv下行带宽利用率：128.4/950=13.5%任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计三、光接入网ODN设计原则vODN（Optical Distribution Network，光配线网络）用于在OLT和ONU间提供光通道，入户光缆是ODN的接入部分。ODN网络早期没有固定的结构，一般按照从局端到用户端的网络结构划分，通常分为馈线光缆段、配线光缆段、入户光缆段，如图所示。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计三、光接入网ODN设计原则ODN的四级网络结构任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算1PON系统中的光模块 EPON系统中常用的光模块有：1000BASE-PX20光模块。这种光模块的最大允许通道插损为24dB，支持的最大光分路比为1 32，这种光模块支持的光路传输距离和分光比有限，新建网络已基本不再配置该光模块；1000BASE-PX20+光模块。这种光模块的最大允许通道插损为28dB，支持的最大光分路比为1 64，当前建设的EPON网络设备基本上配置的都是该光模块。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算1PON系统中的光模块 GPON系统中目前常用的光模块有：Class B+光模块。这种光模块的最大允许通道插损为28dB，支持最大光分路比为1 64，目前网络中应用的GPON设备普遍配置的是Class B+光模块；Class C+光模块，这种光模块的最大允许通道插损为32dB，支持最大光分路比为1 128，从光器件技术上来说Class C+光模块已经成熟，应是今后的发展方向。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算v在以PON系统为基础的FTTx（主要是FTTH）组网模式中，光路传输距离的测算是一件很重要的工作。在不同的区域，根据用户密度的不同，会有不同的覆盖范围。OLT的覆盖范围通常在310km范围以内，考虑到目前的光接入网系统中大量采用了大分光比的分光器、活动连接器等光器件，限制了光接入网的传输距离。目前典型的光接入网OLT的传输距离在35km左右。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算v光接入网FTTH的光链路示意图任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算OLT至ONU的最大传输距离计算公式为：(cwdmc)PONfPILAnAMA系统最大传输距离任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算公式中各物理量表示意义如下：P：PON系统光链路R/S-S/R最大允许通道插损，与两端OLT和ONU设备的光模块有关系。IL：OLT与单个ONU之间所有光分路器插损之和。Ac：单个活动连接器的损耗，一般按照最坏值取值，可以取0.5dB/个。n：OLT与单个ONU之间活动连接器的数量。Awdm：WDM器件的插损。Mc：光链路的线路维护余量。：如果光链路中存在模场直径不匹配的光纤连接等引入的附加损耗，则有此附加损耗存在。Af：光纤线路的衰减系数。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算PON系统最大允许通路插损 技 术光模块类型最大允许插损（dB）EPON技术PX20上行/下行：24/23.5PX20+上行/下行：28/28OLT侧PX20ONU侧PX20+上行/下行：25/27OLT侧PX20+ONU侧PX20上行/下行：27/24.5GPON技术Class B+上行/下行：28/28 Class C+上行/下行：32/32任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算分光器典型插入损耗数值 光分路器规格插入损耗典型值（dB）123.9147.21810.511613.813217.116420.1任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计四、光接入网PON系统传输距离测算2PON系统的传输中离测算线路维护余量传输距离（km）线路维护余量取值（dB）L51，2)5L102，3)L103任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.1 PON系统设计系统设计v示例：如图所示，光接入网采用GPON组网，网络中的OLT和ONU端的光模块都为Class C+（支持最大插损32dB），系统采用二级分光模式，第一级光分路器为1 8（插损10.5dB），第二级光分路器为1 16（插损13.8dB），总分光比按1 128设计，求OLT至ONU的最大传输距离。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设解答：（1）系统采用的GPON的Class C+光模块，最大允许插损P=32dB。（2）系统采用二级分光方式，两级分光器的插损之和IL=10.5+13.8=24.3dB。（3）系统中除OLT和ONU接口处的连接器外，总共有8个活动连接器（MODF架2个、主干光交接箱2个、光配线点2个、光用户节点2个），活动连接器的插入损耗=0.58=4dB（按照每个活接头0.5dB计算）。（4）系统的线路维护余量Mc取值 2.5dB。（5）系统中没有WDM合波器，主干、配线光缆纤芯为G.652D，引入光缆纤芯为G.657A，无附加损耗，所以Awdm和均为0。（6）光纤线路衰减系数取0.4dB/km。（7）传输距离：L（32-24.3-4-2.5）/0.4=3 km。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设一、设备验收与施工准备1PON OLT设备检验OLT设备应满足：（1）设备外包装应完整，无破损，无受潮、火烤等迹象，无明显凹陷；（2）检查OLT设备内的板卡以及光模块的型号、数量是否符合到货清单和设计要求；（3）检查出厂测试记录，PON口、SNI光接口的工作波长、平均发送光功率、光接收灵敏度、过载参数应符合设计要求。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工一、设备验收与施工准备1PON OLT设备检验OLT设备应满足：（1）设备外包装应完整，无破损，无受潮、火烤等迹象，无明显凹陷；（2）检查OLT设备内的板卡以及光模块的型号、数量是否符合到货清单和设计要求；（3）检查出厂测试记录，PON口、SNI光接口的工作波长、平均发送光功率、光接收灵敏度、过载参数应符合设计要求。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工一、设备验收与施工准备2PON 光分路器、光分路箱的检验v 光分路器、光分路箱应满足：（1）设备规格应符合工程设计要求；（2）可安装多个光分路器的光分路箱，插拔单个光分路器时应不影响其他光分路器；（3）尾纤型光分路器的尾纤接头类型、长度应符合设计要求；（4）连接器型光分路器的适配器类型应符合设计要求；（5）ONU设备检查：ONU设备出厂测试记录，光口的工作波长、平均发送功率、接收灵敏度等项目应符合设计要求。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工一、设备验收与施工准备3光缆的检验（1）工程所用光缆、室内缆和蝶形光缆规格、程式、型号及相关指标应符合设计规定。（2）成盘光缆、室内缆盘号、型号及长度应与出厂产品质量合格证一致。（3）光缆、室内缆、蝶形光缆外护套应完整无损、光缆纤芯应无断纤等现象。（4）成盘光缆、室内缆需进行盘测，指标应符合设计文件、采购合同和产品出厂要求。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范1管道光缆施工规范v敷设管道光缆的孔位应符合设计要求。在孔径90mm 及以上的水泥管道、钢管或塑料管道内，应根据设计规定在两人（手）孔间一次性敷设3根或3根以上的子管。子管不得跨人（手）孔敷设，子管在管道内不得有接头。子管在人（手）孔内伸出长度一般为200400mm；本期工程不用的管孔及子管管孔应及时按照设计要求进行封堵。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范2直埋光缆施工规范v直埋光缆埋深应满足通信光缆线路工程设计要求的有关规定，具体埋设深度应符合光缆与其他线路间距规范的要求。光缆在沟底应自然平铺状态，不得有绷紧腾空现象。直埋光缆与其他建筑设施平行或交越时的最小净距应满足设计要求。光缆可同其他通信光缆同沟敷设，同沟敷设时应平行排列，不得重叠或交叉。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范3架空光缆施工规范v架空作业一定要做好高空作业安全保护，架空光缆敷设后应自然平直，并保持不受拉力、应力，无扭转，无机械损伤。应根据设计要求选用光缆的挂钩程式。光缆挂钩的间距应为500mm，允许偏差30mm。挂钩在吊线上的搭扣方向应一致，挂钩托板应安装齐全、整齐。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范4楼道光缆施工规范v 光缆在楼道中敷设一般采取在线槽和暗管敷设两种，应符合下列规定。（1）预埋线槽和暗管的的规格型号应符合设计文件的要求。（2）预埋线槽和暗管两端宜用标志表示出编号等内容，如果是电信自建线槽，还需喷上电信标识。（3）预埋线槽宜采用金属线槽，预埋或密封线槽的截面利用率应为3050。（4）敷设暗管宜采用钢管或阻燃聚氯乙烯硬质管。布放4芯以上光缆时，直线管道的管径利用率应为5060，弯管道应为4050。暗管布放4芯及以下光缆时，管道的截面利用率应为2530。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范5入户光缆施工规范v FTTH用户引入段光缆需根据系统的实际情况，综合考虑光纤的种类、参数以及适用范围来选择合适的光纤和光缆结构。一般FTTH入户段光缆应采用蝶形引入光缆，在室内环境下，通过垂直竖井、楼内暗管、室内明管、线槽或室内钉固方式敷设的光缆，应采用白色护套的单芯蝶形引入光缆，以提高用户对施工的满意度；在室外环境下，通过架空、沿建筑物外墙、室外钉固方式敷设的光缆，应采用黑色护套的自承式单芯蝶形引入光缆，以满足抗紫外线和增加光缆机械强度的要求；通过管道方式敷设入户的光缆，管道式单芯蝶形引入光缆。蝶形引入光缆的光纤应采用符合ITU-T G.657 A2建议的光纤。.任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范5入户光缆施工规范v 光缆敷设的一般规定如下。（1）入户光缆敷设前应考虑用户住宅建筑物的类型、环境条件和已有线缆的敷设路由，同时需要对施工的经济性、安全性以及将来维护的便捷性和用户满意度进行综合判断。（2）应尽量利用已有的入户暗管敷设入户光缆，对无暗管入户或入户暗管不可利用的住宅楼宜通过在楼内布放波纹管方式敷设蝶形引入光缆。（3）对于建有垂直布线桥架的住宅楼，宜在桥架内安装波纹管和楼层过路盒，用于穿放蝶形引入光缆。如桥架内无空间安装波纹管，则应采用缠绕管对敷设在内的蝶形引入光缆进行包扎，以起到对光缆的保护作用。（4）由于蝶形引入光缆不能长期浸泡在水中，因此一般不适宜直接在地下管道中敷设。（5）敷设蝶形引入光缆的最小弯曲半径应符合：敷设过程中不应小于30mm；固定后不应小于15mm。（6）一般情况下，蝶形引入光缆敷设时的牵引力不宜超过光缆允许张力的80%；瞬间最大牵引力不得超过光缆允许张力的100%，且主要牵引力应加在光缆的加强构件上。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工二、光缆施工规范5入户光缆施工规范（7）应使用光缆盘携带蝶形引入光缆，并在敷设光缆时使用放缆托架，使光缆盘能自动转动，以防止光缆被缠绕。（8）在光缆敷设过程中，应严格注意光纤的拉伸强度、弯曲半径，避免光纤被缠绕、扭转、损伤和踩踏。（9）在入户光缆敷设过程中，如发现可疑情况，应及时对光缆进行检测，确认光纤是否良好。（10）蝶形引入光缆敷设入户后，为制作光纤机械接续连接插头预留的长度宜为：光缆分纤箱或光分路箱一侧预留1.0m，住户家庭信息配线箱或光纤面板插座一侧预留0.5m。（11）应尽量在干净的环境中制作光纤机械接续连接插头，并保持手指的清洁。（12）入户光缆敷设完毕后应使用光源、光功率计对其进行测试，入户光缆段在1 310nm、1 490nm波长的光衰减值均应小于1.0dB，如入户光缆段光衰减值大于1.0dB，应对其进行修补，修补后还未得到改善的，需重新制作光纤机械接续连接插头或者重新敷设光缆。（13）入户光缆施工结束后，需用户签署完工确认单，并在确认单上记录入户光缆段的光衰减测定值，供日后维护参考。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工三、光缆的接续与成端1光缆接续流程图任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工三、光缆的接续与成端2光缆成端（1）热熔光纤成端的流程 任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工三、光缆的接续与成端2光缆成端（2）冷接光纤成端的流程 任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工三、光缆的接续与成端2光缆成端（2）冷接光纤成端的流程 任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工四、光接入网的设备施工规范1ODF架施工vODF架的安装应符合下列要求。（1）安装位置、机面朝向应符合设计要求。（2）安装垂直偏差应不大于机架高度的1。（3）相邻机架应紧密靠拢，机架间隙应小于3mm；列内机面平齐，无明显凹凸。任务三任务三 光接入网工程建设光接入网工程建设3.3.2 光接入网工程施工光接入网工程施工四、光接入网的设备施工规范1ODF架施工v光纤连接线的敷设应符合