模块二22光纤接入技术+网络协议+电源

模块二：高速公路通信系统集成及维护2-22专题一、光纤接入技术重点简要介绍光纤优势及光接入网的现状介绍光接入网的结构、类型、应用模式等介绍两种典型的无源光网络APON和EPON要求熟悉光纤介质的特点，FTTX的含义掌握光接入网的结构、特点、关键技术；APON与EPON的异同

3专题一光纤接入技术

本章主要内容引言光纤接入向用户延伸－FTTX

光纤接入网（OAN）基础有源光网络接入技术无源光网络接入技术

ATM无源光网络－－APONEthernet无源光网络－－EPON4

引言－光纤的优势带宽优势与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的单个波长可传输10Gb/s，采用波分复用可传输更高的速率长距离传输优势衰减很小，不加中继的距离现在可达数百公里抗恶劣环境优势抗腐蚀能力强，不受电磁波干扰安全性优势盗接线头困难，不易盗听

大多数应运商断言：未来理想的宽带接入网是基于光纤的网络5目前价格偏贵光缆的价格光连接器的价格光电转换器的价格（激光器、光检测器等）供电问题用户终端设备的供电用户网络接口设备的供电本地供电和光纤网附加供电都会增加费用引言－光纤接入网的发展障碍6光纤从主干逐步向用户端挺进光纤及光器件价格正在迅速下降目前光纤接入+其他接入技术结合是主流全光纤接入是目标

全光网络离我们还有多远？引言－光纤接入网现状与发展7据ONU位置，OAN可分为三种应用类型光纤到路边FTTC

光纤到楼FTTB

光纤到家/办公室FTTH/O光纤接入向用户的延伸（应用类型）ONUOBD中心局OAN的应用示意图ONUONUBuddingOBDOBD

FTTC

FTTB

FTTH

homeOLT8FTTC：FiberToTheCurb/CabOUN设在交接箱处用户到OUN之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆通常为点到点和点到多点结构一个OUN可为一个或多个用户提供接入是一种介质混合结构通常采用FTTC+XDSL技术或FTTC+CableModem技术FTTC：FiberToTheCurb/Cab9OUN设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方用户到OUN之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接点到多点结构，一个OUN为多个用户提供接入通常采用FTTB+Ethernet技术FTTB：FiberToTheBudding10ONU直接方在用户家里/办公室中心局到用户之间全部为光连接和光传输接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络是一种真正意义上的宽带接入技术是用户接入网的长远目标注意：FTTH与FTTO的应用场合不同综上：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的接入

FTTB、FTTO更适合单位和密集小区用户的接入FTTH：FiberToTheHome/Office11OAN概念

OAN：OpticalAccessNetwork光接入网接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式根据光配线网是否采用有源或无源设备，OAN可分为无源光接入网PON和有源光接入网AONPON：PassiveOpticalNetworkAON:ActiveOpticalNetwork光纤接入网基础－概念12光纤接入网基础－结构网络侧用户侧光纤接入网光光网络侧设备光接入网设备光/电光接入网设备用户侧设备光/电ONUONUODNOLT中心局设备光/电信号光光信号光纤光纤终端设备光/电信号13光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口）提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）光分配网络ODN（OpticalDistributionNetwork）为OLT和OUN之间提供光传输技术由光连接器和光分路器OBD(OpticalBranchingdevice）组成完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口）提供与ODN的光接口分离不同的业务对众多的OUN进行管理和指配光纤接入网基础－结构（续）14光纤可用工作波长区有三个：850nm窗口（780nm～850nm）1310nm窗口（1260nm～1360nm）1550nm窗口（1480nm～1580nm）三个工作区的使用情况850nm、1310nm波长，主要用于提供2Mb/s及以下的业务1550nm波长用于异波长双工的下行通信，以及宽带的新业务光纤接入网基础－工作波长15

光接入网通信的特点介质共享下行：OLT向各个ONU采用广播通信方式上行：ONU向OLT通信时需要某种分配信道的策略传输技术需解决OLT和多个ONU之间上下行信号的正确传输解决上行信道的占用问题是关键下行传输：时分复用传送信元流，各ONU在规定时隙接收自己的信息上行传输：各种多址技术（时分、波分等）光纤接入网基础－传输技术16空分复用SDM上下行双向通信个各使用一根光纤两个方向的通信单独进行，互不影响性能最佳，设计最简单光传输设备和线缆双倍，成本高光纤接入网基础－传输技术(续1）17

时分复用 TDM每个ONU动态或固定分配一个时隙每个ONU在分配的时隙内上传数据固有问题每个ONU与OLT距离不等传输时延不同到达OLT的相位不同对OTL要求完善的测距技术，实现定时调整和同步快速的同步技术快速、动态的门限判决技术光纤接入网基础－传输技术(续2）ONUONUOLTONU

A1

B1

N1t

A1

B1

N1

A1OBD上行保护时间18波分复用 WDM不同波长的信号共享一根光纤传输，彼此不干扰要求每个ONU在指定波长上发射对激光二极管要求高（温度、环境影响大）OLT设备复杂，成本高（每个波长都需光发射器和检测器）光纤接入网基础－传输技术(续3）OLTONUONUONU

A1

B1

N1OBD上行WDMPDPDPDPD：光电检测器21N21N1N219光分配网ODN全部由有源器件组成（光放大器等）可分为基于PDH和基于SDH的AON现通常是基于SDH的AON特点传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率传输距离远：不加中继器，距离为70多公里技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用给有源设备供电是一件麻烦事有源光网络技术AON20光分配网ODN全部由无源器件组成（无源光分路器等）信号在传输过程中无再生放大信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成与有源光网络比：覆盖范围和传输距离更小可靠性更高（户外无有源设备，提高抗干扰能力）价格更低、安装维护更方便是光接入网有发展潜力的技术（价格、维护等优势）无源光网络技术PON21APON:ATMPassiveopticalnetwork

在PON上传送ATM信元标准规范：ITU-T的G.983ONU与OLT之间传送ATM信元速率：上/下行对称155.52Mbps/155.52Mbps

上/下行非对称155.52Mbps/622.08Mbps无放大器作用距离：20km双向通信：可用两条分离的光纤，波长1310nm区也可复用一条光纤，异波长双工（上行：1310nm区,下行：1550nm区)传输技术：上、下行均采用时分复用ATM无源光网络APON22组成：OLT、ODN、ONU网络侧连接ATM交换机拓扑：无源双星结构用户数：一个ODN最多支持32个ONU(即1个OBD支持的ONU数）当ONU大于32时，要求一个OLT提供多个ODN接口APON的系统结构OLTODNONU1ONU2ONUnAPON（传输ATM信元流）ATM交换机用户用户用户OBD23下行：传输连续信元流上行：采用TDMA技术（动态分配）突发传送信元流传输原理：

下行方向：

局端的ATM信元→OLT→封装成连续时隙流下行帧以广播方式传送→各ONU收到信元流，取出属于自己

VCI/VPI的信元→用户终端上行方向：

各ONU共享ODN，且数据突发性强。

各ONU向OLT申请带宽→OLT授权ONU发送（上行的发送时隙、带宽分配等）

→获得授权的ONU在指定时隙发送APON的信元传输24OAM信元：为管理信元（如带宽申请、测距等）APON的信元传输（续）ONUONUOLTONUOBD上行下行保护时隙3字节保障区间前导符定界符ATM（OAM）信元53字节测距要求用于OLT同步信元的开始上行信元格式如下：25下行速率为155.52Mbps时，每帧56个信元下行速率为622.08Mbps时，每帧224个信元下行每信元长53字节，其中每27信元插入1个OAM信元APON的帧格式…PLOAM1ATM信元1ATM信元2ATM信元27PLOAM2ATM信元28ATM信元53PLOAM3…下行帧格式1帧=56个信元，每信元53字节……ATM信元1ATM信元2ATM信元52ATM信元53上行帧格式1帧=53个信元，每信元56字节3字节头部上下行速率为155.52Mbps的帧结构26EPON:EthernetPassiveopticalnetwork

在PON上传送Ethernet帧基于Ethernet技术和PON技术网络结构与APON类似MAC协议与APON不同速率：下行百兆/千兆，广播方式上行百兆/千兆，共享传输技术：上、下行均采用时分复用

现已纳入以太接入网的标准（P2P点到多点光纤）Ethernet无源光网络EPON27网络结构与APON相似，但：接入的驻地网为以太网传输的数据流为以太帧流EPON的系统结构OLTODNONU1ONU2ONUnEPON（传输以太帧流）Ethernet交换机用户用户用户OBD28EPON传送可变长Ethernet帧（64～1518字节）下行：固定长度帧的连续数据流（2ms），内含多个不同长度的以太帧（时隙）＋头部＋校验部分，其中：信息头部含ONU标识符和同步头广播通信方式EPON的数据传输－下行2ms（一帧）时隙长度可变净荷2ms（一帧）信头校验域N211313信头29上行：采用TDM技术，每个ONU在授权给定的时隙内发送数据帧，不会发生碰撞（注：申请带宽时可能发生碰撞）。帧长度为2msEPON的数据传输－上行2ms（一帧）时隙长度可变净荷信头校验域信头123N123…………33可变长度（64～1518字节）30基础技术APON基于ATM和PON技术EPON基于Ethernet和PON技术网络结构：均为点到多点结构复用技术：均为TDM，动态分配时隙面临的共同问题测距、带宽请求与分配、安全问题等数据传输APON传输定长的ATM信元（53字节）流EPON传输不定长的Ethernet帧流（2ms）EPON可直接承载IP业务APON与EPON的比较311、理解光网络的概念、光接入网的结构。2、理解FTTB、FTTC、FTTH的含义。3、APON和EPON有哪些相同点？哪些不同点？复习思考题专题二、网络协议学习目标理解网络协议的基本概念；会安装网络协议软件；理解协议分层模型的基本思想方法；能描述因特网TCP/IP协议的基本概念、思想与功能。什么是网络协议协议是通信双方所共同遵循的规则。协议实际上是一组指挥行为的规则或准则。就像打电话过程必须要服从一个通话的规则，如果不懂这个规则，双方就无法通话。网络中的两台计算机之间交换信息也有一些规则和约定，这就是网络协议，为保证能够正确传送数据，发送和接收数据的计算机都必须遵守协议，以确保发送和接收的数据有序准确。每个网络至少有一种协议。网络中的计算机将遵循网络设计者所选择的协议进行通信。网络协议是为网络数据交换而制定的的规则、约定与标准。局域网中的协议：NETBEUI、IPX/SPX、TCP/IPNETBEUI：高效、快速的网络协议，安装简单，不需配置，适用于单个小型局域网IPX/SPX：在复杂环境下适应性强，可跨网段，适用于Novell网络TCP/IP：安装时需要复杂设置，支持任意规模的网络，接入因特网的主机都安装了该协议1.4.1什么是网络协议1.4.2安装网络协议网络协议的选择网络规模较小，只是为了文件传输和设备共享，这时最好选择占用内存较小和带宽利用率高的协议——NETBEUI协议。若使用Netware网络操作系统，在局域网中联机游戏，那么IPX/SPX协议是不错的选择。若要规划一个高效率、可互连性和扩展性强的网络，并与Internet实现连接，那么TCP/IP是理想之选。信件内容邮件地址货物地址发信人邮政局运输系统信件内容邮件地址货物地址收信人对信件内容的共识对信件如何传递的共识对货物如何运输的共识P3P2P1公路，铁路，航空对等层通信示例：邮递过程问题：

1、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？

2、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？

3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？邮政局运输系统OSI协议模型为什么要分层？分析前面通信的例子，我们会发现：模型具有三个层次相同层次的交流都是独立进行的，不受其他层次影响上下相邻两个层次之间的联系可以用“提供服务”和“使用服务”来进行说明

1.4.3网络协议OSI模型１、分层体系结构为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作的问题，采用分层的方法，将网络互联的庞大而复杂的问题，划分为若干个较小而容易解决的问题。对等层之间执行相同的操作，较低层向上一层提供服务。第n层第n-1层第2层第1层第n层第n-1层第2层第1层第n层协议第n-1层协议第2层协议第1层协议系统A系统B物理媒体1.4.3网络协议OSI模型2、OSI层次模型为了解决不同的网络之间进行通信的问题，国际标准化组织（ISO）提出了一种网络模型，即开放系统互连参考模型，简称OSI层次模型。

OSI:OpenSystemInterconnection应用层Application表示层Presentation会话层session传输层transport物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信进程间的连接寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输1.4.3网络协议OSI模型1.4.3网络协议OSI模型2、OSI层次模型“OSI”—三个字母分别表示开放、系统和互连“系统”—可以是一个简单的终端，也可以是一个复杂的计算机网络“开放”—标准公开，以便遵循OSI层次模型的优点：使网络部件能够标准化、模块化，各层功能相对独立，易于研发和维护，更易于理解。是网络世界中的一种通用的概念模型，一套普遍适用的规范集合，让全球范围内的计算机平台可以开放式通信。TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划——实现若干台主机之间的相互通信。现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型包括4个概念层次：应用层（application）传输层（transport）网际层（internet）网络接口（networkinterface）1.4.3TCP/IP协议简介1.4.3TCP/IP协议简介TCP/IP协议叫做传输控制协议/网际协议，是互联网信息交换、规则、规范的集合体。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议：传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），实际上它是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如远程登录、文件传输和电子邮件等等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。TCP/IP是通用标准，OSI是国际标准。TCP/IP模型与OSI参考模型对比1.4.3TCP/IP协议简介各种服务及应用程序通过该层利用网络。常用协议：HTTP、FTP、SMTP（简单邮件传输协议）、Telnet（远程终端协议）确认数据传输及进行纠错处理，常用协议：TCP、UDP（用户数据报协议）负责数据的传输，路由及地址选择，常用协议：IP、ARP（地址解析协议）是针对不同物理网络的连接形式的协议1.4.3TCP/IP协议简介TCP是面向连接的协议，它负责保证数据按次序、安全、无重复地传递。提供高可靠性服务，用于一次传输要交换大量报文的情形。UDP提供了是高效率服务。用于一次传输交换少量报文，如即时通信中的QQ、ICQ，传输的可靠性由应用程序提供保障。端口是TCP和UDP与应用程序打交道的访问点。如80端口是万维网常用的，21与20是FTP常用的，23是Telnet服务的端口。IP协议是一个不可靠的无连接协议，它提供将一个数据报从一台计算机或设备传送于另一台计算机或设备的方法以及网络寻址的方法。知识点总结1.4网络协议1、网络协议的定义2、如何安装网络协议3、网络协议的OSI模型包括哪七层4、TCP/IP协议体系结构模型包括哪几层5、TCP协议、UDP协议、IP协议【巩固与练习】1．通信双方所共同遵守的规则称为（

）。

A.协议

B.介质

C.服务

D.网络操作系统2．接入因特网的计算机必须安装的网络协议是（

）

A．NETBEUI

B．IPX/SPX

C．TCP/IPD．HTTP3．网页浏览时使用的通讯协议是（

）。

A．WWW

B．HTTP

C．FTP

D．TCP/IP4．国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型（OSI层次模型），将通信所必需的功能分为（

）层。

A．三

B．五

C．十

D．七5．不属于局域网通讯协议的是（

）

A．NETBEUIB．IPX/SPXC．TCP/IPD．HTTP6．OSI模型的最底层是（

）。

A．应用层

B．物理层

C．网络层

D．表示层ＡＣＢＤＤＢ1.4网络协议1．目前最常用的一种网络协议是？TCP/IP2．OSI模型有几层？最下面是？最上面是？7层 物理层 应用层3．TCP/IP模型有几层？分别是？4层应用层传输层网际层网络接口层4．TCP/IP是一个或二个协议、还是一个协议集合？协议集合5、TCP/IP中最重要的协议是？TCP传输控制协议IP网际协议专题三、通信电源

通信动力系统电源系统空调系统动环监控与防雷接地系统ωtπ2πu单相正弦交流220311最大值有效值＋－T

三相交流交流电：电压、电流的大小/方向随时间不断变化三相电字母表示——

A、B、C、N、GND（或U、V、W、N、GND）相电压——火线与中线间电压（220VAC）线电压——两火线之间的电压（380VAC)一般交流电压表、电流表的刻度为有效值

电源分类电源按性质分交流电、直流电两种。直流电uU0tiI0直流电：大小和方向不随时间而变化，恒定不变的电压或电流。内容提要交流供电系统通信电源系统总体要求直流供电系统供电系统架构供电方式供电标准设备更新原则通信电源系统总体要求机房电源系统交流供电系统直流供电系统接地系统变电设备高压市电低压市电整流设备交流配电设备ups设备直流配电系统负载设备一、电源系统架构--核心机房空调设备负载设备油机发电机组蓄电池组接地网通信电源系统架构：交流供电系统、直流供电系统、接地系统基站电源系统交流供电系统直流供电系统接地系统开关电源直流配电单元空调设备基站照明一、电源系统架构--基站市电引入移动油机防雷设备接地网蓄电池组无线设备传输设备动环设备交流配电屏通信电源系统架构：交流供电系统、直流供电系统、接地系统二、供电方式--集中上图中（a）不允许断电；（b）允许短时间断电（c）允许较长时间断电二、供电方式--分散目前通信机房广泛应用分散供电方式上图中（a）不允许断电；（b）允许短时间断电（c）允许较长时间断电供电方式比较注：目前通信机房广泛应用分散供电方式。集中供电方式分散供电方式特点综合楼所有开关电源、UPS设备集中安装在某一楼层大型电力机房，大型电池室综合楼电力机房分散设置在各个楼层或专业机房，开关电源、UPS分楼层安装电源设备故障影响范围小，不跨楼层供电，节省电缆，线路损耗小，安全性高电源设备分散电源设备维护方便电源设备故障影响范围大，跨楼层输出电缆多，输送距离远，线路压降损耗大优点缺点一、设备更新周期：二、设备使用年久或其他原因，经维修达不到质量要求可提出更新计划三、未到使用年限损坏严重需更新，应经过技术鉴定，向省公司报批。四、已到使用年限经检测性能良好设备，经省公司批准，方可继续使用四、动力设备更新原则使用年限20年15年12年10年8年6年5年设备类型高低压配电系统；太阳能发电矩阵交、直流配电设备开关电源；集中式（中央）空调油机发电机组；UPS设备2V蓄电池（或低于80%容量）；机房专用空调6V、12V蓄电池（或低于80%容量）；普通柜式空调；防雷设备动力环境监控设备基站空调内容提要动环监控与接地系统交流供电系统通信电源系统总体要求直流供电系统交流供电系统架构承担全网集中设备的移动通信枢纽楼严格按照“二路市电、二路固定油机”的原则配备。其他通信生产综合楼按照“一路市电、二路固定油机”或“二路市电、一路固定油机”的原则配备。2路高压1万伏市电

变压器输出380/220V油机发电机组输出380/220V低压配电输送各楼层高压配电部分低压配电部分高压配电设备低压配电设备油机发电机组UPS供电系统交流供电系统高压配电设备高压配电主要包括市电进线柜、计量柜、变压器进线柜、母联开关柜、隔离开关柜、操作电源柜等组成。市电进线柜：高压10KV市电引入，闭合、分断接入功能。计量柜作用：检测电压、电流，进行高压计量电能。变压器进线柜：为变压器提供高压市电输入功能。母联开关柜：实现变压器能够共享两路高压市电功能。隔离开关柜：实现两路高压市电安全隔离功能。操作电源柜：提供稳定不间断的操作电源。变压器用途：将10KV高压市电降压，输出380/220V交流电源；变压器结构：由铁芯、线圈、绝缘、引线四部分组成。通信机房楼常用干式和油浸式变压器两种：1、干式变压器带有温控器，自动检测温度高时开启风机冷却，适用于容量较大场所(400KVA以上）

2、油浸式变压器带有油箱、油枕，油冷却，适用于容量较小场合（400KVA以下）。变压器设备油浸式变压器干式变压器低压配电设备低压配电设备主要包括低压总开关柜、电容补偿柜、市电油机ATS转换柜、低压母联开关柜、负载分配柜组成。ATS开关低压配电设备图电容补偿柜楼层配电系统包括楼层配电总屏、开关电源交流输入配电屏、ups交流输入配电屏、空调交流输入配电屏。楼层配电系统，对于承担开关电源系统、UPS系统、空调系统电源总屏功能的交流输入配电屏，必须从低压配电系统的两段母线分别引接两路输入电源。1＃变压器低压母线系统2＃变压器低压母线系统转换开关主用输入备用输入低压配电系统--楼层配电整流器逆变器蓄电池静态开关维修旁路主市电输入UPS输出功能：备用电源、电力净化(AC-DC-AC)提供不间断高质量稳定的交流电。分类：后备式、互动式、在线式三种。通信机房普遍采用在线式UPS保障重要通信负载供电。交流不间断电源：UninterruptiblePowerSystemUPS供电系统内容提要动环监控与接地系统交流供电系统通信电源系统总体要求直流供电系统开关电源设备蓄电池组直流供电系统-70-开关电源系统主要内容系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算交流配电屏蓄电池组蓄电池组整流屏通信设备直流电源结构方框图开关电源功能作用：是将公用电网的交流电进行整流变换以提供给主设备稳定的直流电（同时实现电池自动管理）。AC-DC（直流不间断供电）电池管理：电池充电、电池保护、电池测试。开关电源：交流屏、整流屏（监控模块、整流模块）、直流屏组成。直流供电系统结构直流配电屏通信电源的分类：变换技术：相控电源，高频开关电源输出电压(标称值）：-48V：交换，传输，接入网电源。

+24V：部分基站电源（爱立信）系统结构：组合电源，分立机柜电源；应用环境：户内电源，户外电源；安装方式：驻立式，壁挂式，插框式。开关电源分类直流电源系统工作原理交流部分直流部分市电供电、油机供电、电池放电三种工作模式。-74-开关电源系统主要内容系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术