民安小区EPON规划设计.docx

1、民安小区EPON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，传输速率非常高。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。本论文研究的课题是EPON在小区宽带接入中的设计与实现，简要介绍了光纤接入技术的相关知识，并就其中的EPON技术作了详细介绍和说明，最后以民安小区为设计对象，利用EPON技术来实现小区接入网的设

2、计和规划，综合考虑小区的实际情况来选择合适的设备和ONU位置，进行IP地址分配，实现其可运营性。关键词 宽带接入，光纤接入技术，EPON技术AbstractWith the development of modern information technology unceasing renewal upgrade, people to telecommunication business of bandwidth, business, concise, diverse requirement also more and more high also. With the backbone of

3、the ability more enhancement, meanwhile access but not much progress. So, by backbone network to user terminals between several hundred meters or a few kilometres of access network, thus has been aptly called the last mile. Because backbone by using optical fiber structure, basic transmission speed

4、very fast. Therefore, the last mile will inevitably become the bottleneck of restricting the entire network system. This makes the improved access network has reached the crucial time. This paper briefly introduces a series of basic knowledge about EPON and EPON for the access method and the distric

5、t access network planning. Based on practical principles, comprehensive consideration of the equipment selection, ONU position, IP address allocation, realize its operational sex. And selected a village, the full optical fiber access network design, achieve the purpose of skills to use. Key Words Br

6、oadband Access Fiber access technology EPON technology 第1章 绪 论1.1 光纤接入技术1.1.1 前言光纤接入网络，以光纤作为传送介质，传送距离远，传送的容量大，抗干扰能力强和抗衰减能力强，重量较轻，是固定宽带接入发展的必然发展方向。EPON是采用了P2MP（单个点对多个点）的拓扑构造的较新的光纤接入技术，它的传输无需电源，能提供多个建立于以Ethernet的网络服务。它是利用无源光纤网络技术，采用在link layer上的Ethernet协以及PON（无源光网络）的拓扑构造，来接入Ethernet的物理层。自从EFMA （Ethern

7、et第一英里联盟）在二四年七月发表IEEE802.3ah技术标准要求开始，无源光网络技术获得了飞跃式的进步和发展，如今，EPON的芯片和相关装备均已成熟。通信业人士普遍认为，宽带接入的最佳方式是FTTH方式，它和EPON将成为众所认可的主要宽带的接入技术。早在2001年，电气和电子工程师协会开始讨论无源光网络技术之后，一些亚洲国家（中国及周边发达国家）极力发展无源光网络技术，它已经被广泛应用于亚洲同时逐步促进亚洲的产业链的发展和壮大。政府的政策支持和市场竞争日益激烈是EPON技术的飞速发展的原动力。随着IP业务的增长，逐步开放中国的电信市场，无论是传统的电信运营商或新运营商，为了能够在不败电信

8、行业之间的新的环境中竞争，正在瞄准建设方向的IP基于业务的电信网络。在中国的南部，接入网主要用于ADSL、ADSL2 +，局域网技术主要由于大量的铜线接入网以满足业务需求，提高了网络的建设中的成本，并增加了困难1。在本文中，在民安小区的背景下，通过对EPON技术是网络的结构书籍自学和访问网络信息，来实现EPON接入网的校区规划。1.1.2 光纤接入技术概述光接入网（OAN）就是指在接入网中传送信息时采用光纤作为主要的传输介质的的网络模式。在AccessNetwork中根据光区段的不同，将其划分点对点（P2P）、P2MP的构造。依据OAN是否需要电力，OAN可划分为无源光网络（PON）以及有源光

9、网络（AON）。本课题只讨论无源光网络部分，将不讨论有源光网络。无源光纤网络（Passive optical network）的别名为被动式光纤网络，作为一种光纤通信网络的，其特点是不借助电力就可以进行处理信号，和镜子类似，不借助电源就能折射图像。除了网络的终端设备有电的需求以外，其内部则是通过细小的光纤的部件所构成。基于Ethernet的无源光网络多点架构，能够提供各种服务的Ethernet网络。现如今，LAN通讯的绝大部分应用以IP /Ethernet应用为主，其比率超过百分之九十五，甚至更多。EPON由于上述的高性价比的结构技术，将会成为接入网络连接到最终用户的最可靠简便的方法。10G的

10、Ethernet骨干网和城域环也将使全光网络（EPON）成为最后一英里的下一个最合理的解决方案2。1.1.3 光纤接入技术的研究意义由于已经发表了IEEE 802.3ae的10GEthernet规范，这表示Ethernet能够作为城域网和广域网的链接方式。而在二二年年底同时开启的10GBASE -T LAN标准的10GBASE- CX4和补充标准，如果AN也利用电信级别Ethernet技术，就会从局域网、接入网、城域网甚至广域网实现全部是Ethernet结构，可以大大提高整个网络的效率。能够进行远距离传输高带宽（30KM/1.26G）是EPON的一大特色，由于光纤接入和传输以及其ONU / O

11、NT，使得无源光网络能够利于进行光纤到办公室和光纤到楼宇模式。EPON系统可以提供有具有可调控的优先级并能够保障带宽的服务。利用EPON技术，减少了对维护和功耗的需求，不用占用其他的房间建设和供电的设备，支持自动的远程设备测距ONU / ONT ，并能够自动添加，以方便网络扩容和局端设备和CPE统一的网络管理，运营商可以显著减少操作和维护成本。无源光网络主要是面向以后的技术，它是融合了多个业务的平台，能够同时支持传统的时分复用服务以及IP服务。在完全符合IEEE 802.3ah标准下完全可以保证QoS 。这不仅使运营商能够传输在同一组的平台，您可以随时打开根据用户的要求所需的多种服务，并且很容

12、易过渡到全IP的服务网络。此外，使用EPON技术是更灵活的带宽分配和服务得到了保证。为了能够提供用户级的服务等级协议 ，无源光网络能够利用区分服务 ，PQ / WFQ ，加权随机先期检测等方式来实现。MS -EPON甚至可以达到根据需要为每个用户（从普通交换机基于端口的速率限制不同），所有端口连接上的带宽配额均可保证基于商业合约的服务质量3。1.2 EPON技术介绍1.2.1 EPON技术概述PON（无源光网络）是一种网络协议的光分配网络，不包含任何电子设备和电子节能的光纤具有透明度是其主要优势，同时是电信部门期待已久的电信技术，光纤接入网的重要影响。同时，通过20多年的技术积累，Ethern

13、et技术变得愈加成型。其拥有简洁方便以及价格上面的优势，已经基本成为局域网最主要的技术。而Ethernet无源光网络（EPON）则是通过Ethernet与无源光分配网络的相互融合。通过使用它的Ethernet端口，高可靠性，低成本高的无源元件在网络中，你可以很容易地实现EPON是经济、性能与高带宽。由于Ethernet与无源光分配网络的性质，无源光网络接入网已成为主流的技术。随着IP业务，而不是ATM的EPON概念的基础上具有类似的结构和G.983 APON上，努力保持最好的部分是，它的物理层PON的相关组织和Ethernet的不断发展为纽带，以层协议，构成要约低成本，高带宽和新的接入技术强大

14、的作战能力 - EPON 。EPON （Ethernet无源光网络）是采用一点到多个点的拓扑结构、无源的传输方式的新型光纤接入网络技术，能提供多个建立于Ethernet上的服务。它是利用无源光分配网络技术，采用link layer协以及无源光分配网络的拓扑构造，来接入Ethernet的物理层。所以，它结合了无源光分配网络技术和Ethernet技术的优点：传送距离远，可传送大容量信息，稳定性很强，衰减小，质量轻，方便维护，并与现有的Ethernet等兼容4。1.2.2 EPON系统概述Ethernet无源光网络是利用双向光接入的网络，采用了点对多个点（P2MP）的结构，同时它也可以是树形拓扑或星

15、形的拓扑结构。EPON由光分配网络ODN、OLT网络侧以及用户侧的ONU组成。无源光网络分层协议系统模型如下图：图1.1 EPON系统组成 1.2.3 EPON系统各部分功能OLT（光线路终端）：广播Ethernet数据到光网络单元；启动并检测测距过程，测量并记载信息内容；控制电源和ONU、ONU的注册；为个光网络单元分派宽带，掌控光网络单元时段来发送信息和发送窗口的大小。 ODN（光分配网络）：由ONU上传的数据，并集中上行下行链路的数据的分布。沿着光信号无源分路器输入到光功率比为时分复用信号，并输出分频。 ONU（光网络单元）：回应由光线路终端发布的功率调控和距离测量的指令，同时发布调整指

16、令；高速缓存是Ethernet数据用户和OLT发送窗口分配上行链路数据传输5。1.2.4 EPON信号传送原理有源光网络和无源光网络最巨大的差距是无源光网络基于IEEE802.3协议，可发送不超过一千五百一十八字节的任意长度的数据包。然而，ATM协议是APON的基础，需要将数据包划分为固定的五十三字节，其中的四十八字节用以传送信息，另外的五字节用以开销。低数据率，这种差异意味着APON难以运行IP协议。使用ATM PON传输IP服务时，需要将数据包划分为四十八个字节，组成为小组，同时在所有小组前面额外添加五个字节的开销。这个进程需要消耗大量时间以及非常繁杂，同时增加了ONU和OLT其他成本。从

17、光线路终端采用下行传送数据到若干光网络单元与若干光网络单元采用上行传送数据到光线路终端是不一样的。采取不同的上行/下行链路技术如下：图1.2 EPON上下行传输原理此端口上当OLT启动时，它会周期性地广播插槽允许访问其他信息。 ONU连上电源，经过OLT广播出的许可访问的消息，经过（此过程可不进行）发起的允许注册的申请，OLT上对于ONU的认证，在被许可访问光网络单元和光网络单元的注册申请的光网络终端端口被派发一个唯一的逻辑链路标识符。光线路终端采用TDM技术，通过广播下行到多个光网络单元，按照每个数据帧的IEEE802.3ah协议的协议报头包括分配特定ONU的逻辑链路标识（ LLID ）的前

18、配准，此标志表示该帧是唯一一个ONU （ ONU1 ， ONU2 ， ONU3 . ONUn ）相同。此外，数据帧的一部分，可以是对所有的光网络单元（广播）或光网络单元（组播）中的分束器的特定组时，流程被分成三个单独的信号组，每一组载波信号的所有的ONU6。1.2.5 EPON的关键技术系统的同步技术： 每个ONU只能使用时分方式进入EPON系统，所以，为了保证信息准确无误的进行传输，务必在OLT与ONU进行通讯之前完成同步。为了能够使得系统得到同步，务必有一个相同的时钟作为依据，在无源光网络技术里面，所有时钟均以光网络终端为同步时钟，包括光网络单元时钟也与其同步。光网络终端定期广播同步信息，

19、每个光网络单元，调整自己的生物钟。无源光网络的位同步信息传输的要求，光网络终端必须收到（光网络终端时钟）在一个特定的单元（光网络单元的时钟）在时间t的时间7。测距和时延补偿：EPON上行信道采用时分多址的方法，多址接入到不同的数据帧的ONU的范围，所以我们必须引入延迟补偿技术，避免数据冲突域，和支持ONU塞。的距离的准确测量到光网络终端和光网络单元的精确调整的光网络单元的传输延迟，窗口可以降低光网络单元的传输之间的时间间隔，从而使得上行信道的效率增加并减少延迟。另外，测距过程当中应全面考虑EPON的整体配置。宽带分配：分配给各ONU到OLT的EPON上行接入带宽控制决策。的大小和对光网络单元的

20、窗口和宽带派发的上行链路发送速度分配。其大体进程如下：OLT的带宽分派在时间t1广播信道和下行时隙空余时隙同步信号标记，在空余时隙中的T2检测ONU的初始标记，定时器被复位到当地的T1，然后回波时间T3响应数据帧包含在这时间线，在本地时间戳T4ONU参数数据帧（地址，服务水平，等）；OLT接收响应帧时间T5。ONUOLT的帧参数不仅可以利用的信道响应可以在光网络单元和光网络终端计算RTT=T2-T1+T5 T3t5-t4=两者间的延迟后，OLT ONU根据DBA的带宽分配协议。当ONU脱机，因为OLT的时间（如3分钟）接收ONU的时间戳标记，然后确定其脱机8。第2章 光纤接入网的基本概念2.1

21、 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。因此，它的带宽，损耗低，重量轻，强抗干扰能力强，性能可靠，丰富的原材料等，赢得了市场的认可。虽然费用比与铜线相比高，但技术的稳定使其渐渐降低费用，从而大幅度增加了其成为主流技术的可能性9。2.2 光纤接入网结构OLT和ONU，可以说光接入网（OAN），包括UNI与用户界面相关的（用户网络接口）功能，和SNI（业务节点接口）端口功能和核心业务功能（如集线器组成，电路仿真和这

22、些功能的路由）的OLT分配（光线路终端）和ONU（光网络单元）。这是通过在光网络单元（ONU）中的光线路终端（OLT）和业务节点和连线由 用户通常可以使用多个ONU来降低光线路单元OLT的成本。图2.1 光纤接入网模型光线路终端（OLT）是一个接口功能的信息的本地交换机和接入网，所述光网络单元并与由光传输的结束的用户之间的通信的传输。具体工作： 1，至光网络单元传输Ethernet数据广播。 2，以启动并控制测距过程，并记载距离信息。如图3所示， ONU的带宽分配。它是开关的功能可以用完全分离的用户访问进行交换，并为自己和客户端监控和维护。对于安装位置时，可与交换的本地中心局交换机被放置在远端

23、一起布置。所述的光网络单元ONU分配的功能是为用户侧到网络提供一个接口。具体工作是：1 ，有选择地接收广播数据的OLT发送。 2 ，响应范围OLT和发出控制命令的权力，并按照相应的调整控制命令。 3，当用户的正在缓存Ethernet数据时，传送到在上述的传输窗口分配来OLT的下行方向的信息。 ONU可以访问多种用户终端，并且功能和具有光电转换的相应的维护和监控功能。在ONU从OLT主要功能是将光纤，光信号处理的结束，并提供了一个接口的多个服务的用户。 ONU是光网络终端的接口，并且它的客户端是电接口。所以， 光网络的光讯号和电讯号能够互相进行变化。与此同时，它仍具有数字语音信号和模拟信号的转换

24、功能。 ONU通常可以放在靠近用户的位置10。2.3 光纤接入网的分类按照技术区分，光纤接入网络可分为有源和无源光网络的光网络，有源光网络可以基于PDH和SDH可分为两种。由于EPON系统Ethernet无源光网络，所以我们是不是更积极的光网络进行了讨论。用于无源光网络（ PON）是在ONU和OLT的光分配网络（ODN）之间规定，没有任何有源电子器件。无源光网络PON （无源光接入网络）到APON ， EPON和GPON等几种，包括Ethernet的EPON是技术和PON技术的完美结合。根据该拓扑结构中，光接入网络可以分成：一个环形，总线，星形或它们的混合物，也有点对点应用程序。总线：总线是一

25、种纤维状结构，如一个共同的总线中，每个用户终端是直接连接到总线适配器。其优点是：共享主干光纤，节省线路投资，相对容易地添加或删除分节，与对方每个用户干扰少。但其缺点是：累计损失，对初级纤维的用户接收机依存度高的动态范围要求的存在。它是一个串联结构的结构。环型结构：它是所有节点共享连接光纤连接光纤链路，无论是从一个封闭的环网结构。这种结构的优点在于，无需外部干预，网络可以在一段相对短的时间内，从业务失败，即转移的故障恢复：自修复网络。星形结构：是从用户终端到设在端局的中央节点有一个星型耦合器，具有控制信息和交换开关的功能。它没有一个累计亏损，易升级和扩容，小，强适应性业务用户之间的干扰。的缺点是

26、，它：需要更多的可靠性的光纤是非常高的中央节点。星形结构可分为单星形结构，有源和无源双星形结构的二进制形结构。它属于一个平行形结构。根据光纤到达的位置的不同，可把光纤接入网络分为Fiber to The Building，Fiber to The Office，Fiber to The Home，Fiber to The Curb。其中最常见的是Fiber to The Home，Fiber to The Building，Fiber to The Curb。FTTH的ONU直接放置在用户家中，为家庭用户提供一体化的宽带服务。 FTTH作为光纤接入网的最终的目标，不过因为每个用户都需要单独的O

27、NG和一对光纤，所以成本是非常非产高，暂时无法实现。FTTB ONU设置在大楼的布线箱。主要用于远程医疗，远程教育，娱乐中心和大型，中型企业和企业用户，并提供高速数据，电子商务等宽带业务。设置在路边的光网络单元和FTTC （ONU） ，即靠近使用者的家，从ONU到重新传输的每个用户的电信号。主要是为住宅用户提供宽带服务。视频业务一般采用同轴电缆传输，电话服务使用双绞线传输11。2.4 接入网的拓扑结构ODN中的基本结构：光分路器（OBD）连接，该网络可以有多种结构组成，星形和树是最常见的。关于星型结构： OLT以及ONU之间采用点对点的配置。ONU和OLT 之间相连，中间并没有OBD （分光器

28、）。 OLT和ONU之间的光链路只是1条或者2条光纤12。图2.2 星型结构在树结构中，树结构可以分为两种类型：1.根据一个多点配置中，连接到一个以上的OLT的ONU ，并在中间有一个POS ， OLT和ONU 。这种结构的优点是相对小的跳线。因此，降低衰减的故障率和光缆。同时，易数据库管理。它的缺点是电缆光分路器的需求量很大的管道后的位数。图2.3 典型树型结构2 .使用两个或更多个光分路器，以级联方式连接时，构成第二树结构时。它的优点是由于光分路器散射的安装，所以减少了需要的管道，更适合用户能够更加分散区。缺点是增加了跳接触，提高线路的衰减，增加失败率，同时也增加了数据库管理的难度。图2.

29、4 多级联树型民安小区布网的拓扑结构采用的是典型树型结构13。第3章 民安小区本地网网络结构和运行数据3.1 民安小区本地平面图及局所位置民安小区位于新渠路，靠近矿工大街，在阜新市海州区。共有12个住宅楼，分别由6个楼和6个 U形住宅楼组成。其中，一字体楼有4个单位， U形住宅楼宇有12个单位。两种楼都是6层，每层有三个住户。因此， 该小区共有96个住宅单位， 共计6 * 3 * 96 = 1728住户。下图是民安小区平面图和局所位置：图3.1 民安小区平面图3.2 本设计所涉及范围的用户群状况由于民安校区楼宇分布非常秘笈，较多的用户数量，基本上作为一个普通的家庭用户。需要更大的网络覆盖范围。

30、用户密集的地区，如住宅，广泛的网络覆盖面积和大量的访问要求其网络的强大的核心，保证充沛的动力。并且由于大量的接入单位，其管理是非常复杂的，因此它具有智能设备足够的可扩展性和性能的要求。此外，该设备的安全性也是必不可少的。因此，民安小区的网络建设和综合考虑各方面因素。3.3 现行用户接入方式及接入业务状况现有的住宅用户访问ADSL接入，属于铜宽带接入。铜也叫的xDSL宽带接入技术， xDSL的各种类型的DSL（数字用户线）数字用户线）是一个统称，其中包括用户的ADSL非对称数字环路， VDSL甚高比特率数字用户环路以及HDSL高比特率数字环路。由于地区本章只介绍其他暂时介绍到ADSL的ADSL接

31、入现有的接入。ADSL如今是较为发达的DSL技术，它的优点是该连接的相对大的带宽是简单，成本更低。 ADSL系统主要适用于家庭用户，它采用频分复用一个普通的电话线插入手机，三个相对独立的上行和下行信道。它也可以传送一路下行数据速率低、一路高速下行数据和一个模拟电话的数据，而只在一根电话线上。频分复用的信号占据不同频带的方式中，低带语音信号的传输，中间窄波段上行链路传输信道的数据和控制信息，剩余的高频率的下行链路传输信道的数据和图像。从而成功地避免了互相之间的干扰。甚至讲电话和互联网在同一时间，也不会影响上网速度和通话质量。通常，在一般情况下，非对称数字用户线路电话通讯能够支持速率近3584Kb

32、ps最大上传速率和最大24600Kbps的下载速率，同时不影响通讯质量。ADSL技术支持很多数据格式，通过铜线来链接中央办公室中至用户终端，可以支持高速的Internet / Intranet接入，提供网络视频播放，网上营业厅，电视信号传输等业务。但他们的缺点是覆盖范围有限，而且一般是不对称的高速数据传输，数据传输速率低的上行链路传输。ADSL是一个ATM，电信服务提供商端， ADSL服务需要开放，每条电话线连接在DSLAM （数字用户线接入复用器） 。在客户端，用户需要使用一个ADSL终端（由于类似传统的调制解调器（调制解调器） ，它也被称为“猫” ）来连接到电话线。因为ADSL使用高频信号，所以这两个端部也不得不使用ADSL信号分离器（ Demultipexer ） ，在ADSL数据信号，该信号被从一般的音频电话隔开，因此，当用户呼叫的现象出现噪声。在实际应用中，由于高频信号的有