毕设说明书(基于EPON技术的光纤到楼户的小区宽带接入网.doc

UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题 目 基于EPON技术的光纤到楼/户的小区宽带接入网的研究与设计学生姓名 学 号 专业班级 通信工程 指导教师 学 院 计算机与通信学院 答辩日期 2012年 基于EPON技术的光纤到楼/户的小区宽带接入网的研究与设计FTTB/FTTH access technology research and design based on EPONXxx63 / 68摘 要 近年来，随着互联网的普及和快速发展，人们日益增长的通信需求对通信网络的交换和传输能力提出更高的要求，但骨干网传输速率和交换能力的提高使得接入网成了整个通信网络的瓶颈。当前ADSL是我国主流的宽带接入技术，主要提供普通上网业务，网吧业务，视频会议和企业专线业务，但随着IPTV和VOD等新型业务的发展，对接入承载网提出了很高的要求，而当前主流的ADSL带宽已远远不能满足需要，因此具有高带宽和高稳定性等优点的光纤到户技术的发展和应用成为了大势所趋。本设计针对光纤到户接入技术主要进行了以下几方面工作：一 通过对FTTH概念的介绍,详细分析了包括多业务传送平台系统，点到点以太网系统以及无源光网络技术，通过对以上光纤到户实现技术的对比，得出了各种技术的优缺点及适用场合。二 本设计阐述了光纤到户接入实现的主要手段PON,并对PON的基本结构和分类进行了分析。通过对几种接入技术的比较，得出了目前EPON是最为适合我国的国情,并且能在我国得到大力发展的接入技术。 三 重点介绍了EPON系统的参考结构、复用原理、协议栈、帧结构及对外接口，为基于EPON的FTTH光纤到户接入的建设提供了理论上的支撑。 四 结合光纤到户接入技术和EPON原理，以及工程建设的相关要求、原则。本设计介绍了A小区光纤到户建设的实例。关键词：无源光网络；EPON；FTTH； Abstract In recent years, the development of internet is becoming more and more popular and the faster. Peoples growing demand for communications of switching and transmission are asking for higher requirements, but the backbone transmission rate and the exchange of capabilities makes the access network has become the bottleneck of communication network. ADSL is currently the mainstream of broadband access technology in China, mainly provide general Internet services, Internet services, video conferencing and enterprise private line services, But as IPTV and VOD and other new business development, accessing to a very high network load demands, and the current mainstream way of ADSL access bandwidth can not meet the needs, and therefore with high bandwidth and high stability of the advantages of FTTH(Fiber To The Home) FTTH technology development and application is becoming the trend. In this paper, FTTH access technology mainly carrys out with the following aspects. First, through the introduction of the concept of FTTH, including a detailed analysis of multi-service transport platform,point to point Ethernet passive optical network systems and passive optical network technology, through the above comparison of FTTH implementation techniques, obtained a variety of techniques advantages and disadvantages, and for occasions. Second, his paper describes the main FTTH access to achieve PON (Passive Optical Network), and PONs basic structure,classification were analyzed.Through several PON access technology comparison, the current EPON is the most suitable for China, and can be strong in the development of Chinas FTTH access technology. Third, focus on the EPON system reference architecture,multiplexing principles, protocol stack, the frame structure and external interface, providing the theoretical support for EPON-based FTTH construction.Fourth, the combination of FTTH access technology, EPON principles, and FTTH construction-related requirements, this paper describes A the construction of residential fiber to the home as an example. Keywords: PON;FTTH;EPON;目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 FTTH的研究背景11.2 FTTH技术发展的现状11.3 FTTH技术的发展前景2第2章 PON技术的研究32.1 PON的定义32.2 PON的基本结构32.3 PON的分类32.4 几种PON接入技术的比较52.5 PON的应用环境与发展趋势62.6 EPON的参考结构62.7 EPON的复用原理82.8 EPON的协议栈92.9 EPON的帧结构102.10 EPON的对外接口112.11 PON技术接入方式12第3章 FTTH光纤到户技术研究173.1 FTTH的概念173.2各种光纤到户实现技术的分析17第4章 FTTH光纤到户工程设计204.1 FTTH工程设计目标204.2 FTTH网络点设置204.3 FTTH技术对光缆的定义214.4 FTTH光缆产品与技术224.5 布线方案234.6 光功率预算26第5章 FTTH光纤到户建设实例285.1 建设简介285.2 工程设计方案285.3 EPON接入业务配置305.4 光功率预算345.5 吞吐量、丢包率、帧缓冲能力、延迟、误码率的测试结果355.6 工作量及设备统计36总结37附录 外文文献原文、译文39致谢64第1章 绪论1.1 FTTH的研究背景近年来随着宽带技术的发展，大众对一通信网络日益增长的需求，对网络的传输速度和交换能力提出了新的要求，提高骨干网传输速度和交换能力，提高计算机的速度，使得接入网已成为在通讯网络中的瓶颈。虽然ADSL已成为一种主流宽带接入技术，但ADSL却无法提供高清晰度或交互式视频服务。与其他的接入技术相比，光纤接入的带宽能力是无法比拟的，若在通信网络中使用光纤代替铜缆可以带来很多优势，消除电信网络的瓶颈，降低维护的成本，易于业务整合提供新的业务,提高信号传送质量和可靠性等诸多好处。对于每个家庭超过100兆字节的带宽，FTTH被广泛认为是一个理想的综合接入解决方案。目前一些国家都已开始进行对光纤到户的研究和商业开发。根据对国内及国际市场的分析和预测,发展FTTH将成为未来4-5年内,将成为促进光纤到户中国电信业发展的一个新的机遇。1.2 FTTH技术发展的现状目前FTTH在国际市场上己经开始得到较大规模的商用,技术方面也趋于成熟,呈现出良好的发展前景及市场价值。FTTH 建设在许多国家已经具有相当的规模,其中日本是全球FTTH发展最为成功的国家,2002年1月日本用户数仅为1.2万户，2004年8月底已飞增至160万户,占宽带接入总数的10%到2006年第二季度末,日本的光纤用户数高达631万户,其在宽带用户市场中的份额就已经占到23.4%,仅次于ADSL,成为日本第二大用户宽带接入技术,使日本一举成为世界头号光纤用户大国。2010年3月底达到1980万户,据推测到2011年末日本的FTTH用户将达到2430万户。韩国从2003年开始发展实地试验,2004年韩国提出了为期6年的BCN计划,该计划投入804亿美元建设遍及全国的通信网络。2010年FTTH普及率超过53.5%,世界排名第一:2010年底FTTH用户数达980万,世界排名第三。北美FTTH技术也在不断发展,至2010年12月已经有2064万个家庭通达光纤,占北美家庭数的超过万的20%。超过700万的家庭用光纤连接到互联网，电话和CATV等业务。2010年底北美的用户数超过700万。2010年北美宽带用户的下行速率平均增长了34%。欧洲在2010年FTTH用户及家庭覆盖增速上升。欧洲老牌运营商正越来越多的参与FTTH建设,几乎都已经推出或计划部署大规模的FTTH网络。欧盟36个国家包括俄罗斯有近810万FTTH/B用户。FTTH/B家庭/建筑物覆盖数近3300万如果不包括俄罗斯在内, FTTH/B用户数为390万,家庭/建筑物覆盖数为2230万。我国FTTH产业发展前景良好,虽然与世界上其他国家相比,我国FTTH产业进展相对缓慢,但已经开始展现出良好的发展前景,我国电信运营商对FTTH发展的兴趣越来越浓,目前我国不少地方如武汉、杭州、上海等都己经纷纷开展了FTTH/B试点。1.3 FTTH技术的发展前景FTTH/B将在我国得到大规模的发展,理由主要有：(1)极大的技术优势：光纤接入的带宽能力是其他接入方式无法媲美的,一根常规单模光纤的可用带宽至少可达30000GHZ，而最好的同轴电缆的带宽不超过1GHZ，微波的带宽不超过300GHZ，光纤在带宽上相比其他的传输媒质的优势至少高出了两个数量级,光纤的高带宽性特质，使得各种宽带业务和多媒体业务都成为了可能，从而给各运营商提供了新的增值点和利润光纤的另外一个优点是抗干扰性和极高的稳定性，光纤信道接近于理想信道，不易受外界的干扰，误比特率低，从而延伸了传输的距离，减少了中继站的建设,大大降低了投资成本。 (2)FTTH本快速下降：之所以FTTH得不到大规模的推广，其最主要的障就是设备、材料的成本过高，但是随着近年来光通信技术的不断发展，光通信产品价格不断下降，FTTH的成本也因此得到进一步的下降。近年来,光通信产品价格迅速下跌，光模块的价格与往年相比，己经由10002000元跌落到目前的200300元。此外，光纤价格也在不断下降：PON产品的成本从原来的2500元/线下降到目前的1500元/线，同时，随着FTTH在我国的发展和应用的不断扩大， FTTH的建设成本还将进一步的下降,而ADSL等目前在广泛应用的接入方式的成本下降的潜力已经不大了，如果FTTH的成本和使用费用能够和ADSL接近甚至达到相同的水平,那无疑FTTH/B将扫清在我国大规模发展和应用的障碍，取代ADSL成为我国主流的宽带接入技术。 (3)我国潜在市场需求旺盛：随着我国商业大客户对网络带宽、稳定性需求越来越高。而各家运营商也充分意识到了该领域市场的潜力，已逐步将开发和服务重心都转移到了IPTV(网络电视)、VOD(视频点播)等新型业务方面,而当前比较主流的ADSL式的带宽远远不能满足需要,如远程学习、数字电视、视频点播等业务至少需要7Mbit/s的带宽，而高清晰数字电视（HDTV）更是需要至少20Mbit/s的带宽,因此在我国有极大的发展空间。据电信行业的权威人士推算：如果未来我国FTTH用户数量按1亿计算的话,那么通讯设备和终端的市场规模将达1500亿元，电信运营行业收入每年将近1500亿元，连带的辐射作用(对器件、芯片、光纤光缆、材料、业务应用的拉动)每年有5001000亿元,总计每年拉动市场20002800亿元。总之,在未来10年内我国FTTH市场总规模将有可能超过10000亿元。第2章 PON技术的研究2.1 PON的定义 PON( Passive Optical Network: 无源光纤网络)。PON是指（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源。ODN（Optical Distribution Network）是OLT和ONU之间的光传输物理通道,通常由光纤光缆、光缆连接器、光分路器以及安装这些器件的配套设备组成。PON网络由包括光线路终端（OLT）,用户端的光网络单元(ONU)。在OLT与ONU之间的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者藕合器。2.2 PON的基本结构PON的基本模型如图2.1所示,局端设备通常称为光线路终端（OLT）,用户端设备称为光网络单元(ONU),连接两者之间的部分称为光配线网(ODN)。ODNOLTONU 局端 终端图2.1 PON的基本模型 局端作为业务提供点对上与各业务主干网相连，对下与所覆盖区域里的众多用户进行链接。这样OLT与ONU之间的ODN就应该是点对多点的星型或树型网络。ODN一般由分支节点和连接分支节点的光纤光缆组成,分支节点是实现接入网点到多点的关键。OLT和ONU之间的双向通信可以采用空分、波分和时分等方式实现。空分方式实际上就是双纤方式,时分和波分为单纤方式，通常采用1310nm/1550nm波分方式。还可以采用波分方式实现同一条物理光纤上传送模拟视频光信号来提供模拟视频业务。无源光网络的ODN中分支节点是一种简单的无源光分路器，它只是简单的将光功率进行分配和合并。PON中实现点对多点靠的是复杂光传输系统技术。PON中有多种实现点对多点的方法，如时分多址（TDMA）、波分多址(WDMA)、副载波多址(SCMA)和码分多址(CDMA)等,其中最主要的是TDMA。所有从传输系统的角度来看，PON也被称为点对多点光接入系统。2.3 PON的分类从目前宽带接入技术发展和实际应用来看，PON领域中最重要的三种接入技术分别为宽带PON（BPON）、以太网PON（EPON）和吉比特PON（GPON）。2.3.1宽带PON（BPON）BPON以前也称为APON（基于ATM的无源光网络)，它是上世纪90年代中期由一些大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成的全业务接入联盟,为应用于宽带接入的PON设备定义的一个通用标准。该标准以ATM作为传输协议,速率为155Mbit/s的PON系统技术规范,即APON。BPON系统技术规范后来被ITU-T采纳制定为ITU-TG.983系列标准，这是业界的第一个提供宽带接入的PON。随着网络业务种类和流量的迅速发展，APON标准后来发展到可支持622Mbit/s的传输速率，并增加了动态带宽分配、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。2001年底，APON更名为宽带无源光网络（BPON），表示是可以提高宽带业务接入的PON，以避免让人觉得只能提供ATM业务接入的误解。BPON能提供以太网接入、视频分配、高速租用线等宽带业务，目前在美国和日本等国已经开始商用，在日本己经敷设了约50万线。然而，目前实际BPON的业务适配提供却很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而变得很不确定。从长远的业务发展趋势看，BPON的可用带宽任然不够，无法满足网络和业务的长远发展需要。2.3.2 以太网PON（EPON） EPON的标准号为IEEE 802.3ah。由IEEE EFM(Ethernet in the first mile)研究小组制定完成，并于2004年6月IEEE协会正式通过。其基本原则为在APON类似的结构上和802.3协议的基础上，通过较小的修改，实现在用户接入网上，传输以太帧，即以Ethernet技术代替ATM技术作为链路层办议。中华人民共和国在2006年6月，正式发布EPON国标接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络EPON，编号为YD/T 1475-2006。 由于EPON是基于以太网的无源光网络，EPON具有较大的成本及性能优势。首先，EPON提供了多业务支持：可以提供数据、租用线、电话、IPTV和CATV等多种典型业务。其次，EPON保持了以太网适应通信网IP化发展的优势，还能通过TDM over IP技术兼容传统的电信网，较好的支持TDM业务。最后，在传送效率、传送距离和传送速率方面都有很高的性能指标。2.3.3 吉比特PON (GPON) 2001年，在IEEE积极制定标准的同时，全业务接入网络（FSAN）组织开始发起制定速率超过1Gbit/s的PON网络标准-GPON。随后，ITU-T也介入到这一新标准的制定工作中来，并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准G.984.1和G.984.2（速率提高到2.5Gbit/s）。按照这一标准的规定，GPON可以提供的1.244Gbit/s下行速率以及所有标准的上行速率。传输距离至少达到20km，具有高速高效传输的特点。而且，GPON还在传输汇聚层采用了一个全新的标准GFP，这是一种可以透明高效地将各种数据信号封装进现有网络的、开放的、通用的标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求，而BPON和EPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，并使用SDH标准的125us帧，因而使得GPON可以直接支持TDM业务。2.4 几种PON接入技术的比较APON技术的核心部分采用ATM技术。利用ATM的集中和统计复用特性，提供从窄带到宽带等各种业务，不仅支持可变速率业务，也支持时延要求较小的业务，具有支持多业务多比特率的能力。APON的对称速率(155.52Mbit/s)和非对称速率（下行662.08Mbit/s，上行155.52Mbit/s）。传输距离最大20km，支持的光分路比在32-64之间。APON技术具备综合业务接入、Qos服务质量保证等独有的特点：由于标准化时间较早，己有成熟商用化产品等等优点。当然APON技术也存在利用ATM信元造成的传输效率较低带宽受限、系统相对复杂、价格较贵需要进行协议之间的转换等缺点。EPON和GPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE802.3ah规范的设备技术的核心部分采用以太网技术。在EPON/GEPON中，根据IEEE802.3以太网协议，传送的是可变长度的数据包。由于以太网适合携带IP业务，与APON相比，极大地减少了传输开销。EPON/GEPON能够提供高达1Gbit/s的上下行带宽。传输距离最大10-20km。支持的光分路比大于16。EPON融合了PON和以太网的优点，系统结构更简化，标准宽松，成本更低。1Gbit/s的高速宽带且易于升级。与现有的以太网兼容，无需协议转换；具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力等优点。随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP服务质量（Qos）技术的采用，也可提供一定的Qos保证。EPON/GEPON技术目前仍难以支持实时业务的服务质量：在安全性、可靠性等方面与电信级的服务相比仍有差距。GPON技术针对1Gbit/s以上的PON标准，除了对更高速率的支持外，还是一种更佳、支持全业务、效率更高的解决方案。引入通用成帧协议（GFP），能将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输，而且GFP帧头包含帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的传递，大大提高了传输效率。因此能更简单、通用、高效地支持全业务。GPON提供1.244和2.488Gbit/s的下行速率和所有标准的上行速率。传输距离可达20KM(逻辑60KM)。支持的光分路比在64-128之间。与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和Qos保证；能够简单、通用、高效的透明传送各种业务：具有前所未有的高比特率、高带宽；非对称特性更能适应未来的FTTH宽带市场：传输距离更远、覆盖范围更广。但是标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，其成本相对EPON仍显较高，目前未到达商品化阶段。表2-1 PON技术基本比较EPONGPONBPON线路速率下行1250Mbps1244Mbps或2488Mbps155Mbps或622Mbps上行1250Mbps155Mbps、622 Mbps、1244Mbps或2488 Mbps155 Mbps分路比取决于光功率预算取决于光功率预算取决于光功率预算最大传输距离10km或20km60km（20km的最大距离差）20km数据链路层协议以太网GEM和/或ATMATM封装效率高最高低TDM业务支持能力TDM over Packet直接TDM承载TDM over ATMOAM能力具备具备具备技术标准化程度完备一般非常完备芯片、器件成熟程度高很低高成本理论成本低低高当前成本较低高高2.5 PON的应用环境与发展趋势2.5.1 PON的应用环境 APON适用于对带宽要求不高、对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企事业单位的接入。 EPON主要面向对带宽要求高、对业务质量和网络安个要求不是太高、对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入：如果成本进一步下降，也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户。 GPON适合于少数对带宽要求高、需要提供电信级服务质量，且成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入。2.5.2 PON的发展趋势 APON最成熟，但业务提供能力有限、性价比低，无法满足长远的发展，不建议大力发展，仅满足某些特定区域的接入需求。EPON/GEPON简单、高速、成本低、用户面广、技术、产品相对成熟，是中近期可以大力发展的无源技术。GPON透明传输、高速高效、电信级服务，满足发展的趋势，但成本相对高，商业化程度低，是中远期大力发展的无源技术。GPON的市场定位与EPON不同，两者相互补充的。2.6 EPON的参考结构 以太网无源光网络(EPON)系统主要结构图如图2.2所示。图2.2 EPON系统结构图EPON系统由局侧的光线路终端(OLT)、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。ODN在OLT和ONU间提供光通道。OLT作为EPON的核心，OLT主要实现以下功能： a.向OUN以广播方式发送以太网数据； b.发起并控制测趾过程,并记录测距信； c.发起并控制ONU功率控制； d.为ONU分配带宽，即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小； e.其它相关的以太网功能。ONU/ONT为用户提供接入的功能： a.选择接收OLT发送的一播数据； b.响应OLT发出的测距及功率控月命令，并作相应的调整； c.对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗巾扫向上行方向发送； d.其它相关的以太网功能。ODN在OLT和ONU间提供光通道。ODN的无源光网络可以是一个或多个光分路器的级联： a.EPON是点到多点的光纤传输系统； b.在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:32，传输距离达到10km； c.在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:16，传输距离达到20km； d.符合ITU-T G.652要求的单模光纤； e.上行应使用1260nm-1360nm波长； f.下行应使用1480nm-1500nm波长； g.使用1540nm-1560nm波长实现.CATV业务（可选）。 从EPON的结构上看，其关键优点是消除了复杂而昂贵的ATM和SDH网元，从而极大地简化了传统的多层重叠网络结构。EPON的主要特点有： a.消除了ATM和SDH层，从而降低了设备成本和运行成本； b.与现有以太网的兼容； c.下行业务速率高达1Gbit/s，按64个ONU计算返回的上行业务速率可超过800Mbit/s； d.由于硬件简单，无须外场电子设备，使安装部署工作得以简化； e.改进了电路的灵活指配和业务的提供和重配置能力；f.易于在EPON结构上开发更宽范围和更灵活的业务。2.7 EPON的复用原理2.7.1 EPON上行复用技术 由于EPON是一个点对多点的结构,决定了EPON的上行必须支持多址接入。可以使用时分多址复用技术（TDMA）和波分多址复用技术（WDMA）。WDMA的主要问题是：虽然提供供Gbit/s以上的带宽给每个ONU，但是波分复用沟光器件价格较高，导致采用WDMA技术的EPON系统价格昂贵，在当前来看，不具有市场竞争力。受本文的范围所限，不介绍WDMA技术。TDMA具有N（16或者32）个ONU只需要一个OLT转发和单一波长上行，而且提供的带宽也能满足业务发展的需要。故得到一泛应用。EPON上行TDMA复用原理如图2.3所示：图2.3 EPON上行复用技术TDMAOLT安排好各ONU允许发送上行信号的时候，OLT发出时隙分配帧。ONT根据时隙分配帧，在OLT分配给它的时隙中发送自己的上行信号。这样，ONT之间就可以共享EPON上行光纤了，即多个ONU共享有限的仁行通道带宽；为提高上行带宽利用率，EPON还提供了带宽分配机制。2.7.2 EPON下行复用技术和上行TDMA技术相对应的下行技术采用广播方式：在下行方向上，OLT通过1:N的无源分路器将Ethernet帧发送给每个ONU，N通常为4-64。这类似于共享媒质网络。EPON的下行方向是.广播式的发送以太帧，各个ONU根据各自的LLID（Logical Link Identifier）提取属于自己的数据信息。如图2.4所示。图2.4 EPON TDMA下行广播方式2.8 EPON的协议栈 图2.5描述了EPON系统的协议分层以及与ISO/ICE OSI参考模型之间的关系，EPON标准定义了多点控制协议（MPCP）、点对点仿真（RS子层扩展）、OAM、PMD。图2.5 IEEE802.3ah中EPON的协议栈各层功能概述如下：OAM层：使用OAM协议数据单元，管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路； 多点MAC控制：使用MPCP（多点控制协议）,实现点对多点的MAC控制；MAC：实现对Media的控制；RS：Reconciliation Sublayer调和子层，调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口；PCS：Physical Code Sublayer物理编码子层，支持在点对多点物理介质中的突发模式+支持FEC算法；FEC：Forward ErrorCorrection前向纠错，使用二进制运算（例如Galois算法），附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错。PMA：Physical Medium Attachment 物理媒质附加子层，支持P2MP功能，实现PMD的扩展；PMD：Physical Medium Dependent物理媒质相关子层（使用1000BASE-PX接口）实现PMD服务接口和MDI接口之间的数据收发功能。2.9 EPON的帧结构EPON帧格式基本与IEEE802.3的以太数据帧格式兼容，在此基础上新增了LLID( Logical Link Identifier 逻辑链路标记)，用于在OLT上标识ONU。55 55 SPD 55 55 LLID LLID CRC8 Preamble DA SA Length/Type Data/Pad FCS 8-bytes 6-bytes 6-bytes 2-bytes 46-1500 bytes 8-bytes 图2.6 EPON的帧结构 EPON系统使用多点控制协议（Multi-Point Control Protocol.MPCP）中的REPORT和GATE控制消息在PON中进行请求和发送授权。这是最基本的在PON中控制数据传送的机制。更高层的功能使用它进行带宽分配、ONU的同步和测距。接收GATE消息并反馈REPORT消息的实体我们称为逻辑链路。并且用逻辑链路标识符（Logical Link Identifier.LLID）来表示。LLID是EPON系统分配给逻辑链接的一种数字标识。每一个逻辑链接都会分配到不同的LHD。在EPON系统中。LLID是由网管通过OLT分配的。OLT可以通过LLID辨别帧是由哪个发来的或者通过修改帧中的LHD将帧转发到相应的ONU处。于是，我们就能够建立起OLT到ONU，ONU到OLT的通路。完成OLT与ONU之间以及ONU与ONU之间的通信。每个ONU的LLID的数目是可以通过设置选择的每个LLID可以支持一个或者多个队列收发用户的数据。 在IEEE 802.3 ah-2004标准已经采用了一种非对称的模式，即REPORT中包含一个LLID中的多个队列的信息。而GATE集合了一个LLID包含的所有队列相关的上行带宽授权。很明显一个ONU所包含LLID的数量对系统的性能有很大的影响。事实上这也是在设计EPON系统时的一个主要目标。OLT连续广播发送下行信号时，ONU选择性接收。PON的技术标准为EPON时，EPON根据LLID来接受信号。EPON下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过LLID来区分不同的业务的数据，ONU通过过滤来接受属于自己的数据。2.10 EPON的对外接口EPON对外接口见表2-2：表2-2 EPON对外接口列表 业务类型网络侧用户侧IP业务GE接口、10/100BASE-T(可选)、10GBASE-X(可选)GE(可选)CATV业务GE接口、10/100BASE-T(可选)、10GBASE-X(可选)10/100BASE-T、GE(可选)数据专线10/100BASE-TE1接口(可选)E1接口语音V5.2、H.248、MGCP中的一种Z、Za2.11 PON技术接入方式2.11.1 FTTx定义分线盒交接箱FTTx是对宽带光接入网的各种形态的一种统称。宽带光接入网中光纤可以是唯一的传输媒质或者为主干传输媒质。根据光纤所到达的物理位置不同，FTTx存在多种应用类型,具体分类如图2.7所示：中心机房最终用户 馈线光缆 配线光缆 入户线光缆 图2.7 FTTx示意图（1）光纤到交接箱（Fiber To The Cabinet，FTTCab）光纤到交接箱（FTTCab）是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是，以光纤替换传统馈线电缆，光终接设备或ONU部署在交接箱即FP处，光终接设备或ONU下采用其他有线介质或无线方式接入到用户，光终接设备或ONU离用户的距离在0.5km-2km范围内。说明：光终接设备是指终结光信号，向用户侧提供其他非光纤介质接口（例如双绞线接口）的设备，主要指DSLAM设备、AG设备。（2）光纤到楼宇分线盒（Fiber To The Building/Curb，FTTB/C）光纤到楼宇/分线盒(FTTB/C)是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是，以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU或光终接设备部署在传统的分线盒(用户引入点)即DP(DP distribution分配点)，ONU或光终接设备下采用其他有线介质或无线方式接入用户，ONU或光终接设备离用户的距离在0.5km以内。根据光缆到最终用户的距离不同，光纤到楼宇（FTTB）可以分为光纤到楼头/楼边、光纤到楼层/单元两种类型。光纤到楼头/楼边是指光纤到达楼侧、楼旁路边，距离最终用户距离在0.5km以内。光纤到楼层/单元则是指光纤延伸到了距离用户更近的楼层或单元内，距离最终用户距离在0.1km以内。（3）光纤到公司办公室(Fiber To The Office，FTTO)光纤到公司/办公室(FTTO)是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是，仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。（4）光纤到家庭用户（Fiber To The Home，FTTH）光纤到家庭用户（FTTH）是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是，仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。（5）光纤到村(Fiber To The Village，FTTV)目前国内还出现了FTTV(Fiber To The Village光纤到村)的术语。FTTV是指在进行农村信息化建设过程中，光纤到达行政村，有条件的区域到达自然村。其特征是，以光纤替换传统主干铜缆，光终接设备或ONU下采用现有铜双绞线或无线方式，每个光终接设备或ONU下支持一个行政村的用户数。FTTV可以等效划归入FTTCab类型。我国各地农村发展不均衡，业务需求不一，FTTV应用中主要差异在于宽带窄带业务比例的配置不同。2.11.2 FTTx的典型建设模式目前，FTTx存在以下五种典型建设模式：（1） FTTH(PON)FTTH(PON) 建设模式是指采用PON技术实现光纤到户，每个家庭用户部署一个ONU，单个ONU(ONT)为单个家庭用户提供数据、语音和视频业务。（2） FTTB(PON)+LANFTTB(PON)+LAN建设模式是指采用PON技术实现光纤到楼层或单元，在楼宇部署支持多用户的ONU，ONU到最终用户采用五类线接入，为多个用户提供数据、语音和视频业务。ONU内置LAN交换机功能，可选内置IAD/AG功能。典型应用情况下，ONU到最终用户的铜缆接入距离在0.1km以内。（3） FTTB/C(PON)+DSLFTTB/C(PON)+DSL建设模式是指采用PON技术实现光纤到楼宇(楼头)或光纤到楼边(楼旁路边)，在楼宇部署支持多用户的ONU，ONU到最终用户采用双绞线DSL接入。内置局端设备功能。典型应用情况下，ONU到最终用户的铜缆接入距离在0.1km-0.4km范围内。（4） FTTCab(光纤直驱/P2P)+DSLFTTCab(光纤直驱/P2P)+DSL建设模式是指光纤到交接箱或光纤到小区，局端到光终接设备通过光纤直驱/P2P连接。光纤到小区后，最后一段采用双绞线DSL接入。光终接设备需同时具备DSL局端设备功能。该建设模式用于对已有DSL接入的改造，主要通过DSLAM节点下沉，缩短铜双绞线距离实现宽带提速。典型应用情况下，光终接设备到用户铜缆接入距离在1km以内。（5） FTTV(PON/P2P)+DSLFTTV(PON/P2P)+DSL建设模式是指通过光纤到行政村或光纤到自然村，可采用PON或点对点光纤方式进行建设。FTTx存在以上五种典型建设模式。PON技术主要适用于前三种建设模式。另外，对于FTTV模式，在带宽需求可以满足的前提下，可以采用PON方式，ONU放置到行政村或自然村。对于FTTCab模式，光纤到达交接箱位置，考虑到覆盖用户数较多。一般采用光纤直驱/P2P用方式，不采用PON方式。2.11.3 FTTx几种模式综合对比（1）带宽拓展能力对比FTTH采用EPON技术进行光纤到户建设时，按分光比1:64部署，每个EPON接口最大吞吐量按下行950Mbit/s、上行900 Mbit/s计算，同时考虑70%的利用率，平均每用户可获得20Mbit/s的对称带宽。如再考虑一定比例的业务并发比，每用户则可获得带宽最高达50 Mbit/s 。FTTB目前采用FTTB建设，使用较多的是16或24个以太网接口的ONU，采用EPON技术部署时，分光比按1:16部署，考虑70%的利用率，采用EPON技术部署时，平均每用户可获得3-5 Mbit/s对称带宽。再考虑一定比例的业务并发比，每用户可获得带宽最高达10-15 Mbit/s。FTTC无论是采用PON+DSL还是DSLAM部署到小区机房，FTTC接入方式的带宽能力“瓶颈”主要在于铜缆长度和质量因素。目前DSL技术主要以ADS2+为主。铜线距离在500m以内时，理论上（实验室测试）采用ADSL2技术用户线路，带宽可达下行20Mbit/s，上行2.3Mbit/s；采用VDSL2技术时，用户线路带宽达到下行60Mbit/s，上行20Mbit/s，甚至更高。但DSL接入易受铜缆质量、老化程度、接续质量等较多因素的影响。在实际部署中，由于铜线条件良荞不齐，难以保证全部能支持高带宽。另外，无论小区宽带设备是采用PON(ONU)上联，还是GE(DSLAM)接口上联，由于单Gbit/s接口下带较多用户，因此必须考虑未来流量增加、用户带宽需求提升时，如何扩展或升级上联接口。由此可见，光纤到户的带宽扩展提升能力的优势是无可比拟的。（2）造价对比分别采用统计法和模型法进行综合造价分析，统计法是调研了电信运营商多个省份的批量项目，从中排除不合理的项目后，统计分析各种建设方式的综合造价。模型法是调研了2010年电信运营商集中采购的各种设备和材料价格，结合工程经验并按通信行业!国家的相关标准取定配套材料费、工程费及其它工程建设费，推算出典型场景下的各种建设方式的综合造价。其中小区内的ONU、DSLAM设备和配线光缆、引入光缆、综合布线等工程以1000户小区为模型，而对于主干光缆、光缆终端设备（OLT）及其配套等覆盖范围较广的设施资源，建设投产后，其产生的服务范围较大，平均在万户左右，因此将其投资分摊到1万户计取平均造价。电信运营商宽带接入几个主要建设方式的平均单位造价情况如表2-3所示。表2-3 FTTx单位造价对比单位：元/户接入方式局端设备光缆线路电缆/综合布线楼宇或小区内ONU/DSLAM等设备及配套总计OLT及配套主干光缆配线光缆引入光缆光纤到户FTTH1001005504901240光纤到楼(PON)+LAN7918120300396913光纤到路边(PON)+DSL792847512666光纤到路边DSLAM1847496561光纤部署位置越接近用户，建设成本相对越高，但能提供的带宽扩展性也越高。前几年由于电信运营商的3G传输和宽带建设规模较大，光缆、光纤材料居高不下，但总体下降空间大，未来几年将呈较大幅度的下降趋势。（3）运行维护费用对比运行维护费用主要有房屋租赁、人员维护费用和能耗费用等。其中由于运营商不同、地域的租房价格不同、人员费用等因素差距较大等原因，不便进行量化对比，只进行定性分析。房屋租用费用的情况是：FTTCFTTBFTTH，其中FTTB部署方式由于设备部署的楼道交接间或竖井间等位置属于公用设施，一般不发生租用费，对于每万用户人员维护量及单用户能耗测算如表2-4所示。表2-4 运行维护成本测算对比FTTx部署模式FTTHFTTBFTTC维护人员/人365年度用电/度/户3.1119.5610.8备注：FTTH ONU用电由用户自行承担。表2-5 FTTH与FTTB的比较FTTHFTTB(+LAN)特征1、 光纤直接到户2、 用户独享ONU1、 光纤到大楼，通过五类线再到用户2、 ONU需要公共机房、供电和电池优势1、 维护成本低2、安全等级高、服务质量最有保障3、楼内均为光纤布线1