小区EPON接入网设计 - 图文(2)

北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）

1 绪论

1.1 光纤接入技术

1.1.1 光纤接入技术概述

接入网也称为光纤用户环路（FITL），它的光线路终端（OLT）可以设在交换局中也可设置在远端。它的光网络单元（ONU）设在用户侧，光线路终端和光网络单元之间是由光纤连接。ONU可以以多种方式连接用户，一个ONU可以连接多个用户。根据与用户的距离，光纤接入网FITL又有多种方式，例如：光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、以及光纤到路边（FTTC）等几种形式。从光纤接入网是否有电

源分类，又可以分成无源光网络（PON）和有源光网络（AON）两类。

由于我们只讨论无源光网络，有源光网络就不做介绍了。

无源光网络（PON）技术是点到多点的光纤接入技术，由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN）组成。它的一般采用TDM广播方式、上行采用时分多址接入（TDMA）方式，并且可以灵活地组成星型、树形、总线型等拓扑结构。而“无源”，是指ODN中不需要电子电源及有源电子器件，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其维护的成本相比较低，对雷电、磁场等环境因素的干扰影响不明显。 光接入网因为采用光纤作为传输媒介，具有传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，等特点，是有线宽带接入技术的理想方案，代表了宽带接入网的发展方向。 1.1.2 光纤接入技术的研究意义

随着Internet的快速发展,我国已经进入了一个信息交流爆炸的网络型社会,我们的学习、工作及生活已经无法再离开网络,光纤在传输带宽方面具有极大的优势。经过多年的发展,传输网已经基本上实现了数字化和光纤化,交换网也已经基本实现了数字化和程控化,而接入网却发展缓慢。为了提高网络业务的容量、质量、速度以及对网络资源的开发利用,我们必须要突破这一瓶颈，最大程度的提高这“最后一公里”的传输效率。

目前，国内DSL接入提供的速率大概为1Mbit/s或者2Mbit/s，对于宽

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带上网，这个速率似乎足够了，但是对于传输电视节目则明显不够了。常规数字电视H.264编码的一路SDTV节目需要2Mbit/s,加上数据接入业务，接入带宽至少需要4Mbit/s。这就使得改善接入网的速率问题更加紧迫。 现如今我国经济的高速发展,各地城市的迅猛建设 ,使得光纤通信再一次被人们关注。为了全面提升国家信息基础架构的安全、层次、质量,研究接入网是关键,而最终的解决方案是FTTH。对于电信运营商而言,FTTH是关系到网络和业务转型的重要领域,采用EPON方式进行FTTH接入有其强大的优势。

1.2 EPON技术介绍

1.2.1 EPON技术概述

PON（无源光纤网络）是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，它具有节约光纤材料、对网络协议透明的优点，是电信维护部门长期期待的技术，在光接入网中扮演着相当重要的角色。与此同时，以太网（Ethernet）技术已经经历了二十年的发展，它以其实用简便，价格低廉的优势，基本已经完全统治了局域网，并通过实践被证明是承载IP数据包的最佳载体。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。其通过在网络中采用性价比高的以太端口和可靠性高、成本低的无源部件, 可以轻松的实现EPON 的既具经济又具高带宽的性能。由于同时具备以太网和PON的特点，EPON成为了光接入网络领域中的热门技术。

随着IP业务的不断发展，有关组织提出了EPON的概念，即在与APON类似的结构和G.983的基础上，设法保留其精华部分也就是物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成了一个可以提供低成本、大带宽和强大业务能力的新型接入技术——EPON。

EPON：（以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术，是当今解决“最后一公里”瓶颈的新兴接入技术。它采用点到多点拓扑结构、无源光纤传输，并可在以太网的基础上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，链路层使用以太网协议，利用PON（无源光网络)的拓扑结构，从而实现了以太网的接入。

因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点:传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，便于的管理,与现有以太网的兼容等。

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1.2.2 EPON系统概述

以太无源光网络是采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，它的拓扑结构可以为树型或星型。EPON分别由网络侧的OLT、光分配网ODN、用户侧的ONU构成。EPON系统模型和EPON协议分层与OSI模型的关系如下图：

ODN网络FTTHOLTODN网络FTTBODN网络FTTcabSNIEPON系统ONT用户侧TEONU楼宇内信息点信息点TEONU交接箱等TEUNI

图1－1 EPON系统模型

其中SNI为业务节点接口、UNI为用户网络接口、 ODN为光分配网络 、TE为终端设备。

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LAN分层

LAN分层上层OSI参考模型分层MACClientOAM上层MACClientOAMMACClientOAM应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层MAC ClientOAM多点MAC控制

ONU多点MAC控制MACMACRSMACOLTMACRSGMII PCSGMII PCS

FEC

MDIPMAPMDPHYFECPMAPMDMDI无源光介质PHY

FEC=前向纠错GMII＝千兆比媒质无关接口MDI＝媒质相关接口OAM＝运行、管理和维护OLT＝光线路终端ONU＝光网络单元PCS＝物理编码子层PHY＝物理层PMA＝物理媒质附加PMD＝物理媒质相关RS＝调和子层图1－2 EPON协议分层与OSI模型的关系

1.2.3 EPON系统各部分功能

OLT（光线路终端）：以广播方式向ONU发送以太网数据；发起并且控制测距过程，并且记录所测信息；控制ONU功率和ONU注册；为ONU分配带宽，也就是控制ONU的发送窗口大小和发送数据时间。

ODN（光分配网）：分发下行方向数据并且集中由ONU上传的上行数据。无源分光器可将输入的一路光信号进行不等比例的光功率分割，并输出所分割的多路信号。

ONU（光网络单元）：响应OLT所发出的功率控制和测距命令，并对命令作出调整；缓存所属用户的以太网数据，并在OLT所分配的发送窗口内发送上行方向数据。

1.2.4 EPON信号传送原理

EPON系统运用WDM技术来实现单纤双向的信号传输。为了将用户的上下行方向信号分离，EPON使用了两种复用。

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下行数据流采用广播方式，取下行波长1490nm。各自ONU根据下行数据标识信息接收属于自己数据，并丢弃其它数据。

图1-3 下行方向信号传输原理

上行数据流采用TDMA方式， 取上行波长1310nm。各自ONU发送的时间和长度由OLT集中控制。

图1-4 上行方向信号传输原理

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