塔大西区宿舍EPON组网方案Word文件下载.docx
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图1-1无源光网络结构图
1.2什么是FTTH光纤到户
信息化进程的推进和网络应用的需求，快速推动着网络的发展。
网络由初期的简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展,在网络的总带宽以每半年翻一番的速度递增的速推动下，新的网络应用和网络技术也不断地涌现。
多媒体对带宽提出更高的要求（图2-2）要如何实现用户的需求？
FTTH（FiberToTheHome光纤到户）以其独特的魅力，成为解决从互联网主干网到用户桌面大的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。
图2-2带宽需求预测表
FTTH（FiberToTheHome），顾名思义就是一根光纤直接到住户家，是20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，从早期的点到点光接入（MC）方式到现今的点到多点的PON技术，FTTH的实现经过了数年的发展和演变。
早期的点到点的光接入技术（MC）是将电信号转换成光信号进行长距离的传输，上下行速率都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。
这种技术具有产品成熟、结构简单、安全性较好的特点。
光接入技术可以分为两种使用方式：
点到点以太接入：
需要N根光纤，2N个光收发器，可以实现独立管理。
小区交换机接入：
只需要铺设1或2根光纤到小区，需要2N+2个光收发器，设备占用局端机房空间比较小，在传输过程需要有源设备，可以实现设备分级管理。
（图2-3）
光接入技术（MC）的最大缺点是需要铺设大量的光纤和光收发器，无法适应大范围的网络铺设，从企业成本投入来考虑并不符合实际，因此被认为是实现FTTH的过渡技术。
PON的接入方式：
只需铺设1或2根光纤到小区即可，同时需要N+1个光收发器，设备占用局端机房空间最小，传输过程不需要有源设备，可以实现设备集中管理。
（图2-4）
与其他接入技术相比，FTTH最大优势在于可用带宽，开发潜力巨大，还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高和节约管道资源等特点，是宽带接入的发展方向。
FTTH是接入网发展的最终目标。
目前从用户数量看，ADSL技术仍旧占主流地位，但是，建立在铜线基础上的ADSL技术，受国际铜缆近年年均增幅均达到20%—30%的影响，从成本角度看其发展已经被大大的制约了。
光纤的原材料是二氧化硅，在自然界取之不尽，用之不竭。
事实上，当前光纤的市场价格已经低于普通铜线，并且其寿命还远高于后者。
在新铺用户线路或者老电缆替换中，光纤已成为更合理的选择，特别是主干段乃至配线段。
其次，作为有源设备，xDSL电磁干扰难以避免，维护成本越来越高。
作为无源传输介质的光纤可以避免这类问题。
1.2EPON的工作原理
EPON主要基于IEEE802.3ah标准，与传统点到点以太网主要不同之处在于采用点到多点通信方式。
EPON系统采用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing：
波分复用）技术，实现单纤双向传输。
为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，下行数据流采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术。
（图2-1）
图2-1EPON的工作原理
1.2.1EPON的上下行传输
EPON系统使用多点控制协议（Multi-PointControlProtocol．MPCP）中的REPORT和GATE控制消息在PON中进行请求和发送授权这是最基本的在PON中控制数据传送的机制．更高层的功能使用它进行带宽分配、ONU的同步和测距。
接收GATE消息并反馈REPORT消息的实体我们称为逻辑链路．并且用逻辑链路标识符（LogicalLinkIdentifier．LLID）来表示。
LLID是EPON系统分配给逻辑链接的一种数字标识．每一个逻辑链接都会分配到不同的LHD。
在EPON系统中．LLID是由网管通过OLT分配的．OLT可以通过LLID辨别帧是由哪个NU发来的．或者通过修改帧中的LHD将帧转发到相应的ONU处．于是，我们就能够建立起OLT到ONU．ONU到OLT的通路．完成OLT与ONU之间．以及ONU与ONU之间的通信。
每个ONU的LLID的数目是可以通过设置选择的每个LLID可以支持一个或者多个队列收发用户的数据。
在IEEE802．3ah-2004标准已经采用了一种非对称的模式．即REPORT中包含一个LLID中的多个队列的信息．而GATE集合了一个LLID包含的所有队列相关的上行带宽授权。
很明显一个ONU所包含的LLID数量对系统的性能有很大的影响．事实上这也是在设计EPON系统时的一个主要目标
当EPON下行传输时，OLT连续广播发送下行信号时，ONU选择性接收，EPON根据LLID来接受信号。
EPON下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过LLID来区分不同的业务的数据，ONU通过过滤来接受属于自己的数据。
（图2-2）
图2-2广播方式原理
当EPON上行传输时采用TDMA（时分复用）技术，OLT接收数据前比较LLID注册列表；
每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧；
分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。
（图2-.3）
图2-3TDMA方式工作原理
由下图可看出当系统工作时：
OLT负责产生时间戳消息，用于系统参考时间、通过MPCP帧指配带宽、进行测距操作、控制ONU注册；
与此同时，ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT、等待发现帧（gate）、进行发现处理（包括：
测距，指定物理ID和带宽）ONU等待授权、只能在授权时间发送数据。
图2-4系统工作过程
1.3EPON还是GPON?
GPON
⏹标准规定比较详细，但技术复杂
⏹芯片厂家较少，研发进度落后
⏹尚未实现不同厂商设备的互通
⏹成本相对较高
⏹产业链不成熟
⏹
⏹EPON
⏹标准相对简单，易实现
⏹技术已基本成熟
⏹商用芯片比较多
⏹成本不断下降
⏹在国外已有百万量级用户的规模商用
⏹EPON系统能够满足当前宽带业务的要求，是近期宽带光接入及FTTH的主要实现方式
1.4EPON仍需解决的问题
标准问题
《中国电信EPON技术要求》还需要进一步完善：
1、DBA算法2、多业务承载QOS
管理问题
设备管理维护需要进一步加强：
1、故障诊断能力2、性能统计能力3、ONU远程管理4、成本需要进一步下降：
采用EPON进行FTTH的成本与采用ADSL/LAN的成本相比，依然很高
1.5基于EPON的组网应用
（1）FTTH方式FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。
此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置分光器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或集线器（HUB）供多个设备连接。
（2）FTTB方式FTTB方式适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。
一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置分光器，从交接箱引光缆至大楼。
ONU放置在大楼交接间，通过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。
在这种情况下，建设时需要根据用户带宽需求及数量选择合理的分路比。
（3）FTTN方式FTTN方式FTTN则是带宽与投资的折衷，FTTN在满足用户带宽需要的前提下，采用最新的数字用户线（DSL）技术，尽量使用长的双绞线，以提高ADSL接入复用器（DSLAM）节点的用户容量，从而减少节点数量，减少投资和维护成本。
第二章EPON技术在用户接入网的应用模型分析
3.1EPON的应用模式
EPON典型建设模式，根据光纤到用户的距离来分类，可分成光纤到户（FiberToTheHome;
FTTH）、光纤到楼宇（FiberToTheBuilding;
FTTB）、光纤到办公室（FiberToTheOffice;
FTTO）等3种服务形态。
FTTH：
ITU认为从光纤端头的光电转换器（或称为媒体转换器MC）到用户桌面不超过100米的情况才是FTTH。
FTTH将光纤的距离延伸到终端用户家里，在每个用户家庭里布放一个ONU终端设备，由ONU提供家庭的数据、语音业务，如VOD、在家购物、在家上课等，提供更多的商机，也是真正意义上的“光纤到户”。
若搭配WLAN技术，将使得宽带与移动结合，则可以达到未来宽带数字家庭的远景。
应用于高端住宅区，商业区，投资成本较高，适用于投资收益比高的环。
FTTB依服务对象区分有两种，一种是公寓大厦的用户服务，另一种是商业大楼的公司行号服务，两种皆将ONU设置在大楼的地下室配线箱处，只是公寓大厦的ONU是FTTC的延伸，而商业大楼是为了中大型企业单位，必须提高传输的速率，以提供高速的数据、电子商务、视频会议等宽带服务。
FTTO:
即光纤到办公室，是将ONU放置在公司、大学、政府机关等终端设备处，提供一定范围内的灵活业务，主要用于大企业事业单位等业务需求量大的用户。
ONU可以本地供电，不仅降低了供电成本，而且故障率也大大减少，维护安装测试工作也得以简化，这是网络运营商长期依赖一直追求的理想网络目标。
3.2各类型EPON建设场景
住宅小区EPON
主要采用光纤入楼/入单元，利用宽窄带一体化的ONU设备实现宽窄带接入，主要根据小区用户入住情况进行合理调整：
用户入住率高，宽带装机率高的小区适合光纤入单元，每个单元配置一个ONU，这样无需单元间铜缆连接，可实现100%语音+宽带覆盖，便于向光纤入户过渡，缺点是成本较高；
用户入住率低的小区适合光纤入楼，每2—3个单元配一个ONU，这样南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第三章EPON技术在用户接入网的应用模型分析
花费成本低，设备端口利用率高，但后期扩展能力受限；
对于缺乏五类线条件小区，可采用内置DSLAM形式的ONU。
ONU可放置在配线箱或者室外机柜中。
对于OLT设备接入IP城域网的组网方式，其中OLT设备汇聚用户较多、上联流量超过1Gbps，在BRAS端口具备的情况下，可以直接上联城域网的BRAS;
对于OLT设备汇聚用户较少、上联端口最大流量小于1Gbps，OLT设备可以通过汇聚交换机上联BRAS。
（图2-1、2-2）图2-1EPON小区建设
图2-1EPON小区建设应用
图2-2小区光纤接入模式对比
第三章EPON设计方案
3.1小区基本情况
3.1.1小区的组网选择
住宅小区对于新建住宅小区，宜采用FTTH或FTTB，ONU可设置在用户端或楼道，分光器设置于楼道或小区机房或地下室。
对于老住宅小区，一般存在DSL或楼道交换机，宜采用FTTB或FTTN+DSL或局域网（LAN）的方式，可利用原有DSL或LAN的线路与设备，节省投资。
分光器设置于小区机房或地下室。
不管是新建小区还是老小区，OLT宜放置于中心机房，分光方式宜采用等功率分光方式，一般采用一级分光，若需求比较分散，也可采用二级分光。
3.1.2小区的物理拓扑结构
御景花园为新建小区，目前建设共13栋楼，其中：
1、6栋12层住宅楼，共17个单元；
2、5栋10层住宅楼，共10个单元；
3、2栋22层住宅楼，共3个单元。
另外，还有待建的4栋22层住宅楼，共8个单元。
3.2小区EPON组网方案
3.2.1光线路终端布放原则
（1）OLT放置于中心机房（CO，即交换机房、数据机房等现有机房），其特点为覆盖范围大，便于操作和管理，适于早期用户比较少或集中管理的场景。
（2）远端中心机房，其特点为覆盖范围适中，便于操作和管理，同时兼顾容量和资源。
（3）户外机房或小区机房，其特点为节省光纤，但管理和维护困难，覆盖范围比较小，需要解决供电问题，一般不建议采用这种方式。
OLT位置的选择，主要取决于实际的应用场景，一般建议将OLT放置于中心机房，便于维护与管理，节省运维成本，同时便于资源共享，节省资源。
3.2.2分光器布放方式
分光器可采用一级或多级分光，分光方式一般采用等功率方式，也可采用不等功率的方式，主要取决于地形和潜在用户分布等因素的影响。
（1）一级分光适用于密型布局。
分光器采用一级分光时PON端口一次利用率高，易于维护，其典型应用于需求密集的城镇，如大型住宅区或商业区。
（2）二级分光，适用于稀疏型布局。
分光器采用二级分光时，故障点增加，维护成本高，熔接点/接头增加，分布较灵活。
典型应用于需求分散的城镇，如小型住宅区或中小城市。
（3）多级分光，适用于稀疏型布局。
分光器采用多级分光时，同样故障点增加，维护成本很高，熔接点/接头增加，分布非常灵活，其典型应用于成带状分布的农村或商业街。
对于城市住宅小区等环境的应用，由于业务分布比较均匀，一般采用等功率分光。
对于农村、矿区、沿海或河床的养殖基地、商业街等特殊环境的应用，由于业务分布极不均匀，可采用不等功率分光。
3.2.3分光器布放原则
分光器放置于中心机房，便于管理和维护，但由于光纤量比较大，网络弹性不足，实施费用比较高，没有充分发挥PON网络的优势。
分光器放置于远端中心机房，集中分光，便于安装；
网络结构比较简单；
用户密度比较高时，总的建设费用较低。
分光器放置于地下室，节省光缆，充分发挥了EPON的优势，建设费用很低，但管理与维护工作量较大。
对于御景花园小区，将OLT放置在远端机房也就是在小区机房。
3.2.4光网络单元布放原则
根据ONU布放的位置，可将EPON分为以下几种场景：
光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到节点（FTTN）等。
FTTH方式FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。
3.2.5小区的组网选择
住宅小区,xx的住宅区，对于新建住宅小区，宜采用FTTB或FTTN，ONU可设置在用户端或楼道，分光器设置于楼道或小区机房或地下室。
3.3小区EPON网设备配置
3.3.1各种设备的数量及实际配置明细
小区内各单元MDU部署如下：
楼宇类型
单元住户数
网络箱位置
设备选型
12层住宅楼
12
1楼弱电井
5620E（16POTS+16FE）
10层住宅楼
10
22层住宅楼
22
11楼弱电井
5620E（24POTS+24FE）
宽带用户按照60％用户并发率，40％的平均带宽利用率计算。
每户可达带宽12.5M－5.7M。
小区内设备配置
设备名称
数量
分光器
32路（19"
）上架式分光器
1
MDU
27
3
实际配置明细
.
楼号
楼层
单元数
MDU数量
2
4
5
6
7
8
9
11
13
3.4小区EPON具体网络规划
3.4.1网络拓扑规划
本组网方案采用树形拓扑结构，树形拓扑结构可以认为是多级星形结构组成的，只不过这种多级星形结构自上而下（从核心交换机（或骨干层）到会聚层，再到边缘层）是呈三角形分布的，也就是上层的终端和集中交换节点多少，中层的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中交换节点最多，如3-9所示。
就想一颗树一样，最顶端的枝叶少些，中间的多些，而最下面的枝叶最多。
树的最下端相当于网络中的边缘层，树的中间部分相当于网络中的会聚层，而树的顶端则相当于网络中的核心（或骨干）层，顶端交换机就是树的“干"
。
它采用分级的集中控制方式，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，每条通信线路都必须是支持双向传输的。
大中型网络通常采用树型拓扑结构，它的可折叠性非常适用于构建网络主干。
由于树型拓扑具有非常好的可扩展性，并可通过更换集线设备使网络性能迅速得以升级，极大地保护了用户的布线投资，因此非常适宜于作为网络布线系统的网络拓扑。
树型拓扑结构除了具有星型结构的所有优点外，还具有以下自身优点。
（1）扩展性能好
其实这也是星型结构的主要优点，通过多级星型级联，就可以十分方便地扩展原有网络，实现网络的升级改造。
只需简单地更换高速率的集线设备，即可平滑地从lOMbps升级至1OOMbps、1OOOMbps甚至1OGbps，．实现网络的升级。
正是由于这两条重要的特点，星型网络才会成为网络布线的当然之选。
（2）易于网络维护
集线设备居于网络或子网络的中心，这也正是放置网络诊断设备的绝好位置。
就实际应用来看，利用附加于集线设备中的网络诊断设备，可以使得故障的诊断和定位变得简单而有效。
这种结构的缺点就是对根（核心，或者骨干层）交换机的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。
同时，大量数据要经过多级传输，系统的响应时间较长。
3.4.2业务规划
可将OLT规划为二类：
一类为A类，另一类为C类。
其区别（接入场景不同）在于：
A类为FTTN、FTTB接入，C类为FTTO、FTTH接入。
1.A类OLT的业务承载
公客业务：
公客PPPOE拨号上网、IPTV、家庭网关管理、语音业务（MDU_AG组网）、语音业务（BAC组网）。
商客业务：
拨号上网（不对称）业务（PON+LAN、PON+DSL）、不对称专线上网（PON+LAN、PON+DSL）、对称专线上网（PON+LAN）、VoIP业务（类似AG组网）等。
业务路径：
公客PPPOE终结在公客BRAS上，商客PPPOE终结在商BRAS上，对称/不对称专线上网及AP专线（固定IP地址）VLAN终结在商客BRAS上等。
2．C类OLT的业务承载
公客PPPOE拨号上网、IPTV、家庭网关管理、VoIP业务（类似IAD组网）。
对称专线上网业务（FTTO）、VPN专线、TDM业务。
公客PPPOE终结在公客BRAS上，商客PPPOE终结在商BRAS上等。
随着业务推广的深入，用户开通率逐步提高，一个头端不能满足整个小区的需求，可把据端设备向楼头下移。
同时随着信息技术的发展和互动业务的不断开展，在网络中同时开展各项双向个人增值业务必然对带宽提出了新的需求，今后每户网络带宽需求分析如下：
高速数据业务
互动游戏业务
视频业务
每户总带宽需求
4Mbps
1Mbps
5Mbps
10Mbps
为了满足每个用户足够的带宽保证，可逐步将局端设备安装于楼栋
3.5统一网管规划
EPON网管系统的实现包括管理站网管软件的实现和代理站软件的实现。
1.管理站网管软件的实现
管理站网管系统是为用户提供友好的交互式界面，包括通信模块、数据采集/处理模块、显示模块利用SNMP协议对代理进程实现管理的控制实体。
通信模块的功能是按照SNMP协议，对网络中的代理站（OLT和ONU）发送、接收SNMP报文，从而获取或设置代理站中MIB库的相应信息。
一方面，它将上层的操作、信息封装成对应的PDU（协议数据单元），向网络中发送。
另一方面，它接收代理发给自己的PDU，并解析成上
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