毕业论文-EPON技术在小区通信接入中的应用模式.doc

南京邮电大学2004级本科生毕业设计南京邮电大学毕 业 设 计（论 文）题 目： EPON技术在小区通信接入中的应用模式 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 田鑫 班级学号： B04030133 指导教师： 李锷元 指导单位： 江苏WDC监理公司 日期：2008年3月18日至2008年6月9日摘 要随着国内运营商引入EPON的实质性工作的开展，EPON在中国的发展真正驶入了快车道。对于运营商来讲，如何应用EPON技术来提升盈利能力、改善服务水平是真正目的所在，如何在现有网络中引入EPON、如何让EPON与现有业务、未来业务相融合；先进的技术如何转化成先进生产力是目前的关键课题。本文在简要介绍EPON原理和发展趋势基础上，从实际运营角度出发，综合考虑用户需求、投资回报、客户类别以及当前业务现状，详细对EPON在小区接入中可采用的两种应用模式（FTTH和FTTB+LAN）进行分析。选定一个小区作为模型，分别论述两种方案，对两种方式的优缺点进行对比分析。关键词：EPON，FTTH，FTTB+LAN,OLT,ODN,ONU.ABSTRACTWith the implement of the substantive work introducing EPON by domestic operators, the development of EPON in China has run into a real fast track. For operators, how to use EPON technology to enhance profitability, improve service is the real purpose,and how to bring EPON to the existing network, how to integrate EPON with the existing business and future business; how to change advanced technology into the advanced productive force is the key issue. This paper,based on the brief introduction of EPON theory and its development trend,analyzed in detail the two models (FTTH and FTTB + LAN) which EPON can apply in the access of community after considering user needs, the return on investment, customer categories and the current status of business from the point of view of practical operation.It discussed the two programmes,and compared the advantages and disadvantages of the two methods by selecting a community as a model.Key words: EPON，FTTH，FTTB+LAN,OLT,ODN,ONU.目 录摘 要2ABSTRACT3目 录4前 言6第1章 绪论81.1 小区中的接入技术81.1.1 固定电话线路xDSL接入方式81.1.2 有线电视广播FHC接入方式91.1.3 以太网FTTx+LAN接入方式91.1.4 光纤接入91.2 FTTH技术的发展101.2.1 几种主要的FTTH技术111.2.2 不同FTTH方案的比较141.3 本课题研究的内容15第2章 EPON的系统架构162.1 EPON技术特点162.2 网络参考模型162.3 PON系统对ODN的基本要求182.2.1 PON系统信号传送方式182.2.2 PON接口基本要求182.2.3 PON系统对光分配网ODN的基本要求192.4 FTTH的线路结构划分（如图2-3所示）19第3章 EPON实现组网原则和小区通信中的主要应用模式203.1 ODN基本结构203.1.1 星型结构203.1.2 树形结构213.2 ODN的组网原则223.2.1 ODN结构的选择223.2.2 ODN与用户光缆网的对应关系233.2.3 光分路器设置位置233.3 EPON在小区通信接入中的应用模式263.3.1 FTTH模式263.3.2 小区FTTB+LAN模式27第4章 EPON技术在裕民家园小区中的方案设计284.1 组网原则284.1.1 组网指导思想284.1.2 组网基本原则284.2 业务需求和技术要求294.3 设备配置294.3.1 OLT设备304.3.2 ONU设备334.4 组网方案344.4.1 FTTB模式组网方案344.4.2 FTTH模式组网方案35第5章 两种应用模式分析比较365.1 投资预算365.1.1 FTTB模式：365.1.2 FTTH模式：365.2 分析比较365.3 结论37结束语38致 谢39参考文献40前 言EPON的发展比较晚，它的标准是2006年6月底才通过的。它的最大优势就是继承了以太网简单的优点，所以成本相对较低，被业界看好。但它对TDM类业务支持相对难度大些，所以EPON和GPON有得一争，孰优孰劣还将拭目以前面我已经谈到，在光纤接入网中，EPON和GPON哪个能受到青睐现在还难分难解。但总得来说，光纤到户要推广普及、大规模商用，必然经历一个渐进的过程。这是因为人们对一种事物的认识和接受是有渐进过程的，此外更重要的两个因素是网络所提供的业务和价格，这两点缺一不可，当然运营商和设备提供商正在共同努力来解决这两个问题。此外在我国，还有一个体制的问题，即电信业务与广播电视业务的经营问题，由于这个问题比较复杂和敏感，所以这里就不展开了。此外，从国际上推广的经验来看，政府的支持也是非常重要的因素。最终，FTFH的大趋势总是不可阻挡的。EPON的优点主要表现在： （1）相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。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；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；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。 （2）提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的125Gbs的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gbs。 （3）服务范围大。EPON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。 （4）带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。本文第一章简要介绍了小区中的通信接入技术，第二章和第三章分别介绍了EPON的系统架构和EPON组网原则以及在小区通信接入的应用模式，随后的第四章详细探讨了EPON技术在裕民家园小区中的方案设计，并对其实现两种应用模式都做发分别设计，最后的第五章就EPON技术在小区通信接入中的两种应用模式（FTTH和FTTH+LAN）的优缺点进行分析比较，并得出针对不同用户的合理建设模式。第1章 绪论1.1 小区中的接入技术目前国内城市住宅小区宽带接入主要采用以下几种方式:固定电话线路的xDSL(数字用户线路)技术、基于现有有线电视线路(HFC)的Cable Modem（电缆调制解调器)技术、以太网接入技术、固定无线接入方式LMDS(本地多点分配系统)、光纤接入技术等每一种技术都有其特点。1.1.1 固定电话线路xDSL接入方式xDSL技术的原理是由于用于传输语音信号的频段较低且范围一定，因此在现有的铜质电话线路上就可以同时传递高频数据信号与低频语音信号，能够充分利用带宽。基于电话线的数字用户线(xDSL)有多种技术，包括:HDSL(高速率数字用户线路)、SDSL(单线制数字用户线)、VDSL(超高比特率数字用户线)和ADSL(不对称数字用户线路)等。其中ADSL最适合家庭用户。ADSL之所以被称为不对称数字用户线，主要是其上行速度与下行速度不对称上行为640kbit/s下行最大为8MbiUs). 对不同距离ADSL传输速率不同，距离2km以内，传输速率为8Mbids, 5km左右为2Mbit/s, 8km以上距离信号将极弱。ADSL技术缺点也十分明显，ADSL的速率受线路长度和线路质量的影响较大，电话线经常是在50对/100对的大对数UTP中传输，由于电缆不同线路信号之间的相互串扰以及线路质量都对其有影响,ADSL楼外也使用非屏蔽双绞线，对天气干扰如雷击，下雨等)抗扰能力较差，带宽可扩展潜力不大，不能满足日渐增长的带宽要求。这种质量较差的基础成为制约ADSL发展的主要障碍。1.1.2 有线电视广播FHC接入方式HFC是在有线电视网(CATV)的基础上发展起来的一种宽带接入技术，利用现有的有线电视线缆基础，对有线电视网进行改造，将家庭用户的计算机通过有线电视网接入Internet在城市有线电视光缆和同轴电缆混合网(HFC)上，使用电缆调制解调器Cable Modem进行数据传输构成宽带接入网。由于其自身网络结构的问题，当末端的用户数量增大时，网络的性能将急剧下降，而且从长远来看，HFC的带宽没有提高潜力，不适合于在智能小区中作为宽带接入网的接入方式。1.1.3 以太网FTTx+LAN接入方式以太网是目前最为广泛的局域网络传输方式，它采用基带传输.通过双绞线和传输设备实现lOM/l00M/l000M的网络传输。目前许多智能小区的宽带接入采用FTTx(Fiber To The大楼或社区)+LAN的方式，即光纤到社区、以太网入户的方式实现用户宽带接入。以太网的缺点是必须在用户集中的区域刁能确保接入的成本低廉，布线电缆不能够太长。1.1.4 光纤接入随着ADSL,LAN等宽带接入的普及，人们对住宅与小区、社会之间信息交互能力的要求越来越高，希望通过小区信息网实现电子邮件(E-Mail)、影视点播(VOD),视频会议、交互式多媒体宽带业务(如家庭购物、家庭银行、股票交易、家庭教育、交互式广告)、Internet等多种业务接入，这对网络的带宽提出了更高的要求，而解决智能小区用户接入的最佳技术是采用光纤到户(FTTH)技术，一直以来制约“光纤到户”的主要因素 光纤成本已逐步走低，如光纤每公里价格已跌至百元以下，光收发模块价格也只需200元，且进一步下降的趋势非常明显， 因此，“光纤到户”越来越被运营商所重视，成为最具发展潜力的宽带接入解决方案。1.2 FTTH技术的发展光纤到户FTTH是光纤及终端设备同时进入家庭;实现语音、数据、图象业务的整合;以一纤到户无限带宽同时满足用户对语音、数据、图象的需求的三网合一终极解决方案。FTTH这个名词仅仅界定了“光纤到户”，具体采用什么样的拓扑结构、用什么方法实现多业务的接入都没有界定，因此目前有很多种技术都可以实现光纤到户FTTH.从拓扑结构上看，FTTH可以分为点到点(以下简称P2P)和点到多点(以下简称P2MP)两种。最常见的P2P的光纤接入技术就是我们所熟悉的使用光纤收发器的以太网接入，这种方式采用成对的光收发模块;P2MP的光纤接入技术有一个专用的名词叫做PON(无源光网络)，根据封装协议的不同，主要有BPON (APON-ATM PON) ,E PON( Ethemet PON),G PON( Gigabit PON)等，所有的PON技术有相同的网络拓扑结构，即树型结构。无源光网络(PON)自从在20世纪80年代被采用至今己经历经几个发展阶段，电信运营商和设备制造商开发了多种协议和技术以使PON解决方案能更好的满足接入网市场要求。起初PON标准是基于ATM的，并由1TU/FSAN定义了相应G983建议，即APON。然而，由于数据业务的爆炸式增长，ATM技术暴露出效率不高、协议复杂等弱点，且成本过高，因此并未得到大规模的应用。在这种背景下，两个颇为引人注目的新的PON标准孕育而生，其中一个是由1TU/FSAN负责制定用来替换APON标准的GigabitPON(GPON)标准，另一个是由IEEE802.3ah工作组负责制定的EthemetPON(EPON)标准。2000年12月，IEEE成立了802.3EFM (EFM- EthemetintheFirst Mile，第一英里以太网即以太网接入网)工作组，开始了EPON的技术标准化工作。以太(Ethemet)技术经过20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，逐渐向接入网、城域网甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了EPON。它同时具备了PON和以太网的优点，成为FTTP/FTTH领域中的热门技术。下面对几种技术分别作简要分析。1.2.1 几种主要的FTTH技术(1) BPON（APON-ATM PON）BPON以前被称为APON，以ATM作为承载协议，APON是基于ATM网络的，利用无源光网络的拓扑结构传输承载多种业务的ATM信元，即PON光纤中传输的是长度固定的ATM信元。因为ATM被看作是能够提供各种类型通信的唯一协议，而且是最经济的宽带光纤解决方案，20世纪90年代中期由世界十几家大运营商(AT&T, NTT, BT等)和电信设备制造商(Fujitsu, Alcatel，Lucent等)发起成立的FSAN (Full Service Access Network)集团开发完成了APON标准。APON可以通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使成本比传统的以电路交换为基础的 PDH/SDH接入系统低2040%。下行传输的是连续的ATM流，比特率为155.52M b/s或 622.08M b/s:上行传输的是突发形式的ATM信元，速率为155M。在数据流中插有专门的物理层运行管理维护(PLOAM)信元，因此.具有丰富的管理维护功能。BPON的特点在于多业务和灵活的组网。BPON对多业务的支持可以表现在丰富的业 务接口方面，它可以支持TDM-El/DS3,ATM-DS3/STM-1.I P的10/100BASE-T接口 。BPON系统灵活的拓扑结构体现了设备在扩容和升级方面的灵活性，可组建星型、 树型或者总线型的网络。然而，BPON系统有两大缺点，一是数据传送效率低，二是在ATM层上适配和提供业务复杂。用BPON传送数据还需在IP和ATM信元及SONET/SDH格式之间来回转换，效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用。(2) Ethernet PON(EPON)EPON是基于以太网、利用无源光网络的拓扑结构传输承载多种业务的以太网信号的一种网络形式，即PON光纤中传输的是长度变化的以太网帧信号。EPON是由IEEE802.3工作组在2000年11月成立的EFM (Ethenretin the First Mile)研究小组提出的。EPON是廉价、高效、成熟的以太网技术和PON网络结构的有机结合。EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率为IGb it/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。由于EPON继承以太网的核心遗传因子，使得EPON成本具有巨大优势.和传统的以太网相比，EPON主要增加了两部分功能:位于媒体接入控制(MAC)层之下的仿真子层和被作为MAC层一部分的多点控制协议(MPCP)。仿真子层使得下面的点到多点网络在协议上层看来象是多个点到点链路，这一点是通过在每一个分组的开始加上逻辑链路标识(LL1D)以取代2个字节的前导来实现的。增加的多点控制协议(MPCP)则实现了局端设备对远端设备接入时隙的控制，为EPON提供多种业务提供了条件。通过选择合适的接入控制算法，使得EPON可以传送TDM等时间敏感性业务。EPON遵从IEEE802.3ah的标准。目前业界在EPON的产品化方面做得还不错，有多个厂家有产品推出，从厂家数量看，EPON产品的成熟度较高，达到了实用化的水平。由于最早的EPON标准基于100M快速以太网传送，市场上很多被称为EPON的产品实际上都是基于百兆以太网PON技术，为区别于原有的技术和产品，一般基于千兆 以太网的PON技术被称为GEPON。EPON的缺点在于采用单一的基于以太网的帧结构，处理话音时可能会产QoS问题,“EPON税”也会使EPON的总体效率极低。但通过一些新技术的采用，以太网络也可以提供类似ATM的QoS服务。如Salira公司Salira 2000 EPON平台就具有较完善的QoS和基于用户端口级的服务等级协议。(3) Gigabit PON(GPON)2002年9月，FSAN集团提出了具有高达2.4Gb/s速率，能以原有格式和极高的效率(90%以上)传送多种业务(TDM和数据)的GPON(Gigabit PON). GPON帧结构不基于指定格式，对用户各种信号进行原有格式封装，采用新的传输汇聚层协议“通用成帧协议”(Generic.Framing Protocol)，实现多种业务码流的通用成帧规程封装。GPON仍然是一个TDMA系统，继承了BPON的动态带宽分配等OAM机制。GPON采用了125us定长的帧结构，每秒8千帧。一个TC帧可包含多个ATM信元及GEM帧。GEM (GPON Encapsulation Method)是GPON定义的专有的适配协议，它的提出源于GFP的通用成帧思想。比较其他的PON,GPON具有以下优点:多业务支持:GPON标准反映了传统运营商保护原有投资的努力。GPON对TDM业务信号的天然适应性是因为其采用每秒8千帧，125us帧长的模式.我们看SDH帧，同样采用每秒8千帧，125us帧长，是TDM的基本格式，它当然与TDM几乎无缝适应。抖动和延时指标都容易满足。速率: 上行155M-2.5G;下行1.25G-2.5G。传送效率:GPON系统物理层都使用扰码作线路码，其机理与SONET或SDH一样，由于只改变码，不增加码，所以没有线路编码带宽损失其效率超过97%.GPON是ITU提出的G比特级的无源光网络。ITU在2003年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准:G984.1, G984.2和G984.3。由于GPON标准是ITU在APON标准之后推出的，因此G984标准系列不可避免的沿用了G983标准的很多思路。GPON与EPON都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QOS保证，因此更受运营商的青睐。但由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前GPON产品还未到商品化阶段，仍处在宣传和培养市场阶段，只有flexlight-networks公司声称符合最新的G984.3标准)，离普遍应用还有相当一段距离。(4) P2P-EthernetP2P-Ethernet是最直接的以太网接入技术。每个用户通过一根I对光纤直接连接到局端以太网交换机的一个用户光接口。在P2P-Ethernet方式中，通过扩充的以太网OAM协议，可以通过局端交换机对用户端设备进行远程管理，从而提供电信级可运营、可管理的以太网接入方式.P2P-Ethernet接入方式的优点:接入带宽高，网络升级方便;网络层次简单，接入网和用户网络无缝连接;以太网交换机放在大楼、小区或者局端机房，局端和用户端之间直接通过光纤连接，中间没有其他设备，整个接入网络结构简单;适合分散用户接入，业务开通率高，投资回收快;通过局端交换机可以对用户端设备进行远程管理，在局端就可以轻松进行线路检测、故障定位，降低了维护难度。P2P-Ethernet接入方式的缺点:需要重新铺设光纤线路;每个用户占用一根1对光纤，光纤数量多，施工较困难;提供TDM业务比较困难:增加管理功能时，需大量支持可管理的设备，成本急剧上升;维护成本很高。1.2.2 不同FTTH方案的比较以上介绍的几中FTTH方式各有优缺点，如下表1-1、1-2所示。表1-1 几种FTTH技术功能比较表项目BPONEPONGPONP2P-ETH可维护性好好好一般可扩展性困难，自身帧结构不同，速率不兼容简单简单简单局设备管理好较好较好一般终端管理具备具备具备具备TDM业务支持仿真支持仿真支持仿真支持动态带宽支持支持支持支持QoS好一般好一般安全性好好好好传输总效率一般较低高一般线路码型扰码NRZ8B/10B扰码NRZ8B/10B表1-2 几种FTTH技术性能、成本比较表项目BPONEPONGPONP2P-ETHQoS好中等好较差安全性好好好较差下行速率155.52M,622.08Mbit/s1.25Gbit/s1.25G,2.5Gbit/s可到10Gbps上行速率155.52Mbit/s1.25Gbit/s156M,622M,1.25G,2.4Gbit/s可到2.5Gbps分支数16或321664（逻辑上128）传输总效率较低较高高较高局设备成本高低高低终端成本高低高低ODN成本一般一般一般线路成本低低低高光模块成本高高高低芯片成本高较高暂无调用芯片低升级成本高低低低对比几种不同的FTTH技术，从技术成熟度、成本、产品商用化程度等方面看，比较有生命力的是PTP-Ehternet和EPON，但考虑到功能、性能方面的优势，基于EPON技术的FrrH方案应是目前最有潜力的FTTH解决方案。1.3 本课题研究的内容本课题研究主要包括了以下内容:(1)分析了四种光纤到户的技术BPON(ATM-PON),EPON (Ethernet-PON),GPON (Gigabit-PON), P2P-Ethemet各自的优缺点和EPON技术目前国内外的发展情况。(2)介绍了EPON技术的网络结构和传输基本原理。(3)重点介绍了基于EPON技术实现接入网络的解决方案，以及该方案在裕民家园小区中的应用实例。(4)结合对裕民家园小区30幢居民楼，74个62单元，共计888户具体情况，给出EPON在小区通信接入中的两种应用模式（即FTTH和FTTB+LAN）的方案设计。(5)给出了两种方案设计在裕民家园小区中的应用情况，从综合考虑用户需求、投资回报、客户类别以及当前业务现状等方面对两种应用模式进行比较。第2章 EPON的系统架构2.1 EPON技术特点以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network:EPON)是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术。中间采用光分路等无源设备，单纤接入各个用户点(ONU)，更多地节省光缆资源，并具有带宽资源共享、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。一个典型的EPON系统由OLT,ONU,POS组成。OLT( Optical Line Terminal)放在中心机房(CO，Central Office),ONU(Optical Network Unit)放在网络接口单元(NIU:Network Interface Unit)附近或与其合为一体。POS(Passive Optical Splitter)是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。EPON技术的特点可以简单综述如下:(1)与现有以太网的兼容性:以太网技术，是迄今为止最成功和成熟的局域网技术.EPON只是对现有IEEE802.3协议作一定的补充，基本上是与其兼容的。考虑到以太网的市场优势，EPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。(2)高带宽:根据目前的讨论，EPON的下行信道为百兆/千兆的广播方式，而上行信道为用户共享的百兆1千兆信道。这比目前的接入方式，如Modem,ISDN, ADSL甚至ATM PON(下行622/155Mbps，上行共享155Mbps)都要高得多。(3)低成本:首先，由于采用PON的结构，EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本。其次，以太网本身的价格优势，如廉价的器件和安装维护使EPON具有ATM PON所无法比拟的低成本。2.2 网络参考模型以太网无源光网络(EPON)是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的OLT、光分配网(ODN)和用户侧的ONU组成，如图1所示，图2为EPON协议分层和OSI参考模型间的关系。 根据ONU摆放的位置，EPON系统可能的应用包括FTTH、FTTO、FTTB、FTTC等场合。ONU1ONU2ONUnOLTSNIS/RR/SUNI光分配网（ODN）局端用户端OBD图21 EPON系统参考模型图22 EPON协议分层和OSI参考模型间的关系2.3 PON系统对ODN的基本要求2.2.1 PON系统信号传送方式PON系统采用单纤双向方式。上行使用1310nm波长，下行使用1490nm波长。当采用波分复用方式提供CATV业务时，下行增加使用1550nm波长。在下行方向(OLT到ONU)，OLT发送的信号通过一个1:N(或2:N)的光分路器(或几个分路器的级联)到达各个ONU；在上行方向(ONU到OLT)， 各ONU根据OLT指定的时间发送信息。ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。(a)上行(b)下行2.2.2 PON接口基本要求PON接口应符合IEEE802.3ah。其物理接口应采用1000BASE-PX20，其特性为：1）1000BASE-PX20为点到多点的光纤传输；2）1000BASE-PX20上下行方向使用同一根光纤。1000BASE-PX20-U为上行方向，由ONU至OLT，使用1310nm标称波长；1000BASE-PX20-D为下行方向，由OLT至ONU，使用1490nm标称波长；3）在单模光纤上，1000BASE-PX20以1000Mbps速率，分路比为1:32，最大传输距离不小于20km；4）信号编码方式为8B/10B；5）在物理层业务接口上，误码率小于等于10-12。2.2.3 PON系统对光分配网ODN的基本要求ODN所采用的光纤为G.652单模光纤，其上下行光链路的衰减值应不大于表21要求。表21 最大光链路衰减值参考表序号采用接口（光缆线路最长距离）1310nm时最大光链衰减(dB)1490nm时最大光链路衰减(dB)11000BASE-PX20U(最大传输距离为20km)24-21000BASE-PX20D(最大传输距离为20km)-23.52.4 FTTH的线路结构划分（如图2-3所示）中心机房子系统:主要由从中心机房设备组成，包括OLT设备和ODF等。馈线光缆子系统:主要由从中心机房引出至光分配点的光缆及其相关配件组成，配件包括光缆接续盒、光交接箱、光配线箱和光配线架（ODF）等。配线光缆子系统:主要由光分配点至入户光纤配线点之间的配线光缆、光缆连接配件、光分路器等部分组成。入户线光缆子系统:主要由入户光纤配线点至光纤端接点之间的入户光缆、入户光纤配线设施等部分组成。光纤终端子系统:主要由入户光缆的光纤端设施和连接到OUN 设备的光纤跳线组成。网管OLT业务窗口ODFONUONUONUONU光分路器1:N光分路器1:N入户光纤连接点光纤端接点光纤端接点光纤端接点光纤端接点中心机房配线光缆馈线光缆入户线光缆光缆终端子系统子系统子系统子系统子系统ODN部分图2-3 FTTH光配线网络拓扑图第3章 EPON实现组网原则和小区通信中的主要应用模式3.1 ODN基本结构光分配网络（ODN）是一种点对多点的无源网络，按照光分路器的连接方式可以组成多种结构，其中，星形和树形为最常用结构。3.1.1 星型结构当ONU与OLT之间按点对点配置，即一个ONU直接与OLT的一个PON口相连，中间没有光分路器（OBD）时就构成星形结构（见图31）。OLT和ONU间的光链路可以是一根光纤，也可以是二根光纤。OLT网络侧用户侧S/RR/SODN用户光缆网ONU 1ONU n图31 星型结构示意图3.1.2 树形结构树形结构有两种基本形式，如下： 1）当OLT与ONU之间按一点对多点配置，即每一个OLT与多个ONU相连，中间设有一个光分路器（OBD）时就构成树形结构（一）见图32，其优点跳接少，减少了光缆线路全程的衰减和故障率，便于数据库管理管理，缺点是光分路器后面的光缆数量大，对管道的需求量大，特别在光分路器集中安装时。OLT网络侧用户侧S/RR/SODNONU 1ONU n用户光缆网OBDONU 2图32 树形结构（一）示意图2）当采用两个或两个以上光分路器（OBD）按照级联的方式连接时就构成树形结构（二）见图33，优点是由于光分路器分散安装减少了对管道的需求，适用于用户比较分散的小区，缺点是增加了跳接点，即增加了线路衰减，出现故障概率增加，同时数据库的管理增加难度。网络侧用户侧R/SODNONU 1ONU n用户光缆网S/RONU 2ONUnOLTOBDOBDOBD图33 树形结构（二）示意图3.2 ODN的组网原则3.2.1 ODN结构的选择（1）在选择ODN结构时，应根据用户性质、用户密度的分布情况、地理环境、管道资源、原有光缆的容量，以及OLT与ONU之间的距离、网络安全可靠性、经济性、操作管理和可维护性等多种因素综合考虑；（2） ODN以树形结构为主，分光方式可采用一级分光或二级分光，但不宜超过二级。设计时应充分考虑光分路器的端口利用率，根据用户分布情况选择合适的分光方式；（3）星形结构（不含光分路器时）适用于有大数据量和高速率要求的用户。（4）一级分光（图33树形结构一)适用于商务楼、高层住宅等用户比较集中的地区高档别墅区； （5）二级分光（图33树形结构二)适用于住宅小区，特别是多层住宅、高档的公寓、管道比较缺乏的地区；（6）当用户分散、光缆线路距离相差悬殊，特别是郊区，可采用非均分光分路器，满足不同传输距离对光功率分配的需求，但设计时必须将光分路器每个输出端口的序号、插入损耗一一对应的在图上标注清楚。3.2.2 ODN与用户光缆网的对应关系逻辑上，ODN由馈线光纤、光分路器和支线组成，而用户光缆在物理结构上通常可分为三个部分，即主干光缆、配光缆、驻地网光缆。（1） 主干光缆部分：通常由用户主干光缆和一级光交接箱组成；（2） 配光缆部分：通常由一级、二级配光缆、二级光交接箱和光分纤箱组成；（3） 驻地网光缆部分：通常为大楼内或小区内部的配光缆、光分纤箱和光缆终端盒组成；（4）根据光分路器设置地点的不同，ODN各部分与用户光缆设施的对应关系如表4：表31 ODN各部分与用户光缆设施的对应关系光分路器设置位置光交接箱光分纤箱小区或楼内ODN馈线部分主干光缆主干光缆、光交接箱、部分配光缆主干光缆、光交接箱、配光缆、用户驻地光缆支线部分配光缆、用户驻地光缆部分配光缆、用户驻地光缆在设计带保护系统时，应注意系统保护部分和用户光缆网的对应关系，要考虑相应光缆和设施的保护。3.2.3 光分路器设置位置光分路器在用户光缆网中的位置有如下四种情况：（1）当采用一级分光方式，光分路器设在驻地网时，光分路器可安装在室内或室外，室内安装位置包括电信交接间、小区中心机房、楼内弱电井、楼层壁龛箱等位置。光分路器上连光缆可分别来自一级光交接箱、二级光交接箱或光分纤箱三种形式，如图34所示。此种方式主要适用于已建成的用户光缆网、小区规模较大且用户密度较高而集中、如高层住宅或商务楼等，也适用于用户驻地有条件设置光分路器、并有足够的管道资源的小区，例如高档别墅区等。OBD装在室内或室外ONUONUONU用户终端箱一级光交接箱二级光交接箱光分纤箱OLTODF一级配光缆二级配光缆主干光缆ODN驻地网用户光缆网局端用户端用户1用户2用户3图34 一级分光无源光网络结构图（一）2）当采用一级分光方式，光分路器也可分别设在主干层或用户配光缆层，设在主干层时，光分路器可分别安装在一级光交接箱内、二级光交接箱或光分纤箱内，如图35所示。这种方式适合于用户分布非常分散的情况及新建的用户光缆网。ONUONUONUODN局端用户端驻地网用户光缆网用户终端一级光交接箱OBD二级光交接箱OBD光分纤箱OBDODB一级配光缆二级配光缆主干光缆OLTODF用户1用户2用户3图35 一级分光无源光网络结构图（二）3）当采用二级分光方式，一、二级光分路器均设在驻地网时，第一级光分路器可安装在小区中心机房、电信交接间或室外，第二级光分路器可安装在楼内弱电井、楼层壁龛箱等位置，光分路器上连光缆可分别来自一级光交接箱、二级光交接箱或光分纤三种形式，如图36所示。此种方式比较适合于多层或小高层公寓楼等。驻地网用户光缆网一级光交接箱二级光交接箱光分纤箱一级配光缆主干光缆ODN局端用户端OBD装在室内或室外用户终端二级配光缆ONUONUONUOLTODF用户1用户2用户3图36 二级分光无源光网络结构图（一）（4）当采用二级分光方式时，第一级光分路器分别安装在光交接箱或分纤箱内，第二级光分路器设在驻地网，连接方式见图37所示。此种方式主要适用于接入分散的、组合成小群的用户以及新建的用户光缆网。支线线路主线线路ONUONUONU用户终端箱OBD装在室内或室外一级光交接箱OBD二级光交接箱OBD光分纤箱OBDODBOLTODF一级配光缆二级配光缆主干光缆ODN局端用户端用户1用户2用户3图37 二级分光无源光网络结构图（二）3.3 EPON在小区通信接入中的应用模式在小区接入中，ONU可设置在用户端（FTTH）或楼道（FTTB），光分路器可设置在楼道或小区机房。目前常用的小区通信接入模式是FTTH和FTTB+LAN。3.3.1 FTTH模式对于FTTH模式，由于用户数不确定，为了提高设备的利用率、降低成本及方便维护，光分路器的设置应相对集中，采用一级分光，可选择在小区机房或者小区内的光交接箱。采用这种方式建设，无论用户数多或少，设备的利用率都是最大化的，但是用户数较多时对接入光缆的需求量相对较大。网络结构如图38所示。图38 小区FTTH模式3.3.2 小区FTTB+LAN模式对于FTTB模式，ONU设置在楼道，一般需要配合楼道交换机进行业务的接入，光分路器的设置建议与FTTH方式相同。网络结构如图39所示。图39 小区FTTB+LAN模式第4章 EPON技术在裕民家园小区中的方案设计4.1 组网原则4.1.1 组网指导思想现代的网络结构应满足当前迅速增长的多种业务需求和承载各种应用系统，提供网络能力、优化网络结构、加强网管功能、完善支撑系统和业务平台，满足用户对网络层面的业务需求，同时为应用层面的业务拓展提供基础保证。保证网络的可靠性和可管理性。4.1.2 组网基本原则为组建能够提供以上多种业务服务，并保证网络能够高效快速运行，在网络系统的软硬件设计过程中，应当遵循以下设计原则:(1)先进性:本系统必须采用先进的技术和设备，这一方面反映了系统所具有的先进水平，另一方面又使得系统具有强大的发展潜力。同时，由于本系统是一个实际使用的工程，因此其技术和设备又必须是相对成熟的。所以，在投资费用许可的条件下，应当充分利用现代最新的技术，最可靠的技术成果，以使本系统尽可能在较长的时间内与社会发展相适应。从长期的观点看，这也是最节省经费的。(2)可靠性:必须考虑采用成熟的技术与产品，在设备选型和设计各方面都尽量减少故障的发生口(3)可维护性:可维护性是当今应用系统成功与否的重要因素。这里所指的可维护性包含易于故障的排除和日常管理操作方便两层含义。(4)安全性:随着科学技术的高速发展和社会进步，各种违法犯罪分子的作案手段也不断翻新。因此，对于系统安全的考虑应当足够重视。如果不采取有效措施，系统的安全将会受到损害。所以，必须采取防卫各种形式与途径的非法破坏。(5)整体性: 系统的整体性涉及到方方面面，本系统应该构建一个各个子系统集成的统一平台，以形成一个有机的智能小区系统。(6)实用性:设计本系统，应首先考虑能满足小区功能要求和实际应用的需要。(7)开放性:为保证各供应商的产品协同运行，同时考虑投资者的长远利益，本系统必须是开放式系统，并结合相关的国际标准，工业标准执行。(8)可扩充性 :本系统考虑今后发展的需求，因而必须具有在系统产品系列，容量与处理能力等方面的扩充与取代的可能。这种扩充不仅充分保护了原有的投资，而且具有较高的综合性能价格比。(9)规范性:由于本系统属于一个综合性系统，在系统设计和建设初期应着手参考各方面的标准与规范，并且应遵循该规范各项技术规定，并作好系统的标准化设计与管理工作。(10)软件系统应具有高可靠性和安全性。(11)软件系统应符合国家、行业标准以及国际标准，以便软件产品的升级并支持新的硬件产品.软件系统应采用中文图形界面，便于操作。4.2 业务需求和技术要求业务需求：裕民家园小区共30幢居民楼，74个62单元，共计888户，距离小区通信机房1.5公里。需开通宽带数据和普通电话、电视业务，具备灵活开通IPTV等增值业务的功能，随时满足小区用户新的需求。技术要求：EPON设备能支持多种业务传送，包括语音、高速率数据、电视业务。物理覆盖距离满足20KM提供OAM&P的管理能力针对PON下行数据以广播方式传送，需提供安全保护机制。4.3 设备配置对于一个需要实现宽带接入的网络，需要首先分析总体解决方案。包括：OLT的设计：确定OLT的放置地点，根据机房环境确定OLT的电源配置，根据用户数量确定OLT的EPON系统数量，根据业务类型和上行带宽需求确定OLT的上联接口类型，速率和端口数量等。ONU的设计：根据用户数量和分部确定ONU的数量及其与OLT的距离，根据用户业务需求确定支持相应功能的ONU类型等。4.3.1 OLT设备烽火OLT（AN5116-02）简介:本次设计采用的设备是烽火OLT（AN5116-02），该设备主要由核心交换模块、上联接口模块、用户接口模块三部分组成。核心交换模块：提供交换网络平台和交换控制系统。上联接口模块：其中千兆上联接口提供数据业务，E1上联接口提供TDM语音业务。用户接口模块：提供EPON用户接口或STM-1接口。采用全IP内核，即设备内部流动的都是IP数据包，设备中信号的流向如下图所示。数据的处理过程分为上行数据处理和下行数据处理。当上行数据经过PON接口进入EPON用户接口卡，经过该卡处理后将EPON数据流回复成以太网数据流，再送入GSW核心交换卡，经过交换处理后传到上联卡，完成上行数据业务的处理。下行数据由上联千兆卡进入AN5116-02系统，GSW核心交换卡收到数据后，根据目的MAC地址确定相应的输出端口，并将数据转发至相应的EPON用户接口卡上，再由EPON用户接口卡向ONU转发。AN5116-02设备主要由千兆核心交换卡(GSWC)、千兆上联卡(GUP)、EPON接口卡(EC2)、窄带控制卡(AC16)