通信接入网的光纤化技术研究与实现.docx

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通信接入网的光纤化技术研究与实现

摘要

随着电信和信息技术的飞速发展，电信领域正发生着一场极其深刻的变革。

由于因特网的爆炸式增长，数据业务迅速发展，传统的电路交换方式将逐步让位于包交换方式。

用户的业务种类也由单一的话音业务发展为各种宽带业务，如会议电视、远程教育、按需点播、交互多媒体通信和家庭购物等。

如何将宽带信息

传送给用户，实现端到端全数字式的多媒体通信，是全世界通信界所关注的。

随着SDH技术的大规模推广应用和ATM技术的发展，电信网的主干网已经基本上实现了光纤化、宽带化和数字化，相比之下，原来模拟的、窄带用户环路就成为制约当前电信网宽带化发展的一大障碍。

本文首先对接入网技术做了概述。

通过对定义、物理参考模型、接入技术、发展趋势等相关内容的简要介绍，说明了光纤接入网是接入网技术发展的必然趋势。

目前，主流运营商的第一公里接入网络仍然主要以双绞线铜缆网络为主，为了满足日益增长的带宽需求，实现光纤接入，现有的铜缆接入网就必须进行改造。

然后，本文深入研究了铜线接入和光纤接入这两种接入网的接入技术，着重研究光纤接入尤其是无源光网络（PON-PassiveOpticalNetwork）和目前主流的FTTX（FiberToThex）。

接着，本文对“光进铜退”的解决方案进行了具体的研究和分析。

由于现有的铜缆接入方式存在无法满足业务开展要求、大量占用管孔资源、铜价格上涨导致投资建设成本增大，维护成增大等弊端，中国网通、中国电信等电信业务主流运营商纷纷提出了接入网升级策略一“光进铜退”技术。

所谓“光进铜退”是

指根据不同环境和条件下利用光缆替换原有铜缆的接入技术升级方案。

“光进铜退”即FTTX，是宽带发展的一个必然趋势和选择。

最后，本文对大连城域网的“光进铜退”解决方案、设计标准进行深入的分析和探讨，具体设计了两个支局的“光进铜退”技术路线和实施方案。

关键词:

接入网;光纤接入;“光进铜退”;EPON

TheStudyandRealizationoftheCommunicationAccessNetworkOptical-fiberTechnology

Abstrac

Withtherapiddevelopmentoftelecommunicationandinformationtechnique,adeeplytransformisgoingoninthetelecommunicationfield.BecauseofthefastincreasingInternet,thetraditionalmethodofthecircuitexchangewillgraduallybereplacedbythewayofwrap.ThebusinessclassesofthecustomeralsoischangedintomultifariousBroadBandbusinessfromsinglesoundbusiness,suchasmeetingtelevision,long-distanceeducation,broadcastingasneeded,alternantmulti-mediacommunicationandfamilyshoppingandsoon.ThewaytopasstheBroadBandinformationtotheuserandrealizethepointtopointalldigitalmulti-mediacommunicationisthefocusinthecommunicationfieldintheworld.WiththebroadusingofthetechniqueofSDH,thebonenetofthetelecomnetisbasicallyaccompaniedbythesefactors,e.g.fiber,Broadbandanddigit.Whiletheprimarystimulant

narrowbandcirclewillbeabighindrancetoblockthebroadbanddevelopmentofthecurrenttelegraphynet.

Firstly,thispapermainlysummarizesthetechnologyofAccessNetwork.ThroughthebriefinstructionofthedefinitionoftheAccessNetwork,physicalreferencemodel,accesstotechnology,developmenttrendsandotherrelatedcontentandsoon,thepapershowsthatthefiber-opticalaccessnetworkisaninevitabletrendoftheAccessNetwork.

Atpresent,mainstreamcarriersinthefirstkilometersofaccesstothemainnetworkarestilltwisted-paircopper-basednetworks.Inordertoachievethebandwidthtomeetthegrowingdemandfortherealizationofopticalfiberaccess,theexistingcopperaccessmustbereformed.

Secondly,thispaperintroducesthecopperwireandfiber-opticaccessthetwomainaccessnetworkaccesstechnology.Focusonfiber-opticaccessinparticularpassiveopticalnetwork（PON-PassiveOpticalNetwork）andthecurrentmainstreamofFTTX（FiberToThex/someplace）.

Thirdly,thesolutionof"thereplancementofcoppercableswithopticalcables"

wasconcretlyresearchandananysised.Duetotheexistingcopperaccesshavingseveraldefects,suchasitcann'tmeetthebusinessrequirementsanymore;copperaccessoccupiedalargenumberoftuberesources;copperpricesleadtoincreasedinvestmentinconstructioncosts;increasedmaintenancecosts,andotheri11s.ChinaNetcom,ChinaTelecom,andothermainstreamtelecommunicationsoperatorhavemadeaccessnetworkupgradestrategy一“thereplancementofcoppercableswithopticalcables"strategy.Theso-called"thereplancementofcoppercableswithopticalcables"meanstoreferdifferentenvironmentalconditionsandtheuseoffiberopticcabletoreplacetheexistingcopperaccesstechnologyupgradeprogram."Thereplancementofcoppercableswithopticalcables"thatis,FTTX,isaninevitabletrendofdevelopmentandoptionsofdevelopmentofbroadband.

Finally,thispaperstudiedDalianmetropolitanareanetwork（MAN）'ssolution,designstandardof"thereplancementofcoppercableswithopticalcables",anddesignedtwobranchoffices'stechnicalprogramandimplementationplanof"thereplancementofcoppercableswithopticalcables".

KeyWords:

AccessNatwork;OpticalAccessTechnology;"Thereplancementofcoppercableswithopticalcables";

第1章绪论.............................................................................................................1

1.1接入网发展概述.............................................................................................1

1.1.1接入网的定义......................................................................................1

1.1.2接入网的物理参考模型......................................................................2

1.1.3接入网的业务......................................................................................3

1.2主要接入网技术.............................................................................................4

1.2.1铜线接入..............................................................................................4

1.2.2光纤接入..............................................................................................4

1.2.3无线接入..............................................................................................5

1.3主流运营商的选择........................................................................................5

1.4接入网的发展趋势.........................................................................................7

1.5本文的主要工作...........................................................................................10

第2章铜线接入技术与光纤接入技术...................................................................11

2.1铜线接入技术...............................................................................................11

2.1.1铜线电缆传输介质的分类................................................................11

2.1.2铜线电缆的传输性能........................................................................12

2.1.3数字用户线（DSL）技术......................................................................14

2.2光纤接入技术...............................................................................................16

2.2.1光纤接入FTTX.................................................................................17

2.2.2光纤接入网的分类............................................................................19

2.2.3光纤接入的拓扑结构........................................................................20

2.3PON技术......................................................................................................21

2.3.1PON的拓扑结构...............................................................................21

2.3.2PON技术的标准化...........................................................................22

第3章接入网升级技术研究...................................................................................25

3.1升级技术提出的背景...................................................................................25

3.2“光进铜退”技术实施要求........................................................................26

3.3“光进铜退”采用的主要技术和相关设备................................................29

3.3.1EPON技术........................................................................................29

3.3.2接入网关AG、综合接入设备IAD................................................32

4.2.1“光进铜退”区域重新划分与设计....................................................39

4.2.2“光进铜退”设计思路........................................................................39

5.2.1“光进铜退”的设计实现.....................................................................45

5.2.2光纤到FTTH的设计实现‘二，........................................................47

结论…......................................................................................................................51

参考文献..................................................................................................................52

攻读学位期间公开发表论文..................................................................................54

致谢….....................................................................................................................55

第1章绪论

1.1接入网发展概述

1.1.1接入网的定义

整个电信网从地理上可以分成三部分，即核心网（CN）、接入网（AN）和用户驻地网（CPN），如图1.1所示。

其中核心网包括长途网（长途端局以上部分）和中继网（长途端局与市话局之间以及市话局之的部分）。

按照6.902的定义，接入网是由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成的，是为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由管理接口（Q3）配置和管理[1]。

Fig1.1Thebasiccomponentsoftelecommunicationnetwork

接入网是电信网的一个组成部分，负责将电信业务透明地传送到用户，也就是说用户通过接入网的传输，能灵活地接入到不同的电信业务节点上。

具体而言，接入网即为本地交换机与用户之间的连接部分，通常包括用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备或用户/网络终端设备。

近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。

同时，随着IP业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网（B-ISDN-BroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork）的障碍。

进入20世纪90年代以来，新的政策法规、新的业务需求以及一系列新的技术手段的出现为接入网发展提供了新的契机，使得占电信网络总资产50%左右的接入网变得十分活跃，各种技术方案层出不穷，令人目不暇接。

现在接入网已经成为世界各国研究和开发的热点。

1.1.2接入网的物理参考模型

以典型的市内铜缆用户接入网为例，其典型结构如图1.2所示。

图中端局就是人们所说的电话局。

由端局到交接箱之间的这一段线路称为馈线段。

馈线电缆的线径较大，线对数也多。

交接箱就是业务接入点，其作用是完成馈线电缆中双绞线与配线电缆中双绞线之间的交叉连接。

从交接箱开始经线径较小、线对数较少的配线电缆连至分线盒。

分线盒的作用是终结配线电缆并将之与引入线相连。

由分线盒开始通常为若干单对或双对双绞线，与用户端相连，用户引入线为用户专用。

通常，接入网的馈线段长度约3-5km;配线电缆长度约0.5-lkm引入线长度约10-300m

Fig.1.2Thephysicalreferencemodelofaccessnetwork

在光纤接入网中情况将发生较大的变化，除一些术语名称不同外，功能有显著不同。

不仅通信容量不同，业务种类也有很大变化，而且在整个信息传输过程中要完成光/电和电/光交换。

然而接入网的含义和网络框架是相同的或者说是相似通信接入网的光纤化技术研究与实现的。

光纤在接入网中的应用首先是用光缆代替馈线电缆。

交接箱由远端局（RO-RemoteOffice）代替，RO又称远端节点（RN-RemoteNode），或简称远端（RT-RemoteTermination）。

随着光纤继续向用户延伸，主要是到路边的分线盒，在该处需设置光网络单元

其成本越来越高，因而目前（ONU）和分用功能。

最终目标则是将光纤引入到住宅用户，届时ONU一边完成光电变换也将设置到住宅处

1.1.3接入网的业务

接入网的业务接入有两类:

一类是支持单个业务的业务节点，另一类是支持一个以上业务的业务节点，即组合业务节点。

业务接入点可提供的业务归纳起来

可分为四类，如表1.1所示。

可见，接入网承担的业务范围很广泛，是实现多媒体通信的关键网络之一，是实现未来信息高速公路的基本设施和重要网络。

由于用户类型不同，所需要的业务也各不相同。

大企事业用户，主要是高速数据、会议电视、可视电话等宽带用户，而住宅用户则主要是电话和广播式图像分配业务，如有线电视（CATV）以及一些窄带综合数字网业务（N-ISDN）。

此外，正在迅速发展的高清晰度电视（HDTV）也是人们普遍注意的方向。

1.2主要接入网技术

接入网技术种类繁多，根据传输媒质的不同可将其分为铜线接入、光纤接入和无线接入三大类[6]。

1.2.1铜线接入

目前，铜线接入主要有高速DSL（HDSL-High-rateDigitalSubscriberLoop）、非对称DSL（ADSL-AsymmetricDigitalSubscriberLoop）、超高速DSL（VDSL-Very-high-bit-rateDigitalSubscriberLoop）,ISDN-DSL（IntegratedServices