基于GPON的光纤接入网设计.docx

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基于GPON的光纤接入网设计

基于GPON的光纤接入网设计

摘要

吉比特无源光网络（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，GPON）技术是

基于ITU-TG.984.x标准的新一代宽带无源光网络接入标准，是实现FTTx的热

门技术之一。

相对于现有的接入网技术，GPON具有高带宽、高效率、高分光比、

长距离传输、覆盖范围广、用户接口丰富等特点，并且能大量节省运营商在接入

层馈线段的光纤资源，为各种业务类型提供相应的QoS保证。

GPON还规定了

在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能，使光纤自动倒换时间小于

50ms。

由于这些优点，GPON被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化、综

合化改造的理想技术。

本论文首先从宽带接入技术的发展出发，介绍了目前几种主流的FTTx技术以

及PON技术的发展和种类，分析了FTTx网络的各个组成部分的作用，指出了

GPON技术的优势。

其次介绍了GPON的结构原理，重点研究了GPON的关键

技术、应用模式，组网方式及设备类型，分析了GPON的上下行帧结构、业务

承载能力以及QoS技术等。

最后以一个小区用户业务需求为案例，提出了基于

GPON的小区FTTH解决方案，通过FTTH组网设计、小区GPONFTTH总体设

计、ODN建设方案、光分路比的选取，成本、设备选取、传输损耗和业务带宽

提供等方面，体现小区GPON接入的可行性,指出GPON是目前三网融合、光纤

到户的最佳解决方案。

【关键词】FTTx技术吉比特无源光网络关键技术设备光纤到家解决

方案

II

ABSTRACT

GPON（GigabitPassiveOpticalNetwork）technology,whichbasedontheITU-TG.984.xstandard,isanewgenerationbroadbandpassiveopticalaccessstandards.ItisoneofthehottechnologiesforFTTximplementation.Comparedwiththeexistingtechnologyofaccessnetwork,GPONoffersthefollowingfeatures:

highbandwidth,hightransmissionefficiency,highextinctionratio,longtransmissiondistance,widecoverageandrichuserinterfaces.AndGPONcansavealargeamountoffiberresourcesintheaccesslayerfeedersectionforISPs,providingQoSguaranteesonvariousbusinesstypes.GPONalsoprovidesprotectionmechanismsontheaccesslevelandcompleteOAMfunction,whichensuresopticalfiberautomaticswitchingtimelessthan50ms.Accordingtotheseadvantages,GPONisconsideredasanidealtechnologytoimplementbroadbandaccessnetworkservicesandintegratedtransformationbymostISPs.

Thispaperstartsfromthedevelopmentofbroadbandaccesstechnology.SeveralmainstreamFTTxtechnology,thedevelopmentandcategoriesofPONtechnologyare

introduced.ThefunctionsofeverypartofFTTxnetworkareanalyzed.The

advantagesofGPONarepresented.Then,GPON’sstructureprincipleisintroduced,

andkeytechnology,applicationmode,networkwayanddevicetypearedetailedstudied.TheframestructureoftheuplinkanddownlinkofGPON,businesscarryingandQoStechnologyareanalyzed.Finally,aFTTHsolutionsbasedontheGPONforaresidentialisproposed.ThroughtheFTTHnetworkdesign,residentialGPONFTTHgeneraldesign,ODNbuildingprogram,selection,cost,equipmentselectionandbusinessbandwidthprovision,reflectsthefeasibilityofresidentialGPONisreflected.GPONispointedtobethebestprogramfortriple-playandFTTH.

【Keywords】FTTxGPONKeytechnologiesEquipmentFTTHsolutions

III

前

言....................................................................................................................................

.........-1-

第一章宽带接入技

术.................................................................................................................-3-

第一节宽带接入技术的概

述....................................................................................................-3-

一、

xDSL................................................................................................................................

-3-

二、Cable

Modem...................................................................................................................-3-

三、吉比特以太

网..................................................................................................................-4-

四、无线接

入..........................................................................................................................-4-

五、光纤接

入..........................................................................................................................-4-

第二节光纤在接入网中的延伸

——FTTX...............................................................................-5-

一、FTTx的系统结

构............................................................................................................-5-

二、FTTx技术分

类................................................................................................................-6-

三、FTTx技术的应用类

型....................................................................................................-6-

第三节无源光网络

——PON....................................................................................................-8-

一、无源光网络的概念及结

构..............................................................................................-8-

二、PON的种

类.....................................................................................................................-9-

第二章下一代宽带光接入网

——GPON..................................................................................-11-

第一节

第二节

第三节GPON的简

介...........................................................................................................-11-GPON的系统结构...................................................................................................-11-GPON的关键技术...................................................................................................-12-

一、GPON的传输复用方式及帧结

构................................................................................-12-

二、GEM封装技

术..............................................................................................................-17-

三、动态带宽分配

（DBA）...............................................................................................-18-

四、层次化QoS技

术...........................................................................................................-18-

五、TDMoGEM技

术...........................................................................................................-19-

六、GPON安全技

术.........................................................................................................-19-IV

第四节GPON在FTTX中的应用模

式................................................................................-21-

一、FTTB应用模

式.............................................................................................................-21-

二、FTTH应用模

式.............................................................................................................-21-

第五节GPON组网方

案.........................................................................................................-22-

一、星型方

式........................................................................................................................-22-

二、树型方

式........................................................................................................................-22-

三、总线方

式........................................................................................................................-23-

第六节GPON设备类

型.........................................................................................................-23-

一、

OLT................................................................................................................................

-23-

二、

ONU...............................................................................................................................

-23-

三、ONU的PoE功

能.........................................................................................................-25-

第三章小区GPON接入设计方

案............................................................................................-27-

第一节GPON接入的可行

性.................................................................................................-27-

第二节FTTH建设的可行

性..................................................................................................-28-

第三节小区GPON接入方

案................................................................................................-29-

一、小区项目概

况................................................................................................................-29-

二、解决方

案........................................................................................................................-29-

（一）FTTH组网方

案.........................................................................................................-29-

（二）GPONFTTH建设方

案.............................................................................................-30-结

论....................................................................................................................................

.......-35-致

谢....................................................................................................................................

.......-36-参考文

献....................................................................................................................................

...-37-缩略

语....................................................................................................................................

.......-38-附

录....................................................................................................................................

.......-40-

一、英文原

文..........................................................................................................................-40-

二、英文翻

译..........................................................................................................................-43-

V

前言

在经济飞速发展的今天，全球化信息已经成为不可阻挡的趋势,宽带接入的发展

已不能仅仅停留于纸面上，刚性需求已经摆在眼前。

2010年4月，国家发改委等七部委联合出台了《关于推进光纤宽带网络建设的意见》，其中明确指出;“到2011年，光纤宽带端口超过8000万，城市用户接入能力平均达到8Mbit/s以上，农村用户接入能力平均达到2Mbit/s以上，商业楼宇用户基本实现100Mbit/s以上的接入能力。

”此项政策为中国宽带接入市场的发展奠定了良好基础，“光进铜退”、“百兆光纤入户”已成为现在国内宽带接入市场发展的方向。

自从1987年英国电信公司的研究人员提出了无源光网络（PassiveOptical

Network，PON）的概念开始，接入网技术从此进人了一片新的天地，尤其是在1995年FSAN联盟定义一个通用的标准后，不少设备制造商投资开发PON相关产品，运营商积极关注PON的应用。

因此，PON得到了极大的发展，业界公认PON代表了未来接入网的发展方向。

PON先后出现了ATM无源光网络（ActiveOptical

Network，APON）、以太网无源光网络（EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON）、吉比特无源光网络（GigabitPassiveOpticalNetwork，GPON）三种技术。

APON技术由于承载协议复杂、业务效率不高