五芳园小区EPON光线接入网规划设计 刘峥.docx
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五芳园小区EPON光线接入网规划设计刘峥
北京邮电大学世纪学院
毕业设计（论文）
题目五芳园小区EPON光纤接入网规划设计
学生姓名刘峥学号07080312
所在系（院）通信与信息工程系
专业名称电子信息工程年级07级
指导教师孙学康职称副教授
2011年5月20日
北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）任务书
姓名
刘峥
学号
07080312
专业
电子信息工程
系（院）
通信与信息工程
设计（论文）题目
五芳园小区EPON光纤接入网规划设计
题目分类
□工程设计；□工程技术研究；□软件工程（如CAI课题等）；□专题研究；□艺术设计；□其他
题目来源
□自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；□企、事业单位委托课题；□院级课题；□自拟课题□其他
指导教师（指导教师组
组长及成员姓名）
职称
工作单位
备注
孙学康
副教授
北邮网络学院
毕业设计（论文）的内容和要求：
一论文主要内容：
本论文研究的主要内容包括：
五芳园小区本地网网络结构和运行数据，包括用户群状况及用户接入方式及接入业务状况等等。
通过对本小区网络的实地调查，完成数据的记录和整合。
通过对图书馆中书籍资料的查找，完成关于建设接入网的可行性和必要性和光纤接入网的基本概念的研究和学习。
关于EPON光纤接入网规划设计方案的研究，我会通过与导师和小区网络工程师探讨请教解决自己的问题，以图片，文字，数据的形式，完成能够表达自己独立思想的设计方案。
方案具体包括：
接入网网络结构的设计、设备选型、ONU位置的设置及容量的计算、光功率分配计算过程、IP地址分配、网络保护方式的选择、网同步的设计等有关设计。
二预期成果：
本项目的研究目标是：
通过对网络书籍资料的自学和查阅，对本小区进行实地考察，想方设法解决探索中遇到的一系列困难与不解，深入认识EPON光线接入网以及相关专业知识，了解现代通信技术的发展进程，探索现代EPON光纤接入网规划设计，设计五芳园小区EPON光纤接入网规划的可行性方案。
锻炼独自思考、独自学习、独自创新的能力。
达到学有所成，学有所用的目的。
应完成的工作和提交材料要求（课题完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求）：
要认真做好3000字左右的开题报告。
按要求查阅文献资料，一般在10篇以上，其中要有2篇外文资料，要求翻译1500汉字以上的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。
正文字数在1.5万字以上的毕业设计且装订成册。
主要参考文献（参考文献不少于4篇，参考文献目录按GB/T7714—2005的要求填写）：
[1]胡保民，刘德明，黄德修．EPON：
下一代宽带光接入网［J］．光通信研究，2002
[2]于尚民.中国EPON总量达两千万国际话语权增大.赛迪网（北京）,2009
[3]张成良.EPON技术与FTTH的发展.通信世界网（光通信），2007
[4]杨艳红 王平.基于PON的FTTH线路设计方案.通信世界网，2007
[5]陈雪.无源光网络技术.北京邮电大学出版社，2005
[6]ITU-TRecommendationG.983-1999.Opticallinesystemsforlocalandaccessnetworks[S].
[7]IEEE802.3EFMTaskForse.EPONP2PEmulationandDowmstreamBroadcastBaselineProposal[S].
[8]左健，周荣生.EPON关键技术研究.广东通信技术，2006
[9]吴承治，徐敏毅.光接入网工程.人民邮电出版社，1998
[10]（美）格伦克雷默（GlenKramer）.基于以太网的无源光网络.北京邮电大学出版社，2007
毕业设计（论文）进度计划（从正式启动时间开始，以周为单位填写）：
第八学期第1～3周2011.2.28-2011.3.18,进行课题调研，文献查阅，完成开题报告。
第八学期第4～5周2011.3.21-2011.4.1，通过网络、图书馆等媒介搜集论文资料。
第八学期第6～7周2011.4.4-2011.4.15，实地考察本小区宽带接入系统，记录数据。
第八学期第8～9周2011.4.18-2011.4.29，开始着手论文的写作和编辑。
第八学期第10～11周2011.5.2-2011.5.13，解决论文中疑难困惑。
第八学期第12～13周2011.5.16-2011.5.27，与导师联系，解决最后所有问题。
第八学期第14周2011.6.3之前，完成毕业设计。
指导教师签字：
日期：
年月日
教学单位意见
审核人签字：
系（院）（盖章）
年月日
学院
意
见
审核专家签字：
年月日
备注1、由指导教师撰写，可根据长度加页，一式三份，教务处、系（院）各留存一份，发给学生一份，任务完成后附在论文内；
2、凡审核不通过的任务书，请重新申报。
北京邮电大学世纪学院
毕业设计（论文）诚信声明
本人声明所呈交的毕业设计（论文），题目《数字调制解调系统的MATLAB仿真研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：
日期：
毕业设计（论文）使用权的说明
本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：
①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。
本人签名：
日期：
指导教师签名：
日期：
题目五芳园小区EPON光纤接入网规划设计
摘要
随着现代信息技术的不断更新升级，人们对电信业务的带宽、业务、简洁、多样的要求也越来也高。
伴随着骨干网的能力越发增强，与此同时接入网却没有多大进步。
如此，由骨干网络到用户终端之间的几百米或者几公里组成的接入网，因此而被形象地称为"最后一公里"。
由于骨干网基本采用光纤结构，传输速度非常快。
因此，这"最后一公里"便必然成为了制约整个网络系统的瓶颈。
这使得改进接入网已经到了十分关键的时刻。
本文简要介绍了关于EPON的一系列基础知识和以EPON为接入方式的小区接入网规划。
本着实用的原则，综合考虑设备选型，ONU位置，IP地址分配，实现其可运营性。
并选定一个小区，进行完整的光纤接入网设计，达到学有所用的目的。
关键词EPONONUFTTH
TitlePlanninganddesignofEponfiberaccessnetwork
InWufangparkdistrict
Abstract
Withthedevelopmentofmoderninformationtechnologyunceasingrenewalupgrade,peopletotelecommunicationbusinessofbandwidth,business,concise,diverserequirementalsomoreandmorehighalso.Withthebackboneoftheabilitymoreenhancement,meanwhileaccessbutnotmuchprogress.So,bybackbonenetworktouserterminalsbetweenseveralhundredmetersorafewkilometresofaccessnetwork,thushasbeenaptlycalledthe"lastmile".Becausebackbonebyusingopticalfiberstructure,basictransmissionspeedveryfast.Therefore,the"lastmile"willinevitablybecomethebottleneckofrestrictingtheentirenetworksystem.Thismakestheimprovedaccessnetworkhasreachedthecrucialtime.
ThispaperbrieflyintroducesaseriesofbasicknowledgeaboutEPONandEPONfortheaccessmethodandthedistrictaccessnetworkplanning.Basedonpracticalprinciples,comprehensiveconsiderationoftheequipmentselection,ONUposition,IPaddressallocation,realizeitsoperationalsex.Andselectedavillage,thefullopticalfiberaccessnetworkdesign,achievethepurposeofskillstouse.
KeywordsEPONONUFTTH
前言
光纤接入网以光纤作为传输媒质，传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，是未来宽带固定接入的必然发展方向。
EPON：
（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点拓扑结构、无源光纤传输，并可在以太网的基础上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术，链路层使用以太网协议，利用PON（无源光网络）的拓扑结构，从而实现以太网的接入。
自EFMA（EthernetFirstMileAlliance，第一公里以太网联盟）在2004年6月发布EPON技术规范IEEE802.3ah以来，EPON技术得了到快速的发展，目前相关的芯片和设备均已成熟。
业内人士基本认为，FTTH是宽带接入的最理想方式，而EPON也将成为一种被主流认可的宽带接入技术。
早在2001年起，IEEE就开始了EPON技术的讨论。
经过亚洲国家（中国、日本、韩国）近几年来在标准完善、现网规模部署、系统测试验证等方面的努力，EPON技术在亚洲得到了广泛的应用，并带动其产业链逐步发展壮大。
政府政策的支持和竞争日益激烈的市场是EPON技术快速发展的驱动力。
随着我国的IP业务的不断增加和我国电信运营市场的逐渐开放，无论是传统电信运营商还是新兴运营商，为了能够在新的竞争环境中不败于电信行业之间，都把建设方向瞄准了IP业务的电信基础网。
在我国南方，接入网主要是采用ADSL/ADSL2+、LAN技术为主，由于需要大量的实线、铜缆作为接入网的媒质，提高了建网成本，加大了满足业务需求的难度。
本文以五芳园小区为背景，EPON技术为结构精髓，通过对网络书籍资料的自学和查阅，对本小区进行实地考察,进行一系列的规划设计。
尽可能的解决以上所述问题。
1绪论
1.1光纤接入技术
1.1.1光纤接入技术概述
接入网也称为光纤用户环路（FITL），它的光线路终端（OLT）可以设在交换局中也可设置在远端。
它的光网络单元（ONU）设在用户侧，光线路终端和光网络单元之间是由光纤连接。
ONU可以以多种方式连接用户，一个ONU可以连接多个用户。
根据与用户的距离，光纤接入网FITL又有多种方式，例如：
光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、以及光纤到路边（FTTC）等几种形式。
从光纤接入网是否有电
源分类，又可以分成无源光网络（PON）和有源光网络（AON）两类。
由于我们只讨论无源光网络，有源光网络就不做介绍了。
无源光网络（PON）技术是点到多点的光纤接入技术，由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN）组成。
它的一般采用TDM广播方式、上行采用时分多址接入（TDMA）方式，并且可以灵活地组成星型、树形、总线型等拓扑结构。
而“无源”，是指ODN中不需要电子电源及有源电子器件，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其维护的成本相比较低，对雷电、磁场等环境因素的干扰影响不明显。
光接入网因为采用光纤作为传输媒介，具有传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，等特点，是有线宽带接入技术的理想方案，代表了宽带接入网的发展方向。
1.1.2光纤接入技术的研究意义
随着Internet的快速发展,我国已经进入了一个信息交流爆炸的网络型社会,我们的学习、工作及生活已经无法再离开网络,光纤在传输带宽方面具有极大的优势。
经过多年的发展,传输网已经基本上实现了数字化和光纤化,交换网也已经基本实现了数字化和程控化,而接入网却发展缓慢。
为了提高网络业务的容量、质量、速度以及对网络资源的开发利用,我们必须要突破这一瓶颈，最大程度的提高这“最后一公里”的传输效率。
目前，国内DSL接入提供的速率大概为1Mbit/s或者2Mbit/s，对于宽带上网，这个速率似乎足够了，但是对于传输电视节目则明显不够了。
常规数字电视H.264编码的一路SDTV节目需要2Mbit/s,加上数据接入业务，接入带宽至少需要4Mbit/s。
这就使得改善接入网的速率问题更加紧迫。
现如今我国经济的高速发展,各地城市的迅猛建设,使得光纤通信再一次被人们关注。
为了全面提升国家信息基础架构的安全、层次、质量,研究接入网是关键,而最终的解决方案是FTTH。
对于电信运营商而言,FTTH是关系到网络和业务转型的重要领域,采用EPON方式进行FTTH接入有其强大的优势。
1.2EPON技术介绍
1.2.1EPON技术概述
PON（无源光纤网络）是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，它具有节约光纤材料、对网络协议透明的优点，是电信维护部门长期期待的技术，在光接入网中扮演着相当重要的角色。
与此同时，以太网（Ethernet）技术已经经历了二十年的发展，它以其实用简便，价格低廉的优势，基本已经完全统治了局域网，并通过实践被证明是承载IP数据包的最佳载体。
而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。
其通过在网络中采用性价比高的以太端口和可靠性高、成本低的无源部件,可以轻松的实现EPON的既具经济又具高带宽的性能。
由于同时具备以太网和PON的特点，EPON成为了光接入网络领域中的热门技术。
随着IP业务的不断发展，有关组织提出了EPON的概念，即在与APON类似的结构和G.983的基础上，设法保留其精华部分也就是物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成了一个可以提供低成本、大带宽和强大业务能力的新型接入技术——EPON。
EPON：
（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，是当今解决“最后一公里”瓶颈的新兴接入技术。
它采用点到多点拓扑结构、无源光纤传输，并可在以太网的基础上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术，链路层使用以太网协议，利用PON（无源光网络）的拓扑结构，从而实现了以太网的接入。
因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点:
传输距离长，传输容量大，抗干扰性强，衰减小，重量轻，便于的管理,与现有以太网的兼容等。
1.2.2EPON系统概述
以太无源光网络是采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，它的拓扑结构可以为树型或星型。
EPON分别由网络侧的OLT、光分配网ODN、用户侧的ONU构成。
EPON系统模型和EPON协议分层与OSI模型的关系如下图：
图1－1EPON系统模型
其中SNI为业务节点接口、UNI为用户网络接口、ODN为光分配网络、TE为终端设备。
图1－2EPON协议分层与OSI模型的关系
1.2.3EPON系统各部分功能
OLT（光线路终端）：
以广播方式向ONU发送以太网数据；发起并且控制测距过程，并且记录所测信息；控制ONU功率和ONU注册；为ONU分配带宽，也就是控制ONU的发送窗口大小和发送数据时间。
ODN（光分配网）：
分发下行方向数据并且集中由ONU上传的上行数据。
无源分光器可将输入的一路光信号进行不等比例的光功率分割，并输出所分割的多路信号。
ONU（光网络单元）：
响应OLT所发出的功率控制和测距命令，并对命令作出调整；缓存所属用户的以太网数据，并在OLT所分配的发送窗口内发送上行方向数据。
1.2.4EPON信号传送原理
EPON系统运用WDM技术来实现单纤双向的信号传输。
为了将用户的上下行方向信号分离，EPON使用了两种复用。
下行数据流采用广播方式，取下行波长1490nm。
各自ONU根据下行数据标识信息接收属于自己数据，并丢弃其它数据。
图1-3下行方向信号传输原理
上行数据流采用TDMA方式，取上行波长1310nm。
各自ONU发送的时间和长度由OLT集中控制。
图1-4上行方向信号传输原理
1.3FTTH技术
1.3.1FTTH技术概述
尽管如今移动通信发展速度很快，但其由于带宽难以提高，终端体积追求小巧，显示屏幕受限等因素，人们依然需要性能更强得多的固定终端。
信息化进程的前进和网络业务需求的提高，快速推动着网络的发展。
FTTH（光纤入户）的意思是光纤和终端设备一同进入家庭，也就是说将光网络单元（ONU）安装到用户家庭，从而实现数据，图像，语音业务的整合。
它是光接入系列中最接近用户的类型之一。
FTTH的优点是增强了网络对波长、速率、数据格式和协议的透明性，可以提供更大的带宽，支持的协议也较为灵活。
值得一提的是其对环境影响和供电都要求都不高，便于了安装和维护。
光纤到户的最大优势在于，它具有非常大的带宽，是解决“最后一公里”瓶颈的最佳方案。
根据光纤深入用户的程度，可以分为FTTC（光纤到路边）、FTTZ（光纤到小区）、FTTO（光纤到办公室）、FTTF（光纤到楼层）、FTTH（光纤到用户）等。
这里我们只研究FTTH，其它方式暂不多谈。
FTTH从拓扑结构分类可以分为点到点（P2P）和点到多点（P2MP）两种。
FTTH从封装协议的不同可分为BPON，EPON，GPON等，这些PON技术的网络拓扑结构都为树型结构。
2光纤接入网的基本概念
2.1光纤接入网的优势
光线接入网一种以光纤作主要传输媒介的接入网.
它的主要优点有：
1光纤带宽容量大，可以满足未来更多业务的需要。
2光纤抗干扰性好，不会被电磁或雷电等的影响。
3光纤寿命长久，可达50年。
4衰减小。
5体积小，重量轻。
于是，它以频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、工作性能可靠、原材料丰富等优点赢得了市场的肯定。
虽然有成本较铜线高的缺点，但随着技术的成熟，其成本在逐渐降低，大大增加了其推广的可行性。
2.2光纤接入网结构
可以说OLT和ONU组成光纤接入网（OAN），其包含与UNI（用户网络接口）有关的用户端口功能、与SNI（业务节点接口）有关的业务端口功能以及核心功能（如集线、电路仿真和通路选择），这些功能分布在OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）中。
其通过光线路终端（OLT）与业务节点相连，通过光网络单元（ONU）与
用户连接，而通常为了降低成本，一个光线路单元OLT可以带多个ONU。
图2-1光纤接入网模型
光线路终端OLT的功能是为接入网络提供与本地交换机之间信息传输的接口，并且通过光传输的方式与用户端的光网络单元通信。
其具体的工作有：
1、向ONU以广播方式发送以太网数据。
2、发起并控制测距过程，并记录测距信息。
3、为ONU分配带宽。
它能够将交换机的交换功能与用户接入完全隔开，并提供对自身和用户端的监控和维护。
对于位置的设置，可以和本地交换机一起设置在交换局端，也可以放置于远端。
光网络分配单元ONU的功能是为其接入网络提供用户侧的接口。
具体工作的有：
1、选择性的接收OLT发送的广播数据。
2、响应OLT发出的测距以及功率控制命令，并遵照控制命令作出相应的调整。
3、对用户的以太网数据进行缓存，并且在OLT分配的发送窗口内发送向上行方向的信息。
ONU可以接入多种用户终端，并且具有光电转换的功能以及相应的维护和监控的功能。
ONU的主要功能是结束来自OLT的光纤，处理光信号并为多个用户提供业务接口。
ONU的网络端是光接口，而它的用户端是电接口。
因此，ONU具有光信号和电信号相互转换的功能。
同时，它仍具有对话音的数字信号和模拟信号相互转换功能。
ONU通常可以放置离用户较近的位置。
2.3光纤接入网的分类
按技术上分，光纤接入网可分为有源光网络和无源光网络，有源光网络可以分为基于PDH和SDH两种。
由于EPON系统是以太网无源光网络，所以有源光网络我们就不多讨论了。
对于无源光网络（PON）是指在OLT和ONU之间是光分配网络（ODN），不需要任何有源电子设备。
PON即无源光网络（无源的光接入网）分为APON、EPON和GPON等几种,其中EPON是将以太网技术与PON技术完美结合。
按照拓扑结构，光纤接入网可以分成：
环形、总线形、星形或它们的混合形，也有点对点的应用。
总线型：
总线形结构是将光纤作为公共总线，各用户终端通过耦合器与总线直接连接。
其优点有:
共享主干光纤，节省线路投资，比较点容易增删节，各用户彼此干扰较小。
但其缺点是：
存在损耗累积，用户接收机的动态范围要求较高，对主光纤的依赖性强。
它结构属串联型结构。
环形结构：
它是所有节点共享一条光纤链路，将光纤链路首尾相连，自成封闭回路的网络结构。
这种结构的优点是无需外界干预，网络即可在比较短的时间内，从失效故障中恢复所传业务，即：
实现网络自愈。
星形结构：
它是将各用户终端通过一个位于中央节点（设在端局内）具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换的。
它不具有损耗累积，易于升级和扩容，各用户之间干扰性小，业务适应性强。
但它缺点是：
所需光纤较多，对中央节点的可靠性要求非常高。
星形结构又可分为单星形结构、有源双星形结构和无源双星形结构。
它属于并联形结构。
按照光纤到达的位置，光纤接入网可以分为光纤到户（FTTH），光纤到路边（FTTC），光纤到大楼（FTTB），光纤到办公室（FTTO）。
其中最常用的三种是FTTH（光纤到用户）、FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）。
FTTH是直接将ONU放置在用户住宅内，为家庭用户提供综合宽带业务。
FTTH是光纤接入网的最终目标，但是由于每一用户都需要一对光纤和独自的ONU，因此成本非常昂贵，目前实现起来并不现实。
FTTB是将ONU设置在大楼内的配线箱。
主要应用于远程医疗、远程教育、综合大楼及大型娱乐场所，为大中型企事业单位和商业用户服务，并为其提供高速数据、电子商务等宽带业务。
而FTTC将光网络单元（ONU）设置在路边，也就是用户住宅的附近，从ONU出来的电信号再传送到各个用户。
主要是为住宅用
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