B7-光纤接入技术

1、1光纤接入技术光纤接入技术2目录目录光纤宽带接入技术光纤宽带接入技术宽带接入技术概述宽带接入技术概述EPON技术技术GPON技术技术1.宽带接入网发展与应用宽带接入网发展与应用IP 数据光网络技术及应用3电信业务推动宽带网络发展电信业务推动宽带网络发展4数字电视数字电视电子报纸电子报纸电子银行电子银行网上购物网上购物在线游戏在线游戏电影点播电影点播数字高清电视数字高清电视视频电话视频电话远程医疗远程医疗远程教学远程教学视频会议视频会议远程办公远程办公28kK128kK1 M MMmM4 M M20M64kK512kK2 M MM8 M M比特比特率率上行上行下行下行最小最小适合适合宽带网络上新

2、业务所需要的带宽宽带网络上新业务所需要的带宽5ADSL系统话音分离器话音分离器电话线Z接口Z接口电话接PSTN交换机或远端模块ADSL Modem计算机接路由器或接入服务器网管ADSL局端模块DSLAMADSL系统参考模型ADSL技术是充分利用普通电话线的一种接入技术，技术是充分利用普通电话线的一种接入技术，提供高达提供高达8Mbit/s的的高速下行速率，上行速率有高速下行速率，上行速率有1Mbit/s 6Cable Modem接入接入HFC网络Cable ModemTVPC 或 LAN分、合路器有线电视系统CMTS以太网交换机路由器本地服务器在HFC网络上利用Cable Modem实现宽带接

3、入的系统框图 7三种三种FTTH组网方式组网方式P2P的FTTH组网方式PON组网方式小区交换有源光网络8宽带无线接入技术宽带无线接入技术室外单元室内单元室外单元室内单元室外单元室内单元空中接口CPNCPN基站远端站PSTN/ISDNINTERNET网管宽带无线接入系统框图9目录目录光纤宽带接入技术光纤宽带接入技术宽带接入技术概述宽带接入技术概述EPON技术技术GPON技术技术1.宽带接入网发展与应用宽带接入网发展与应用10PONATM-PON APON技术发展得比较早，具有综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点，ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的网络结构、基本组成和物理层

4、接口，我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。EPON EPON采用以太网的传输格式，与用户局域网/驻地网的主流技术具有天然的融合性，消除了传输协议转换带来的成本因素 。GPON GPON继承了G.983的成果，是具有丰富的业务管理能力的Gigabit PON 。GPON的核心基础是GFP，它具有覆盖任何可能出现的新业务的适配能力，包括数字视频、存储网络（SAN）、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. APON APON是一种基于ATM技术的PON。 在无源

5、光网络上使用ATM， 不仅可以利用光纤的巨大带宽提供宽带服务， 还可以利用ATM进行高效的业务管理， 而PON是最经济的宽带光纤解决方案。所以自1993年后， 许多国家和公司进行了对APON的研究。 ITU T的G.983建议规范了ATM PON的网络结构、 基本组成和物理层接口。 我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。 ATM PON网络拓扑结构是星形双向传输方式， 一般采用双纤空分复用（SDM）方式，也有的基于单纤波分复用（WDM）方式。 点到多点传播采用下行时分复用（TDM）， 典型线路速率是622 Mb/s； 上行采用时分多址（TDMA）方式， 典型速率为155 Mb/s。

6、也可采用其他的带宽配置， 例如上、 下行对称的622 Mb/s、 155 Mb/s传输速率。 随着器件水平的提高， 线路速率还可以进一步增加。 由于每个ONU距离OLT的远近不同， 为防止信号碰撞， 上行信号需要采用特殊机制测距来“对齐”。 测距是ATM PON技术中最复杂的部分。 由于无源光分路器会导致光功率的损耗， 所以ATM PON的传输距离一般不超过20 km， 覆盖范围有限。 ATM PON支持ISDN及B ISDN业务的带宽需求， 可以满足各类电信业务的全业务网（FSN）的共同要求。 然而APON经过多年的发展， 仍没有真正进入市场， 主要原因是ATM协议较复杂， 相对于接入网市场

7、来说其设备还较昂贵。 同时由于以太技术的高速发展， 使得ATM技术完全退出了局域网。 而千兆以太网及10 G以太网标准的推出， 推动了以太网技术逐渐成为主干网。 14关键技术： 突发模式：突发接收：解决幅度突变问题 突发同步：解决相位突变问题 需要精确地测距，OLT需具备快速比特同步电路解决相位问题15EPON工作原理工作原理EPON系统中下行业务以太网PON（Ethernet PON）是一种基于PON的网络，它能够传送封装在以太网帧中的数据业务。它采用8b/10b线路编码（8个用户比特编成10个线路比特） 16EPON工作原理工作原理EPON系统上行业务17EPON的主要优势的主要优势 与现

8、有以太网的兼容性与现有以太网的兼容性 。 高带宽高带宽 低成本低成本 为灵活和快速的服务重组提供了方便为灵活和快速的服务重组提供了方便 点到点光纤接入点到点光纤接入EPON点到点结构点到点结构点到多点结构点到多点结构每条光纤端点和户外敷设现场需要有源每条光纤端点和户外敷设现场需要有源电子部件电子部件消除了有源电子部件，不需要在户外敷消除了有源电子部件，不需要在户外敷设再生器，放大器等有源电子设备，取设再生器，放大器等有源电子设备，取而代之的是无源光耦合器，维护简单，而代之的是无源光耦合器，维护简单，使用寿命长使用寿命长每个用户在中心局每个用户在中心局CO中需要使用单独的中需要使用单独的光纤端口

9、光纤端口由于从多达由于从多达64个光网络单元（个光网络单元（ONU）来）来的传输，无源耦合进入一条光纤（从临的传输，无源耦合进入一条光纤（从临近分界点回到服务提供商的近分界点回到服务提供商的CO或或POP端），所以在端），所以在CO节省了光纤和端口空间节省了光纤和端口空间每个用户都需要使用昂贵的有源电子部每个用户都需要使用昂贵的有源电子部件件多个用户共同分享昂贵的光线路终端多个用户共同分享昂贵的光线路终端（OLT）的有源电子器件和激光器）的有源电子器件和激光器点到点光纤接入与EPON网络对比 EPON相对于APON有很多优点： (1) EPON系统能够提供高达1 Gbs的上/下行带宽， 这一带

10、宽能够适应现在及将来10年内用户对带宽的需求。 (2) EPON系统不采用昂贵的ATM设备和SONET设备， 能与现有的以太网相兼容， 大大简化了系统结构， 成本低， 易于升级。 Ethernet PON数据包长度依照IEEE 802.3以太网协议， 最长可达1518字节， 而ATM协议规定的数据包长度为固定的53字节（48字节信息段， 5字节信头）。 IP数据分段为不同长度的数据包， 最高为65 535字节。 用定长的ATM PON传输IP业务必须将IP包拆为48字节的段， 在每段前面加上5字节的信头。 这个复杂过程会造成时延， 而且OLT和ONU也会增加额外的成本。 以太网是专为IP业务开

11、发的， 相对于ATM来说可以节省巨大的信头开销。 (3) EPON不仅能综合现有的有线电视、 数据和话音业务， 还能兼容未来业务， 如数字电视、 VoIP、 电视会议和VOD等， 实现综合业务接入。 EPON由光线路终端（OLT）、 光合分路器（S/C）和光网络单元（ONU）组成， 采用树形拓扑结构。 EPON使用波分复用（WDM）技术， 在同一根光纤中分别用不同的波长同时传送上、 下行信号， 上行采用时分多址接入（TDMA）技术或DWDMTDMA技术， 下行采用纯广播的方式， 从OLT发给多个ONU。 根据IEEE 802.3协议， 这些数据包是不定长的， 最长为1518字节。 每个包携带的

12、信头惟一地标识了数据所要到达的特定ONU， 有一些包发给所有的ONU， 称为广播包， 还有一些包是发给一组ONU的， 称为多播包。 数据流通过分束器后分为几路独立的信号， 每路信号都含有发给所有特定ONU的数据包。 当ONU接收到数据流时， 只提取发给自己的数据包， 将发给其他ONU的数据包丢弃。 虽然APON对实时业务的支持性能优越， 并被认为在QoS方面比EPON更为出色， 但随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP服务质量（QoS）技术的采用， 高层协议与EPON MAC协议相配合， EPON已完全可能以相对较低的成本提供足够的QoS保证， 加之EPON的价格优势明显， 因而被认为是解决

13、电信接入瓶颈、 最终实现光纤到家的优秀过渡方案。 23多点控制协议（多点控制协议（1/4）MPCP：GATE操作MPCP协议依赖于两个以太网消息：协议依赖于两个以太网消息：A GATE 以及以及REPORT 24多点控制协议（多点控制协议（2/4）MPCP：REPORT操作25多点控制协议（多点控制协议（3/4）下行方向点到点模式PtPE 26多点控制协议（多点控制协议（4/4）上行方向27多点控制协议多点控制协议共享媒质竞争（共享媒质竞争（SME） 28目录目录光纤宽带接入技术光纤宽带接入技术宽带接入技术概述宽带接入技术概述EPON技术技术GPON技术技术宽带接入网发展与应用宽带接入网发展与

14、应用29GPON技术技术采用采用GFP通用成帧规程，支持现有的各种语音机数据业务通用成帧规程，支持现有的各种语音机数据业务 。 网络覆盖范围广网络覆盖范围广 可支持对称和不对称的多种线路速率可支持对称和不对称的多种线路速率提高了数据封装的效率，最高可达提高了数据封装的效率，最高可达97 鉴于鉴于APON的低效率和的低效率和EPON标准对保证标准对保证QoS的多业务承载、电信级的网的多业务承载、电信级的网络运行维护和业务管理没有规范，络运行维护和业务管理没有规范，ITU-T与与2003年初推出了具有吉比特高年初推出了具有吉比特高速率、高效率、支持多业务透明传输，同时提供明确的服务质量保证和速率、

15、高效率、支持多业务透明传输，同时提供明确的服务质量保证和服务级别、电信级的网络监测和业务管理的服务级别、电信级的网络监测和业务管理的Gigabit-Capable PON，简，简称称GPON GPON特点特点上行速率上行速率下行速率下行速率上下行速率上下行速率对称对称1.244Gb/s1.244Gb/s2.488Gb/s2.488Gb/s上下行速率上下行速率不对称不对称155.52Mb/s2.488Gb/s155.52Mb/s1.244Gb/s622.08Mb/s2.488Gb/s622.08Mb/s1.244Gb/s1.244Gb/s2.488Gb/s各种速率组合情况30GPON系统结构系统

16、结构31GPON系统结构系统结构GPON系统参考配置32GPON协议栈协议栈GPON 协议栈33GPON 封装方法封装方法 GEM GPON 采用新的传输协议 GEM （ GPON Encapsulation Method ）该协议能完成对高层多样性业务的适配，包括 ATM 业务、 TDM 业务及 IP/Ethernet 业务，对多样性业务的适配是高效透明的，同时该协议支持多路复用，动态带宽分配等 OAM 机制 GEM 帧结构34GPON 的传输汇聚子层（的传输汇聚子层（ GTC ） GPON 的 GTC 层的协议分层模型35GPON相关关键技术相关关键技术 GFP通用成帧规程的使用通用成帧规

17、程的使用 媒质接入控制的应用媒质接入控制的应用 动态带宽分配（动态带宽分配（DBA）的应用）的应用 测距、时延补偿和突发同步接收测距、时延补偿和突发同步接收 36GPON与与EPON比较比较 可用带宽可用带宽37GPON与与EPON比较比较 帧结构帧结构 ONU测距和注册测距和注册 DBA 和和QoS EPON由于仅扩展了以太网帧结构，因此实现复杂度低，网络兼容性好。PON 采用的GEM 封装结构比较高效。 EPON 通过在MPC PDU 中传送时标（timestamp）信息获得RTT 值而实现测距功能；GPON 采用全数字带内测距方法测量ONU 与OLT 之间的逻辑距离，新加入系统的ONU

18、在测距时要求其他在线的ONU停止通信 38GPON与与EPON比较比较 TDM OAM 安全性安全性 EPON 系统的实现基于对以太网技术的扩充，因此在承载TDM 业务时，存在实时性和服务质量不足的先天缺陷，必须借用其他技术予以弥补。GPON 采用125s 的固定帧长和GEM 映射，传输汇聚层在本质上是同步的，因此承载TDM 业务具有得天独厚的优势 GPON 定义的OAM 信息要比EPON 丰富，有利于ONU资源、业务远程管理、不同厂商设备互通等问题的解决，保证了开放性和扩展性 39目录目录光纤宽带接入技术光纤宽带接入技术宽带接入技术概述宽带接入技术概述EPON技术技术GPON技术技术宽带接入

19、网发展与应用宽带接入网发展与应用40下一代下一代PON网络系统网络系统-xPON技术技术xPON-OLT结构图41下一代下一代PON网络系统网络系统- xPON技术技术xPON系统结构图42三三、FTTH/FTTPl宽带接入的终极解决方案l随着IPTV、HDTV、Triple Play 等业务的发展，FTTH/FTTP的应用必将提到日程lFTTH/FTTP的解决方案：点到点的传输PON43国外一些国家的国外一些国家的FTTH的发展情况的发展情况 日本的发展情况：早在20世纪90年代初期日本就制定了雄心勃勃的计划：2010年使光纤进入全国家庭。2001年以来，日本FTTH市场进入快速增长阶段，到20