东方威尼斯小区光纤接入网规划设计方案可行性研究报告.docx
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东方威尼斯小区光纤接入网规划设计方案可行性研究报告
东方威尼斯小区光纤接入网规划设计方案
可行性研究报告
目录
第一章**市本地网网络结构和运行数据及小区业务预测6
第一节**市本地网的网络结构6
第二节本设计设计范围的用户群状况6
第三节现行用户接入方式及接入业务状况6
第四节业务发展预测7
第二章建设接入网的必要性和可行性7
第一节建设接入网的可行性7
第三章光纤接入网的基本概念10
第一节光纤接入网的参考配置和应用类型10
第二节光纤接入网的业务支持能力11
第三节光纤接入网的基本拓扑结构12
第四节光接入网的优点与劣势13
第五节EPON接入技术14
5、2EPON的优势14
5、3网络结构15
5、4EPON关键技术难点16
第四章东方威尼斯小区光纤接入网规划设计方案17
第一节接入方式的选择17
第二节接入网网络结构的设计19
第三节接入网设备的选型20
第四节位置的设置及容量的计算21
第五节光纤中继距离的计算22
5、1光纤中继距离设计算法：
22
5、2东方威尼斯小区光纤中继距离的计算24
第六节接入网的网络保护方式24
6、1自愈的概念24
6、2业务保护方式25
6.3东方威尼斯小区网络保护方式设计EPON系统26
第五章总结及心得体会28
第一章**市本地网网络结构和运行数据及小区业务预测
第一节**市本地网的网络结构
本地网状况 对于传统的固网营运商，现在城区的绝大部分地区均已实现铜缆接入网覆盖在采用多局制进行覆盖时，传统窄带端局的城区覆盖半径一般是在2-3km，大都采用DSL技术并对现有的端局实施“接入点下移”，使宽带设备进一步靠近用户，提升接入宽带。
所以现在的大多数还都是铜缆接入网，但是铜线的传输带宽有限，并且国际有色金属不断攀升，铜缆的造价提升，随着技术的不断发展，基于PON系统的FTTH组网成本持续下降，所以已经有部分地区开始由基于铜缆的传统接入网向光纤接入网转型，但并非完全转型
第二节本设计设计范围的用户群状况
本次设计的光纤接入网主要是针对东方威尼斯小区的设计。
东方威尼斯小区定位于仿欧式古典建筑，是**市在建高档小区之一，位于汇东东面，距市中心5公里，总面积6.09公顷，东方威尼斯小区人数在7千-1万。
现在这个信息时代，大多数家庭都至少拥有一台电脑，更多家庭拥有一台台式和多台笔记本，网络的应用极为广泛。
现在的青少年不用多说，每个人不说是专家，但一定都是玩家，同时，年长的父辈们并非想被这个时代所抛弃，为了娱乐也好为了学习也好，网络被每个人所熟知和使用。
而这样的用户群，在因特网业务的需求上年轻人主要集中在视频、聊天、网络游戏，年长者主要集中在浏览网页和简单的聊天上。
第三节现行用户接入方式及接入业务状况
目前**市用户接入因特网的方法：
1）、以传统的调制解调器拨号上网。
2）、以现有电话网铜线为基础的xDSL技术接入。
3）、以有线电视产业为基础的电缆调制解调技术接入。
4）、以光纤为基础的光纤接入网技术接入。
5）、以5类双绞线为基础的以太网接入技术接入。
6）、以扩频通信、卫星通信为基础的无线接入技术接入。
用户的的接入业务有：
1）宽带接入
2）以太网接入
3）光纤接入
4）电话铜线接入
5）HFC接入
6）无线局域/城域/广域接入
东方威尼斯小区属于新建小区，暂无运营商进入，无电信资源。
第四节业务发展预测
东方威尼斯小区属住宅楼性质，共50幢楼，每幢楼7个楼层2个单元，每层每单元2户，共计1400户。
按每户2部宽带设计，可满足2800部语音及宽带业务需求
第二章建设接入网的必要性和可行性
第一节建设接入网的可行性
通信网发展至今，发生了天翻地覆的变化，从模拟到数字，从电缆到光缆，从PDH到SDH，从STM到ATM，从ATM到IP/DWDM„„，一代又一代新技术、新系统层出不穷。
然而，绝大多数新技术、新系统都是应用于骨干网中，用户接入网仍为模拟双绞线技术所主宰。
由于社会经济和通信技术的发展，单纯的语音业务已难以满足用户和市场的需求，特别是光纤技术的出现，以及用户对新业务，尤其是对宽带图象和数据业务的需求增加，给整个网络的结构带来了影响，同时也为用户接入网的改造和更新带来了转机。
总之，用户对宽带综合业务的：
需求和通信技术的迅速发展成为接入网技术发展的两大原动力。
人们对接入网关注的重点是伴随着语音、数据和视频等多媒体业务需求的不断增长而来的，因而，需要提供具有经济优势和技术优势的接入技术，满足客户的需求。
接入网主要的特征有：
接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送；接入网对于用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的接口依然在业务节点中；接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限个标准化的接口与业务节点相连；接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该网络管理系统通过标准化的接口连接电信管理 网（TMN），TMN实施对接入网的操作、维护和管理。
然而，考虑到光纤具有容量大、速率高和损耗小等优点，从长远来看，光纤到户应该是接入网最理想的选择，这主要是因为光纤有如下的优点：
容量大，一般在10GHz以上；光缆的传输损耗低，因而传输距离更长；抗张强度好，质量小，而且比较小巧，所以光缆能最大限度的扩大配线管道的使用率，并且能够尽可能的减小安装问题；由于光纤的材质是玻璃或塑料，不导电，所以不会产生电磁波泄露，不会产生电磁干扰，也避免噪声干扰；光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力；光纤不会向外辐射能力，很难用金属感应器窃听，保密性好；光纤的使用寿命要比金属设备的使用寿命长。
所以建设接入网的必要性和重要性就是：
（1）. 业务发展的必然要求
· 用户对宽带新业务的需求 ；
· 干线网上的SDH和ATM技术的推广应用；
· 要求接入网路提供宽带传输通道 ；
· 铜缆用户网路容量小，频带窄，不易扩容和数字化， 已成为实现电信网
的瓶颈 ；
· 电信业务的发展方向是通信网的数字化、综合化、 宽带化、智能化和个
人化 ；
· 业务需求的宽带化、数字化和综合化与目前落后的接入手段之间的矛盾
已成为电信网络建设中的主要矛盾之一。
（2）. 降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节
· 交换机程控化、中继传输光缆化 ；
· 电话局到用户（接入网）仍为模拟传输；
· 接入网是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”，投资比重
占电信网总投资的50%左右；
· 模拟传输质量不好，承载业务有限，消耗大量有色金属----铜；
· 电缆价格逐步提高 ；
· 光纤传输系统价格呈下降趋势；
· V5接口的提供和实用化，接入系统造价将进一步降低 ；
· 维护费用比采用铜缆节省很多 ；
· 大力、全面发展接入网也是经营成本核算的必然要求。
（3）. 优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革
· 建设新一代接入网，将光纤敷设到离用户最近的地方（小区、大厦）；
· 拆点并网，建大局，优化网路结构 ；
· 集中维护人员，集中监控和维护。
（4）. 电信市场竞争的需要
· 网络贴近用户，快速提供多种业务，拥有市场主动性；
· 邮电独家垄断的局面已经被打破 ；
· 两个优势：
一是人才优势，二是网络优势；
· 扩大和保持网络优势，大力发展接入网是电信网络建设发展的战略举措。
第三章光纤接入网的基本概念
光纤接入网（OAN）是采用光纤传输技术的接入网，范指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。
、
根据光纤用户环路FITL（北美）传输设施中是否采用有源器件，可把OAN分为有源光网络（AON）和无缘光网络（PON）两类。
AON是把交换机送来的信号通过光纤系统经电复用器分路，再经过基群服用设备接到各种用户接口，最终传送给用户。
适宜于用户线平均长度较长，远端节点要求覆盖的用户较多的地方。
PON是由光纤和光分器将信号分送至用户。
这种方式是降低光纤接入网成本，提高接入性能，便于向宽带业务升级的一种较好方案。
第一节光纤接入网的参考配置和应用类型
ITU-T建议G.982提出了一个与业务和应用无关的
光纤接入网功能参考配置实例（图3-1）
光线路终端（OLT），光配线网（ODN），光网络单元（ONU）及适配设施（AF）组成，可能包含若干与同一OLT相连的ODN。
OLT是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。
OLT可以分离交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，为ONU的本身提供维护和指配功能。
OLT可以直接设置在本地交换机接口处，也可以设置在远端，与远端集中器或复用器接口。
ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配任务。
ODN是无源光元件（如光纤光缆、光连接器和光分光器等）组成的纯无源的光配网络，呈树形—分支结构。
在有源光网络中，ODN可用电复用/分路器（ADM）替代。
ONU是为光纤接入网提供直接的或远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧。
主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。
ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口，因此ONU需要有光/电和电/光转换功能，还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。
其位置有很大的灵活性，既可以设置在用户住宅处（FTTH），也可以设置在DP处甚至FP处（FTTC）。
AF（相当于NT1）为ONU和用户设备提供适配功能，具体物理实现则既可包含在ONU内，也可以完全独立。
根据ONU在光纤接入网中的位置，OAN可以被划分为如图所示的三种应用类型。
光纤接入网的应用类型（图3-2）
第二节光纤接入网的业务支持能力
OAN是一种为双向交互式业务而设计的系统，初期主要支持2Mbit/s以下速率的业务，基本业务有下面几种：
普通电话业务（POTS）；租用线；分组数据；ISDN基本速率接入（BRA）；ISDN一次群速率（PRA）；n×64kbit/s；2Mbit/s（成帧或不成帧）。
除了上述7种基本窄带业务外，还有其他一些可能支持的业务，包括2Mbit/s以下速率的各种多媒体业务特别是在将来应能支持宽带业务，诸如单向广播式业务（CATV），双向交互式业务（视频点播VOD或数据通信业务）等，而且还可能支持模拟广播式业务。
第三节光纤接入网的基本拓扑结构
OAN的拓扑结构取决于ODN的结构。
通常ODN可归纳为单星、树型、总线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：
当涉及通信的所有点中有一个特殊点（即枢纽点）与其他所有点直接相连，而其余点之间互相不能直接相连时，就构成了星型结构，又称单星型或大星型结构
星型结构具有优质服务和成本高的特点，适合于传输成本相对交换成本较低的应用场合，例如，几十线以上的大企事业用户就是这种结构的最佳服务对象，灵活接入复用器就是一种适合这种应用场合的系统。
2、树型结构：
传统的CATV（CAbleTelevision/CommunityAntennaTeleVision，有线电视）网往往采用树型-分支结构，很适于单向广播式业务。
在光纤接入网中，这种结构再次显示了很强的生命力，即无源光网络（PassiveOpticalNetwork，PON）形式和数字环路载波（DigitalLoopCarrier，DLC）形式，仅有的差别是光分路器和复用器。
无源光网络就是不允许在外部设施中出现有源电子设备，而是采用无源器件（例如无源光功率分路器）来代替传统电缆接入网的交接箱和/或分线盒，完成光信号的分路功能。
所谓的无源双星型、无源三星型或树型-分支结构均可由这一类PON结构支持。
以PON为基础的树型-分支结构，十分适合那些目前仅有4线以上电话业务需求而对双向宽带业务需求不迫切或不明朗的小企事业用户和住宅居民用户，特别是新建用户区。
如图3-4：
图3-4树型结构
3、总线结构：
这种结构有一条主干信道，该信道可使用一根双向传输的光纤线路或两根单向传输的光纤，各个终端采用光耦合器互连到共享信道上。
其主要特点是结构简单，增减节点容易，一个节点的故障不会影响其它节点，成本较低。
但是，总线故障时网络将受到损耗，并且信息保密性差，较适于分配式业务。
4、环型结构：
当涉及通信的所有点串联起来，而且首尾相连，没有任何点开放时就形成了环型结构（如图3-5所示）。
该结构与T型结构很类似，但没有开放点，有其宝贵的特点。
环型结构只是采用了ADM作RN利用才开始受到重视，利用ADM可以构成各种可靠性很高的自愈环型网结构，其中，最适于像接入网这样业务量集中于端局的一种环型结构叫单向通道倒换环。
这种环型结构，特别是SDH自愈环结构，以其出色的质量结合较高的成本适合于带宽需求大、质量要求高的企事业用户和接入网馈线段应用。
第四节光接入网的优点与劣势
与其他接入技术相比，光纤接入网具有如下优点：
（1）光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。
人们对通信业务的需求越来越高，除了打电话、看电视以外，还希望有高速计算机通信、家庭购物、家庭银行、远程教学、视频点播（VOD）以及高清晰度电视（HDTV）等。
这些业务用铜线或双绞线是比较难实现的。
（2）光纤可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。
光纤损耗低、频带宽，解除了铜线径小的限制。
此外，光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，用光缆代替铜缆，可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。
（3）光纤接入网的性能不断提高，价格不断下降，而铜缆的价格在不断上涨。
（4）光纤接入网提供数据业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带综合业务数字网的需要，打破“瓶颈”，使信息高速公路畅通无阻。
当然，与其它接入网技术相比，光纤接入网也存在一定的劣势。
最大的问题是成本还比较高。
尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备成本就越高。
另外，与无线接入网相比，光纤接入网还需要管道资源。
这也是很多新兴运营商看好光纤接入技术，但又不得不选择无线接入技术的原因。
现在，影响光纤接入网发展的主要原因不是技术，而是成本，到目前为止，光纤接入网的成本仍然太高。
但是采用光纤接入网是光纤通信发展的必然趋势，尽管目前各国发展光纤接入网的步骤各不相同，但光纤到户是公认的接入网的发展目标。
第五节EPON接入技术
以太网无源光网络（EthernetPON或EthernetOverPON）简称EPON。
EPON指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。
EPON与APON比较，上下行传输速率比APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本，除帧结构和APON不同外，其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似，其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传输方式。
EPON和APON一样，可应用于FTTB和FTTC，最终的目标是在一个平台上提供全业务（数据、视频和语音）到家，即FTTH。
EPON宽带接入网，与传统的用于计算机局域网的以太网技术不同，它仅采用了以太网的帧结构和接口，而网络结构和工作原理完全不同。
5、2EPON的优势
（1）高带宽：
下行信道为百兆/千兆的广播方式；上行信道为用户共享的百兆/千兆信道。
（2）低成本：
接入用户设备成本较低，PON结构，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。
以太网本身的价格优势。
（3）易兼容：
互连互通容易，以太网技术是目前最成熟的局域网技术。
EPON只是对现有IEEE802.3协议作一定的补充，基本上是与其兼容的。
随着IP技术的发展普及和技术水平的提高，实现IPOverEPON是光纤接入网的最佳方案。
5、3网络结构
EPON位于业务节点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OLT（OpticalLineTermination），ODN（OpticalDistributionNetwork）和ONU/ONT（OpticalNetworkUnit/OpticalNetworkTermination）组成。
其中OLT位于局端，ONU/ONT位于用户端。
OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台（MultipleServiceProvidingPlatform，MSPP），它提供面向无源光纤网络的光纤接口。
OLT根据需要可以配置多块OLC（OpticalLineCard），OLC与多个ONU通过POS连接，POS是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中。
通常一个POS的分线率为8、16或32，并可以多级连接。
OLT将提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以太接口，支持WDM传输。
与多种业务速率相兼容。
在EPON中，从OLT到ONU距离最大可达20km，若使用光纤放大器（有源中继器），距离还可以扩展。
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。
此类ONU可以通过层叠来为多个最终用户提供共享高带宽。
在通信过程中，不需要协议转换，就可实现ONU对用户数据透明传送。
ONU也支持其它传统的TDM协议，而且不增加设计和操作的复杂性。
EPON中的OLT和所有的ONU被网元管理系统管理，网元管理系统提供与业务提供者核心网络运行的接口。
网元管理范围有故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理。
5、4EPON关键技术难点
（1）突发同步
上传的光信号来自不同的端点，所以可能导致光信号的偏差，消除这种微小偏差的措施是采用突发同频技术。
在OLT中采用此技术。
（2）大动态范围光功率接收
各ONU到OLT的距离各不相同，到达OLT后的光功率互不相同，要用特殊办法来保证能够接收足够大的动态范围光功率。
此种方法的实现也是一个难题。
（3）测距和ONU数据发送时刻控制
上传信号冲突通过距离修正的技术就可以消除这种冲突。
EPON上行传输采用时分多址（TDMA）方式接入，一个OLT可以接16～64个ONU，G.983.1建议要求测距精度为±1bit。
测距过程是：
OLT发出一个测距信息，此信息经过OLT内的电子电路和光电转换延时后，光信号进入光纤传输并产生延时到达ONU，经过ONU内的光电转换和电子电路延时后，又发送光信号到光纤并再次产生延时，最后到达OLT，OLT把收到的传输延时信号和它发出去的信号相位进行比较，从而获得传输延时值。
OLT以距离最远的ONU的延时为基准，算出每个ONU的延时补偿值Td，并通知ONU。
该ONU在收到OLT允许它发送信息的授权后，延时Td补偿值后再发送自己的信息，这样各个ONU采用不同的Td补偿时延进行调整自己的发送时刻，以便使所有ONU到达OLT的时间都相同。
（4）带宽分配
OLT控制每个ONU的上行接入带宽，即ONU的窗口大小和上行传输速率。
静态和动态两种带宽分配，静态带宽由开的窗口尺寸决定，动态带宽根据ONU的需要，由OLT分配决定。
（5）实时业务传输质量
传输实时语音和视频业务要求传输延迟时间既恒定又很小，时延抖动也要小。
由于以太网技术的固有机制，不提供端到端的包延时、包丢失率以及带宽控制能力，因此难以支持实时业务的服务质量。
如何确保实时语音和IP视频业务，在一个传输平台上以与ATM和SDH的QoS相同的性能分送到每个用户，是亟待解决的问题。
解决技术其一的技术是对于不同的业务采用不同的优先权等级，对实时的业务优先传送。
其二的技术是带宽预留技术，提供一个开放的高速通道，不传输数据，而专门用来传输语音业务，以便确保POTS业务的质量。
（6）安全性和可靠性
EPON下行信号以广播的方式发送给所有ONU，对每个ONU的下行信号单独进行加密，对密钥定期更新。
G.983.1建议采用双PON系统，保证EPON系统的可靠性
第四章东方威尼斯小区光纤接入网规划设计方案
第一节接入方式的选择
接入方式的选择———EPON
根据光接入网中ODN是由有源器件还是无源器件组成，光接入网分为有源光网络和无源光网络。
对于有源光网络又分为SDH和PDH。
现在通常是基于SDH的有源光网络，因此，有源光网络也继承了主干网技术的一些固有的优点，比如：
有源光网络的传输容量大，接入速度可达到155.520 Mbit/s 或622.080 Mbit/s ；传输距离远，不加中继器的传输距离是70多千米；带宽易于扩展；网络规划和运行的灵活性大；技术成熟，无论PDH设备还是SDH设备，都已经在主干网上广泛应用。
但在接入网中与其他接入技术相比，成本还是比较高。
然而，无源光网络是专门为接入网发展的技术，其ODN全部由无源器件组成，信号在传输过程中无需再生放大，直接由无源光分路器传至用户，实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成。
与有源光网络相比，无源光网络的覆盖范围和传输距离要小，但由于户外无有源设备，提高了抗干扰能力，可靠性更高，大大简化了接入途中的安装条件，价格更低、安装维护更方便，是光接入网最具发展潜力的技术。
无源光网络包括：
基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON、基于ATM并尽量兼顾IP的需求而发展的GPON。
相对于采用有源光网络技术而言，无源光网络的技术用于接入网络，在设备成本和维护运行成本方面，都相对较低，因而，在高性能接入技术中被普遍看好，我国近期发展趋势也十分关注，所以决定选择无源光网络中的EPON。
PON是一种点对点的个传输系统，下行采用广播形式，上行采用时分多址方式，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分路器即可。
其拓扑结构取决于ODN的结构。
通常ODN具有四种基本拓扑结构：
单星型、多星型（也即树型）、总线型和环型。
第二节接入网网络结构的设计
图4-1东方威尼斯小区结构设计图
本设计局所东方威尼斯小区采用EPONFTTH接入方式接入。
用光纤将位于电信交换局的OLT与用户直接相连。
每户都有单独的一对线，直接连到电信局.
1、OLT放置方案：
东方威尼斯小区OLT选用烽火AN5116-02设备。
从与上行设备的联调测试、集中维护的原则出发将其设置在小区机房内，可充分发挥PON的优势，兼顾带宽和成本。
2、ONU放置方案：
ONU选用华为HG813E，安装在楼层弱电间ODF机柜内。
从综合布线柜布防五类线至用户房间电信面板端口进行接入。
3、分光器放置方案：
考虑到分光器放置的距离离用户端近可减少入户线光缆段的皮线光缆的用量和施工量。
故凯旋城D座的分光器采用一级分光形式，将分光器以上的设备集中放置在小区机房的ODF架上或者室外光分配箱。
组网特点：
1、ONU直接到户，按需分配带宽
2、无源分光器替代楼道交换机
3、对用户ONU集中管理
4、采用一级分光20Km覆盖
第三节接入网设备的选型
光接入网包括光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）、光网络单元（ONU）以及适配功能（AF）。
其中OLT面向网络侧为OAN提供与中心局设备的接口，完成光电转换；同时提供与ODN的光接口，提供各种手段来传递各种业务，OLT内部由核心网、业务层和公共层组成。
业务层主要是端口，支持多种业务；核心层提
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