毕业设计（论文）佛山网通EPON的FTTH工程方案设计

1、佛山网通epon的ftth工程方案设计摘 要如今，更多用户关注多样化、个性化的通信服务，宽带服务的需求已经上升到了一个新的台阶。随着iptv视频组播、点播业务的全面展开，对接入网提出了更高的带宽需求。现有宽带接入方式，如xdsl，已越来越不能满足用户高带宽、多业务接入的需求。随着光接入技术的发展，光纤到户的综合成本比以前有大幅度下降。目前进行ftth技术和业务的试验条件已经具备。本文主要讨论了佛山网通epon的ftth工程设计方案，对工程涉及的试验业务、网络结构、小区布线、带宽设计、ip地址规划、vlan划分、设备特性、odn设置等进行了详细的描述，并对该工程采用epon的ftth技术进行了详

2、细的分析。本次试验工程为佛山进行大规模的ftth商用奠定了基础。关键词：ftth ；epon ；iptv；方案设计；接入技术分析the epon ftth engineering design scheme of foshan cncabstractnowadays, more customers are concern with the diversity and personality of the communication service, the requirement for wide band service has been improved to a new stage. w

3、ith the development of iptv broadcasting, video on demand, more and more bandwidth of the access network is required. the existing wide band access methods such as xdsl could not satisfy the customers need for higher speed and multi-service. the overall cost of fiber to the home has been declined gr

4、eatly with the development of optical accessing technology, and nowadays the conditions of ftth technology and service test have been formed. this paper discusses the epon ftth engineering design scheme of foshan cnc. we gave detailed description in the test business, network structures, area cablin

5、g, bandwidth designing, ip address planning, vlan partition, equipment characters and setup of odn in the engineering, and analyze ftth technology based on epon in this scheme. the test engineering is a good foundation for large-scale commercial project of foshan cnc.key words：ftth ；epon ；iptv；progr

6、am of design ；analysis of access technology 目 录 论文总页数：29页1引言11.1课题背景11.2epon的ftth在国内外的发展现状11.3课题意义21.4论文构架32epon和ftth相关技术分析32.1ftth的解决方案32.1.1点到点的ftth解决方案32.1.2点到多点的解决方案42.2epon工作原理52.3epon帧结构62.4epon技术特点72.5epon的ftth技术与xdsl技术、lan技术主要性能指标比较82.6epon是ftth的最佳解决方案92.6.1成熟度比较92.6.2epon产业链102.7本章小结103工程方案

7、设计113.1系统总体方案113.2线路总体方案设计123.3小区布线133.3.1工作区子系统133.3.2配线子系统143.3.3干线子系统143.3.4设备间子系统143.4网络设计153.4.1网络结构153.4.2宽带设计163.4.3ip地址划分163.4.4vlan规划163.5光功率计算173.5.1语音数据光通道损耗估算183.5.2catv光功率预算193.6odn设置193.7本章小结194工程实现204.1设备选型及设备特性204.2光缆布放设计204.3其它需要说明的问题214.4性能和实现224.4.1iptv业务处理流程224.4.2iptv和catv业务的实现2

8、44.4.3性能总结254.5本章小结25结 论26参考文献27致 谢28声 明29 1 引言1.1 课题背景近几年来，随着电信技术的进步、电信管制体制改革以及电信市场逐步开放，用户对宽带业务的需求已不仅仅是通信功能，而是更高级的娱乐功能、教育功能、医疗功能等。简单说是3c综合需求，即通讯、消费电子和电脑应用的集中。用户更希望得到丰富多彩、独具个性的内容和应用。另一方面随着iptv视频组播、点播业务的全面展开，对接入网提出了更高的带宽需求，标清iptv带宽至少需要2mbps以上，高清iptv 带宽至少需要6到8mbps以上。如果一个家庭拥有多个iptv终端，这时需要的带宽将成倍增加。目前现有的

9、宽带接入方式，如xdsl接入，已越来越不能满足用户高带宽、多业务的需求。随着光接入技术的不断发展，光收发模块、olt（optical line terminal,光线路终端）和onu（optical network unit,光网络单元）的设备成本不断下降，目前实现光纤到户的综合成本比以前有大幅度的下降。光纤到户逐渐成为国内外通信行业的热点，可以预见在不久的将来，光纤到户将会成为用户接入的重要手段，而epon（ethernet passive optical network,以太无源光网络）正逐渐成为ftth的热点解决方案。考虑到当前ftth 在技术方面尚不如adsl/adsl2+成熟，综合成

10、本还很高，因此，ftth 尚未达到大规模商用的阶段，但进行技术和业务试验的条件已经具备。1.2 epon的ftth在国内外的发展现状电信网发展目前正进入了一个历史转折点，宽带化、ip化以及业务融合化的趋势已非常明显，而ftth作为整个电信网接入部分的发展目标，已不再是遥不可及了。业界对ftth的关注热情日趋高涨，对ftth相关技术、市场、标准化的讨论也不绝于耳。在实现ftth（fiber to the home，光纤到户）的技术中， epon可以说是最受关注的明星。在目前的所有ftth网络中，epon是应用最为广泛的主流技术。1）epon的ftth在国外的发展情况日本是全世界ftth发展最快的

11、国家，早在20世纪90年代初就开始了ftth的商用试验，而2000年后就进入了规模部署的阶段。截止到2004年底，全日本ftth已通达1800万家庭。美国是世界上最大的宽带接入市场。美国的宽带接入是以电缆电视和adsl为主发展的，近来fttp和ftth也引起了不少地方政府和中小运营商的兴趣。据统计，美国到2004年底有43个州使用ftth，用户数达到了162万户，全美国有大约270个ftth项目。而欧洲曾经是光纤接入网实验与部署最早的地区。英国、德国从80年代末就开始实验和计划部署ftth，但是由于成本和技术的不成熟以及需求跟不上，早期用pon部署ftth失败了。欧洲发展ftth非常缓慢，这主

12、要归结于欧洲经济的不景气以及主要运营商的运营近况不佳，而政府也没有相应的配套政策出台。欧洲2004年敷设了约50万ftth用户，大多数ftth项目都属于实验或小规模试商用阶段。综上所述，在推进ftth方面，日本相对激进，美国相对稳健，欧洲相对保守。2）epon的ftth在国内的发展情况epon自诞生之来，其技术在国内得到了相当的认可。我国从epon国际标准制定一开始就把epon列入国家的“863”重大项目，支持烽火和格林威尔等国内优秀厂家对epon关键技术进行攻关。2004年初完成“863”项目验收后又投入滚动资金支持优秀厂商进行epon系统的商业化推广。而且信息产业部也于最近发布了我国关于e

13、pon的第一部行业标准“接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络(epon)”，关于epon测试的行业标准的制定也已经进入了第二阶段。2004下半年，国内一些运营商的先行者就开始部署实施ftth网络，并取得了巨大的成果。在2005一年之中，中国电信和中国网通相继进行了epon的设备测试，测试结果充分认可了epon技术的成熟和可行程度。随后，国内涌现出了大量的ftth工程，基于epon的ftth建设已经在如火如荼的展开之中了。但由于技术的限制、dsl的霸主地位，epon的ftth目前在国内处于市场启动阶段，离大规模的商业部署还有一段距离。1.3 课题意义随着电信行业的快速发展，用户对网络带宽的需

14、求不断提高，传统的铜缆网络已达不到用户的需求，这就迫切需要新的宽带接入技术。而ftth技术足以提供高带宽以满足用户的需要，并具有长距离的传送能力，强防干扰能力。而在实现ftth技术中，epon技术是最受欢迎的。epon的ftth技术已在国外得到了商业应用，技术已相对比较成熟，而在国内，大多都是电信运营商各自的试验阶段，以待技术相对成熟稳定后，再投入到商用阶段。佛山地区此前还没有过任何此类相关的商用试验，网通此次的epon的ftth工程试验是佛山地区的首次试验，开创了先例，并总结了工程中的经验以及暴露出的问题，为后面的大规模商用推广打下了技术基础。1.4 论文构架本论文是佛山网通epon的ftt

15、h工程方案设计的阐述、总结和分析。论文主要由引言、epon和ftth相关技术分析、工程方案设计、工程实现和结论5部分组成。其中核心部分为本论文的第3部分即工程方案设计，它是本课题的主体。2 epon和ftth相关技术分析2.1 ftth的解决方案接入网是整个电信网最具有技术挑战性的区域之一。为了满足用户对带宽日益增长的要求，实现接入网的高速化、宽带化和智能化，各种接入技术层出不穷。光纤具有高带宽、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点,正在得到迅速发展和应用。而光纤接入网结构中的ftth是一种全光纤网，即从本地交换机一直到用户全部为光连接，中间没有任何铜缆，也没有有源电子设备，是真正全

16、透明的网络。全透明光网络，对传输制式（例如pdh或sdh，数字或模拟等）、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务，是一种理想的业务透明网络，是用户接入网发展的长远目标。ftth由于其高带宽的优点成为理想的接入网技术，也是光纤接入网发展的一种理想的形式。ftth是20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，但由于成本、技术、需求等方面的障碍，至今还没有得到大规模推广。然而，这种局面最近有了很大的改观，由于政策上的扶持和技术本身的发展，在沉寂多年后，ftth技术再次成为热点，步入快速发展期。新技术、新设备、新的网络建设计划不断推出，引起了业界的关注。预计今后几年，ftth接入技术将会有很

17、大的发展。ftth涉及的技术很多，包括光器件、光传输系统、光纤光缆安装、维护监控等方面，这其中传输技术和设备是关键，而epon和gpon(gigabit pon,千兆无源光网络)技术便是公认的实现ftth的最佳技术之一。ftth有着mc(media converter，媒体转换器)及pon (无源光网络)两项技术。mc主要用来取代传统以太网络所使用的铜线，采用点对点(point to point, p2p) 的网络拓扑方式，将100mbps的服务通过光纤传送到用户家中。pon的架构主要是将从光纤线路终端设备olt下行的光信号，通过一根光纤经由光分路器splitter无源器件，将光信号分路广播给

18、各光用户终端设备onu/t，大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源等成本，而成为ftth最新热门技术。用光纤连接用户，主要有两种方案：点到点的ftth解决方案和点到多点（epon的ftth解决方案和gpon的ftth解决方案）。2.1.1 点到点的ftth解决方案ftth点到点结构是从中心局站到每个用户都用一个根光纤。方案图如图2-1所示： 图2-1点到点方案点到点系统的优势：避免了复杂的上行同步技术和终端自动识别技术，上行的全部带宽可被一个终端所用，利于带宽扩展。点到点系统劣势：设备和光纤成本很高。2.1.2 点到多点的解决方案ftth点到多点结构是把从中心局站出来的光信号分

19、路并分配到多条光纤上进行传输。图2-2点到多点方案点到多点系统的优势：有着明显的成本优势，大大降低了光收发器的数量和光纤数量，并降低了中心局所需的设备机架空间。epon方案和gpon方案均属于点到多点：1）epon的ftth的解决方案：网络核心设备是光纤交换机，安装在局端或小区接入机房。光纤交换机通过1000m/100m速率与internet网络边缘路由器或汇集交换机相连，实现小区网络接入internet。光纤交换机通过光纤和点对点的方式以双工100m速率与放置在用户家中的光网络单元相连，实现用户通过光纤接入internet光纤交换机与光网络单元的链接。其选择单纤双向方式。解决方案如图2-3：

20、图2-3 epon方案 2）gpon的ftth解决方案gpon继承了g.983的成果，具有丰富的业务管理能力。gpon具有覆盖任何出现的新业务的适配能力，包括数字视频、存储网络、电子商务等。gpon具有面向未来的、可升级的多业务环境，能为将来的业务提供清晰的转移路线。而不需要中断和改变现有的gpon设备，也不需要以任何方式改变其传输层。2.2 epon工作原理 epon是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树形。epon系统由局侧的olt、用户侧的onu和odn（optical distribution network，光分配网络）组成，为单纤双向系统。epon系统采用w

21、dm技术，实现单芯双向传输（下行1550nm，上行1310nm），下行方向（olt到onu），olt发送的信号通过odn到达各个onu；在上行方向（onu到olt），onu发送的信号只会到达olt，而不会到达其它的onu。为避免数据冲突并提高网络利用率，上行方向采用tdma多址接入方式，并对各onu的数据进行仲裁。odn在olt和onu间提供光通道。olt位于网络侧，放在中心局端，它可以是一个l2交换机或l3路由器，提供网络集中和接入，能完成光/电转换、带宽分配和控制各信道的连接，并实时监控、管理及维护功能。onu位于用户侧，采用以太网协议，实现以太网第二层第三层交换功能。plt与onu之间通

22、过无源光分路器连接，光分路器用于分发下行数据和集中上行数据。除了终端设备，epon中无需电器件，因此是无源的。epon的工作原理如图2-4和图2-5所示：图2-4 epon上行工作原理上行方向使用tdma（time division multiple access，时分多址接入技术），多个onu的上行信息组成一个tdm信息流传送到olt。上行方向通过tdma方式进行业务传输，onu根据olt发送的带宽授权发送上行业务。图2-5 epon下行工作原理在下行方向，olt将数据以可变长度的数据包广播传输给所有在epon上的onu，每个包携带一个具有传输到目的地onu标识符的信头。当数据到达onu时，

23、由onu的mac层进行地址解析，提取出属于自己的数据包，丢弃其他的数据包。下行方向的光信号被广播到所有onu，通过过滤的机制，onu仅接收属于自己的数据帧。2.3 epon帧结构epon下行传输帧结构如图2-6：图2-6 epon下行传输帧结构由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成，其传输速率为1.25gb/s，每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。含有同步标识符的时钟信息位于每帧的开头，用于onu与olt的同步，每2ms发送一次，同步标识符占1个字节。按照ieee g.802.3组成可变长度的数据包，每个onu分配一个数据包，每个数据包由信头、可变长度净负荷和误码检测域组成。epon上行帧

24、结构如下图2-7：图2-7 epon上行传输帧结构连接于光分配器的各onu发送上行信息流，经过光分配器耦合到共用光纤，以tdm方式复合成一个连续的数据流。此数据流以帧的形式组成，其帧长与下行帧长一样，也是2ms，每帧有一个帧头，表示该帧的开始。每帧进一步分割成可变长度的时隙，每个时隙分配给一个onu，用于发送上行数据到olt。2.4 epon技术特点epon（以太无源光网络）是基于以太网技术的宽带接入系统，它利用pon的拓扑结构实现以太网的接入。epon融合了pon和以太数据产品的优点，epon系统能够提供高达1gbit/s的上下行带宽。由于epon采用复用技术，支持更多的用户，每个用户可以享

25、受到更大的带宽。epon系统不采用昂贵的atm设备，能与现有的以太网相兼容。由于无源光器件有很长的寿命，户外线路的维护费用大为减少。epon不仅能综合现有的有线电视、数据和话音业务，还能兼容未来的业务如数字电视、iptv、voip、电视会议和vod等等，实现综合业务接入。1）局端(olt)与用户(onu)之间仅有光纤、光分路器件等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源设备、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本。2）epon采用以太网的传输格式，同时以太网也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性、消除了传输协议转换带来的成本因素。3）采用单纤波分复用技术，仅需一

26、根主干光纤和一个olt，传输距离可达20公里。在onu侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低olt和主干光纤的成本压力。4）上下行均为千兆速率，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tdma共享带宽。高速带宽，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽。5）点对多点的结构，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，充分保护运营商的投资。6）epon具有同时传输tdm、ip数据和视频广播的能力，其中tdm和ip数据采用ieee802.3以太网的格式进行传输，辅以网管系统，来保证传输质量。7）epon的光路可以使用

27、两个波长，也可以使用三个波长。在使用两个波长时，下行使用1550nm，上行使用1310nm。该系统可用于分配数据、语音和ip交换式数字视频业务给用户。在使用三个波长时除下行使用1550nm，上行使用1310nm外，可增加一个1550nm窗口（15301565nm）。该系统除提供两个波长业务外，还提供catv业务。2.5 epon的ftth技术与xdsl技术、lan技术主要性能指标比较epon的ftth技术无论是在最大带宽还是传送距离上都都明显优于xdsl和现有的lan技术，其性能指标比较见表2-1：表2-1 epon的ftth技术与xdsl、lan技术性能比较采用技术adsladsl2+vds

28、lvdsl2lanepon链路性质不对称不对称对称不对称对称不对称对称对称带宽(最大值)上行640k1m26m6.4m100m小于100m多用户共享带宽，一般平均4m/户多用户共享ge带宽，保证30m/户，可灵活配置下行6.144m25m52m大于100m最佳传输距离1km以内0.3km以内1km以内0.1km以内5km从上表可以看出epon的ftth传输距离长，可以大大节省接入点机房数量及机房配套设施，并且还可以满足真正意义上的“三网合一”的带宽需求。2.6 epon是ftth的最佳解决方案以光纤为传输介质的ftth在带宽方面的巨大优势使它成为未来网络接入发展的最终目标。无源光网络（pon）

29、技术因其节约线路资源、运维便捷、设备预期成本较低等多方面的优势而被认为是ftth的终极解决之道。atm无源光网络(apon)、以太网无源光网络(epon)和吉比特无源光网络(gpon)是目前pon领域中存在的三种技术体制。由于当前atm技术整体发展受阻，atm在国内逐渐退网，因此apon在国内未获发展。epon和gpon谁将主导ftth大潮并成为ftth的最佳解决方案，只有从技术和产业链的成熟度以及是否符合国情的角度出发才能得到正确的答案。2.6.1 成熟度比较（1）标准成熟度 gpon技术是fsan/itu继apon以后制定的又一宽带pon标准。作为一种灵活的吉比特光纤接入网技术，gpon是

30、以atm信元和gfp（generic framing protocol，通用成帧协议）承载多业务，支持更高的速率和对称/非对称工作方式， 同时还有很强的支持多业务能力，并且对各种业务类型都能提供相应的qos保证。因此，gpon的标准相当复杂，技术实现难度非常高。 epon的标准化工作则主要由ieee的802.3ah工作组来完成，其标准制定基本原则是：尽量在802.3体系结构内进行efon的标准化工作。以ethernet技术代替atm技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽，更低成本和更强业务能力的结合体，并且技术已成熟，在当前具有很强的现实发展意义。 （2）技术成熟度 核心芯片和光收发

31、模块一直是pon系统的技术核心部分,可以说它们是评判pon系统技术成熟与否的重要标准。目前可提供epon核心芯片的专业厂商数量众多，如今epon的核心芯片已经发展到第三代阶段。而对于gpon而言，由于技术复杂，除gpon设备厂商自主设计的gpon芯片外，目前还没有专业的芯片厂商推出商用gpon核心芯片。epon光收发模块技术发展也已经较为成熟，核心控制模块已经规模生产，而gpon系统的相应核心模块还不太成熟，其核心控制模块目前仅处于试验阶段，还难于实现规模商用。 2.6.2 epon产业链1）产品逐步成熟化 由于1eee的efon标准化工作比itut的gpon标准化工作开展得早，其802.3标

32、准系列已经成为业界最重要的标准。目前，适合中国运营商要求的互通规范已在制订当中。市场上的epon产品正逐步走向成熟。不少传统的主流电信设备厂家如富士康、烽火、ut斯达康等已进入了epon领域，并且相继推出了epon全套产品。 2）epon和gpon定位于不同市场 从理论上分析，gpon相对于epon具有较大的优势但是，gp0n在功能上的优势很大程度是以技术和设备的复杂性为代价换来的，因此gpon设备成本较高。epon与gpon技术在标准成熟度、带宽利用率、业务支持能力、安全性等方面的差别对于大多数家庭用户使用来说并不十分明显。对于普通用户而言，gpon的优势无法充分体现。以最低的成本支持主要业

33、务需求比完美但昂贵的方案更容易受到绝大多数家庭用户的认可，也就是因为这个原因，epon在全球ftth战役里获得了巨大成功。越来越多的运营商和用户接受了epon作为ftth的最优解决方案。 总的说来，我们不难看到当前epon技术不仅与gpon技术定位不同，而且相比较起来成本更低、技术和产业链更成熟，是当前ftth的最佳解决方案。综合目前的种种原因，epon是ftth的最佳解决方案。 2.7 本章小结本章对ftth和epon技术进行了论述分析，包括ftth的发展趋势，ftth的主要组网方式，特别是对epon技术进行了详细的阐述，如epon的帧结构、epon的工作原理。最后用epon的ftth技术与

34、dsl、lan技术主要性能指标比较，突出了epon的ftth的优越性，并详细阐述了epon为什么能成为ftth的最佳解决方案。其技术分析为下面具体的工程试验打下了强有力的理论基础。3 工程方案设计3.1 系统总体方案本次试验地点选在佛山市华远西路电信宿舍楼，试验业务主要为iptv、catv和宽带高速上网。在此项目中，odn（光分路器）采用1：32的分路比，一次分支，经过二级分纤盒，再通过室外光缆配线箱连接到用户家中，以方便后期施工与维护。考虑整体解决方案的性价比，catv业务中的电视信号采用一个独立于 epon的子系统来实现（即采用基于1550 nm窗口的pon系统传送电视信号至用户）。epo

35、n系统olt主设备单子框具有16个线卡槽位，每个epon卡提供两个epon接口，故单子框满配能提供32个epon接口。佛山市华盛网通宿舍区共计用户56户，按照1：32的分路比计算共需2个epon接口，因此需采用一台epon主系统设备，仅需在主系统设备上插1块epon接口卡即可。如果佛山市华远西路电信宿舍楼实验需要扩展，仅需增加epon接口卡即可完成扩容。根据catv业务承载方式，有单纤和双纤两种方案可以实现佛山网通epon的ftth工程“三网合一”的业务需求，下面就两种方式做简单分析比较。单纤方案： 将1550 nm的catv的电视信号经过edfa（掺铒光纤放大器，用于补偿光分支损耗和光纤损耗

36、）后与其他的业务信号合波到一根光纤上后（也就是将catv信号、话音、数据业务等都通过合波器进行合并），跳接到 odf架，经过1： 32分路器分支后，再传输到室外光交接箱连接最终用户。单纤方案网络拓扑如下图：图3-1 单纤方案网络结构双纤方案：epon主系统设备的 epon接口的光纤直接跳接到odf(optical distribution frame, 光纤配线架)架，传输到室外光交接箱，经过1：32分路器分支后，连接到最终用户。考虑需要提升有线电视信号功率，同时为了满足每个用户一根单纤到户传输catv电视信号，catv电视信号经过edfa放大后直接跳接到odf架，再经1：32分路器分支后经光

37、缆传输到室外光配线箱，最后连接最终用户。双纤网络拓扑如下图：图3-2 双纤方案网络结构在此方案中，用户采用两根光纤进行连接，一根传输数据和语音，另一根传输catv电视信号。特别要注意的是，在采用双纤方案时，1：32分路器的数量要加倍。上述两种方案都能实现光纤入户和“三网融合”。单纤方案能在一根光纤上传送所有业务。双纤方案由于减少了合波/分波器件，所以造价较低，不过光缆的敷设成本增加了。但是，由于双纤方案不仅可降低项目总体投资，而且catv电视信号是单纤单独传输，便于未来运行维护，因此本项目决定采用双纤方案。epon主系统设备采用v5接口连接到c&c08程控交换机，按照1：4的集线比，仅需1个e

38、1物理接口上连即可（1304120，用户数56）。epon主系统设备网络侧数据接口提供4个ge接口（光/电可选），且该设备支持级联、trunk（端口汇聚）和stp（生成树协议）。考虑到ftth应用的带宽以及网络安全，本次工程采用两个ge接口trunk连接到佛山城域网。网管采用带外传输（采用经过协议转换器转换为g.70接口通过sdh上传）到佛山网通网管中心，由其统一管理。3.2 线路总体方案设计据ftth网络系统方案, 本工程的光分路器是由4个分光器、局端 odf架、主干光缆、室外光配线箱(室外odf箱)和配线光缆组成的无源光网络。本次工程为双纤网络，每个用户均有两根光纤引入，一根光纤传输数据与

39、语音，一根光纤传输 catv电视信号。中心通信机房设于一楼的电信设备间，所有odn光通信设备均集中在机房内统一管理。按照宿舍区内住宅楼的楼层分布，在佛山市华远西路电信宿舍楼的3楼和7楼各安放一个二级光分纤盒（不含光分路器），由于尾纤进入户内易被损坏，因而在每个光缆分纤盒内预留两芯备用，此两芯光纤一方面可在故障发生时节约抢修时间，另一方面可在排除故障时对比测试纤路。局端的odf架到佛山市华远西路电信宿舍楼的电信设备间的odf架之间的光纤为主干光纤；而二级光分纤盒到odf箱之间的光缆为配线光缆。在每层楼放置一个室外光配线箱(室外odf箱)，每层楼的用户由引出光缆。4个1：32分光器的出纤数量为32

40、4128条（1：32光分路器的出纤数量为32）。带接头的用户尾纤在每层楼的odf箱成端，两者互相连接。线路图如图3-3：图3-3 线路系统图3.3 小区布线 ftth光纤布线系统目前尚无设计和施工标准，大体上可沿用综合布线系统几个子系统进行设计实现。3.3.1 工作区子系统工作区子系统是一个从信息插座延伸至终端设备的区域。工作区布线要求相对简单,这样就容易移动、添加和变更设备。该子系统包括水平配线系统的信息插座、连接信息插座和终端设备的跳线以及适配器。1）ftth智能终端盒ftth智能终端盒有多种型号，根据佛山市华远西路电信宿舍楼的建筑条件，选择了嵌入式终端盒，该智能终端盒作为光纤到户和家庭室

41、内综合布线的界面。可端接 ftth的光纤和用户端onu，并可安装电视、数据、语音接线模块和rj45插座。本工程根据住宅平面图，选择多媒体家用配线箱的型号和大小，并将其挂装或嵌装在用户室内靠近大门的内墙上，距室内地面约0.3 m。在家用配线箱内装有3孔220v/10a电源插座面板，由家庭电力线引入电源。2）onu用户终端设备本项目采用一款小型的全业务家用型onu用户终端设备zxv10 d500，安装在ftth智能终端盒中。onu通过外置电源模块供电，并配后备电源以解决断电后通信的难题。onu的外置电源、后备电源模块和蓄电池也装在ftth智能终端盒内。由用户室内引入市电220v，经过电源模块转换为

42、直流12v给onu供电，后备电源模块和蓄电池可在室内断电的情况下，保证电话正常使用。3.3.2 配线子系统配线子系统由光纤插座( 或onu光口插座)、配线光缆、光配线设备和光跳线等组成。它处于二级分纤盒和工作区之间，一端接在 onu光口插座或光纤插座上，另一端接在二级光分纤盒上，将干线子系统线路延伸到用户工作区。本工程的配线系统由分纤盒分出与所用户数相当的双芯单模光缆引入到各层的壁挂式室外光配线箱，并由此分出16芯室外单模光缆以线型拓扑延伸到所辖的住户，最后连接onu。根据小区建筑平面图和配线光缆用量估算， 本工程配线系统共需16芯室外单模光缆1400m，双芯室内单模光缆56条，每条平均长度1

43、5 m，双芯室内单模光缆一头端接sc/apc接头。配线光缆通常选用单模光缆，也可用多模光缆。3.3.3 干线子系统干线子系统由光配线设备、主干光纤、光跳线等组成。它连接设备间（通信室）或入口设备，是建筑物或小区内光网络系统的中枢。主干光缆的一端接于设备机房的主配线架上，另一端通常接位于分支点的光缆交接箱内光纤配线架或无源分光器。本次工程的季华数据楼至华远西路电信宿舍楼之间的光纤属于干线系统。1）主干光缆用量计算主干光缆长度应根据小区平面图和光缆路由估算,并留15%20%的余量。根据华远西路电信宿舍楼区通信管路图， 本工程从1楼的电信设备间的一级分纤盒引出两条4芯光缆至3楼和7楼的二级光分纤盒，

44、长度为200m。由季华数据楼到华远西路电信宿舍楼之间的光纤为4000m。2）主干光缆通常选用单模室外或室内光缆，距离在5 km以内，也可用多模光缆，芯数应按分支数确定并留有余量。本工程选用gydta-28芯层绞式光纤带缆和 gydxtw-144芯光纤带缆。3.3.4 设备间子系统设备间子系统包括 ftth网络的主干光纤配线设备和olt等，本工程的设备间有两间。一间设在季华数据楼，另一间设在华远西路电信宿舍楼的电信设备机房。配线设备主要有odn网络侧终端2.2m光配线架（odf）三个，2m网络设备机柜（olt机柜）一个。1）主干光纤配线设备在主干光纤配线设备上，通过插接式连接方式将一端连接在光纤

45、端的配线架上，另一端连接在设备端的配线架上。此选用高0.75u、容量12芯的odf抽屉式光配线托盘和含 6个托盘、高4.5u容量为126=72芯的odf光单元盒，2.2 m光配线架(odf)满配容量为720芯。一个抽屉式光配线托盘可安装两个1：32分光器。本工程所用4个1：32分光器安装在2.2m光配线架(odf)内, 共占用2个抽屉式光配线托盘。2）catv光节点设备本工程epon和catv的电视信号系统各自使用两个1：32分光器分路的 pon。catv的 pon使用1550 nm窗口，支持64户收看。catv的光节点设备由1个edfa、2个1：32分光(路)器、一块网管板以及相应的电源组成

46、。本次工程catv光节点设备与epon主系统设备同机柜安装，便于管理、方便维护。3.4 网络设计3.4.1 网络结构本期试验规模为1栋楼，此栋楼楼层为8层，首层为车库，二至八层为住户，每层有8户，共计用户56户。该楼首层有一间电信设备间。佛山ftth试验工程的网络结构为：olt设备安装在季华机楼数据机房，经ge口上联到本机房的城域网汇聚交换机华为8512设备，通过城域网访问internet和iptv系统；而在语音业务方面通过v5接口上联到本地的语音业务交换网c&c08程控交换机。而catv电视信号经过edfa放大后直接跳接到odf架。odn网络采用一级分光光网络。ont放置在用户处。工程网络图

47、如图3-4：图3-4 工程网络结构3.4.2 宽带设计佛山ftth试验工程的上网业务及iptv业务共享ge接口上联至城域网，带宽需求如下表3-1:表3-1 所需带宽总计业务名称用户数带宽/用户收敛比上联带宽小计上网业务564m60%0.13175giptv566m40%0.13175g城域网上联带宽总计：0.2625g (0.0.13175g+0.13175g=0.2625g)从上表可以看出本期上网业务及点播iptv业务上联只需一个ge以太网接口即可满足带宽需求，但是考虑到实际应用的带宽，以及为以后扩容方便，本单项工程在olt设备上配置了两个ge光口和两个100/1000m电口(本期只需上联一

48、个ge口)。本期的catv电视信号是由一根单光纤传送，带宽完全能够满足。3.4.3 ip地址划分ip地址分配原则：首先不影响原有的网络结构，尽量节省ip地址，充分考虑网络安全性能。对于此次ip地址规划建议如下：对于数据业务，采用传统的pppoe拨号认证方式，ip地址分配由bras（宽带接入服务器）完成。在pppoe认证过程中，pc客户机直接向bras申请ip地址。佛山ftth试验工程所需ip地址如表3-2：表3-2 ip分配表业务涉及设备是否重新分配ipip类型所需ip数量备注olt设备zxpon c200是静态ip1网管地址网管服务器zxnm01否静态ip1网管地址catv、iptvb500

49、是动态ip每台stb一个，112动态配置高速上网pc机是动态ip每台pc一个，56动态配置（c200：中兴的olt设备型号；zxnm：中兴的数据网管系统；stb：机顶盒）3.4.4 vlan规划在佛山ftth试验工程中，采用vlan（虚拟局域网）隔离方式来区分业务分类和业务等级，vlan隔离技术是为了避免当一个网络系统的设备数量增加到一定规模后，大量的广播报文消耗大量的网络带宽，从而影响有效数据的传递；通过vlan隔离技术，可以把一个网络系统中众多的网络设备分成若干个虚拟的工作组，组和组之间的网络设备在二层上相互隔离，形成不同的广播域，将广播流量限制在不同的广播域。由于vlan技术是基于二层和

50、三层之间的隔离，可以将不同的网络用户与网络资源进行分组，并通过支持vlan技术的交换机隔离不同组内网络设备间的数据交换来达到网络安全的目的。而且对不同的vlan可以有不同的设置，在本次试验中对不同的业务类型采用不同的vlan优先级，voip（网络电话）业务的优先级最高（由于电话要求的实时性最高，所以优先级最高，尽可能分配足够的带宽，本期试验没此业务），iptv组播业务次之，互联网业务最低（上网要求的实时性最低）。对于iptv业务，来自独立的物理端口，可根据端口来划分vlan，在业务数据进入网元交换前，先完成vlan和优先级的转换，在网元内的数据根据转换后的vlan和优先级进行交换和转发。保证业

51、务在系统内到达onu之前均带有vlan标签。 相应的，由onu上联的业务带有相应的vlan 优先级，使之在系统交换中转发到相应的业务端口输出，在上联端口出去的数据包转换成其进入网元时的对应形式。而catv业务采用独立的光纤传送，因此无需设置vlan来共享带宽。3.5 光功率计算在实验的设计阶段光功率计算主要是其预算，主要预算通道中的光损耗和各个接头的损耗，由此算出整个通路中的总损耗，从而得出光发射模块需要发出多大的功率，光接受模块就可以接受到，为整个光通道和两端的收发模块能否正常工作打下了理论基础。光通道链路模型如图3-5：图3-5 光通道链路模型链路模型见上图所示，相应的说明见表3-3：表3

52、-3 光链路器件表链路元素说明估算长度备注光纤段l1olt和odf的光纤。l1一端接olt;另一端接odf。50m光配线架采用熔接方式光纤段l2季华机楼odf与华远西设备间odf之间光纤。4000m光配线架采用熔接方式光纤段l3华远西odf与华远西3楼的分纤盒200m光纤段l4华远西odf与华远西7楼的分纤盒220m光纤段l5华远西3楼分纤盒与用户onu之间光纤165m光纤段l6华远西7楼分纤盒与用户onu之间光纤165m光纤总长度l=l1+l2+l3+l4+l54800m法兰活接头olt设备1个；3架odf共6个；分路器8个；分纤盒4个；onu 2个；共21个。损耗按0.5db/每个计算熔接

53、接头季华odf2个；华远西odf4个。共6个。损耗按0.2db/每个计算splitter1(1:32) 1个插损18db3.5.1 语音数据光通道损耗估算光通道的损耗计算方法有最坏值法、统计法和联合设计法。鉴于接入网环境传输距离很短，通常无须使用联合设计法，本项目采用最坏值法进行计算。最坏值法是以所有光通道中的光元件损耗值迭加起来作为odn光通道的光损耗，这些损耗值都应该是系统寿命终了前处于允许工作范围内任意点的数值。这样设计的系统显然是十分安全的。最长片区主干光缆按4km计算，从室外光交接箱到用户家最长配线光缆按照1km计算；从olt的pon口到onu的pon口, 光通道经过一个1：32分光

54、器, 14个法兰盘, 最大损耗见表3-4。光通道最大损耗为28.7db,在建议的odn衰耗之内，可以保证数据和语音光信号可靠传输。 表3-4光通道最大损耗主干光纤光分路器（1：32）法兰盘接入光缆光缆熔接点合计单位损耗0.5db/km18db/只0.5db/只0.5db/km0.2db/只数量4km1只14只1km6只实际损耗2db18db7db0.5db1.2db28.7db3.5.2 catv光功率预算edfa的发射光功率22 dbm，经过odn后，接收光功率为2228.76.7dbm，onu的catv光信号接收范围是510 dbm，可以保证可靠接收。由于 edfa的光信号接收范围为010

55、dbm（建议3 dbm），因此小区机房接收的1550nm光信号的光功率要求在3dbm左右。3.6 odn设置pon网络的特点是支持无源分光，实现点到面的传输，大大降低了光缆的消耗，节省了工程投资，为光纤到户的快速实施提供了有利条件。odn网络可根据实际需要选择多级分光，一般为1、2级分光，本工程为一级分光，其odn结构如图3-6所示。图3-6 odn网络图3.7 本章小结本章内容是毕业设计的核心部分，是整个工程整体方案的设计部分，为下面的应用实现打下了基础，其包括整体方案设计、线路方案、小区布线、网络设计、光功率预算、odn设置等等。特别是光功率预算部分是本设计中的光通道和光发收模块能否正常工

56、作的理论依据。4 工程实现4.1 设备选型及设备特性本次试验工程涉及到的设备包括：olt设备 zxpon c200、onu设备 d500、stb设备b500。1) olt设备放置在端局的epon-olt设备采用zxpon c200，它同平台支持epon与gpon，完善支持多业务。其单框支持20pon接口，v2.0将支持40pon接口，每槽位背板4ge带宽，无阻塞交换，最大8ge或者10ge上联，其有强大的组播支持能力：1000个组播组（适合本试验的iptv业务）。它支持完善的dba功能，提供最小保证带宽、最大允许带宽；支持onu动态发现、自动注册和动态测距（适合光纤接入技术）；支持vlan隔离技术，适合本实验前期的设计；支持snmp网管、cli网管，符合已有的网管系统。由于试验工程中整栋楼的只有56户,而c200设备最大能支持640个onu，因此整个实验网只要1台 oltc200就够满足使用与扩容要求。2) onu设备本次试验中的ftth的家用epon终端使用zxv10 d500。d500提供一个pon接口（sc/pc）、四个fe接口、一个pots接口和一个catv射频接口（rf），线路端的数据传输速率：1.25gb/s(