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接入网技术课程报告 姓名：罗某某 班号：075113 学号：2011100xxxx 指导老师：陶家祥光纤接入技术1、 概念：光纤接入技术是面向未来的光纤到路边（FTTC）和光纤到户（FTTH）的宽带网络接入技术。光纤接入网（OAN）是目前电信网中发展最为快速的接入网技术，除了重点解决电话等窄带业务的有效接入问题外，还可以同时解决调整数据业务、多媒体图像等宽带业务的接入问题。OAN泛指从交换机到用户之间的馈线段、配线段及引入线段的部分或全部以光纤实现接入的系统。 二、发展背景： 之所以要发展光纤接入，就是人们的业务需求已经不仅仅限于传统的话音，而对高速数据、高保真音乐、互动视像等业务的需求越来越迫切。这些业务都需要较大的带宽，传统的金属线接入甚至VDSL都无法满足需求，所以转向带宽能力强的光纤接入。同时除了话音之外的这些业务用分组通信的方式来支持更有优越性，即使是话音，用分组方式也有优势。以太网技术是分组通信中应用最普遍、最简单的技术，再有光纤这种最具优势的传输媒介支持，使以太网技术可以在接入网中发挥巨大的作用。3、 光纤接入技术的种类：1. 无源光网络（PON）接入技术 作为光纤接入中极有优势的PON技术很早就出现了，它可以和多种技术相结合，如ATM、SDH等，分别产生APON、GPON等光接入方式。基本拓扑结构： 光接入网（OAN）的拓扑结构取决于光配线网（ODN）的结构。通常ODN可归纳为单星型、树型、总线型和环型等四种基本结构，也就是PON的四种基本拓扑结构。PON的双向传输技术：在PON中，OLT至ONU的下行信号传输过程是：OLT送至各ONU的信息采用光时分复用（Optical Time Division Multiplexing，OTDM）方式组成复帧送到馈线光纤；通过无源光分路器以广播方式送至每一个ONU，ONU收到下行复帧信号后，分别取出属于自己的那一部分信息。PON的双向传输技术包括：光时分多址（OTDMA）、光波分多址（OWDMA）、光码分多址（OCDMA）、光副载波多址（OSCMA）。PON的双向复用技术： 光复用技术作为构架信息高速公路的主要技术，在过去、现在和将来，对光通信系统和网络的发展及对充分挖掘光纤巨大传输容量的潜力，将起着重要作用。其中包括光波分复用（OWDM）技术、光时分复用（OTDM）技术、光码分复用（OCDM）技术、光频分复用（OFDM）技术、光副载波复用（OSCM）技术、光空分复用（OSDM）技术、时间压缩复用（TCM）技术。其中光波分复用（OWDM)技术是实用化程度最高的当属光波分复用技术，其技术及产品已广泛地应用在光通信系统中。PON组网应用： 目前无源光纤接入网发展很快，组网方式多种多样。PON主要采用无源光功率分配器（耦合器）将信息送至各用户。2. ATM无源光网络（APON）接入技术：在宽带光纤接入技术中，电信运营者和设备供应商普遍认为APON是最有效的，它构成了既提供传统业务又提供先进多媒体业务的宽带平台。ATM无源光网络的概述： 1999年ITU-T又推出G.983.2建议，即APON的光网络终端（Optical Network Terminal，ONT）管理和控制接口规范，目标是实现不同OLT和ONU之间的多厂商互通，规定了与协议无关的管理信息库被管实体、OLT和ONU之间信息交互模型、ONU管理和控制通道以及协议和消息定义等。APON系统主要有下述优点： （1）理想的光纤接入网：无源纯介质的ODN对传输技术体制的透明性，使APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到大楼的最佳解决方案。 （2）低成本：树型分支结构，多个ONU共享光纤介质使系统总成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维护运营成本大为降低。 （3）高可靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性较有源OAN大大提高。 （4）综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互视频业务（CATV和VOD）能力。APON关键技术： 采用G.983.1的APON系统，在下行方向使用TDM广播方式，帧由连续时隙组成，每个时隙填充一个53字节的ATM信元。APON系统在上行方向，由于PON的ODN实际上是共享传输介质，需要接入控制才能保证各个ONU的上行信号完整地到达OLT。其关键技术有:测距方法、突发模式同步技术、突发信号的收发。APONet的应用： （1）APONet在ADSL接入网中的应用：APONet是一种有效解决分散用户群ADSL接入问题的方案，特别适合小区、楼群等需要十几线到上百线ADSL接入的应用。 （2）APONet在以太网中的应用：APONet系统为适应多个用户对以太网应用的需求，系统内嵌了IP路由功能，利用RFC1577协议和RFC1483协议实现用户在ONU之间、ONU内部的局域网互联。3.以太网无源光网络（EPON）接入技术： 以太网无源光网络（Ethernet PON或Ethernet Over PON，EPON）。EPON是指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。EPON技术优点：EPON与APON相比，其上下行传输速率比APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本；除帧结构和APON不同外，其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似，其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传输方式。 （1）高带宽：从目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千Mbit/s信道。 （2）低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本，它采用PON结构，使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本，降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。 （3）易兼容：EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。EPON技术网络结构： EPON位于业务网络接口到用户网络接口间，通过SNI与业务节点相连，通过UNI与用户设备相连。EPON主要分成三部分，即光线路终端（OLT），光配线网络（ODN）和光网络单元/光网络终端（ONU/ONT）组成。其中OLT位于局端，ONU/ONT位于用户端。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。EPON技术关键技术： （1）突发同步：由于突发模式的光信号来自不同的端点，所以可能导致光信号的偏差，消除这种微小偏差的措施是采用突发同频技术。 （2）大动态范围光功率接收：由于EPON上各个ONU到OLT的距离各不相同，所以各个ONU到OLT的路径传输损耗也互不相同，当各个ONU发送光功率相同时，到达OLT后的光功率互不相同。测距和ONU数据发送时刻控制 （3）测距和ONU数据发送时刻控制：由于光信号来自远近不同的光网络单元（ONU），所以可能产生相应的信号冲突，通过距离修正的技术就可以消除这种冲突。 （4）带宽分配：EPON分配给每个ONU的上行接入带宽由OLT控制决定。 （5）实时业务传输质量：传输实时语音和视频业务要求传输延迟时间既恒定又很小，时延抖动也要小。 （6）安全性和可靠性：EPON下行信号以广播的方式发送给所有ONU，每个ONU可以接收OLT发送给所有ONU的信息，这就必须对发送给每个ONU的下行信号单独进行加密。4. 有源光网络（AON）接入技术：有源光网络（Active Optical Network，AON）由OLT，ODT，ONU和光纤传输线路构成。AON传输介质：光纤接入网的传输介质是光导纤维（Optical Fiber）简称光纤，光纤是一种用来传送光波（以光波为载波）的传输介质。OAN所采用的SDH自愈环技术：环型网最大优点是具有很高的生存性，因而环型网在SDH网中受到特殊的重视。SDH自愈环是一种比较复杂的网络结构，在不同的场合有不同的分类方法。通道倒换环和复用段倒换环：通道倒换环属于子网连接保护，其业务量的保护是以通道为基础，是否倒换以离开环的每一个通道信号质量的优劣而定，通常利用通道告警指示信号（Alarm Indication Signal，AIS）来决定是否应进行倒换。其中包括：二纤单向通道倒换环、二纤双向通道保护环、二纤单向复用段倒换环。SDH光接口： （1）光接口的位置：缆数字线路系统是一个开放系统，任何厂家的任何网络单元都能在光路上互通，即具备横向兼容性。 （2）光接口的类型：为了在再生段上实现横向兼容性，即各网络单元可以经光路直接相连，以减少不必要的光/电转换，节约网络运行成本，光接口必须标准化，这是同步光缆数字线路系统的特色之处。5.无源光综合（GPON）接入技术GPON出现较晚，它是继承了APON的技术。结合SDH发展起来的，其最初的标准于2003年发布，至今已制定了一系列的标准。GPON对电路交换型的业务的支持最有优势，又可以充分利用现有网上的SDH资源，所以它一出现就受到极大的关注。但它仍有比较复杂的劣势，使得其成本依然偏高，使其推广受到一定的影响。 GPON的宽带能力GPON的线路速率是2.488Gb/s下行，1.244Gb/s上行，而EPON是1.25Gb/s上下行对称速率。GPON不但提供了两倍的下行速率，而且带宽可用效率明显高于EPON。这是因为EPON采用8B/10B的线路编码方式，引入20%的带宽损失，GPON则采用而不归零(NRZ)编码，没有这部分损耗。另外，帧间隙较大，零碎时隙浪费等，也是导致EPON的总效率较低的因素。从而GPON能为宽带运营商实现网络带宽的高效提速追求，更适合部署高带宽需求的宽带业务。 GPON的关键技术：GPON的关键技术包括动态带宽分配(DBA)和GEM封装技术，其中动态带宽分配(DBA)技术是指通过GPON系统中各个ONU的上行使用带宽实时动态的改变来适应用户速率的各种变化，以提高系统的带宽利用率的技术。3.GPON系统结构：同所有PON系统一样，GPON由ONU、OLT和无源光分配网组成。其网络结构如图所示。OLT为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN与各ONU连接。作为PON系统的核心功能设备，OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON系统的功能。ONU为接入网提供用户侧的接口，提供话音、数据、视频等多业务流与ODN的接人，受OLT集中控制。系统支持的分支比为1:16、32或64，随着光收发模块的发展演进，支持的分支比将达到1:128。在同一根光纤上，GPON可使用波分复用技术实现信号的双向传输。根据实际需要，还可以在传统的树型拓扑的基础上采用相应的PON保护结构以来提高网络的生存性。 四、光纤通信的优点：1、通信容量大 ：从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000 亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输24 万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根甚至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。2、中继距离长 由于光纤具有极低的衰耗系数（目前商用化石英光纤已达0.19dB/km 以下），若配以适当的光发送与光接收设备，可使其中继距离达数百公里以上。这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。据报导，用一根光纤同时传输24 万个话路、100 公里无中继的试验已经取得成功。此外，已在进行的光孤子通信试验，已达到传输120 万个话路、6000 公里无中继的水平。因此，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。 3、保密性能好 光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。 4、适应能力强 适应能力强是指，不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强（弯曲半径大于25 厘米时其性能不受影响）等。 5、体积小、重量轻、便于施工维护 光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。6、原材料来源丰富，潜在价格低廉 制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。五、我国光网络的发展：根据邮电“九五”规划，在2000年之前，中国电信发展的主要任务是提高全国电话普及率，大力发展ISDN和多媒体通信等多种业务。网络集中、高效、优化和简化，是电信网发展的趋势。由于接入网的引入，给交换网、局间中继网的建设带来观念上的重大变革。大容量的交换局替代众多的中小局所，大芯数的光缆逐步取代大对数电缆，从而达到优化本地网的目的。接入网的发展建设则为电信网的优化创造了条件。用户接入设备的起源可从80年代中后期具有Z接口的光纤环路载波系统(SLC)开始算起，但使接入网成为热点则是到90年代中期。随着先进的V5接口问世，也即数字化、光纤化、支持多业务的综合接入系统出现，中国才进入接入网的正式发展阶段。中国接入网发展建设是从试验开始的。1997年共有17个中外厂商近25种接入产品参加了试验。中兴通讯参加了其中的两个试验(陕西西安和江苏高邮)。试验期间，中国电信制定了一系列的技术体制、标准、规范，制定了中国发展接入网的技术政策。而中兴通讯在接入网商用实践的道路上迈出了历史性的一步。1997年元旦，国内首家带实际用户并真正投入商业运行的综合接入网在湖南益阳诞生。益阳模式得到电信系统领导的高度评价，为中国接入网技术全面投入商用提供了宝贵的经验。这一时期的接入网主要支持2Mbit/s以下速率的业务，基本业务有：普通电话(POTS)；租用线；分组数据；ISDN基本速率接入(BRA)；ISDN一次群速率接入(PRA)；n64kbit/s；2Mbit/s(成帧和不成帧)等业务。1998年，中国电信从试验厂商中选出了15家厂商10多种接入网设备开始推广试用。接入网设备开始在国内得到广泛应用，并进行了大量的异种机之间的对接。中国电信对接入网设备的入网选型工作更促进了接入网设备走向成熟。1998年6月，在对本地网优化方案的多次论证和研讨后，玉溪局决定采用中兴通讯的ZXA10对本地网进行优化和改造，共上接入网11.6万线、318条2W/4W音频接口、238条数据专线以及31条DDN通路。通过此次网络改造达到了优化网络、优化管理和优化业务的目的。我国的光纤通信技术在政府的大力支持下也有较大的发展。国家“十五”重大科技攻关项目“40Gb/sSDH(STM-256)光纤通信设备和系统研制”已取得重大进展，实现了40Gb/s光信号在G.652光纤上480km的传输；“八六三”项目“8040Gb/sDWDM系统研制”也有重大进展、“具有Tb/s交换能力的ASON系统”已经实现了基本功能，并在中国移动进行了测试、“EPON光纤接入系统”已经通过“八六三”专家组验收，将进入现场试验、“G.656光纤研制成绩喜人； “九七三”项目中的光子晶体光纤及其器件也正在进展之中。六、光纤到户（FTTH）：光纤到户是一种光纤通信的传输方法。 是直接把光纤接到用户的家中（用户所需的地方）。这种光纤通信方式及策略与FTTN、FTTC、HFC(Hybrid Fiber Coaxial)等也不同，它们都是需要依赖传统的金属电线，包括双绞线及同轴电缆等，作“最后一公里”的信息传输。光纤到户是光纤通信发展的一个新亮点。通过普及光纤到户，将全面带动光纤通信各方面技术的发展，包括光电子器件、光纤、光缆、系统设备，还有前面提到的工程设计、施工、测试、维护、经营、管理等方方面面的发展。从目前国际上光纤到户的推广对光纤通信市场的带动作用已经是非常明显的事实，已经证实了这一点。 光纤到户的基本技术问题已经得到解决，所以在国际上发展很快。当然技术是会不断进步的，现有的技术还会不断改进。例如，如何在GPON中更好地支持分组业务；在EPON中如何更好地支持电路型业务；各种技术如何进一步降低成本，提高性能，如何适应新业务的提供和升级换代等。目前，我国FTTH主要目标市场无疑是大中小城市住宅小区的住户，城市住宅小区一般为花园式住宅小区，其突出特点是：住户密度高，单一花园住宅小区一般有5003000住户,有些甚至是上万个住户；住宅小区（包括商业大厦）一般配备通信机房，用于安装整个小区通信接入设备和线路交接，这种配置是电信运营商相互竞争和多种电信业务综合接入的需要，机房到用户距离普遍小于1km；主要电信运营商和有线电视运营商普遍都已铺设小芯数（一般为4到12芯）光缆到住宅小区或商业大厦的机房；小区内住户通信和CATV接入线缆资源归属各运营商所有。我国FTTH目标市场另一特点是电信业务提供存在行业壁垒：电信运营商不容许经营CATV业务，而且这一现状在未来相当一段时间无法改变。七、光纤接入的方法：1. 光纤数字环路载波系统：DLC系统以光纤传输方式代替馈线、配线,然后再以双绞线连接到用户。以传送窄带业务为主时采用PDH准同步时分复用技术体制,以传送宽带业务为主时可采用异步转移模式(ATM)加SDH同步时分复用技术体制。网络结构以点到点、链型或环型网结构为常见。传输速率34Mbps-155Mbps不等。传输距离可由几千米到上百千米。采用DLC技术可以将光纤到路边(FTTC)和光纤到户(FTTH)分期实现。该系统技术成熟,可靠性高,易于推广应用。国内已有多家厂商推出成熟产品,网上实际应用也最多。2. 基于ATM的无源光网络：无源光网络(PON)是采用光纤分支的方法实现点对多点通信的接入技术,可以支持iSDN基群或同等速率的各类业务。每个光网络单元(ONU)一般可以连接几个到几十个用户。APON是采用ATM信元传送方式的PON,可以是上、下行速率相等的对称系统,也可以是上、下行速率不相等的非对称系统,支持iSDN及BiSDN业务的带宽需求,可以满足各类电信业务和全业务网(FSN)的共同要求。APON代表了宽带接入技术的最新发展方向,目前在英国、德国等已有实际应用,被认为是实现FTTC和FTTH的一种较好方法。APON的优点是可以节省光纤和光设备的费用,并可以实现宽带数据业务与CATV业务的共网传送。缺点是成本较高,如何经济地实现双向高质量传输仍是一个有待研究的问题。3、交换式数字视像技术：SDV是在CATV网上采用波分复用(WDM)或分光纤技术共享光缆线路的网络接入技术。SDV技术与HFC技术比较,SDV是采用数字传输技术的系统,HFC是采用模拟技术体制的系统。因此,SDV具有较好的传输质量,便于升级,具有长远的发展前景。SDV采用光纤接入系统和ATM技术,采用分层面的方式提供电话、数据和视像信号的传输。第一个层面采用传统的光纤接入系统传输电话和数据业务。第二个层面采用基于SDH的ATM信元方式,支持交互式的数字视像等宽带业务。八，光纤接入网技术展望在短短的几年内，光纤接入网技术得到了飞速发展，从开始试验阶段的PDH为主的光传输转变为以155Mbit/s、622Mbit/s SDH为主；窄带无源光网络(PON)技术也开始得到了应用；双绞线从HDSL到现在已开始商用化运用ADSL；HFC接入技术也开始得到了部分的试用；随着支持的业务从窄带向宽带过渡，ATM技术以及IP技术已开始融合在接入网设备中；维护管理从简单的操作维护台转变为支持统一接口的接入网网管系统。有线接入新技术的发展主要围绕3种传输媒介即双绞线、同轴电缆、光纤。在实际的接入网建设中，光纤已尽可能地靠近用户，即有了光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)、光纤到小区(FTTZ)等概念。从OLT到ONU的光纤是接入网中的分配网，目前的传输以SDH为主，考虑光纤提供CATV业务时会运用波分复用(WDM)技术，因此在星型或树型组网时，已采用有源SDH加无源PON的方式。为了实现接入网从窄带向宽带过渡，ATM技术已开始在接入网中运用。随着IP业务和纯IP网的发展，线速路由器技术也即将融合在接入网设备中。可以说，随着带宽的不断拓展，骨干网中采用的技术(包含密集波分复用技术)将逐渐出现在综合业务接入网中，而作为接入网所特有的入户技术(即从ONU到用户终端)是目前讨论和试验的热点，即xDSL技术和CM技术。1、xDSL技术：xDSL技术的应用可以最大限度地发挥现有电话双绞线作用。现有电信网在入户段主要是铺设铜芯市话电缆，一般从交换局引出的距离在5km以内。在采用光纤接入网的情况下，从光网络单元引出的距离在2km以内。采用DSL技术不需要对现有入户段进行改造，就可以方便地给已有电话用户开通宽带业务，其技术方式主要有HDSL、ADSL、VDSL等技术。从目前的应用趋势看，以ADSL技术为主。 与HDSL技术相比，ADSL技术的主要特点是非对称性，最高下行速率可达8Mbit/s，最高上行速率可达1Mbit/s，传输距离可达45km，实际应用的传输距离视线路质量和传输码速而定。为充分利用频谱，ADSL一般采用离散多载波(DMT)调制技术。ADSL能提供的宽带业务有视频点播(VOD)、远程教学、可视电话、多媒体检索、LAN互联、Internet接入。ADSL的技术设计可以完全满足上网用户的业务需求，对于网络运营商也能有效利用网络资源，诸如解决拨号上网所带来的拥塞和低接通率等问题。在ADSL基础上发展起来的VDSL，可在双绞铜线上传送比ADSL更高速的数据，其最大的下行速率为51Mbit/s55Mbit/s，传输线长度不超过300m；当传输速率在13Mbit/s以下时，传输距离可达到1.5km；上行速率则为1.6Mbit/s以上。VDSL系统中的上下信道频谱是利用频分复用技术分开的，一般采用无载波调幅调相(CAP)、DMT两种编码方式。为了实时传输压缩视频信号，VDSL采用前向纠错(FEC)编码技术进行传输差错控制，并使用交换技术纠正由于脉冲噪声产生的突发误码。VDSL技术的主要目标是为了将来多媒体业务的入户，在实际组网中它将融合在光纤接入网的ONU中，实现宽带综合接入。目前，VDSL已有试验产品，但国际标准尚未出台。相关标准化组织正在努力进行规范的制定工作。 2.CM技术：电缆调制解