技术的工作原理以及在实际中的应用.docx
《技术的工作原理以及在实际中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《技术的工作原理以及在实际中的应用.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
技术的工作原理以及在实际中的应用
技术的工作原理以及在实际中的应用
摘要
本文讨论了GPON技术的工作原理以及在实际中的应用，随着光纤向用户（FTTH）日益推进，PON的灵活组网能力和经济适用能力使其最适合于分散的小企业和居民用户，特别是那些用户区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区，可以说，PON是目前实现FTTH性价比最高的解决方案。
接入网是电信网的组成部分，负责将电信业务透明传送到用户，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。
GPON网的基本原理是在一定的物理限制和宽带限制条件下，让尽可能多的终端设备（光网络终端ONT）来共享局端设备（光线路终端OLT）和馈送光纤。
由于在覆盖某地区时这种方案需要的光纤较少，局端的光接口成本较低（一个光接口可服务于整个网络），因此它能为企业或住宅用户经济地提供高速光连接，而用传统的点到点和环形结构则不可能经济。
本文从无源光网络的原理出发，分析了几种PON的技术，提出了GPON的优势，即真正三网融合的FTTH解决方案。
本文在第五章介绍了金鹏GPON产品的实现以及其中的关键技术问题。
在文章的后半部分，主要从市场研究的角度，分析了GPON产品的应用，以及给运营商实际应用的案例分析，并比较了GPON方案与传统的接入方案在业务提供、投入和投资保护方面所带来的好处。
本文的研究为新的光接入产品GPON的市场应用提供了启发性的案例，并通过实际的案例和系统的分析来阐述产品的优势，这对于产品在通信行业的应用和推广具有现实意义。
关键词：
接入网光纤到户吉比特无源光网络动态带宽分配
Abstract
ThispaperdiscussedtheGPONtechnologyworks,anditsapplicationinpractice,withtheopticalfibertotheuser（FTTH）areincreasinglypushing,PONnetworkofflexibleabilityandeconomyisapplicabletheabilitytomakethemostsuitableforthedispersedofsmallbusinessesandresidentsusers,especiallythoseusersareawasscattered,andeveryareausersandthesmallarearelativelyconcentratedintensiveuserarea,cansay,PONistherealizationofthehighestratioofFTTHsolution
Accessnetworkispartoftelecommunicationnetworkandberesponsiblefortelecombusinesstransparenttransmittedtotheuser,whichmeansusersthroughtheaccessnetworktransmission,flexibletodifferentaccesstelecommunicationbusinessnodes.ThebasicprincipleofGPONnetsofcertainphysicallimitationsandbroadbandrestrictedcondition,letasmanyoftheterminalequipment（opticalnetworkterminalONT）tosharethebureauequipment（lightlinesterminalOLT）andwillsendopticalfiber.Becausethisareacoveredsomewhereintheplanneedstoopticalfiberisless,thebureauoflightinterfacewithlowcost（alightinterfacecanserviceinthewholenetwork）,soitcanenterpriseorresidentialuserstoprovidehigh-speedeconomiclightconnection,andwithconventionalpoint-to-pointandannularstructureisnotpossibleeconomy.
Thispaper,fromthepassiveopticalnetworktheory,andanalyzessomePONtechnology,putsforwardtheadvantageofGPON,thetruethreenetsfusionofFTTHsolutions.BasedonthefifthchapterpresentstheJinPengGPONproductrealizationandthekeytechnicalproblems.Inthesecondpartofthepaper,mainlyfromthepointofviewofmarketresearch,thispaperanalyzestheapplicationofGPONproducts,andpracticalapplicationforoperatorsofcaseanalysisandcomparisonwiththetraditionalaccessGPONschemeinthebusinessplantoprovide,investmentandinvestmentprotectionbenefits.
ThisresearchfornewlightaccessproductGPONmarketapplicationtoprovideinspirationalcase,andthroughtheactualcasesandsystemanalysistotheadvantageofthisproduct,theproductincommunicationsindustryfortheapplicationandpopularizationhaverealisticmeanings.
Keywords：
AccessnetworkFibertothehomeAuspiciousbitpassiveopticalnetworkDynamicbandwidthallocation
目录
1.接入网1
1.1光接入网概述1
1.2光接入网的定义2
1.3目前常用的接入网技术3
1.3.1宽带接入技术3
1.3.2基于以太网的宽带接入技术5
1.3.3HFC（综合数字服务宽带网）宽带接入技术6
1.4下一代接入网的发展6
1.4.1家庭融合视频业务发展对接入网的要求7
1.4.2大客户对接入网的特殊需求8
1.4.3多种技术融合协调发展9
2.GPON技术11
2.1GPON背景与原理11
2.2FTTH的最佳解决方案—无源光网络（PON）14
2.2.1GPON技术在接入网中的应用15
2.2.2FTTC（光纤到路边）16
2.2.3FTTB（光纤到楼）17
2.2.4FTTH（光纤到户）18
2.3基于GPON的IP接入网—FTTx+LAN18
2.4移动基站及其他综合业务接入19
3.GPON协议21
3.1GPON标准协议21
3.2GPON的关键技术22
3.2.1协议栈22
3.2.2ONU激活注册25
3.2.3TDM业务承载26
3.2.4动态带宽分配（DBA）27
3.2.5GEM封装技术28
4.GPON在实际中的应用设计31
4.1GPON工程设计原则31
4.2某地接入网项目背景32
4.2.1金鹏GPON解决方案33
4.3GPON应用总结37
结束语38
致谢39
参考文献40
1.接入网
1.1光接入网概述
整个电信网按功能分为三个部分：
传送网、交换网和接入网。
它们的关系如图所示。
电信网包含了为在不同地方的用户提供各种电信业务的所有传输及复用设备、交换设备以及各种线路设备等。
图1.1接入网在整个电信网中的位置
接入网是电信网的组成部分，负责将电信业务透明传送到用户，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。
国际电信联盟（ITU-T）第13组在G.902中对接入网的定义如下：
接入网由业务节点（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，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。
原则上对接入网可以实现的UNI和SNI的类型和数目没有限制。
接入网不解释信令。
随着经济的发展和科学技术的进步，人们的工作和日常生活已经越来越离不开各种通信服务，对电信业务也提出了越来越高的要求，电信业务正逐渐从传统的电话等窄带业务向集语音、高速数据和可变视频为一体的多名媒体宽带业务方向发展。
要满足这种发展的要求，必须利用现有的通信网，逐步建立起能同时传输多种业务的宽带综合业务数字网。
然而，在电信网范围内，被称为“信息高速公路最后一公里”的位于端局和用户间的接入网部分，现在多为铜线结构。
由于受传输损耗、传输带宽及噪声等的限制，现行铜线接入网已越来越难以满足电信行业业务发展的需求，逐渐成为发展宽带综合业务数字网的瓶颈所在。
作为交换局与用户终端之间的连接纽带，接入网的数字化、宽带化理所当然被提到议事日程，成为当前电信网发展的焦点之一。
将来的接入网应该是一个以FTTH形式实现的宽带接入网。
1.2光接入网的定义
一个接入链路定义为一个给定的网络接口（V）和单个用户接口（T）之间的全部传输手段。
由于网络侧和用户侧不同，因此接入链路不对称。
光接入网（OAN）定义为共享相同网络侧接口并由光接入传输系统所支持的接入链路群。
一般称为光纤环路系统（FTTL）。
FTTH是光纤接入网的发展趋势
当前，各种宽带接入技术可谓百家争鸣，XDSL、光纤接入、以太网接入、无线接入等技术的不断成熟加快了各自的商用步伐。
制约接入网发展的主要因素是接入的经济性，这与用户的经济承受能力、接入技术等多方面因素密切相关。
光接入网是用光纤作传输媒质，由于频带宽、容量大、扩容升级方便，适合高速数据和宽带业务的发展，是未来通信网的基础设施，最终目标是发展成为宽带的综合业务数据网。
可以预见，在未来的信息通信网络建设中，充分满足宽带业务需求的新一代宽带接入网的建设，将成为推动信息化发展的一个非常明显的趋势。
在我国，网络接入技术已经由单纯为解决电话业务而构建的窄带接入网，向融合多种接入手段的、能够提供多种综合业务的宽带接入网方向转变。
很多宽带接入技术由于其高速率带宽以及灵活的组网方式成为新一轮接入网的热点。
从目前全球宽带产业的发展来看，接入网在整个电信网建设中的投资比例呈现出逐年增长的趋势。
据全球FTTH项目的调查显示，目前全球已有100多万光纤接入用户，大多数用户都在亚太地区，并且该地区的铺设速度和用户数量的增长率是最快的。
全球FTTH接入技术的费用支出也将从2004年约37亿美元增长到2013年的228亿美元，预计亚太地区将成为FTTH接入技术的最大市场，占总体市场份额的52.8%，约120亿美元。
仅中国就占该地区的1/3的份额，接近全球的24%，FTTH主导未来宽带接入市场已成为不争的事实。
就目前国内接入网的发展情况而言，受成本及内容方面的影响，FTTH和ADSL两种宽带接入技术将在很长一段时间内共存、互为补充，但是随着技术的不断成熟和市场的规模扩展，FTTH的单户造价还有很大的下降空间。
在设备商、运营商与最终用户之间形成的可持续性发展的价值链中，光纤到户占新建接入网络的比重将逐年提升，届时用户规模的扩大对社会信息化的推动将是一个质的飞跃。
相信在“市场需求”和“技术进步”两驾马车的合力下，“光纤到户-数字家庭”将进入寻常百姓家。
信息技术发展的大趋势是走向“三网融合”，三网融合并不是简单的三网相加或三网合一，其本质是建成信息高速公路，实现网络从传输、接入到交换各个层面的宽带化。
技术的发展是三网融合的基本推动力量，其中光通信技术是重要的因素。
广电网、电信网和互联网“三网融合”的趋势已是必然，而光纤接入则为“三网融合”提供了一个很好的平台，尤其是从2004年开始，IPTV业务引起了业界的广泛关注。
它不仅有望能够在很大程度上解决宽带的内容问题，更使得潜在的宽带用户群扩展到了TV用户群，宽带市场的发展由此进入了一个新的境界。
问题在于，IPTV为代表的网络视频业务对于宽带的需求远远超过传统的WEB浏览，E-mail等业务，现有的接入技术满足这样的宽带需求存在一定的困难，因此FTTH成为大规模承载IPTV业务的理想方式，换句话说，FTTH以其巨大的接入带宽优势为其争取了得以生存和发展的第一个重要的因素。
此外，我们还应注意HDTV，目前其传输速率尚需19.2Mbps，用H.264技术可压缩到5Mbps~6Mbps。
通常认为对QoS有所保证的ADSL的最高传输速率是2Mbps，仍难以传输HDTV，可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。
即HDTV业务到来时，非FTTH不可。
1.3目前常用的接入网技术
1.3.1宽带接入技术
企业间的高速数据通信，和用于公务的图像传输是重要的宽带业务。
电视和交互式娱乐服务，以及远程教育是面向公众的宽带业务。
1.业务的简单界定
宽带业务国际上尚无明确的定义，暂以主要宽带业务的带宽要求和网络对业务的支持能力，作为划分宽带和窄带的简单界定。
可供网络规划、网络设计、网络建设参考。
表1.1列出了主要宽带业务对带宽要求。
表1.1主要宽带业务对带宽要求
主要业务
带宽
企业间的高速数据通信
2Mbps到155Mbps
用于公务的图传输
384Kbps到2Mbps
电视
模拟，每频道8MHz
数字（分配网，接入网），每频道2到8Mbps（SDTV）每频道4到20Mbps（HDTV）
数字（干线网，核心网），每频道4到8Mbps（SDTV）每频道34到155Mbps（HDTV）
宽带交互式娱乐服务
游戏384Kbps到6Mbps；远程教育2到4Mbps；远程医疗2到155Mbps
2.网络对宽带业务的支持能力
在电路模式的环境中，网络不能支持2Mbps以上的交换，部分网络支持n×64K和30B+D的交换。
电路模式的网络传输2Mbps以上的图像，只能建立点到点的连接，没有交换功能，或者说电路交换网络不支持宽带图像业务。
因特网的迅猛发展和接入手段的相对匾乏，形成人们对‘上网’不满意的焦点。
如果用户用拨号方式上网，在信令系统作用下，用户和网络通过二层交换建立连接，通道（电路接入方式）可以提供56Kbps-128Kbps的信道，这样的速率可以满足一般的网上浏览、收发电子邮件、文件下载等应用，但对于娱乐、广播电视和音频教育筹2Mbps以上的应用，就不能满足用户接入速度的要求。
相对于支持窄带业务的电路交换网而言，支持2Mbps以上的业务（应用）的接入即是宽带接入。
在分组模式的环境中，IP网络是面向无连接的，‘尽力而为’的网络，它没有固定的速率的概念。
因此所谓宽带，一般指的是网络用来支持或较好的支持某种宽带业务和应用的能力；所谓支持能力是指满足业务的基本质量要求，参照ITU-TY.1541建议，第一类业务，实时交互业务，如高质量的会议电视；第二类业务，非实时的音视流和成批文件的传送应用。
为了评价宽带网络支持业务的能力，可参照上述第一类，和第二类业务所需求的速率的要求；并达到传输27，500km所产生的IP延时、延时变化和误码率的性能指标，即可认为网络支持该项宽带业务（应用）。
在‘尽力而为’的网络上要保证质量，就必须采用保证质量的措施，例如使用RSVP规程。
在此基础上，用网络支持高层宽带应用的能力，粗略的划分窄带和宽带，对发展宽带网有一定参考价值。
因此在分组模式中，可假定在一定时间间隔内，接入网用户端口与用户主机，交换信息比特数为接入速率（满足传输损伤要求的前提下）达到2Mbps以上（含2Mbps）的接入就是宽带接入。
支持2Mbps以上（含2Mbps）业务网的应用，并支持电路模式和分组模式的接入，称为宽带接入网。
如仅支持宽带数据业务，则称为宽带数据接入网。
3.宽带接入网的主要功能
和窄带接入网相同，宽带接入网是连接至用户住宅的经营者业务节点的全部设施。
和窄带接入网不同的是，窄带业务网与基础网联系十分紧密，基础网与业务网统一考虑规划建设，主要业务节点与网络节点经常重合，接入网只承担接口和传输功能。
考虑到宽带接入网应支持电路模式和分组模式的接入，宽带网络的业务节点与低层的网络基础设施完全脱离，上层与下层完全是主从关系，有清晰的分层结构。
根据宽带网络的业务节点与低层的网络基础设施完全脱离的情况，宽带网的业务节点不一定设在本地，甚至可能不在本国。
考虑到ITU-TY.1231建议（草案），仍沿用窄带接入网的定义，将业务节点接口到用户网络接口间的全部设施定义为接入网。
宽带接入有可能需要建立跨越洋区连接。
为了避免上述现象的发生，从实际考虑宽带接入网应限定在用户驻地网，到所连接的网络节点之间的设施，网络节点可能是高端路由器或ATM交换机。
宽带接入网的SNI应具有接入到多个网络节点的功能。
宽带接入网的基本功能除保留窄带接入网的全部功能外，还应包括：
1.将来自用户的业务流传输、寻径和多路复用至核心网；
2.依据服务质量QoS将来自用户的业务流分类。
区别带宽有保证和尽力而为的业务流；
3.执行服务质量QoS；
4.提供导航帮助和目录服务；
5.内容提供者的缓冲服务器；
6.执行MAC协议；
7.用户认证；
8.提供用于调用的管理。
这些功能中的一部分，需要接入网和核心网共同完成。
一个重要的系统设计问题是网络功能如何优化，使其分布于业务网、核心网和接入网之间。
这里功能包括，用户信令的处理（如呼叫建立请求和改变呼叫状态）。
1.3.2基于以太网的宽带接入技术
研发局域网LAN的初衷是解决一个企业、一个部门或办公室的管理、办公、数据和设备的共享，目的是使网内的主机和其他设备达到互通信息，共享资源。
自1994年Internet投入民用以来，LAN接入便是重要的接入手段。
LAN的服务区域小于4公里。
直到1999年LAN接入主要用于企业网互连，解决远程办公问题。
由于LAN上的主机可共享的数据原本是企业内部的事，如果另一家企业的主帆连接到同一个LAN上，那么很难作到两个企业的数据相互保密。
此外企业网很少考虑地址仿冒、数据组播、质量保证、计费信息等电信级的宽带接入问题。
因此，在居民小区或多家企业共用的办公楼，直接使用LAN充做宽带接入设施是有问题的，虽然借助VLAN、PPPoE等技术但并没有真正解决上述问题。
在宽带接入市场的驱动下，国内外电信设备制造商研发出基于LAN技术的宽带接入设备，解决了物理层和链路层的数据隔离问题，以及地址代理，地址翻译，计费管理和发出被叫信息等一系列的电信级宽带接入要求。
向用户提供真正IP电话，2Mbps专线、10Base-T宽带接口。
基于以太网的宽带接入技术，可实现按照宽带接入网的功能要求，网络设备具有按照用户的要求接入到不同的业务提供者的业务节点的功能。
基于以太网的宽带接入技术是解决宽带接入最有前景的技术，它不仅解决了接入问题，而且为网络由电路模式向分组模式过渡提供了技术基础。
综观网络发展的历史，早期的网络业务网与基础网没有明确的分层关系。
网络建设离不开某种特定业务，因此形成了电信网、有线电视网和作为计算机通信子网的数据通信网。
在网络向宽带演进过程中，形成三种有前途的接入技术，三种技术分别适用于三种网络；由于它们的传输媒体、网络结构、调制方式等方面各有特点，因此物理层链路层下存在合一的问题，三种接入技术
均能支持其他的宽带业务接入。
宽带接入网将会出现多种技术长期存在，互相竞争的局面。
这就是宽带接入网的发展趋势，竞争的结果将体现在管理和服务方面。
1.3.3HFC（综合数字服务宽带网）宽带接入技术
有线电视运营公司拥有的网络，是以节目播出中心为业务节点，通过电路模式的分配网络，建立用户和业务节点之间的连接。
这种连接非常适用于TV广播、数据广播和NVOD业务。
也可和电话线配合实现因特网高速下载，但对于交互性的高速数据和多媒体通信，则显得有些力不从心。
表1.3列出了HFC同轴电缆的低层传输性能，从表中可以看出HFC有潜在的宽带接入能力。
与xDSL一样，HFC接入技术不具备（或部分具备）宽带接入的附加功能要求；或者说HFC没有分得宽带网业务节点和核心网的智能功能。
另外HFC很难解决电子商务等保密性很强的高速数据接入业务，但是应注意到HFC的网络结构的分配性和不对称性，对于NVOD、因特网高速下载、数据广播等宽带和准宽带业务的接入是非常合适的。
HFC网络经过双向改造，是最有前途的宽带接入技术之一。
表1.2HFC同轴电缆的低层传输性能
3
调制技术
模拟带宽
传输速率
传输距离
同轴电缆
下行支路
QAM-64/256
750MHz
3.75Gbps
小于1英里
同轴电缆
上行支路
QPSKQAM-16
200kHz-3.2MHz
200kHz-3.2MHz
400Kbps-5Mbps800Kbps-10Mbps
小于1英里
小于1英里
1.4下一代接入网的发展
随着网络的演进，业务规划和发展的需要，新的接入网除了具有多种接入手段和基本的传送及承接功能之外，还应具有业务识别、业务流分类、及部分服务质量、安全及业务控制功能。
一代接入网将与驻地网络的有机结合向用户提供个性化的业务和服务，除了实现传统意义上的传送和承载功能之外，还将实现一部分业务控制功能，并逐步向网络边缘延伸，涉及到：
1.业务的个性化和移动化
2.业务感知和识别
3.用户、业务标记
4.服务质量保证
5.接入安全控制
6.可控组播、资源控制、拥塞控制等
1.4.1家庭融合视频业务发展对接入网的要求
日前，中国电信发布了“宽带中国，光网城市”规划。
中国电信将在“十二五”期间，大力普及宽带应用，通过从卫星到无线、3G、有线光纤的综合宽带解决方案，实现县以上所有城市光纤化，为城市用户提供20M以上的光速互联网体验，最高接入带宽达到100M。
在网络方面，中国电信将大力推进有线宽带和无线宽带的融合，给人们提供统一账号的无缝高速宽带体验；在业务方面，中国电信将为企业客户提供综合化ICT应用服务,为家庭客户提供融合视频通信、多屏互动、高清视频等综合业务。
目前，中国联通也正在巨资大力提升宽带接入速率，大力发展融合业务。
运营商为何频频大幅提升宽带速率？
采访中，众多业界专家表示，各种融合化
升级会员 