《FTTH培训资料》PPT课件

FTTH培训课件,贵州省邮电学校,2011-7-26,2020/5/11,2,目录电信网光纤通信概念光纤接入网基础、FTTH概念PON接入网概念（GPON)ODN网络结构,、,2020/5/11,3,电信网,2020/5/11,4,电信网的定义,电信网是为公众提供信息服务，完成信息传递和交换的通信网络。电信网由节点和链路组成。,2020/5/11,5,电信网的体系结构,数据流层,传输层,数据链路层,网络层,物理层,应用层,会话层,表示层,应用层,2020/5/11,6,(1)物理层(PhysicalLayer)物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。为此，该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。,2020/5/11,7,(2)数据链路层(DataLinkLayer)数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。此外，数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。,2020/5/11,8,(3)网络层(NetworkLayer)网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（路由）将数据包送到目的地。另外，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。,2020/5/11,9,(4)传输层(TransportLayer)传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。传输层传送的协议数据单元称为段或报文。,2020/5/11,10,(5)会话层(SessionLayer)会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。,2020/5/11,11,(6)表示层(PresentationLayer)表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题，以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。(7)应用层(ApplicationLayer)应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。,2020/5/11,12,光纤通信概念,2020/5/11,13,光的本质,我们日常生活中的可见光的波长为390nm760nm。光纤通信所用的光波长范围在8001600nm的近红外区。,光波是一种电磁波，光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动（振动）。,2020/5/11,14,光纤通信定义,光纤通信以光波为载频，以光导纤维为传输介质的通信方式对于载波通信而言，载波频率（简称载频）越高，意味着可以用于通信的频带就越宽，通信容量就越大。由于光纤中传输的光波要比无线、电通信使用的频率高得多，因此光纤通信的通信容量要比无线、电通信有更大的通信容量。简而言之光纤通信能提供更大的带宽。,通信波段划分及相应传输媒介,2020/5/11,15,光纤通信优点,2020/5/11,16,光纤通信优点,2020/5/11,17,光纤通信缺点,2020/5/11,18,光纤通信系统,2020/5/11,19,光纤的结构,光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构,纤芯：折射率较高，用来传送光包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件护套：强度大，能承受较大冲击，保护光纤,2020/5/11,20,光纤的尺寸,2020/5/11,21,光纤导光原理,全反射条件：纤芯折射率n1大于包层折射率n2入射角大于等于全反射的临界角,入射角1=临界角,入射角1临界角,2020/5/11,22,光纤的类别,2020/5/11,23,光纤的类别,目前使用最为广泛,2020/5/11,24,光纤传输波段划分,当前运用的单模石英光纤，如G.652C，G.652D，已经基本消除氢损，它们的传输带宽，可以从1260nm到1675nm，共有415nm宽度。一般把这415nm宽度划分成O、E、S、C、L、U六个波段，具体划分方法如下：,2020/5/11,25,光纤的特性,2020/5/11,26,光纤的特性,2020/5/11,27,光缆的类别及碟形引入光缆的结构,加强件,阻燃外护套,光纤,加强件,阻燃外护套,光纤,金属自承件,碟形引入光缆,自承式碟形引入光缆,2020/5/11,28,光纤接入网基础、FTTH概念,2020/5/11,29,1接入网的定义从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网（CustomerPremisesNetwork，CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网指公用电信网部分。公用电信网又可划分为三部分，即：长途网（长途端局以上部分）、中继网（即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分）和接入网（即端局至用户之间的部分）。,2020/5/11,30,接入网是什么？,ITU-T的定义如下：接入网（AN）是业务节点接口（SNI）与相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体组成（例如线路设施和传输设施），为供给电信业务而提供所需承载能力的实施系统。,2020/5/11,31,从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展；综合业务应用对带宽的要求越来越高；不同的业务应用需要相应QOS技术保证；综合业务的需求导致接入手段不断增加。,接入网的发展特点,2020/5/11,32,“光进铜退”？,业务需求驱动-市场需求向高带宽、IP化方向发展；技术发展驱动-AG、IAD、EPON等新技术的成熟为光进铜退提供了多种的解决手段；铜缆成本驱动铜价上涨迅速，铜缆被盗严重；市场竞争驱动缺乏铜缆接入资源的运营商利用光接入抢占用户，做区域覆盖。,2020/5/11,33,接入网的拓扑结构,网络的拓扑结构是指组成网络的物理的或逻辑的布局形状和结构构成，可以进一步分为物理配置结构和逻辑配置结构。物理配置结构指实际网络节点和传输链路的布局或几何排列，反映了网络的物理形状和物理上的连接性。1星型结构当涉及通信的所有点中有一个特殊点（即枢纽点）与其他所有点直接相连，而其余点之间不能直接相连时，就构成了星型结构，又称单星型或大星型结构。,2020/5/11,34,2总线结构（链型或T型结构）当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结构；当中间各个点可以有上下业务时又称为总线结构，也称为T型结构。3环型结构当涉及通信的所有点串联起来，而且首尾相连，没有任何点开放时就形成了环型结构。4树型结构传统的有线电视（CableTeleVision/CommunityAntennaTeleVision，CATV）网往往采用树型-分支结构，很适于单向广播式业务。,2020/5/11,35,接入网的分类接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的,铜线接入网端局与交接箱之间可以有远端交换模块（RemoteSwitchingUnit，RSU）或远端（RemoteTerminal，RT）。端局本地交换机的主配线架（MainDistributionFrame，MDF）经大线径、大对数的馈线电缆（数百数千对）连至分路点转向不同方向。由交接箱开始经较小线径较小对数的配线电缆（每组几十对）连至分线盒。由分线盒开始通常是若干单对或双对双绞线直接与用户终端处的网路接口（NetworkInterface，NI）相连，用户引入线为用户专用，NI为网络设备和用户设备的分界点。铜线用户环路的作用是把用户话机连接到电话局的交换机上。,2020/5/11,36,光纤接入网,光纤接入网（或称光接入网）（OpticalAccessNetwork，OAN）是以光纤为传输介质，并利用光波作为光载波传送信号的接入网，泛指本地交换机或远端交换模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。OLT的作用是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信。ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配任务。ONU的作用是为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧。ONU的主要功能是终结来自ODN的光纤，处理光信号，并为多个小企事业用户和居民用户提供业务接口。,2020/5/11,37,混合接入网混合接入网是指接入网的传输介质采用光纤和同轴电缆混合组成的。无线接入网是以无线电技术（包括移动通信、无绳电话、微波及卫星通信等）为传输手段，连接起端局至用户间的通信网。,2020/5/11,38,(a)点到点的网络,(b)路边交换网络,(c)无源光网络即:PON,光纤接入网的接入方案,2020/5/11,39,根据光纤到达用户侧的位置不同,宽带光接入网的应用方式（建设模式）包括以下几种,这些模式统称为FTTNFiberToTheNode，光纤到节点FTTZFiberToTheZone，光纤到小区FTTCabFiberToTheCabinet，光纤到交接箱FTTCFiberToTheCurb，光纤到路边FTTBFiberToTheBuilding，光纤到楼FTTPFiberToThePremise，光纤到用户驻地FTTHFiberToTheHome，光纤到户FTTOFiberToTheOffice，光纤到办公室,FTTX的概念,2020/5/11,40,FTTX的概念,FTTX从形式上可以分为两种：有源光网络（AON），和无源光网络（PON）。其中无源光网络PON按照不同技术标准划分为APON、BPON、EOPN、GPON以全程光纤的方式实现最终用户的接入称为FTTXFTTX常用的PON技术为EPON和GPON目前我国FTTX领域中选用EPON、GPON技术为主，主要原因：政策推动、业务需求、市场竞争、降低成本,2020/5/11,41,光纤接入系统功能模型,业务节点功能,NMI接入网系统管理功能,OLT,ODN,UNI,S/R,ONTONT,SNI,R/S,FTTH系统的基本组成：!光线路终端（OLT，局端设备）,!光分配网（ODN，光纤环路系统，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）,!光网络单元（ONU，用户端测试）,2020/5/11,42,树型拓扑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了树形结构。其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，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。,2020/5/11,43,星型拓扑：是指局端OLT通过ODN和多个ONU相连，但在ODN侧仅连接一个ONU，中间没有OBD光分路器。这种拓扑结构方式是较少应用。OLT和ONU相连可以是一根链路，也可以是两根链路,2020/5/11,44,GPON系统的拓扑结构,光线路终端（OLT，局端设备）光分配网（ODN，光纤环路系统，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）光网络单元（ONU，用户端设备）,2020/5/11,45,EPON和GPON应用情况的对比表,2020/5/11,46,EPON和GPON应用情况的对比表,2020/5/11,47,PON接入网概念（GPON),2020/5/11,48,OLT,ONU,OpticalLineTerminal光线路终端,OpticalNetworkUnit光网络单元,PSTN,Internet,ONU,ONU,PassiveOpticalSplitter无源分光器,PassiveOpticalNetwork无源光网络,PON（PassiveOpticalNetwork）是一种是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络。它是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备（ONU）之间，通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网（ODN）连接的网络。,ODN,2020/5/11,49,运维成本低：无源光网络（PON），线路上没有有源器件，免维护和电耗。,带宽大：光纤接入带宽大，满足用户现在及未来带宽灵活需求。GPON上行1.25G/下行2.5G,节省光纤资源：点对多点（P2MP）接入，局端光纤分光后引出多路到户光纤。,覆盖范围广：接入层的覆盖半径20KM；满足“大容量、少局所”建网需求。,PON的优势,2020/5/11,50,GPON是什么？,2020/5/11,51,GPON是什么？,GPON（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，吉比特无源光网络）是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，最早由FASN（全业务接入网联盟）在2001年提出。,2020/5/11,52,GPON（Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks）三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。,为什么选择GPON?,2020/5/11,53,FTTC,FTTB,FTTH,OLT,OLT,OLT,ODN,路边,MDU,ONU,ONU,2.5GbpsDown/1.25GbpsUp,GPON接入网架构,2.5GbpsDown/1.25GbpsUp,2.5GbpsDown/1.25GbpsUp,2020/5/11,54,GPON网络基本性能参数,GPON目前的主流支持速率是：1.24416Gbit/sup,2.48832Gbit/sdown支持最大逻辑距离为：60km支持最大物理距离为：20km支持最大距离差为：20km分光比为1：64，可升级为1：128,2020/5/11,55,PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。,为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。,GPON的数据复用方式,2020/5/11,56,广播方式：GPON的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORTID来区分不同的业务的数据，ONU通过过滤来接收属于自己的数据。,GPON的数据复用方式-下行数据,2020/5/11,57,TDMA方式：GPON的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstreambandwidthmap字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有9120个时隙。,GPON的数据复用方式-上行数据,2020/5/11,58,OLT上行业务采用TDMA方式，ONU将业务封装入GEM帧中，然后若干个GEM帧组成一个TCONT，在分配的时间片内传送。,GPON的工作原理-上行业务,2020/5/11,59,OLT下行业务采用广播方式。OLT将业务封装入GEM帧中，然后若干个GEM帧组成GTC帧，下行传送。在ONU根据GEM帧中封装的GEMPORTID进行过滤。,GPON的工作原理-下行业务,2020/5/11,60,PON组网保护方式,主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护；保护OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障；上行采用1+1负荷分担方式。,OLT,分光器,PON端口A,PON端口B,上行端口A,上行端口B,下行1：1,上行11,ONU,ONU,ONT,2020/5/11,61,GPON网络保护方式,IFpon,IFpon,IFpon,1：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,备用光纤,TypeA光纤备份,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeBOLT端口备份,IFpon,设备没有任何备份措施.主干光纤故障后，由人工切换至备用光纤.业务肯定中断，中断时间取决于线路恢复时间.,OLT设备上有两个GPON接口.此种保护方式仅限于主干光纤出现故障时，系统会自动切换到备用系统，实现了对骨干光纤的保护。保护对象仅限于OLT与ODN之间的光纤故障和OLT单板硬件故障，对其他类型的故障没有涉及，可能存在严重完全隐患，无法满足客户需求。无法定位故障。,2020/5/11,62,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeC全备份方式,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,GPON网络保护方式,OLT和ONT上均有两个GPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。此种保护方式一种全保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复。实现难度较大，成本较高。其中一个端口试种处于空闲状态，造成系统带宽利用率低。,2020/5/11,63,IFpon,IFpon,IFpon,2：N分光器,OLT,ONU#1,ONU#N,TypeD混和备份方式,IFpon,IFpon,2：N分光器