【《北京市平谷区XX小区GPON光纤接入网规划设计》8800字】

第一章宽带接入网概述在科技进步的今天，电视、电话、计算机信息三大工业以及它们与之相关的技术与网络的结合，也就是“三网合一”。这是一种互联性的网络级互联，各服务相互渗透和相互交织，技术水平层面上是大致相同的。尤其是现在使用互联网观看电视替代有线电视的人数日益增多，同时，对通讯的需求也日益增加；例如，对业务的要求不再局限于传真、普通电话、数据服务等，对高速数据、电子邮件、电视会议、高清电视的需求量也日益增长，因此，在任何时间、任何地点，都需要快速、经济、准确地进行各种资讯的交换与沟通。在此背景下，光纤通讯迅速发展，形成了规模大小不一、各层级的光纤通信网络。在过去的几年里，随着网络技术的发展，随着接入网市场的逐渐开放，各国之间的竞争将会变得更加的激烈，通信技术的发展和网络的发展使接入网的应用也会越来越广泛。由于巨大的潜在需求，接入网络技术应运而生。所谓宽带，技术上的意义，就是在同一媒介上，以不同的频段传送各种资讯，传送速度必须在1.54Mbps以上。接入网被界定为把使用者与核心网相连，而在局域网与使用者间的使用者接入网路，其首要工作就是透过网络的服务结点界面与使用者网络接口之间（UNI）。该系统包括一系列的传送装置，包括主干网和使用者的终端。因为这些路程一般都是一千米甚至数千米，所以被比喻成“终极一公里”。主干网大多是以光纤为主，其数据的快速传递成为了整个网络的一个“瓶颈”。接入网的接入模式包括：有线光缆（光纤同轴光缆）混合接入，光纤接入，无线接入，铜线接入（一般电话线路）接入，以及Ethernet接入。接入网络具有五大功能：用户端口功能，服务端口功能，核心功能，传输功能，接入网络的管理功能。总体而言，该系统可以分成两大类。一种为公用网，一种为用户居住区网（CPN）。一个远距离的网路包括三个部份。核心网由远距离网和中继网组成，其中光纤接入网不但可以作为铜缆网的主要选择，而且还能适应新的客户群。OLT(OpticalLineTerminalTerminal）连接到服务的结点和光网单元（ONU）使用者，从而达到接入网的数据通信的目的。光纤接入网由远端设备、ONU、局端设备和OLT组成，它们都需要由传送设备来实现。OLT和ONU是该系统的重要构成部分。接入网从SNI(ServiceNodeInterfaceInterface,SNI）向UNI(UserNetworkInterfaceInterface）进行信号传输。相关的存取装置自身也具备了组网的功能，能够构成不同的网路结构。还具有监控、维护等功能，并由网络管理中心的相关网络管理协议进行统一的管理。光线路终端器（OLT）的主要作用是为接入网内各区域开关间的信息传送和光学传送（ONU）提供接口进行通讯。其具体职责如下：1.能够进行距离测量、进行控制、测量数据的采集。2.向ONU传送以太网的数据。3、可以将不同的频段的宽带分配给ONU。交换机的用户接入和切换功能是完全分开的。OLT既能自我维持、监测，又能在使用者方进行维修与监视，可以安装于远程或使用局域网交换器。光学网路分布装置（ONU）具有为使用者提供接口的作用。分为有源光网络设备和无源光网络设备。PON使用单根光纤连接OLT，再连接ONU。ONU的业务包括：语音服务（利用IAD集成接入设备）、数据和IPTV（交互式网络TV)，以达到“三网融合”的目的。ONU具备两点主要作用：1.可选接收OLT发送的广播，接收到相应数据后响应OLT，根据用户请求缓存收集相应数据，将缓存的数据发送给OLT。2.ONU不但能有效地提升信道的带宽使用效率，还能按照业务要求和相应的网路条件来设定信道的频宽，从而改善宽带的使用效率，同时又不会对通讯造成任何的干扰。增加终端用户可传输数量以及提高网络质量和效率。降低用户成本，可为商业使用者、小型商业及住宅使用者等提供业务的接口。ONU通常放置于使用者附近，其灵活性更强，并具备光电变换的能力。

第二章北京市平谷区夏和园小区宽带接入网建设需求分析2.1北京市平谷区夏和园小区网络现状一般来说，ONU可以规划在建筑走廊、室外机柜、办公室、建筑竖井或房屋中，有160个单元。北京市平谷区的夏和园，还没有任何一家运营公司的光缆接入到小区的电脑室中，新的标准大楼，总线路还在等待着审批验收，而作为移动公司的开发商，他们必须要考虑到小区的通讯设备。而用户迫切需要的服务有：电话和宽带业务，以保证用户的通讯需要。2.2建设宽带接入网的必要性如今的网络时代下，资讯和网络早已与我们的工作、生活紧密相连，有没有宽带接入，有没有独立的网络，就成了如今人们购买房子的首要考量。居住小区内各单位均应有预先设定的宽频网路，并应有小区自己的局域网，使使用者可以更好地实现学习、生活、办公、商务、娱乐、休闲等工作。相对于常规的双绞线，光纤的传送范围将大大增加，比如以PON为基础的光纤接入网可以传送20公里，而随著技术和光学传送能力的提升，可以传送60公里。目前，实现接入网宽带化的最好途径是：开发光缆接入，让光缆尽量贴近使用者、面向使用者。针对远距离访问的使用者：因特网的快速发展，不只是都市使用者需要大量的通讯网路，现在今县城农村也有越来越多的使用者需要通讯网路，因此运营商想要在不必交换节点的情况下，为使用者服务。对于一体化服务的需要：由于用户的需求是不一样的，语音、数据、图像等新兴的服务，都需要一个统一的系统来进行集成管理的，而在某些城市，写字楼、小区、酒店、宾馆的数量也在不断的增长，对于集中服务的要求也越来越高。

第三章几种常用的宽带接入网技术3.1FTTX+LAN它是目前比较流行的一种宽带访问方法，它是基于光纤到小区的基础，相关的运营商使用了基于五种类型的局域网，采用具有分享机制的以太网交换技术来实现对网速高，稳定性好的要求，如远程上课、远程医疗、在线游戏、视频通话和高速的局域网互联等。光纤到户(FTTH)意味着终端设备和光纤位于家庭中。也就是说，在用户端安装一个ONU（OpticalNetworkUnit），实现语音、数据、视频业务的融合。最接近用户的光学访问类型之一。FTTH可以提供更大的带宽，支持更灵活的协议，并提高网络在协议、速度和数据格式方面的透明度。此外，该技术对供电和环境要求较低，有利于安装和维护。由于带宽优势，这种技术是解决“最后一英里”的最佳方法。根据距离可分为FTTC、FTTZ、FTTO、FTTF、FTTH。根据拓扑的分类，可分为两类。一种是点对多点（P2MP），另一种是点对点（P2P），可分为GPON、EPON、BPON等。3.2EPON/GPON技术PON指的是无源光网，PON是一种与以太网技术相比的新型的通信方式。epon是什么？EPON是IEEE的一项技术，它采用了以太网到多被动光纤传送模式来实现多种业务。今天，超过95%的局域网通信被IP/以太网应用程序占用。这是因为EPON采用了上述结构，具有经济高效的优点。EPON是最高效地将接入网终端与使用者的联系方法。另外，在10Gbps城域环和以太网络中，EPON技术将成为最终的解决办法。EPON不需要其他的复杂的通信协议，可以将光波精确地传输给终端的用户，并将终端的信息进行打包，并将这些信息以集中的形式传输给中央网。在物理层面，EPON采用100BASE的EthernetPHY，通过PON的传送机来对ONU与OLT进行数据传送与光线路的实时通讯。该终端对新TDM通讯进行了最优和最大的控制，新增MAC控制指令。在有关的第2级，EPON采用了完全的全双工Ethernet技术，并利用TDM技术实现，因为光纤装置在各自的时间槽内传送分组，所以不能使用无冲突或CDMA/CD。宽带利用率。EPON是利用共用的光纤将多个DTE连接起来的，这是一种不均匀的分支状结构。GPON又叫“无源光网”，GPON是以ITU-TG.984.X为基础的一代新型的无光源宽带无线通信技术。由于其高效率，覆盖范围广，用户接口类型多样，成为了运营商提供宽带业务的理想选择。GPON技术与PON装置的基础架构相似，在使用者方包括光线路终端（OLT）、光学网络终端（ONT）、光学网络（ONU）、ODN（ODN）。配电网）以及将两台装置相联结的网路管理。其特征如下：1.之前未实现的高频段。GPON可以实现2.5Gbps的速率，它可以更好的适应将来越来越高的带宽要求，同时还具备不对称的特点，更适用于宽带服务。2.完全的服务业务依赖于Qos，可以同时承载GEM和ATM单元，具有QoS保障的多个业务访问，具有很好的服务级别能力。3.GPON的数据包：ONU利用ONI接口获取上行的数据，如TDM、ETH、SDH等，并将上行数据的信息打包进GEM帧并传输至OLT。OLT将TDM,ETH或SDH的数据经由上行接口传输。对下游采取相似的方法。GPON技术使用了GEM的简单和有效的适配包。GPONGEM的帧结构结构具有很强的弹性，能够实现固定长帧的包装和不确定的长帧的包装，能够实现多种服务之间的统一映射，操作简单，成本低，效率高。高达94%。不需要进行协定变换，可以最大限度地使用宽带频段资源。3.3无线宽带接入技术无线宽带接入是指不需要物理传输媒质，从而通过无线传输技术进行接入。无线接入能让宽带接入更加具灵活性以及增加了传输距离。现在普遍使用的无线接入技术有：蜂窝通信技术、卫星移动通信、无线本地环路、个人通信网。

第四章北京市平谷区夏和园小区GPON光纤接入网规划设计方案4.1网络结构的设计本工程为平谷区夏和园小区9号楼光纤改造工程，本工程为用户提供FTTH接入方式。上联为小区节点机房，本次占用2个端口，利用旧端口，本工程采用二级分光（1:8）X（1:8）模式，总分光比1:64。本工程共布放光缆1.35公里。本工程人手井内、通道内、走线架上及墙上转角处光缆均用塑料管保护分纤箱到用户端用皮线光缆链接，从而实现整个FTTH接入。平谷区的老旧小区在最初改造时，全部为一级分光小区，这种覆盖方式相比于二级分光，光衰更小，但是这种方式更加的浪费端口，同一槽口，一级分光方式最多能装32户用户，而二级分光的方式可以分6个1:8分光器，这样的弊端就是光衰的要求较高，但是可以提升利用率，节约资源。平谷区夏和园小区9号楼楼层结构如下图，9号楼一共建设26层，总覆盖数154户。图4-1平谷区夏和园小区9号楼平面图这些用户主要使用的是移动融合套餐业务，该业务最大带宽在300M，最低带宽在50M之间，一级分光器一个，安装于4#1单元-1F机房，其他延伸出的6个二级分光器分别安装于9#楼2F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端1-4芯光缆掏纤1-4芯覆盖1-4楼，9#楼6F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端5-8芯光缆掏纤5-8芯覆盖5-8楼，9#楼10F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端9-12芯光缆掏纤9-12芯覆盖9-12楼，9#楼14F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端1-4芯光缆掏纤1-4芯覆盖13-16楼，9#楼18F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端5-8芯光缆掏纤5-8芯覆盖17-20楼，9#楼14F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖24户，成端1-4芯光缆掏纤1-4芯覆盖13-16楼，9#楼23F弱电井内，内置1：8分光器1台，覆盖34户，成端9-12芯光缆掏纤9-12芯覆盖21-26-12楼。图4-2北京市平谷区夏和园小区GPON网络拓扑图4.2设备选型4.2.1OLT选型华为5680T（SmartAXMA5680T）光纤接入装置（以下简称MA5680T）是由华为科技公司推出的EPON/GPON集成接入产品。高带宽的数据，语音和视频服务。1.MA5680T特点MA5680T的特性如下：（1）与ONU(opticalNetworkUnit)/ONT(opticalLineTerminal）装置配合使用，而EPON/GPON(OpticalLineTerminal）装置。（2）可以实现IP电话线路的连接。基站传输、光纤到楼（FTTB）、FTTH(FiberToTheHome）光纤到家、批发等组网需求。（3）支持两类宽带接入服务：P2P.FE光纤接入和宽带接入服务；华为的5680T，由三大模块组成：商业部门、公共部门和核心部门。服务部分具有服务接口功能，公用模块具有OAM功能、电源功能，核心模块具有聚合分发、服务处理、DN适配等功能。而MA5680T的市场主要有两个：一是可以通过一根光纤来满足用户对数据、语音、视频等个性化要求。二是可以实现远距离接入、高带宽接入、大规模接入等功能。结合需求，本工程采用二级分光（1:8）X（1:8）模式，总分光比1:64。安装一级光纤分纤箱1个，二级分光器6个。4.2.2ONU选型ONU采用的是华为HG8245，华为公司推出的高端家用网关，可支持家庭/SOHO用户的超宽频访问，4个GE/FE以太网口，2个POTS语音接口。WIFI接口具有高性能转发功能，可有效保证语音、高清视频和数据业务的用户体验。设备即插即用，业务开通效率高，部署成本低。它具备远程故障诊断和大量的业务仿真，能够迅速地找到故障，减少费用，并提供强大的转发能力，是FTTH系统中的一个理想的终端解决方案；同时，对今后的经营有一定的支持作用。产品的特性：1.接口类型：4GE+1USB+2POTS+Wi-Fi2.适用范围：可兼容GPON/EPON，可满足不同的FTTH入网需求，支持H.248和SIP协议，可轻松接入交换机。3.即插即用：支持TR069、OMCI/OAM，不需要现场设置，可以自动发布语音，宽带，多播等各种服务。4.远程诊断：可提供POTS端口呼叫模拟、PPOE拨号模拟、外线检测，方便地完成远程故障定位功能。5.高速转发：双级GE传输速度，三层NAT传输速度可达900M.6.绿色节能：高集成SOC，单片集成PON，网关，语音，LSM模块，节能25%。4.2.3分光器分光器可安装在室内和室外，室内安装位置为小区中心机房、楼内药井、楼内壁龛箱。可安装在室外的光传输箱或光纤分线箱中。本项目的主、副光分路器安装在一个光分路箱内。建议采用1∶64。ODN的总光率要考虑用户带宽需求和光链路衰减等。级联不能超出两个阶段。在设计过程中，要充分利用OLT器件的PON和光学分路器，并从预留接口角度出发，选取最佳的光学分离器组合模式及安装地点。使用者的分布密度及分布形式。在普通的居民楼、密集的集市等场合，采用二阶光谱技术，在一阶的分光器下路上，推荐为以后的扩展提供一定的光路。举例：1级别分光装置采用5个光学端口，预留3个光学端口，在需要扩展第二级的时候，可以直接跳入。二次分光器初装接口可以根据所占面积的30%~50%的比例设置，并在设计时要预留出一个用于后期分光装置的安装地点。针对特殊场合如城中村、自然村、别墅等，可根据企业的发展需要，进行相应的优化。4.3光功率分配的计算图4-3光传输链路分段示意图计算时相关参教取定（1）光纤衰神取定：1310nm波长时取0.36db/La，1490波长时取0.22db/Km（2）活接头（成端）插入麦减取定：0.5dB/个（3）光纤熔接接头衰减确定：0.08dB/个（4）冷接子（快速连接器）插入衰减取定0.15dB/个（5）分路插头衰减确定0.5dB/个（6）分光器插入衰减数确定：1:2分光器≤4.1dB,1:4分光器≤7.4dB1:8或2:8分光器≤10.5dB,1:16或2:16分光器<13.8dB1:32分光器或2:32分光器≤17.1dB1:64分光器或2:64分光器≤20.5dB（7）光纤富余度A.当光统传输距高<5公里时，光纤富余度不少于1dB:B.当光缆传输距高<10公里时，光纤富余度不少于2dB:C.当光缆传输距高<20公里时，光纤富余度不少于3dB:（8）ODN光链路衰减Loss=4.5*0.35+7*0.1+6*0.3+1*0.5+1*20.5+1=25.075dB接收光功率=最小平均发送功率－链路衰耗=1.5－25.075=-23.575链路衰减满足ITUG.984.2classB+标准4.4网络保护方式的设计4.4.1自愈的含义随着现代经济的发展，各行各业都日益依靠通讯网路，因而对通讯网路的及时性和准确性要求也逐渐提升。一旦出现网络问题，不仅会给工作和生活带来极大的不便，而且还会给社会带来巨大的损害。造成这种情况的原因有很多，有可能是因为工程人员不小心挖掘了电缆，导致了一些事故。因此，在信息化的飞速发展中，互联网上的承载数据量越来越大。同时，发送的信号宽带也在不断扩大。为了增强网络的保护，设计多种不同的网络防护模式，使得提高网络的安全性问题成为当务之急。而自我修复则是当网络发生故障报警后，可以在很短的时间内，及时的修正错误，并使发送的状况恢复正常，让使用者在没有维护人员介入的前提下，感受不到任何通信差错。它必须寻找其他的运输途径。那么通讯业务就会恢复。可用备份装置或已存在的装置作为后备通路来复原全部或重点的业务。所有的网元之间的交叉作用，以及各单元的冗余路由，都是实现网络自我修复的必要条件。除此之外：自我修复并不是处理故障，只能用后备路径来修复被破坏的服务，而在这些服务中，有问题的电线和零件还得维修工人进行维修。4.4.2业务保护方式对于关键客户，建议采用OLTPON保护，在管道资源等条件允许的情况下，建议分纤器到OLT的光纤采用不同的物理路径。图4-4PON保护方式为了确保整体GPON的可靠度，北京市平谷区夏和园住宅小区的GPON使用了双PON口。按照光功率预算和接入主干光纤的配置，可以将两个PON端口的应用分为几类，适用于不同的组网方式。图4-5双PON口保护方式4.5网同步的设计在计算机和电信网络中，传输信号码的相位和速度是分阶段调整的，以实现各个站点的分支和并行化，这种调整方法称为网络同步。有四种方法：主从同步、相互同步方式、塞入时钟方式和独立时钟方式。1.主从同步模式：内置一个主台，具有高稳定的时序。传输的是一个统一的标准频段，使整个网络都要遵照主台的主控时间，以实现整个网络的频次一致。其优势：经济成本低，性能好，设备简单，在数码通信网络中得到了普遍应用。它的缺陷是：一旦主站点发生突发事件，所有从站点就会因为缺乏统一的标准而“罢工”，导致整个网络通讯瘫痪。2.相互同步方式：在通信网中各站都有属于自身的时钟，彼此之间有连接且相互有影响，需通过调整，都在同一频率中，这种方式可以弥补主从同步方式过度依赖主时钟的缺点，使通信网络更加稳定。缺点是太难适应了，有时网络会出现自激反应。该方法适用于站点密集和正在建设数字网络的网络区域。3.外挂时钟法：这种方法使每个变电站都有一个高稳定性的时钟，各站之间的频率相近，输入信号编码的比例略低于各站本身的时钟频率。Pulse技术达到网络同步的目的。4.独立的时钟模式：每一个网站都有自己的钟表，它的稳定性和精确度都很高，而且因为所有的网站都具有相同的信号速率，所以才能实现网络的同步。其优势在于：各站点独立的钟表，具有很强的弹性。它的不足之处在于：各站点都需要非常高的稳定的时钟。它的拓扑结构是一种称为系统同步的多点EPON上行链路。OLT的时隙由系统分配，每个ONU传输的时隙必须匹配。避免ONU之间的上行数据冲突。EPON是一种非同步的网络模式，其时钟无法实现全网的同步；为了满足通信服务需求，必须采用两种方式来完成接收和传输两种方式：一是采用自适应方式，二是采用时标缩放方式。在此方案中，采用了OLT端时钟与OLT端的时钟进行同步的时标模式。OLT具有一个全局的计算程序，它把一个时钟标记从一个局部计数器中插入到OLT中。ONU利用这个标记对当地的时钟进行修正，OLT对当地的时钟进行了相应的调整，实现了系统的同步。4.6IP地址规划IP地址分为五种：A,B,C,D,E。现在一般选用A，B，C类地址，如下所列：表4.1IP地址规划类别起始地址主机数主机地址空间适用场合A类1~126224-224大型网络B类128~191216-226中型网络C类192~22328-28小型网络北京市平谷区夏和园的居民很多，但是每个设备承载的人都很少。经过比较，选择C级IP地址进行规划方案，IP地址的分布如下：表4.2IP地址分布设备楼层型号上联方式IP地址9号楼1单元2层华为HG8245光口195.143.24.20~219号楼1单元3层华为HG8245光口195.143.24.22~239号楼1单元4层华为HG8245光口195.143.24.24~259号楼1单元5层华为HG8245光口195.143.24.26~27

第五章方案评估GPON具有带宽高、传输距离长、接入服务多元化等诸多优势，使GPON成为了宽带光纤接入的最佳选择。以北京市平谷区夏和园为例，对高带宽、稳定网速、语音业务等方面的用户提出了自己的要求。该设计采用了无光式光纤接入技术，采用了较为成熟的GPON技术，并对其进行了详细的规划与设计方案。经过勘察设计、布线、设备安装测试、调试和验收，总体上满足了客户的要求，它还必须保证IP的合理分配，保证网络的安全，保证GPON的安全，保证网络的稳定。从而为北京市平谷区夏和园地区的宽带网络接入奠定了一定的理论和现实基础。总结随着社会经济的快速发展，人们对互联网的依赖程度与日俱增，已经很大程度地影响着我们的日常工作和其他的社交活动。网络速度快，网络稳定，质量好，业务多样化，网络用户的要求也是水涨船高。因而，由于光纤速率