宽带接入技术第四章 光纤接入技术Word文档下载推荐.docx
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光网络单元ODT：
光远程终端SNI业务节点OLTODT...ONU
无源光网络图
UNIONU
有源光网络图
FTTH技术
FTTH：
ONU位于用户驻地的一种容量可扩展的光接入网OAN
–OAN:
–ONU:
–OLT:
OpticalAccessNetworkOpticalNetworkUnitOpticalLineTermination
OAN
CO/HE//
OLT
FTTH技术－系统架构
三种系统架构无源光网络PON
–在网络分配的某一段共享光纤–利用光分路器分离和汇聚信号–仅在端节点需要供电
有源节点
–提供一段专用的光纤路由–利用有源节点来管理信号分配
混合PON
–有源节点与PON的结合
FTTH系统架构–PON
（A-PON，E-PON，G-PON）
Usually10-20kmOLT
//////////
//
Opticalsplitter1x16（1x2,1x8）1x32（1x4,1x8）
1550nmbroadcast（ifused）1490nmdata
//////
1310nmdata
FTTH系统架构－有源节点
Upto70kmOLT
////////
Upto10km
Processing（powered）
1550nmbroadcast（ifused）
1310or1550nm（dependingondistance）onseparatefibers
FTTH系统架构－混合PON
Upto70kmOLTOpticalsplitter
Usually10-20km
Opticalsplitter
Singlefiber,1550broadcast,1310bidirectionaldata//
////
1550nmbroadcast
FTTH参考模型
BroadcastProgrammingNarrowcastVideoV-OLT
1555nm
Splitterscanbecollocatedordistributed
VideoRF
SFUONT
IPNetworkATMNetwork
OLTVoiceGateway
1490nm
1:
N1:
N
1490nm1310nm10/100BaseT
POTSLines
1310nm
MDUONT
VideoRF24POTSLinesData{DSLor10/100BaseT}
TDM/PSTNNetwork
EMS
NetworkIntranetManagement
PassiveOpticalNetwork（PON）OpticalDistributionNetwork（ODN）
TelephonyDataVideo
ServiceSub-Network
AccessSub-Network
EndUserNetwork
4.2
PON的基本概念和结构
在光纤用户网的研究中，为了满足用户对于网络灵活性的要求，1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。
由于ATM技术发展及其作为标准传递模式的地位，研究人员开始注意到把ATM技术运用到PON的可能性，并于20世纪90年代初提出了APON的建议。
在光接入网（OAN）中，若光配线网（ODN）全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是PON。
OLT为光线路终端，它为ODN提供网络接口并连至一个或多个ODN。
ODN为光配线网，它为OLT和ONU提供传输手段。
ONU为光网络单元，它为OAN提供用户侧接口并和ODN相连。
OLT（OpticalLineTermination）
Support8OLT,500ONU4000VLAN,2500TDM
ONU（OpticalNetworkUnit）
mduGear22424FEPort/2T1Port
室内型ONU
小容量综合接入单元
大容量综合接入单元
室外型ONU
室外型综合接入单元
如果ODN全部由光分路器（opticalsplitter）等无源器件组成，不包含任何有源节点，则这种光接入网就是PON，其中的光分路器也称为光分支器（OBD，OpticalBranchingDevice）。
光分路器
OSP-S光分路器用于单模光纤网络可提供从2到16路各种光分比以适合网络需求。
实际的OAN拓扑结构往往比较复杂。
根据OAN参考配置可知，OAN由OLT，ODN和ONU三大部分组成。
OAN的拓扑结构取决于ODN的结构。
通常ODN可归纳为单星、多星（树形）、总线和环形等四种基本结构，相应地，PON也具有这四种基本拓扑结构。
ONU1分路器1…n
CO
ONU2
ONUn
PON的单星结构
ONU1OBDONUn1OBDOLT
ONU1OBDONUn1PON的多星（树形）结构
分路器n
分路器2
分路器1
ONU1
PON的总线结构
1
OBDOLT
n
OBD
PON的环形结构
图:
PON的拓扑结构
ONUONUONU
λ1
λ2
……….ONU1:
32ONUONU
PON的光路
选择PON的拓扑结构应考虑的主要因素有：
用户的分布拓扑OLT和ONU的距离提供各种业务的光通道可获得的技术光功率预算
波长分配升级要求可靠性、有效性运行和维护安全和光缆的容量等
4.3
主要内容:
4.3.14.3.24.3.34.3.4
PON的功能结构
PON的构成PON的功能结构操作维护管理功能PON的多路接入技术
无源光网络（PON）：
是指信号在光网络的传输过程不经过再生放大（光放大或电放大），网络的分路由光功率分配器（分路器）等无源器件实现。
4.3.1
PON的构成
1、光接入网的参考配置
2、传输复用技术在PON中传输复用技术主要完成OLT和ONU连接的功能。
其连接可以是点对多点，也可以是点对点的方式。
Q3接入网系统管理功能
UNIS/R（PON）aTAFONUONUODNOLTR/S
SNI
V
业务节点功能
ONUODNAF用户侧接入链路ONU网络侧OLT业务节点功能
光接入网的参考配置
多点接入方式有多种：
时分多址接入（TDMA）副载波多址接入（SCMA）双向传输方式有：
空分复用（SDM）时间压缩复用（TCM）波分复用（WDM）副载波复用（SCM）
3、波长分配
1310nm波长区，波长分配范围是1260—1360nm；
1550nm波长区，波长分配范围是1480—1580nm；
测试或监视信号的传输应采用其他波长；
当采用光放大器时，以上波长范围可能变窄。
4.3.2
1、ONU的功能结构
ONU提供通往ODN的光接口，用于实现OAN的用户接入。
根据ONU放置位置的不同，OAN可分为光纤到家（FTTH），光纤到办公室（FTTO），光纤到大楼（FTTB）及光纤到路边（FTTC）。
每个ONU则由核心功能块、服务功能块及通用功能块组成。
服务功能模块
核心功能模块
用户
用户端功能
用户和服务复用功能
传输复用功能
ODN接口功能
ODN
供电功能
OAM功能
通用功能模块
ONU的功能结构
ONU的功能结构
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。
用户和服务复用功能包括装配来自各用户的信息、分配要传输给各用户的信息以及连接单个的服务接口功能；
传输复用功能包括分析从ODN过来的信号，并取出属于该ONU部分以及合理地安排要发送给ODN的信息；
ODN接口功能则提供一系列光物理接口功能，包括光／电和电／光转换。
如果每个ONU使用不止—根光纤与ODN相连，那么就存在不止一个物理接口。
ONU服务功能模块:
提供用户端功能，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；
该功能块可为一个或若干个用户服务，并能根据其物理接口提供信令转换功能。
ONU通用功能块提供供电功能及系统的运行、管理和维护（OAM）功能。
供电功能包括交流变直流或直流变交流，供电方式为本地供电或远端供电，若干个ONU可共享一个电源，ONU应在用备用电源供电时也能正常工作。
2、OLT的功能结构
OLT提供一个与ODN相连的光接口，在OAN的网络端提供至少一个网络业务接口。
它位于本地交换局或远端，为ONU所需业务提供必要的传输方式。
每个OLT由核心功能块、服务功能块及通用功能块组成。
核心功能块
ODN接口功能ODN传输复用ODN接口功能功能数字交叉连接功能
业务功能块网络
业务接口功能
供电功能通用功能块
OLT的功能结构
OLT核心功能块包括数字交叉连接、传输复用和ODN接口功能。
数字交叉连接功能提供网络端与ODN端允许的连接；
传输复用功能通过ODN的发送和接收通道提供必要的服务，它包括复用需要送至各ONU的信息及识别各ONU送来的信息；
ODN接口功能提供光物理接口与ODN相关的一系列光纤相连，当与ODN相连的光纤出现故障时，OAN启动自动保护倒换功能，通过ODN保护光纤与别的ODN接口相连来恢复服务。
OLT服务功能块提供服务端功能，它可支持一种或若干种不同的服务。
OLT通用功能块提供供电功能和OAM（操作维护管理）功能。
3、ODN的功能结构
ODN是OAN中极其重要的组成部分，它位于ONU和OLT之间。
PON的ODN全部由无源器件构成，它具有无源分配功能。
R/SS/RQmONU1QrR/SONUnQ1QrODNOLT
ODN的功能结构
ODN的基本要求如下：
·
为今后提供可靠的光缆设施；
易于维护；
具有纵向兼容性；
具有可靠的网络结构；
具有很大的传输容量；
有效性高。
通常，ODN应为ONU到OLT的物理连接提供光传输媒质。
组成ODN的无源元件有单模光纤、单模光缆、光纤带、带状光纤、光连接器、光分路器、波分复用器、光衰减器、光滤波器和熔接头等。
4.3.3
操作维护管理功能
操作维护管理（OAM）功能可用两个不同的部分来定义，即OAN子系统特有的OAM功能和OAM功能类别来共同定义。
OAN子系统特有的OAM功能包括设备子系统、传输子系统、光的子系统及业务子系统。
设备子系统包括OLT和ONU的机箱、机柜、机架、供电及光分路器外壳、光纤的配线盘和配线架。
传输的系统包括设备的电路和光电转换。
光的子系统包括光纤、光分支器、滤波器和光时域反射仪或光功率计。
业务子系统包括各种业务与OAN核心功能适配的部分（如PSTN、ISDN）。
OAM功能类别包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理。
光接入网的OAM应纳入电信管理网（TMN），它可以通过Q3接口与TMN相连。
但由于Q3接口十分复杂，考虑到PON系统的经济性，一般通过中间协调设备与OLT相连，再由协调设备经Q3接口与TMN相连。
这样，协调设备与PON系统用标准的简单QX接口。
4.3.4
PON的多址接入技术
TDMA：
时分多址（TimeDivisionMultipleAccess）
WDMA：
波分多址（波分多路访问）（WavelengthDivisionMultipleAccess）
CDMA：
码分多址（CodeDivisionMultipleAccess）
SCMA:
副载波多址（Sub-carrierMultipleAccess）
PONMultipleAccess
TDMA
FEEDER
PASSIVESTARCOUPLER/SPLITTER
λ0λ0
t
TIMESLOTALLOCATEDTOSUBSCRIBER1
λ0
CH1CH2..CHN
TIMEDEMUX
RCVR
ADVANTAGESIdenticalopticalsourcesatCPs1photodectoratCO
DISADVANTAGESHighspeedlightsourcesBroadbandreceiveratCOHighspeedtimeDEMUX（sumofchannelbitrates）RangingprotocolAccessdelay
TDMA:
RangingProtocol
–RangingisafunctiontomeasurethedistancebetweenOLTandeachONUtoavoidcollisionsbetweenupstreamcellsinATM-PONsystems–TheequalizedroundtripdelayforeachONUcanbeconstant
Delaysduetoopto-electricalandelectro-opticalconversionintheONUandOLT?
PONsignalprocessingintheONUandOLT?
OpticalfiberpropagationdelayfromtheOLTtotheONUorviceversa
WDMA
（1）
FEEDERWDMλλΝRCVR1RCVR2RCVRNWDMN21λ2λ1
ADVANTAGESDISADVANTAGESDensewavelengthMUX/DEMUXIndependenceofchannelsUseofdifferentwavelengthemissionBandwidthefficiency（nohighspeedDEMUXatandcostlyDFBlasersCO）WavelengthstabilizationofvariousSecuritycomponentsNocomponentsharingatCO（Nphotodetectors）
WDMA
（2）:
SpectrumSplicing
LEDspectrumFEEDERHDWDMλ0λ0
λ0RCVR1RCVR2RCVRNHDWDM
ADVANTAGESIdenticalopticalsourcesatCPsIndependenceofchannelsbandwidthefficiencyNowavelengthstabilizationSecurity
DISADVANTAGESDensewavelengthMUX/DEMUXLowpowerbudgetNocomponentsharingatCO
SCMA
N
21
λf1DEMOD1DEMOD2DEMODNRCVRAdvantagesIndependenceofchannelsIdenticalopticalsourcesatCPsBandwidthefficiency（noHighspeedDEMUXatCO）1photodetectoratCODisadvantagesHighspeedlightsourcesBroadbandreceiveratCOf2fNλ0
μw-splitter
SCMA?
该技术的基本原理是将多路基带控制信号调制到不同频率的射频（超短波到微波频率）波上，然后将多路射频信号复用后再去调制一个光载波。
在ONU端进行二次解调，首先利用光探测器从光信号中得到多路射频信号，并从中选出该单元需要接收的控制信号，再用电子学的方法从射频波中恢复出基带控制信号。
在控制信道上使用SCMA接入，不仅可降低网络成本，还可解决控制信道的竞争。
CDMA
Noise
DataSourceRate1/TCodeRaten/TCodeRaten/T
∫
T
DataSinkRate1/T
DoesnotrequireacomplicatedMACprotocol?
Hasabenefitforarelativelyhighnumberoflowbitrateconnections?
Hardtofindopticalorthogonalcodes（OOCs）
4.4
4.4.1
APON的关键技术
APON的产生及优点
在光纤用户网的研究中，为了满足用户对于网络灵活性的要求，1987年英国电信公司（即英国BT公司）的研究人员最早提出了PON的概念。
由于ATM技术的迅速发展及其作为标准传递模式的地位，使研究人员开始注意到把ATM技术运用到PON的可能性，并于9O年代初提出了APON的建议。
不久，阿尔卡特公司研制了第一个试验系统。
由于ATM和PON一些固有的特点，使得APON从一开始就占据了一个较高的起点，该方案有着巨大的优势：
宽带化并支持所有种类和各种速率的业务；
灵活地满足用户需求；
能够全动态分配带宽；
简单、有效的网络运行和管理（O＆M）；
安全性高；
低时延；
对业务复用／解复用的全力支持。
4.4.2
#n
APON系统结构
#3#2#1
下行（连续比特率）ONU#1用户用户用户
ONU#2ATM交换机光线路终端1芯（WDM）#1#2#3ONU#n#n无源光分路器ONU#3
上行（突发模式）
基本APON系统结构
20Km
APON网络结构
该系统分路比为1：
16。
从局端OLT往ONU传送下行信号采用TDM技术。
ONU传送到局端OLT的上行信号采用TDMA技术。
在上行和下行时，ATM信元都是被组装在一个APON包中。
给每个包加入8个开销比特，可以提供同步及其他与网络传输相
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