接入网pon技术.docx
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接入网pon技术
接入网--pon技术
接入网-PON技术
中国电信维护岗位技能认证教材编写小组编制
第1章PON拓扑结构
1.1基本拓扑结构
光接入网(OAN)的拓扑结构取决于光配线网(ODN)的结构。
通常ODN可归纳为单星型、树型、总线型和环型等四种基本结构,也就是PON的四种基本拓扑结构。
1.单星型结构
单星型结构是指用户端的每一个光网络单元(ONU)分别通过一根或一对光纤与端局的同一OLT相连,形成以光线路终端(OLT)为中心向四周辐射的星型连接结构。
2.树型结构
在PON的树型结构(也叫多星型结构)中,连接OLT的第一个光分支器(OpticalBranchingDevice,OBD)将光分成n路,每路通向下一级的OBD,如最后一级的OBD也为n路并连接n个ONU。
3.总线型结构
总线(bus)型结构的PON通常采用非均匀分光的光分路器(OBD)沿线状排列。
4.环型结构
环型结构相当于总线型结构组成的闭合环,其信号传输方式和所用器件与总线型结构差不多。
1.2性能比较
为便于PON结构选择,现将总线型、星型、环型及树型拓扑结构从性能上进行比较,如下表所示:
比较内容
总线型
星型
环型
树型
成本投资
低
最高
低
低
维护与运行
测试很困难
清除故障时间长
较好
测试困难
安全性能
很安全
安全
很安全
很安全
可靠性
比较好
最差
很好
比较好
用户规模
适于中规模
适于大规模
适于选择性用户
适于大规模
新业务要求
容易提供
容易提供
每户提供较困难
每户提供较困难
带宽能力
高速数据
基群接入视频
基群接入
视频高速
第2章PON的双向传输技术
在PON中,OLT至ONU的下行信号传输过程是:
OLT送至各ONU的信息采用光时分复用(OpticalTimeDivisionMultiplexing,OTDM)方式组成复帧送到馈线光纤;通过无源光分路器以广播方式送至每一个ONU,ONU收到下行复帧信号后,分别取出属于自己的那一部分信息。
2.1光时分多址(OTDMA)
光时分多址(OpticalTimeDivisionMultipleAccess,OTDMA)方式是指将上行传输时间分为若干时隙,在每个时隙只安排一个ONU,以分组的方式向OLT发送分组信息,各ONU按OLT规定的顺序依次向上游发送。
2.2光波分多址(OWDMA)
采用光波分多址(OpticalWavelengthDivisionMultipleAccess,OWDMA)接入技术,将各ONU的上行传输信号分别调制为不同波长的光信号,送至OBD后,耦合到馈线光纤;到达OLT后,利用光分波器分别取出属于各ONU的不同波长的光信号,再分别通过光电探测器解调为电信号。
2.3光码分多址(OCDMA)
光码分多址(OpticalCodeDivisionMultipleAccess,OCDMA)是指给每一个ONU分配一个多址码。
2.4光副载波多址(OSCMA)
光副载波多址(OpticalSubCarrierMultipleAccess,OSCMA)采用模拟调制技术,将各个ONU的上行信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段,然后用此模拟射频信号分别调制各ONU的激光器(laserDevice,LD),把波长相同的各模拟光信号传输至OBD合路点后再耦合到同一馈线光纤到达OLT,在OLT端经光电探测器后输出的电信号通过不同的滤波器和鉴相器分别得到各ONU的上行信号。
第3章PON的双向复用技术
光复用技术作为构架信息高速公路的主要技术,在过去、现在和将来,对光通信系统和网络的发展及对充分挖掘光纤巨大传输容量的潜力,将起着重要作用。
3.1光波分复用(OWDM)技术
实用化程度最高的当属光波分复用技术,其技术及产品已广泛地应用在光通信系统中。
构成WDM-PON的上行回传通道有四种方案可供选择。
方案一,在ONU也用单频激光器,由位于远端节点的路由器将不同ONU送来的不同波长的信号回到OLT。
方案二,利用下行光的一部分在ONU调制,从第二根光纤上环回上行信号,ONU没有光源。
方案三,在ONU用LED一类的宽谱线光源,由路由器切取其中的一部分;由于LED功率很低,需要与光放大器配合使用。
方案四,与常规PON一样,采用多址接入技术,如TDMA,SCMA等。
3.2光时分复用(OTDM)技术
采用复用技术的目的是提高信道传输信息的容量。
OTDM的复接可分为两种,即以比特为单位进行逐比特交错复接和以比特组为单位的逐组交错复接。
3.3光码分复用(OCDM)技术
光码分复用技术在原理上与电码分复用技术相似。
3.4光频分复用(OFDM)技术
OWDM和OFDM技术都是在光层按其波长将可传输带宽范围分割成若干光载波通道。
3.5光副载波复用(OSCM)技术
OSCM技术不同于OWDM和OFDM技术,OWDM和OFDM都是指光波层进行复用。
OSCM技术的最大优点是:
可采用成熟的微波技术,以较为简单的方式实现宽带、大容量的光纤传输,它可构成灵活方便的光纤传输系统,可以为多个用户提供语音、数据和图像等多种业务。
3.6光空分复用(OSDM)技术
空分复用(SpaceDivisionMultiplexing,SDM)指利用不同空间位置传输不同信号的复用方式,如利用多芯缆传输多路信号就是空分复用方式。
3.7时间压缩复用(TCM)技术
时间压缩复用(TimeCompressionMultiplexing,,TCM)又称“光乒乓传输”。
第4章PON功能结构
4.1光线路终端(OLT)的功能结构
在PON中,OLT提供一个与ODN相连的光接口,在光接入网(OAN)的网络端提供至少一个网络业务接口。
4.2光网络单元(ONU)的功能结构
在PON中,ONU提供通往ODN的光接口,用于实现OAN的用户接入。
ONU的核心功能块包括用户和服务复用功能、传输复用功能以及ODN接口功能。
ONU服务功能块提供用户端口功能,它包括提供用户服务接口并将用户信息适配为64kbit/s或n×64kbit/s的形式。
4.3光配线网(ODN)的功能结构
PON中的ODN位于ONU和OLT之间,ODN全部由无源器件构成,它具有无源分配功能,其功能结构下图所示:
4.4操作管理维护功能
通常将操作管理维护(OAM)功能分成两部分,即光接入网(OAN)特有的OAM功能和OAM功能类别。
4.5光接入网(OAN)基本性能
OAN的容量和ONU的类别如表4.2所示,其中通路传输距离是逻辑距离,即特定传输系统所能达到的最大传输距离。
第5章PON技术应用
5.1PON组网应用
目前无源光纤接入网发展很快,组网方式多种多样。
PON主要采用无源光功率分配器(耦合器)将信息送至各用户。
5.2波分复用PON技术应用
1.两波分复用PON
ITU-T制定的G.983标准只适用于1310nm/1550nm(波分复用WDM)技术,即粗波分复用(CWDM)技术。
OLT与ONU间是明显的点到多点连接,上行和下行信号传输发生在不同的波长窗口中。
当ONU采用TDMA方式上传数据时,为避免数据可能发生的碰撞,OLT与ONU之间要精确定时,ONU按照OLT分配的时隙传送分组。
系统采用单纤波分复用方式来解决双向传输问题,即用1550nm波长(1484~1580nm)传送下行信号;用1310nm波长(1270~1344nm)传送上行信号。
2.波分复用PON
波分复用PON简称为WDM-PON。
WDM-PON的下行传输的关键是多波长光源,目前有许多方法制造多波长光源。
方法一:
选择16个接近精确波长的、离散的分布反馈(DFB)激光器,每个均有温度调谐以便获得满意的信道间隔。
方法二:
使用多频激光器(MultipleFrequencyLaser,MFL)。
方法三:
采用啁啾脉冲WDM光源。
它使用了飞秒级(10-15)光纤激光器来产生一个1500nm附近70nm谱宽的脉冲,此脉冲被22km长的标准单模光纤啁啾。
5.310GPON技术应用
1.10GEPON技术
10GEPON标准小组代码为IEEE802.3av,其定义了两种10GEPON技术:
1、非对称
下行传输速率为10Gbps,上行传输的速率为1Gbps。
下行中心波长为1577nm,上行中心波长为1310nm。
2、对称
下行传输速率为10Gbps,上行传输的速率为1Gbps。
下行中心波长为1577nm,上行中心波长为1270nm。
10GEPON的IEEE802.3av标准相对于原EPON标准改进的核心点是:
1、扩大802.3ah(EPON)标准的上下线带宽,达到10G速率;
2、10GEPON的兼容性,即10GEPON的ONU可以与1GEPON的ONU共存在同一个ODN下。
2.10GGPON技术
10GGPON目前已有成熟标准的实现方式为非对称方式,即下行传输速率为10Gbps,上行传输的速率为2.5Gbps。
在ITU发布的G.987.1、G.987.2、G.987.3及G.988给予规范。
10GGPON非对称方式使用的下行中心波长为1577nm,上行中心波长为1270nm。
10GGPON标准与GPON标准相比,对于物理层改进较大。
具有更长的距离,更大的分光比,更有效的成帧及增强的安全特性。
但是对于GPON的OMCI管理层改动较小,后向兼容GPON。
以太网无源光网络(EPON)接入技术
以太网无源光网络(EthernetPON或EthernetOverPON,EPON)。
EPON是指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。
5.4EPON技术特点及网络结构
一、EPON技术特点
(1)高带宽:
从目前的技术上看,EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式;上行信道为用户共享的几百/几千Mbit/s信道。
(2)低成本:
EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本,它采用PON结构,使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本,降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。
(3)易兼容:
EPON互连互通容易,各个厂家生产的网卡都能互连互通。
以太网技术是目前最成熟的局域网技术。
二、网络结构
EPON位于业务网络接口到用户网络接口间,通过SNI与业务节点相连,通过UNI与用户设备相连。
EPON主要分成三部分,即光线路终端(OLT),光配线网络(ODN)和光网络单元/光网络终端(ONU/ONT)组成。
其中OLT位于局端,ONU/ONT位于用户端。
OLT到ONU/ONT的方向为下行方向,反之为上行方向。
EPON接入网结构如下图所示。
EPON中的ONU采用了技术成熟的以太网络协议,在中带宽和高带宽的ONU中,实现了成本低廉的以太网第二层第三层交换功能。
5.5EPON传输原理及帧结构
在EPON中,根据IEEE802.3以太网协议,传送的是可变长度的数据包,最长可为1518个字节。
在EPON中,OLT传送下行数据到多个ONU,完全不同于从多个ONU上行传送数据到OLT。
OLT根据IEEE802.3协议,将数据以可变长度的数据包广播传输给所有在PON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。
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1.250Gbit/s,每帧携带多个可变长度的数据包(时隙)。
按照IEEEG.802.3组成可变长度的数据包,
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