(精品论文)计算机网络专业_毕业论文_epon网络的发展及应用

计算机网络专业_毕业论文_EPON网络的发展及应用目录第一章 接入网现状1第一节 中国网络现状1第二节 当今主要接入网技术1第三节 光进铜退8第二章 PON技术的发展10第一节 无源光网络概念10第二节PON发展概况11第三节APON12第四节BPON13第五节GPON13第六节EPON13第三章EPON的特点15第一节EPON网络简介15第二节 三网合一15第三节EPON网络的优点16第四节EPON与传统光纤以太网17第五节EPON与APON18第六节EPON与GPON18第四章EPON工作原理20第一节 组成单元20第二节 标准结构21第三节 传输方式21第四节 保护方式23第五节 组网方式25第六节 关键技术26第五章EPON的实际应用28第一节 EPON应用现状28第二节 光纤到户-FTTH29第三节 光纤到小区-FTTB29第四节 光纤到公司-FTTO30第五节 光纤到公司31第六节 光纤到郊区和乡村32第七节 视频监控32结束语34谢辞35参考文献36摘要无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十多年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的优良技术。关键字: 无源光网络 以太网无源光网络 光纤宽带 发展 应用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缩略语APON ATM Passive Optical Network ATM无源光纤网络ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式BPON Broadband passive optical network 宽带无源光网络CATV Cable Television 有线电视DBA Dynamic Bandwidth Assignment 动态带宽分配DiffServ Differenciated Service 区分服务EPON Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络FTTB Fiber To The Building 光纤到大楼FTTH Fiber To The Home 光纤到家FTTO Fiber To The Office 光纤到办公室IPTV Internet Protocol Television IP电视LLID Logical Link Identifier 逻辑链路标识NGN Next Generation Network 下一代网络OLT Optical Line Terminal 光线路终端OAM Operation And Maintenance 操作与维护ONU Optical Network Unit 光网络单元PBX Private Branch Exchange 专用分组交换机PON Passive Optical Network 无源光网络POTS Plain Old Telephone Service 普通电话业务PQ Priority Queing 优先级排队PSTN Public Switched Telephone Network 公用交换电话网QoS Quality of Service 服务质量SBU Secondary Building Unit 二级构造单元SLA Service Level Agreement 服务等级协定SONET Synchronous Optical Network 同步光纤网TDMA Time Division Multiple Address 时分多址TMD Time Division Multiplex 时分多路复用VOD Video-On-Demand 视频点播WDM Wavelength Division Multiplex 波分多路复用WFQ Weighted Fair Queueing 加权公平排队WRED eighted Random Early Detection 加权随机早期检测42第一章 接入网现状第一节 中国网络现状1.1.1 中国网络发展简介 如果说20 世纪科技时代，那么21世纪就信息时代。面对信息成几何倍数增长，如何处理并传播这些庞大的数据成为了一个关键的问题。时代的发展，人们对网络的需求也发生了变化，从传统的电路交换网络，发展到模拟信号网络，而现在又发展到了数字化网络和无线网络。这些变化无一不是体现在一个相同的地方-数据传输。如何快速的传递信息变成为了网络发展的核心。中国的网络发展落后于西方发达国家，但是中国广泛吸取西方先进的的技术，网络发展迅速。国内涌现了一大批优秀的高新技术企业，如华为、中兴等。国家也加大了对高新技术的重视和投入。由于发展比较晚，技术积累有限，在核心和前沿技术的掌握上仍然落后于西方发达国家。1.1.2 中国网络需求现状 在2010年，中国的网民已经超过三亿，已经超过美国成为世界上最大的互联网国家。网络需求日益增加，需求的多样化、复杂化、巨大化使中国目前的网络难以承受。语音、视频、IPTV等一大批高带宽需求的大量出现，使中国目前的网络难以负担。目前，中国的传输网络采用的传输介质主要为铜制线缆。数据传输比特率较为低下，已经不能满足需求。如何寻找到一个高带宽、高可用性、高扩展性以及高度兼容的解决方案成为了当今中国网络发展的重要问题。第二节 当今主要接入网技术在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、LMDS、LAN和FTTX 9种，它们各有各的优缺点。1.2.1 PSTN拨号: 使用较早 公用电话交换网（PSTNPublic Switch Telephone Network），即我们日常生活中常用的电话网。 众所周知，PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。在众多的广域网互连技术中，通过PSTN进行互连所要求的通信费用最低，但其数据传输质量及传输速度也最差，同时PSTN的网络资源利用率也比较低。通过PSTN可以实现的访问：-拨号上Internet/Intranet/LAN；-两个或多个LAN之间的网络互连；-和其它广域网技术的互连 尽管PSTN在进行数据传输时存在这样或那样的问题，但这是一种仍不可替代的联网介质（技术）。特别是Bellcore发明的建立在PSTN基础之上的xDSL技术和产品的应用拓展了PSTN的发展和应用空间，使得联网速度可达到9Mbps52Mbps之间。PSTN采用的技术 PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧（即用户回路侧）必须使用调制解调器（Modem）实现信号的模/数、数/模转换。 从OSI七层模型的角度来看，PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。而且，由于PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使他们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。 通过PSTN进行网络互联举例 下图是一个通过PSTN连接两个局域网的网络互连的例子。在这两个局域网中，各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端口与Modem相连，Modem再与PSTN相连，从而实现了这两个局域网的互连。PSTN接入方式如图1.2.1所示。随着宽带的发展和普及，这种接入方式将被淘汰.。图1.2.1 PSTN网络1.2.2 ISDN拨号：通话上网两不误 ISDN综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。因为ISDN是全部数字化的电路，所以它能够提供稳定的数据服务和连接速度，不像模拟线路那样对干扰比较敏感。在数字线路上更容易开展更多的模拟线路无法或者比较困难保证质量的数字信息业务。例如除了基本的打电话功能之外，还能提供视频、图像与数据服务。ISDN需要一条全数字化的网络用来承载数字信号（只有0和1这两种状态），与普通模拟电话最大的区别就在这里。综合业务数字网俗称“一线通”，它采用数字传输和数字交换技术，将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。用户利用一条ISDN用户线路，可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话 线一样。ISDN基本速率接口有两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路，简称2B+D，当有电话拨入时，它会自动释放一个B信道来进行电话接听。 图1.2.2 ISDN 网络ISDN接入技术示意如图1.2.1所示。用户采用ISDN拨号方式接入需要申请开户。ISDN的极限带宽为128kbps，各种测试数据表明，双线上网速度并不能翻番，从发展趋势来看，窄带ISDN也不能满足高质量的VOD等宽带应用。1.2.3 DDN专线: 面向集团企业 DDN数字数据网（Digital Data Network），这是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等，用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起 ，提供了高速度、高质量的通信环境，可以向用户提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租店路，为用户传输数据、图像、声音等信息。DDN的通信速率可根据用户需要在N64kbps(N=132)之间进行选择，当然速度越快租用费用也越高。DDN提供半固定连接的专用电路，是面向所有专线用户或专网用户的基础电信网，可为专线用户提供高速、点到点的数字传输。DDN本身是一种数据传输网，支持任何通信协议，使用何种协议由用户决定（如X.25或帧中继）。所谓半固定是指根据用户需要临时建立的一种固定连接。对用户来说，专线申请之后，连接就已完成，且连接信道的数据传输速率、路由及所用的网络协议等随时可根据需要申请改变。用户租用DDN业务需要申请开户。DDN的收费一般可以采用包月制和计流量图1.2.3 DDN网络制，这与一般用户拨号上网的按时计费方式不同。DDN的租用费较贵，普通个人用户负担不起，DDN主要面向集团公司等需要综合运用的单位. 因此它不适合社区住户的接入，只对社区商业用户有吸引力。1.2.4 ADSL: 个人宽带ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line ，非对称数字用户环路）是一种新图1.2.4 ADSL 网络的数据传输方式。它因为上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线环路。它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。ADSL接入技术示意如图1.2.4所示。ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的Modem即可实现数据高速传输。ADSL支持上行速率640kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mb ps，其有效的传输距离在35公里范围以内。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。1.2.5 VDSL: 更高速的宽带接入VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop）甚高速数字用户环路，简单地说，VDSL就是ADSL的快速版本。VDSL使用的介质是一对铜线，有效传输距离可超过1000米。图1.2.5 VDSL网络目前的一种基于以太网方式的VDSL，接入技术使用QAM调制方式，它的传输介质也是一对铜线，在1.5公里的范围之内能够达到双向对称的10Mbps传输，即达到以太网的速率。如果这种技术用于宽带运营商社区的接入，可以大大降低成本。基于以太网的 VDSL接入方式示意图见图1.2.5，方案是在机房端增加VDSL交换机，在用户端放置用户端CPE，二者之间通过室外五类线连接.。VDSL传输距离较短，技术还不能够克服ADSL技术的选线率低、速率不稳定等问题，以及在提供图像业务方面的带宽十分有限以和经济上成本偏高，这些缺点成为了其发展的障碍。1.2.6 Cable-modem: 用于有线网络Cable-Modem(线缆调制解调器)是近两年开始试用的一种超高速Modem，它利用现成的有线电视(CATV)网进行数据传输，已是比较成熟的一种技术。随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。 由于有线电视网采用的是模拟传输协议，因此网络需要用一个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。 Cable Modem连接方式可分为两种：即对称速率型和非对称速率型。前者的Data Upload(数据上传)速率和Data Download(数据下载)速率相同，都在500kbps2Mbps之间；后者的数据上传速率在500kbps10Mbps之间，数据下载速率为2Mbps40Mbps。 采用Cable-Modem上网的缺点是由于Cable Modem模式采用的是相对落后的总线型网络结构，这就意味着网络用户共同分享有限带宽; 另外，购买Cable-Modem和初装费也都不算很便宜，这些都阻碍了Cable-Modem接入方式在国内的普及。但是，它的市场潜力是很大的，毕竟中国CATV网已成为世界第一大有线电视网。图1.2.6 cable modem 网络另外，Cable-Modem技术主要是在广电部门原有线电视线路上进行改造时采用，此种方案与新兴宽带运营商的社区建设进行成本比较没有意义。1.2.7 LMDS接入: 无线通信LMDS（Local Multipoint Distribution Services）区域多点传输服务，这是一种微波的宽带业务，工作在28GHz附近频段，在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。目前各国的核心网络建设均初具规模，基本可满足当前通信的需求。而突出的矛盾体现在接入网方面，即用户与核心网络的连接部分。这一问题是通信向宽带、智能、个人化发展的关键，因此我国也把研究、发展和建设接入网列为重要任务。在该接入方式中，一个基站可以覆盖直径20公里的区域，每个基站可以负载2.4万用户，每个终端用户的带宽可达到25Mbps。但是，它的带宽总容量为600Mbps，每基站下的用户共享带宽，因此一个基站如果负载用户较多，那么每个用户所分到带宽就很小 了。故这种技术对于社区用户的接入是不合适的，但它的用户端设备可以捆绑在一起，可用于宽带运营商的城域网互联。其具体做法是: 在汇聚点机房建一个基站，而汇聚机房周边的社区机房可作为基站的用户端，社区机房如果捆绑四个用户端，汇聚机房与社区机房的带宽就可以达到100Mbps。采用这种方案的好处是可以使已建好的宽带社区迅速开通运营，缩短建设周期。图1.2.7 LMDS 网络1.2.8 LAN接入:技术成熟成本低LAN（Local Area Network，LAN）局域网方式接入是利用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实施方案是: 从社区机房敷设光缆至住户单元楼，楼内布线采用五类双绞线敷设至用户家里，双绞线总长度一般不超过100米，用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模块就可以实现上网。社区机房的出口是通过光缆或其他介质接入城域网。LAN方式接入示意图见图1.2.8所示。 图1.2.8 LAN网络采用LAN方式接入可以充分利用小区局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100M以上。 以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好; 便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化的办公与家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。缺点是应用范围较小，无法大规模应用。1.2.9 Fiber-to-the-x：光纤接入FTTx,（ x = H for home, P for premises, C for curb and N for node or neighborhood) 其中FTTH光纤到户，FTTP光纤到驻地，FTTC光纤到路边/小区，FTTN光纤到结点。光纤接入网是指接入网中传输媒介为光纤的接入网。光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON；无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。有源光接入技术适用带宽需求大、对通信保密性高的企事业单位的接入。它也可以用在接入网的馈线段和配线段，并与基于无线或铜线传输的其他接入技术混合使用。PON主要面向住宅用户，也可用来解决中小型企事业用户的接入。PON的服务范围不超过20公里，但通过“有源光网络+无源光网络”混合组网方案，可弥补该弊端。图1.2.9 FTTX网络光纤是宽带网络中多种传输媒介中最理想的一种，它的特点是传输容量大，传输质量好，损耗小，中继距离长等。第三节 光进铜退1.3.1 基本概念 光进铜退是固网运营商对接入层网络部署的先进理念，主要是指实现以窄带铜缆为主网络向以宽带光纤的网络转变的具体实践。简单地说，光进铜退是指在宽带接入模式上以光纤取代铜缆，好处是加快传输速度和数据流量，同时又降低网络建设成本。实现方式多种多样，可以FTTx（光纤到某地）网络整体概括，经过近几年的网络建设实践，EPON技术以其组网、管理和业务能力等优势，在光进铜退建设中得到了业内的广泛认可和应用，当前全球EPON的应用规模超过1500万线，且正处于快速发展和规模应用阶段。这一概念是由北京市电信规划设计院在2004年一次电缆改造会上首先提出的，后来被写入中国网通集团本地网建设指导意见中，但一直没有很好的定义，直到2008年中国网通集团光进铜退指导意见编写时才被定义为：“光纤逐步向用户端延伸，最终实现光纤到户和光纤到桌面；铜缆逐步向用户端退缩，并最终退网。”现在光进铜退这个词已经被国内运营商广泛应用，且国外也在提这一概念。1.3.2 光进铜退现状当前基于铜线接入的xDSL（以ADSL和ADSL2+为主）应用规模占宽带接入总规模的80以上，其特征是接入距离越长接入速率越低，由于xDSL网络建设初期很难预期未来宽带业务发展，以至于现网xDSL铜缆接入距离普遍较长。随着宽带增值类业务日益增多，宽带接入网已无法满足业务开展要求，宽带接入网络的优化和改造势在必行。综合考虑节约维护成本、节省主干光纤资源、接入设备集中管理等因素，以xPON（无源光网络）技术为代表的光纤接入网络，具有高带宽、抗干扰、易拓展、接入距离长等特点，是现阶段实现宽带提速的最佳技术方案，EPON产业链成熟商用化程度高，支持1Gbps的上下对称以太网速率，GPON支持最大2.5Gbps的上下对称以太网速率，但GPON产业链尚不成熟。考虑国内基于铜线接入的DSL网络已经非常普及，运营商的铜缆资源也铺设得非常到位，摒弃铜线接入全部改造为光纤接入是不现实的，需综合考虑宽带提速和现网资源利用、建网成本和投资回报等因素实施现网的网络优化。基于“光进铜退”和“光铜结合”的FTTX网络演进方案能较好的满足宽带接入网络优化的要求。充分考虑中国整体宽带接入网络的现状，提供了基于xPON技术的整体解决方案，既满足高端的FTTH组网需求，又提供FTTBxDSL和FTTBLAN的光铜结合方案。第二章PON技术的发展第一节无源光网络概念2.1.1 光纤接入网概念近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。 光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备光网络单元和局端设备光线路终端，它们通过传输设备相连。2.1.2 光纤基本组成单元系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。2.1.3无源光网络 光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。在这主要讨论无源光网络。无源光网络（PON- Passive Optical Network），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备。PON（无源光网络）技术是一种点对多点（P2MP）的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可,图2.1.3 无源光网络因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。 PON在解決宽频接入问题上被普遍看好，无论是设备还是运维网管方面，它的成本相对便宜，提供的频宽足以应付未来的各种宽频业务需求。PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金要推迟到用户真正接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。第二节PON发展概况2.2.1 PON发展背景从整个网络的结构来看，由于光纤的大量铺设，DWDM等新技术的应用使得主干网络在几年之内已经有了突破性的发展。同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也从10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家关注，最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈。必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。这就好象在一个国家的公路系统，干线和各地区干道都已经建成高等级的宽阔的公路，但通向家庭和商家的门口却还是羊肠小道，这个公路网络的效率无法有效地发挥。然而，与主干网和局域网不同，接入网情况复杂，需求多样。宽带接入市场才刚刚起步，市场上可供选择的接入技术众多，各有其优点和不足。在我国，T1/E1或SONET/SDH接入在价格上，一般用户难以承受；ADSL接入由于其距离和选线率的限制使其费用偏高、用户群不易扩展；Cable Modem方式在网络的结构上和服务的提供上都还有一些问题，而结构的改造费用不菲，同时还受到政策因素的影响；Ethernet接入由于用户实装率过低而使得本身的成本优势荡然无存，同时由于安全和服务质量难以保证受到广泛批评。LMDS系统作为一种无线连接的理想方式，可以作为一个很好的补充，但由于其对环境的要求使其不可能成为一种主导技术。在这种情况下，市场呼唤新技术登场，来解决一些目前技术难以解决的一些问题，以更低的价格。向用户提供更高的带宽，更好的服务质量。已经有过多年发展的PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）正式揭开面纱，已经走向了市场。2.2.2 简要发展概况APON（ATM PON）1995年提出，1996年由13家大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成了FSAN (Full Service Access Network)联盟，155Mb/s的PON系统技术规范，ATM传输协议，ITU-T G.983系列标准；BPON（Broadband PON）2001年，APON标准后来得到了加强，可支持622Mb/s的传输速率，同时加上了动态带宽分配、保护等功能，能提供以太网接入、视频发送、高速租用线路等业务，宽带的PON；GPON（Gigabit PON）FSAN联盟进行1Gb/s以上速率的PON标准研究，希望提出一种方案，除了能运行在更高的速率外，还要在多业务、OAM&P、可扩缩性等方面较之其它的PON效率更高。这一研究使得Gigabit PON(GPON)出现。2003年1月，ITU-T批准确立了GPON标准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)研究组，业界有21个网络设备制造商发起成立了EFMA，实现Gb/s以太网点到多点的光传送方案，所以又称GEPON（GigabitEthernet PON）。EFM标准IEEE802.3ah。第三节APONAPON (ATM Passive Optical Network) ATM无源光网络, 是采用异步转移模式（ATM）的无源光网络。无源光网络是一种光纤接入的方案。APON是将ATM的多业务、多比特速率传输能力以及统计复用的功能与无源光网络（PON）的透明宽带传输能力结合起来，是一种能长远使用的宽带接入方案.然而APON经过多年的发展，仍没有真正进入市场。主要原因是ATM协议复杂，相对于接入网市场来说设备还较昂贵。同时由于以太技术的高速发展，使得ATM技术完全退出了局域网。而千兆及10G标准的推出为以太技术走向主干打开了大门，因此如何把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来，自2000年始引起技术界和网络运营商的广泛重视。同时，业界普遍认为ATM PON的很多缺点，例如缺乏视频传输能力、带宽有限、系统复杂以及价格昂贵等.第四节BPONBPON（Broadband Passive Optical Network），宽带无源光网络。BPON最初被称为ATM宽带无源光网络(APON)，2001年底，APON改名为BPON，是由FSAN委员会确定，被用于ATM第二层信号传输协议的最初的PON规范。采用APON这个术语导致用户相信只有ATM服务可以被提供给终端用户，因此，FSAN决定将上述术语扩展为宽带PON（BPON）。BPON系统提供包括以太网连接和图像传输在内的多种宽带服务。BPON基于ATM协议，上下行速度分别为155和622Mbps。尽管BPON发展最早，但由于成本昂贵部署有限，随后成本低廉的EPON被大量部署。不过BPON后续的GPON因为速度更快、性价比更高，被不少人看好。第五节GPONGPON(Gigabit-Capable PON)吉比特无源光网络，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达 2.5Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。提供QoS的全业务保障，同时承载ATM 信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载 GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的 8kHz(125s)帧能够直接支持TDM业务。作为电信级的技术标准， GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。第六节EPONEPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络) ，具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。图2.5 EPON网络EPON将以太网技术与无源光网络(PON)技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点拓扑结构的千兆以太网光纤接入网络。EPON属于IEEE以太网标准范畴，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。EPON降低了初始成本和运行成本，可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展和易于升级。第三章EPON的特点第一节EPON网络简介EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM（Time Division Multipexing）时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式提供多种综合业务的宽带接入技术。 1i9u-g%W1V%e*_ P: |国内领先的 EPON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送EPON只在IEEE8023的以太数据帧格式上做必要的改动，如在以太帧中加入时戳（Time Stamp）、PONID等内容下行采用纯广播的方式，注册后，OLT为已注册的ONU分配PONID，由各个ONU监测到达帧的PONID，以决定是否接收该帧，如果该帧所含的PONID和自己的PONID相同，则接收该帧；反之则丢弃。上行采用时分多址接入（TDMA）技术。此外EPON还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理（OAM）功能。相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级是EPON的一个非常显著的优势。EPON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；另外EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；可以说EPON系统是面向未来的技术，大多数EPON系统都是一个多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。另外EPON能够提供非常高的带宽，服务范围大并具有灵活的带宽分配。第二节 三网合一三网合一是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。所谓“三网合一”，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。随着通信行业的快速发展，人们对通信的要求已不仅限于单一的语音信息交流，近几年来电子技术的不断发展，网络传输的速度加快，语音、数据、图像的综合信息服务给人们自然、生动、真切和有效的交流方式。加上IP承载技术的快速发展和电信法制的不断健全，一场席卷全球的三网合一业务浪潮正在信息运营界蔓延。“三网合一”能够使运营商在信息沟通的经营中实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成对客户业务需求响应快、业务适应性广、运营效率高、网络维护费用低的高速带宽的多媒体基础平台。图3.2 EPON 三网合一EPON 就是一种新兴的宽带接入技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH 是宽带接入的最终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。第三节 EPON 网络的优点3.3.1 低投入局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员。同时支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，对于运营商来可以大大降低运营维护费用。3.3.2 易传输EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素。完全遵循IEEE 802.3ah的标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向IP业务网络过渡。3.3.3 长距离EPON的传输距离可达20公里,克服以太网铜线传输距离只有100米的限制，同时使网络结构更加简单，层次更加清晰。3.3.4 高带宽EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/S.采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽。3.3.4 易扩充EPON采用点对多点的结构，在ONU侧通过光分路器分送给最多64个用户，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级。3.3.5 多业务EPON具有同时传输TDM(时分多路复用)、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。3.3.6 有保障服务有保证也是EPON不可忽视的一个方面。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，EPON可以通过DiffServ（区分服务）、PQ/WFQ(优先级排队/加权公平排队、WRED（加权随机早期检测）等来实现用户级的SLA（服务等级协定）。EPON可以根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端口的速率限制)，并可根据业务合约保证每个用户连接的QoS（服务质量）。第四节 EPON与传统光纤以太网普通的光纤以太网为了便于网络的拓展和用户的发展。需要在远端的节点机房放置交换机。因为传输过程中都是光传输，所以放置交换机的同时需要配备相应数量的光电转换器，用户越多相应的器件设备也就越多。这样就带来一个问题，设备越多出故障的概率也就越大，而且都是有源设备受电源，环境影响很大，给维护管理带来了很多麻烦。 而使用EPON，它完全能够完成普通光纤以太网的功能，便于扩展，提供多业务服务和足够的带宽。而且它在整个传输过程中不存在有源设备，在远端的机房只要放置一个无源的分光设备，结构简单，对环境要求低，稳定，几乎不需要维护。EPON能够实现普通光纤以太网的功能，而且易于维护。第五节 EPON与APON在PON家族中