锌业小区EPON技术的应用[1][1]LIUXI从新修改后doc

1、通信系2014届毕业设计论文 题 目：商洛市锌业小区EPON技术的应用专 业： 通 信 技 术 （宽带） 班 级： 通 信 技 术 1133 班 学生姓名： 刘 希 (0201113343) 导师姓名： 雷 蕾 起止时间：20 14 年 4 月 1日 至20 14 年 4月 25 日陕西邮电职业技术学院毕业设计（论文） 通信系2011级毕业设计（论文）任务书论文题目XX区域EPON技术的应用指导教师雷蕾电 mailLeixiaoxu办公室1-310时间要求论文初稿电子版上交指导教师邮箱，时间截止：2014年4月1日；论文终稿纸质版上交指导教师本人，时间截止：2014年

2、4月25日。内容要求：1、 无源光网络技术概述2、（1） 技术概述（2） 发展现状2、举例说明EPON技术在FTTX中的应用（1） 网络组成 （2）设备介绍 （3）业务实现论文撰写计划(学生填写): 陕邮职院通信系2013届毕业设计论文成绩评定表学生姓名刘希性别男系别通 信 系专业通信技术（宽带）课题名称商洛市锌业小区EPON技术的应用班级通信技术1133班起止时间 2013 年 11 月 2014年 4 月 指导教师雷蕾课题任务完成情况论文 8（千字）； 图纸 22（张）；其它(含附件)：表 0 (张)，流程图 0 (张)指导教师意见评阅成绩： 评阅/指导教师(签字)： 年 月 日学生实得成

3、绩(百分制)评 阅 成 绩 评 定 级 别 （级别为“优秀”、“合格”、“不合格”三档）陕西邮电职业技术学院毕业设计（论文）摘要随着现代信息技术的不断更新升级，人们对电信业务的带宽、业务、简洁、多样的要求也越来也高。伴随着骨干网的能力越发增强，与此同时接入网却没有多大进步。如此，由骨干网络到用户终端之间的几百米或者几公里组成的接入网，因此而被形象地称为"最后一公里"。由于骨干网基本采用光纤结构，传输速度非常快。因此，这"最后一公里"便必然成为了制约整个网络系统的瓶颈。这使得改进接入网已经到了十分关键的时刻。本文简要介绍了关于EPON的一系列基础知识和以E

4、PON为接入方式的小区接入网规划。本着实用的原则，综合考虑设备选型，ONU位置，IP地址分配，实现其可运营性。并选定一个小区，进行完整的光纤接入网设计，达到学有所用的目的。关键词 EPON OLT ONU ODN FTTH 目录前言11 绪论21.1 无源光网络技术21.1.1 无源光网络（PON）技术概述21.1.2无源光网络(PON)的发展历史22 光纤接入网的基本概念42.1 光纤接入网的优势42.2 光纤接入网结构42.3 光纤接入网的分类52.4 接入网的拓扑结构73 EPON技术介绍83.1 EPON技术概述83.2 EPON系统概述93.3 EPON系统各部分功能103.4 EP

5、ON信号传送原理103.5 EPON的业务承载113.6 实施EPON技术的可行性124 EPON系统组网设计124.1 EPON系统的网络组成124.1.1 OLT设备设置原则134.1.2 FTTH与FTTB共OLT设备组网原则134.2 设备介绍144.2.1 OLT的原理与结构144.2.2 ONU的原理与结构154.2.3 ODN的基本组成154.3典型案例分析164.3.1锌业小区目前状况164.4 EPON技术在视频监控中的应用174.5 业务实现184.5.1 PON系统內带宽规划184.5.2 PON系统内带宽测算19结论20致谢21参考文献22前言 光纤接入网以光纤作为传输

6、媒质，传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，是未来宽带固定接入的必然发展方向。 EPON：（以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点拓扑结构、无源光纤传输，并可在以太网的基础上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，链路层使用以太网协议，利用PON（无源光网络)的拓扑结构，从而实现以太网的接入。 自EFMA(Ethernet First Mile Alliance，第一公里以太网联盟)在2004年6月发布EPON技术规范IEEE 802.3 ah以来，EPON技术得了到快速的发展，目前相关的芯片和设备均已成熟。业内人士基本认为，FTTH是宽带接入的最理想方式，

7、而EPON也将成为一种被主流认可的宽带接入技术。 早在2001年起，IEEE就开始了EPON技术的讨论。经过亚洲国家（中国、日本、韩国）近几年来在标准完善、现网规模部署、系统测试验证等方面的努力，EPON技术在亚洲得到了广泛的应用，并带动其产业链逐步发展壮大。 政府政策的支持和竞争日益激烈的市场是EPON技术快速发展的驱动力。随着我国的IP业务的不断增加和我国电信运营市场的逐渐开放，无论是传统电信运营商还是新兴运营商，为了能够在新的竞争环境中不败于电信行业之间，都把建设方向瞄准了IP业务的电信基础网。 本文以锌业小区为背景，EPON技术为结构精髓，通过对网络书籍资料的自学和查阅，对本小区进行实

8、地考察,进行一系列的规划设计。尽可能的解决以上所述问题。1 绪论1.1 无源光网络技术1.1.1 无源光网络（PON）技术概述PON系统是指OLT和ONU之间的ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）全部采用无源设备构成的光接入网，PON是一种点对多点（P2MP，Point to multi-Point）的光接入系统，它能够节省光纤资源，ODN无需供电，用户接入方便和支持多业务接入，是电信业界目前大力推行的宽带光纤接入技术，目前应用的主要有EPON和GPON技术两种。无源光网络（PON）技术是点到多点的光纤接入技术，由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光

9、网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN）组成。它的一般采用TDM广播方式、上行采用时分多址接入（TDMA）方式，并且可以灵活地组成星型、树形、总线型等拓扑结构。而“无源”，是指ODN中不需要电子电源及有源电子器件，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其维护的成本相比较低，对雷电、磁场等环境因素的干扰影响不明显。光接入网因为采用光纤作为传输媒介，具有传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，等特点，是有线宽带接入技术的理想方案，代表了宽带接入网的发展方向。1.1.2无源光网络(PON)的发展历史韩国和日本是宽带接入发展最迅猛的国家，韩国宽带用户普及率居世界第一，日本

10、政府也通过各种措施大力推进宽带发展。宽带接入正成为美国普遍服务的下一个目标。美国宽带接入是以电缆电视和ADSL为主发展的，由于电信管制政策鼓励采用新技术建设网络以及竞争和业务增长的压力，近年来主导运营商对光纤到驻地（FTTP）的发展表现得十分积极。我国宽带接入网在近年来发展也十分迅速，据统计，到 2011年底，全国基础电信企业互联网宽带接入用户达到1.55亿户，比2011年初新增2 880万户。我国已成为仅次于美国的第二大宽带接入市场，其中宽带的主导技术已从ADSL向FTTH光纤接入技术过渡，还有少量宽带采用无线接入和电缆调制解调器接入。 如下图所示：图1-1 PON系统发展图目前，

11、国内DSL接入提供的速率大概为1Mbit/s或者2Mbit/s，对于宽带上网，这个速率似乎足够了，但是对于传输电视节目则明显不够了。常规数字电视H.264编码的一路SDTV节目需要2Mbit/s,加上数据接入业务，接入带宽至少需要4Mbit/s。这就使得改善接入网的速率问题更加紧迫。现如今我国经济的高速发展,各地城市的迅猛建设 ,使得光纤通信再一次被人们关注。为了全面提升国家信息基础架构的安全、层次、质量,研究接入网是关键,而最终的解决方案是FTTH。对于电信运营商而言,FTTH是关系到网络和业务转型的重要领域,采用EPON方式进行FTTH接入有其强大的优势。 2 光纤接入网的基本概念2.1

12、光纤接入网的优势光线接入网一种以光纤作主要传输媒介的接入网. 它的主要优点有：l 1光纤带宽容量大，可以满足未来更多业务的需要。l 2光纤抗干扰性好，不会被电磁或雷电等的影响。l 3光纤寿命长久，可达50年。l 4衰减小。l 5体积小，重量轻。于是，它以频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、工作性能可靠、原材料丰富等优点赢得了市场的肯定。虽然有成本较铜线高的缺点，但随着技术的成熟，其成本在逐渐降低，大大增加了其推广的可行性。2.2 光纤接入网结构可以说OLT和ONU组成光纤接入网（OAN），其包含与UNI（用户网络接口）有关的用户端口功能、与SNI（业务节点接口）有关的业务端口功能以及核心功能

13、（如集线、电路仿真和通路选择），这些功能分布在OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）中。其通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接，而通常为了降低成本，一个光线路单元OLT可以带多个ONU。 图2-1 光纤接入网模型光线路终端OLT的功能是为接入网络提供与本地交换机之间信息传输的接口，并且通过光传输的方式与用户端的光网络单元通信。其具体的工作有：1、向ONU以广播方式发送以太网数据。2、发起并控制测距过程，并记录测距信息。3、为ONU分配带宽。它能够将交换机的交换功能与用户接入完全隔开，并提供对自身和用户端的监控和维护。对于位置的设置，可以和本地交换机一起

14、设置在交换局端，也可以放置于远端。 光网络分配单元ONU的功能是为其接入网络提供用户侧的接口。具体工作的有：1、选择性的接收OLT发送的广播数据。2、响应OLT发出的测距以及功率控制命令，并遵照控制命令作出相应的调整。3、对用户的以太网数据进行缓存，并且在OLT分配的发送窗口内发送向上行方向的信息。ONU可以接入多种用户终端，并且具有光电转换的功能以及相应的维护和监控的功能。ONU的主要功能是结束来自OLT的光纤，处理光信号并为多个用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而它的用户端是电接口。因此，ONU具有光信号和电信号相互转换的功能。同时，它仍具有对话音的数字信号和模拟信号相互转换功能。

15、ONU通常可以放置离用户较近的位置。2.3 光纤接入网的分类按技术上分，光纤接入网可分为有源光网络和无源光网络，有源光网络可以分为基于PDH和SDH两种。由于EPON系统是以太网无源光网络，所以有源光网络我们就不多讨论了。对于无源光网络（PON）是指在OLT和ONU之间是光分配网络(ODN)，不需要任何有源电子设备。PON即无源光网络（无源的光接入网）分为APON、EPON 和GPON等几种,其中EPON是将以太网技术与PON技术完美结合。按照拓扑结构，光纤接入网可以分成：环形、总线形、星形或它们的混合形，也有点对点的应用。 总线型：总线形结构是将光纤作为公共总线，各用户终端通过耦合器与总线直

16、接连接。其优点有:共享主干光纤，节省线路投资，比较点容易增删节，各用户彼此干扰较小。但其缺点是：存在损耗累积，用户接收机的动态范围要求较高，对主光纤的依赖性强。它结构属串联型结构。环形结构：它是所有节点共享一条光纤链路，将光纤链路首尾相连，自成封闭回路的网络结构。这种结构的优点是无需外界干预，网络即可在比较短的时间内，从失效故障中恢复所传业务，即：实现网络自愈。星形结构：它是将各用户终端通过一个位于中央节点(设在端局内)具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换的。它不具有损耗累积，易于升级和扩容，各用户之间干扰性小，业务适应性强。但它缺点是：所需光纤较多，对中央节点的可靠性要求非常高。星形结

17、构又可分为单星形结构、有源双星形结构和无源双星形结构。它属于并联形结构。按照光纤到达的位置，光纤接入网可以分为光纤到户(FTTH)，光纤到路边(FTTC)，光纤到大楼(FTTB)，光纤到办公室(FTTO)。其中最常用的三种是FTTH（光纤到用户）、FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）。如下图所示：图2-2FTTH、FTTB、FTTN 接入方式FTTH是直接将ONU放置在用户住宅内，为家庭用户提供综合宽带业务。FTTH是光纤接入网的最终目标，但是由于每一用户都需要一对光纤和独自的ONU，因此成本非常昂贵，目前实现起来并不现实。FTTB是将ONU设置在大楼内的配线箱。主要应用于远程医疗、

18、远程教育、综合大楼及大型娱乐场所，为大中型企事业单位和商业用户服务，并为其提供高速数据、电子商务等宽带业务。而FTTC将光网络单元（ONU）设置在路边，也就是用户住宅的附近，从ONU出来的电信号再传送到各个用户。主要是为住宅用户提供宽带服务。视频业务一般用同轴电缆传送，电话业务用双绞线传送。2.4 接入网的拓扑结构ODN的基本结构：根据光分路器（OBD）的连接方式，网络可组成很多种结构，而星型和树型是最普遍的。 关于星型结构：是ONU与OLT之间按照点对点配置。也就是一个ONU直接与一个OLT连接，而中间不需要OBD（光分路器）。而OLT与ONU之间的光链路则只是一根光纤或两根。图23 星型结

19、构关于树型结构，树型结构可分为两种：1、OLT与ONU按照一点对多点配置，也就是一个OLT连接多个ONU，并且中间有一个POS。此结构的优点为跳接相对少。因此，减少了光缆线路的衰减和故障率。同时，便于数据库管理。而缺点是光分路器后的光缆数量、对管道需求量很大。图24 典型树型结构2、 而当采用两个、两个以上的光分路器时，按照级联的方式连接时，就构成了第二种树型结构。 图2-5 多级联树型拓扑图 其优点是由于安装光分路器比较分散，于是减少了对管道的需求，更适用于用户更加分散的小区。而缺点是增加了跳接点，加大了线路衰减，故障率增加，同时数据库管理难度也增加了。3 EPON技术介绍3.1 EPON技

20、术概述PON（无源光纤网络）是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，它具有节约光纤材料、对网络协议透明的优点，是电信维护部门长期期待的技术，在光接入网中扮演着相当重要的角色。与此同时，以太网（Ethernet）技术已经经历了二十年的发展，它以其实用简便，价格低廉的优势，基本已经完全统治了局域网，并通过实践被证明是承载IP数据包的最佳载体。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。其通过在网络中采用性价比高的以太端口和可靠性高、成本低的无源部件, 可以轻松的实现EPON 的既具经济又具高带宽的性能。由于同时具备以太网和PON的特点，EPON成为了光接入网络领域中的热门技术

21、。EPON(基于以太网的无源光网络)是pon网络的一种，是随着电信技术的发展为满足视频，数据等高速率宽带业务需求而被广泛采用的一种综合接入技术EPON网络由OLT，ODN,ONU,三部分组成主要特点是点对多点，线路无源，网络层次简单明晰，能够提供语音，宽带，CATV等多种业务的综合接入，它采用上下行对称传输，标称速率为1.25G.EPON的标准是IEE 802.3ah，以千兆以太网技术为基础，通过MAC层之上的点到多点控制协议来实现PON的点到多点传输方式，协议实现简单，但OAM能力较弱。 EPON：（以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术，是当今解决“最后一公里”瓶颈的新兴接入技术。它采

22、用点到多点拓扑结构、无源光纤传输，并可在以太网的基础上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，链路层使用以太网协议，利用PON（无源光网络)的拓扑结构，从而实现了以太网的接入。 因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点:传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，便于的管理,与现有以太网的兼容等。3.2 EPON系统概述以太无源光网络是采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，它的拓扑结构可以为树型或星型。EPON分别由网络侧的OLT、光分配网ODN、用户侧的ONU构成。EPON系统模型和EPON协议分层与OSI模型的关系如下图：图31 EPON系统模型其中SNI为业务节点接

23、口、UNI为用户网络接口、 ODN为光分配网络 、TE为终端设备。3.3 EPON系统各部分功能OLT（光线路终端）：以广播方式向ONU发送以太网数据；发起并且控制测距过程，并且记录所测信息；控制ONU功率和ONU注册；为ONU分配带宽，也就是控制ONU的发送窗口大小和发送数据时间。ODN（光分配网）：分发下行方向数据并且集中由ONU上传的上行数据。无源分光器可将输入的一路光信号进行不等比例的光功率分割，并输出所分割的多路信号。ONU（光网络单元）：响应OLT所发出的功率控制和测距命令，并对命令作出调整；缓存所属用户的以太网数据，并在OLT所分配的发送窗口内发送上行方向数据。3.4 EPON信

24、号传送原理 EPON系统运用WDM技术来实现单纤双向的信号传输。为了将用户的上下行方向信号分离，EPON使用了两种复用。下行数据流采用广播方式，取下行波长1490nm。各自ONU根据下行数据标识信息接收属于自己数据，并丢弃其它数据。图3-2 下行方向信号传输原理图3-3 上行方向信号传输原理 上行数据流采用TDMA方式， 取上行波长1310nm。各自ONU发送的时间和长度由OLT集中控制。3.5 EPON的业务承载 1. TDM over EPON技术图3-4 TDM over EPON技术示意图2.视频业务图3-5视频业务图3.6 实施EPON技术的可行性（1）在服务保障方面，方案提供故障及

25、时预警、故障远程诊断、故障远程处理。（2）在网络监控方面，方案提供设备远程监控、运行环境监控。（3）在网络安全方面，方案提供设备认证、端口定位、用户绑定和反查。4 EPON系统组网设计4.1 EPON系统的网络组成PON系统的基本组成：局端的光线路终端（OLT）设备、光配线网络（ODN）和光网络单元（ONU），其中局端设备和远端/用户端设备之间的光配线网络ODN只包含无源器件或设施。图4-1 EPON系统网络组成图4.1.1 OLT设备设置原则同一OLT设备可同时下挂FTTH、FTTB或FTTN等各种不同类型的接入用户，但同一PON口下用户类型应保持同一种类型（FTTH/B/N类型），不得将F

26、TTB/N与FTTH用户接入到一个PON口中，这样做的原因是基于ODN网络的整体规划设计和便于用户带宽的控制。4.1.2 FTTH与FTTB共OLT设备组网原则图4-2 FTTH与FTTB共OLTFTTH应用：宜采用支持较大分光比的光模块进行组网，如对于EPON系统，采用PX20+光模块（最大164 ），对于GPON系统，采用不低于Class C+等级的光模块（最大支持1128）。FTTB应用：虽然EPON或GPON技术中在光模块的支持下可以实现大分光比的组网，但基于FTTB模式中一个FTTB ONU设备（MDU）通常要连接多个用户（典型的FTTB ONU为16FE+16POTS，16个用户）

27、，从带宽的需求来说，在FTTB组网模式下不提倡用大分光比的分光器。4.2 设备介绍4.2.1 OLT的原理与结构图4-3 OLT的功能与设备框图 （1）接口板（或者称为线卡），提供PON接口和ODN连接。 （2）主交换板，提供核心交换功能。 （3）主控板（主控和主交换板可能合在一个板卡）。 （4）上联板（GE/10GE），连接到核心网，提供业务接入功能。4.2.2 ONU的原理与结构图4-4 ONU的功能与设备框图 ONU的接口：位于用户终端和ODN之间，网络侧是光接口，用户侧是电接口，为用户提供业务接口。ONU的功能：实现用户接入功能。主要是终结来自ODN的光纤、处理光信号，因此，ONU需要

28、有光/电和电/光转换功能，还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。安装位置：ONU既可以安装在用户住宅处，也可以安装在DP（路边）处甚至FP（楼边）处。4.2.3 ODN的基本组成 ODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务 ， ODN通常呈树型分支结构。图4-5 ODN的基本组成（1）局端配线设施：光配线架ODF等。（2）光分配点设施：光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接 头盒等。（3）光用户接入点设施：光分路器、光分线盒、光接头盒等。（4）用户端接设施：用户智能终端盒、光纤信息面板。（5）其他基本器

29、材：光缆、光纤连接器、尾纤等。4.3典型案例分析4.3.1锌业小区目前状况锌业小区作为矿业集团的家属小区，总共有8栋小区，256户，其中包括两栋旧楼六栋新型楼宇，旧楼为两栋每栋8层一层四户总共64户，其他六栋新型楼宇，每栋12层每层4户总共192户；由于两栋旧楼作为改造由于自身条件无法进行光纤到户现决定进行FTTB+LAN组网方式改造，为用户提供高质语音。高速宽带，CATV视频业务，其他六栋新型楼宇进行FTTH组网方式。每栋楼都有一个视频监控和门外电子眼装置，来保护小区的安全。图4-6 1#2#改造后图（FTTB+LAN）FTTB+LAN组网方式进行两次分光采用两个1:16的光分路器，第一个光

30、分路器在一二层之间16个用户共用一个ONU其他十六个用户共享一个ONU利用楼宇的五类线入户为用户提供宽带，语音，和IPTV业务。 新型楼宇采用光纤入户（FTTH）组网方式，OLT通过上联接口连接到IPTV，软交换网络，下行通过PON口的尾纤连接到ODF架，ODF架引光缆到光缆交接箱，在光缆交接箱中放置一级分光器，光缆交接箱引出的光缆到光分路器，光分路器中放置二级分光器，光分纤箱则完成上行引光缆和用户光缆转换，最后光分路器在通过用户光缆到达用户家庭信息箱或86型信息面板，用户光缆在家庭信息箱或86信息面板成端后，直接通过尾纤连接到ONU终端，ONU为用户提供语音，宽带，视频业务。锌业小区其他六栋

31、楼层每栋十二层每层四户采用二级分光通过光分路器采用蝶形光缆引入成端后连接到ONU。图4-7 新型楼组网设计图（FTTH）4.4 EPON技术在视频监控中的应用锌业小区在8栋楼宇中安装9个视频监控，一个作为大门口监控，视频监控信号通过OLT到ODN,通过ONU终端将视频信号连接到监控中心。 图4-8 视频监控应用示意图4.5 业务实现4.5.1 PON系统內带宽规划（1）根据不同业务、不同客户群的需求进行差异化的带宽分配，如在基础电信业务中语音业务和视频业务对时延的要求比较高，因此这类业务的优先级通常设置得比较高。（2）应保证PON系统内不同用户的基本可用带宽。（3）高优先级业务的带宽要优先保证

32、，如视频业务的带宽。（4）对用户的最大可用带宽进行限制。（5）对于FTTH组网应用，可以根据需要将OLT或BRAS设置为组播复制点，建议将OLT设置为组播复制点。4.5.2 PON系统内带宽测算FTTH应用的是PON技术，在PON网络中，单个PON口的带宽通常是由分光器下挂的N个ONU所带的M个用户共享的，分光比越大，用户数越多，每个用户平均享受的带宽越小。PON系统的可用带宽实际上小于线路速率，因为内部还有开销的原因，通常EPON系统的下行可用带宽在900M左右，GPON系统的下行可用带宽在2 000M左右。 业务i：指的是ONU终端所带的业务，如宽带、视频（组播）等，通常视频组播类的业务中高清视频带宽取12M/路，标清视频带宽取3M/路。业务i并发比：指该种业务的在线用户数占全部用户数的