可以认为采用的是专线接入。FTTB对硬件要求和普通局域网的要求是一样的,只需要配置以太网卡,所以对用户来说硬件投资非常少。FTTB的ONU直接放置在居民住宅公寓或单位办公楼的某个公共地方,然后通过铜缆将业务分送到各个用户。通常是一种点到多点的结构,即一个ONU为多个用户提供接入。合适的接入技术有:FTTB+xDSL或FTTB+Ethernet。ONU到用户间可采用xDSL技术或Ethernet技术。
(三)光纤到办公室(FTTO)
光纤到办公室,是光纤延伸到办公室的宽带接入技术。若将FTTC结构中的ONU放置在办公室,就构成了FTTO结构。FTTO实现了全程光纤接入,主要用于大型企事业单位,业务量需求大,一般采用环型或点到点的结构。但是一般FTTO除了提供以太网接口用于宽带上网以外,还需要提供少量的E1接口。
(四)光纤到家(FTTH)
光纤到家,顾名思义就是一根光纤直接到家庭。它是在光纤上承载的业务,它是无源网络,从局端到用户,中间基本上可以做到无源;FTTH去掉了整个铜线设施:馈线、配线和引入线。它还去掉了铜线所需要的所有维护工作并大大延长了网络寿命。对所有的宽带应用,这种结构是最健壮和长久的未来解决方案。FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽,而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性,放宽了对环境条件和供电等要求,简化了维护和安装。适于引入各种新业务,是最理想的业务透明网络,是接入网发展的最终方式。
(五)光纤到节点(FTTN)
光纤连接到节点,是光纤延伸到电缆交接箱所在处,然后采用技术覆盖到最终用户的宽带接入技术,它与FTTC比较类似,主要的区别在光纤终节点的位置,以及覆盖的最终用户数。对于FTTN,光纤在电缆交接箱处终结,因此一般覆盖200~300用户。它的主要特点是不需要重建接入环路和分配网络。因此比较适合用户较分散、较稀疏的农村。
第三节 无源光网络——PON
一、无源光网络的概念及结构
无源光网络接入系统PON,是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的
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ODN(光分配网络)没有任何有源电子设备,是一种点对多点的接入技术。在光分支点不需要节点设备,只需要安装一个简单的无源光分路器,因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、安全性高、综合建网成本低、维护成本低等优点,同时PON技术是一种纯光介质网络,避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠性。PON技术的产生,打破了传统光接入点到点的解决方法,在解决宽带接入问题上提供了一种经济的、面向未来的、多业务的用户接入技术,是当前FTTx接入的主要技术手段。
二、PON的种类
PON是实现宽带光接入的一种常用网络形式,从概念的提出到现在已有20多年的时间。在这期间,人们根据PON的独特物理结构,提出了一些标准和规范。按承载的内容来分类,PON主要包括基于异步传输模式 (Asynchronous Transfer Mode,ATM)的无源光网络(APON)∕宽带无源光网络(Broadband Passive Optical Network,BPON),基于Ethernet的无源光网络(EPON),基于通用成帧规程 (Generic Framing Procedure,GFP)的比特无源光网络(GPON)等。他们主要差异在于采用了不同的二层交换技术,APON二层交换采用的是ATM技术,最高速率为622Mbit/s;EPON二层交换采用的是Ethernet技术,可以支持1.25Gbit/s速率,将来速率还能升级到10Gbit/s;GPON二层交换则采用GFP对Ethernet、TDM和ATM等多种业务进行封装映射技术。如表1.1所示对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较,为更加全面,同时也将BPON列入其中。
表1.1 BPON、EPON、GPON技术主要参数比较
下行线路速率(Mbit/s) 上行线路速率(Mbit/s) 线路编码 分路比 最大传输距离(km) TDM支持能力 BPON 155/622/1244 155/622 NRZ 32 20 TDM over ATM EPON 1250 1250 8B/10B 32/64 20 TDM over Ethernet 760~860(在上行1250Mbit/s速率情况下) 有 没有定义 GPON 1244/2488 155/622/1244/2488 NRZ 64/128 60 TDM over ATM TDM over Packet 1100(在上行1244Mbit/s速率情况下) 有 AS加密 上行可用带宽(Mbit/s) 500(在上行(传输IP业务) 622Mbit/s速率情况下) OAM 下行数据加密
有 搅动或AS加密 - 9 -
由表可知,EPON简单、高速、成本低、用户面广,技术、产品相对GPON成熟,是近期大力发展的无源接入技术;而GPON可透明传输,高速高效,具有电信级服务质量,是无源接入技术发展的趋势。虽然目前GPON的成本相对EPON较高,商业化程度低,但是,随着产业化的成熟度不断加深,光器件价格的下降、技术的成熟、商用网络规模的扩大,GPON必将能成为新一代宽带接入网络的的主流技术。
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第二章 下一代宽带光接入网——GPON
第一节 GPON的简介
由于APON成本高、速率低、系统复杂,并且在传输IP数据时需要进行协议的转换和格式的转换,ITU-T很快推出了用于代替APON的GPON系列标准:G.984.1、G.984.2、G.984.3。由于GPON是在APON的基础上专门针对APON的缺点发展起来的,所以GPON保留了APON的许多优点,与APON有很多相同之处。但GPON更高效、高速,提供622.080Mbit/s到2.4Gbit/s的可升级的框架结构,支持上、下行不对称速率(下行2.488Gbit/s,上行1.244Gbit/s),支持多业务,特别是以本色模式和极高的效率同时支持数据和TDM,提供明确的服务质量保证和服务级别,具有电信级的网络监测和业务管理能力。因此,GPON成为目前最为理想的宽带光接入网技术。GPON的基本技术要求如下:
? 基于GFP帧或ATM信元;
? 支持对称/非对称线路速率,包括对称622Mbit/s、1.25Gbit/s和非对称(上/下行)155/1244Mbit/s、622/1244Mbit/s、155/2488Mbit/s、622/2488Mbit/s、1.25/2.5Gbit/s,具有前所未有的高比特率;
? 最大逻辑距离和最大物理距离分别为60㎞和20㎞;
? 系统分支比为1:16、1:32或1:64,最大可支持的分支比为1:128; ? 平均最大传输时延为1.5ms;
? 上行工作波长1260~1360nm,下行工作波长1480~1500nm(单纤系统)或1260~1360nm(双纤系统);
? 利用G.983.3定义的增强波长提供其他业务; ? 线路码型为扰码的NRZ码。
第二节 GPON的系统结构
如图2.1所示是G.984.1建议的GPON参考模型。GPON由光线路终端OLT、光网络单元/光网络终端(ONU/ONT)和光纤分配网ODN组成。其中OLT位于中心机房,向上提供广域网
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接口,包括GE、ATM、DS-3等;ONU/ONT放在用户侧,为用户提供10/100BaseT、T1/E1、DS-3等应用接口,适配功能AF在具体实现中可能集成于ONU/ONT中;ODN由分支器/耦合器等无源器件构成;上下行数据工作在不同波长,下行数据采用广播方式发送,上行数据采用基于统计复用的时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)方式接入。图中波分复用器WDM和网络单元NE为可选项,用于在OLT和ONU之间采用另外的工作波长传输其他业务,如视频信号。
Q 接入网系统管理功能 UNI AF ONU R/S ODN 光分路器 S/R OLT SNI 业务节点 功能 V参考点 (a)参考点 T参考点 NE IFPON WDM WDM IFPON A点 B点 NE 注:IFPON为PON专用接口
图2.1 GPON系统参考配置
第三节 GPON的关键技术
一、GPON的传输复用方式及帧结构
与APON、EPON相比,GPON最主要的区别表现在传输汇聚帧结构上。GPON通过ATM和GFP两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为125μs,下行采用TDM方式,上行采用TDMA接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙(slot)组成,每帧包括一个或多个光网络单元的传输时隙,通过下行帧的上行带宽映射(US BWmap)域指示相应光网络单元的上行数据发送。
(一)GPON的下行传输方式
OLT下行业务采用广播方式,OLT将业务封装入GPON封装方式(GPON Encapsulation
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