沈阳工程学院毕业设计 第1章 绪论
程度很高，可以大规模生产，从而降低了成本；另外，ATM统计复用的特点使APON能比TDM方式的PON服务于更多用户，ATM的Qos优势也得以继承。 APON系统的主要优点有：
①理想的光纤接入网：无源纯介质的OND对传输技术体制的透明性，使APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到大楼的最佳解决方案。
②低成本：树型分支结构，多个ONU共享光纤介质使系统总成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维护运营成本大为降低。
③高可靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性较有源OAN大大提高。 ④综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互频业务能力。
虽然APON有一系列优势，但是由于APON树型结构和高速传输特性，还需要解决诸如测距、上行突发同步、上行突发光接收和带宽动态分配等一系列技术及理论问题。 （2）EPON:以太网无源光网络(EPON)是指将以太网技术与无源光网络（PON）技术结合起来，以光纤为传输媒质，使用以太网协议作为网络传输协议，它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
EPON 与APON相比，其上下行传输速率比APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本；除了帧结构和APON不同外，其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似，其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传输方式。EPON与APON一样，可应用于FTTB和FTTC，最终的目标是在一个平台上提供全业务（数据、视频和语音）到家，即FTTH。
基于以太网的EPON宽带接入网，与传统的用于计算机局域网的以技术不同，它仅采用了以太网的帧结构和接口，而网络结构和工作原理完全不同。EPON相对于现有类似技术的优势主要体现在以下几个方面。
①高带宽：比目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千Mbit/s。这比目前其他的接入方式，如Modem，ISDN，ADSL甚至APON（上行共享155Mbit/s，下行622/155Mbit/s）都要高得多。
②低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本，它采用PON结构，使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本，降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。以太网本身的价格优势也很突出，如廉价的器件和安装维护方便等，使得EPON具有APON所无法比拟的低成本。
③易兼容:EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。EPON只是对现有IEEE802.3协议作一定的补充，基本上是与其兼容的。随着EPON标准的制定和EPON的使用，在WAN和LAN连接时，将减少APON在ATM和IP协议间的转换。
EPON技术应用广泛，实现IP Over EPON是光纤接入网的最佳方案。随着IP技术的发展和技术水平的提高，EPON会在接入网中占有统治地位。比长远的观点来看，最终EPON比APON会更有优势。
（3）GPON：GPON(Gigabit-Capable PON)技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽
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带无源光综合接入标准，具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等众多优点，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。GPON技术的多业务承载和保护等能力都强于EPON，值得期待，但目前技术和设备都不成熟，设备成本也高。
1.2接入网的现状及发展趋势
1.2.1接入网的现状
接入网作为电信网络最靠近用户的末梢，随着网络的演变和用户需求多样化的发展，经历了从铜线接入方式（提供单一话音业务）、光纤接入方式（主要提供语音业务和少量数据业务）、综合接入网（可同时提供语音、数据和宽带业务）等多个网络发展时期。
近年来，我国电信网络发展迅速，取得了巨大成绩，综合通信能力明显增强。但是，随着产业界的融合趋势，电话网、计算机网、有线电视网趋于融合，网络面临的压力越来越大。网络面临着负荷不断增大，业务需求也趋于多样化的发展趋势，运营商必须提供越来越多的多媒体业务才能吸引住用户，而这些新型的多样性业务，是目前PSTN和数据网络所难以提供的。与此同时，飞速发展的数据网已经对PSTN和数据业务形成分流，并将逐渐成为承载话音业务的基石，运营商已经积累了丰富的VOIP运营经验。在这一发展背景下，基于软交换技术的NGN网络应运而生。NGN又称为下一代网络，是电信史上的一块里程碑，它属于一种综合、开放的网络构架，提供话音、数据和多媒体等业务。NGN的发展主要是通过网络的升级改造实现现有的电话网络、数据网络和有线网络进行融合形成一张业务丰富功能齐全可扩展性高业务拓展方便的综合网络。
目前各运营商组织有关EPON、GPON的测试和业务试验。经过试验和试商用后EPON/GPON光纤接入技术将以FTTN和FTTB方式取得一定发展，FTTN+VKSL2/ AKSL2+、FTTB+LAN甚至FTTH将是PON发展的一种重要形式。
中国电信已完成EPON设备全面测试，重点验证了不同厂商EPON设备的互连互通。各地数由地方政府自行建设，采取规模试验。
EPON在日本、韩国等东亚地区已经大规模应用。中国电信于2007年提出的以太网PON(EPON)规格，已被采纳为国家标准。从EPON测试的初期阶段开始，设备制造商和芯片供应商全程参与了该规格的制订，从而为来自不同设备厂商与芯片厂商的光纤端子及光纤网络设备之间的互用性奠定了基础。2007年8月，中国电信完成了对4万线EPON设备的集中采购和《中国电信EPON设备技术要求V2．0》等相关企业标准的制订工作，随后顺利将EPON在全国推广开来。2008年和2009年，中国电信又将EPON建设到千万线 规模，这在提高国内接入网带宽同时，还带动了国内PON产业的大发展。2010年中国电信仍以EPON部署为主，此外将继续在EPON上，给予了10GEPON、GPON广阔发展空间。随着EPON技术的成熟和试点应用，EPON必将大规模应用于电信运营城市和农村的宽带接入和VOIP中，有效节省建设投资成本和运营成本。
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1.2.2接入网的发展趋势
接入网技术一直被人们视为信息高速公路的最后一公里。接入网的宽带化已成为电信网中必须尽快妥善解决的“瓶颈”，已成了未来国家信息基础设施（NII）的发展重点。其市场之大，前所未有，吸引了制造商、运营公司和业务提供者的注意。同时其对管制、技术、业务和成本的高度敏感性也往往使人困惑和却步。简言之，谁能妥善地解决好接入网问题，谁就能在未来的市场竞争中赢得主动。
从目前的接入网的发展情况看，主要有下面几种情况。
（1）光纤接入网（含光接入网技术）是接入网技术的发展方向。有线接入网在接入网中处于主体地位。全光接入网技术，即光纤到桌面、光纤到家，随着用户对带宽需求的不断增加，将得到不断的发展。 （2）综合接入网技术是接入网技术发展的方向。综合接入网设备同时具备POTS、ISDN、DDN、IP 等业务的接入功能，既能降低网络建设成本，又方便网络的统一维护。以后的综合接入网设备将能同时提供各类带宽和窄带业务的接入。
（3）接入网宽带化是接入网技术发展的方向，也是接入网发展的关键。以ATM为基础的无源光网络（APON）可以通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%-40%。APON可能是一种结合 ATM多业务、多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的解决方案，代表了21 世纪的宽带接入技术的最新发展方向。 （4）无线接入是接入网的一个重要组成部分。就目前无线接入技术和设备而言，能提供电话业务和低/中速数据业务的系统主要有CDMA系统（19GHz频段）、S-CDMA系统（1.8GHz频段）、PHS系统（19GHz频须）、DECT系统及450MHz模拟系统等；能提供电话、64kbit/s数据和ISDN等综合业务的综合接入系统有微波点到多点通信系统；能提供音频、数据和视频的宽带无线全业务接入系统有局域多点分布式系统（LMDS）等。 （5）ADSL能有效利用现有的电话网铜线资源，及时有效提供宽带接入服务，提供最高达7Mbit/s 的下行和800kbit/s的上行速率，可支持包括高速上网、高速LAN互联、桌面会议电视、Web VOD 等多种业务。其中简化的ADSL系统----G.lite的上行速率为1.5Mbit/s，下行速率为 512kbit/s，具有安装方便、标准性好、成本低的优势，能满足大多数用户对高速上网的需求。 VDSL系统在双绞线上下行传输速率可扩展至25-52Mbit/s。如果配线或引入线的质量尚可，此时将 FTTC，特别是APON与VDSL技术相结合可以降低光纤敷设成本，是一种比较理想的宽带混合接入方案。目前，VDSL仍处于现场试验阶段。
（6）卫星高速数据接入利用了大容量的卫星高速下行信道，并用电话线路作为上传数据信道，实现下行速率达400kbit/s的高速因特网接入和几十兆带宽的数据（视频）广播，是宽带接入的有效补充。由于卫星覆盖面广，卫星接入服务器发展受网络建设的影响较小，并能快速地为有需要的用户提供宽带业务，因此可发展的用户群较大，可极大地提高宽带接入服务器的覆盖范围。 （7）ATM CPE或光纤LAN接入方式主要采用高速的以太网交换机为用户提供10Mbit/s
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端口接入，主要承载高速上网、LAN互联等基于IP的应用以及IP VPN等增值服务，可以满足接。
（8）Cable Modem可利用铜轴电缆的高速带宽能力提供宽带数据的接入，通常情况200-500用户可共享的下行带宽可达30Mbit/s，在用户端提供10Mbit/s端口接入，Cable Modem可基于双向 HFC网，或基于采用电话上行的单向CATV网两种方式提供服务。
为了能够满足全业务的协调和快速发展，重组后的运营商一定会关注接入网络的建设与改造。在大多数情况下，接入网络在追求宽带化的同时，一定要兼顾多业务接入的控制和管理，即接入网络必须能提供电信级的服务。此外，为了适应数据业务的快速发展，接入网络也要适应IP化的发展趋势。当然，在发展接入网络时，技术并非惟一的因素，在多数情况下，为了节省投资并减少建设和改造的难度和时间，要根据不同的业务需求和不同的网络条件来选择最为经济合理的接入技术方案。
总体来说，PON（EPON、GPON）技术应该是宽带接入网络的发展方向，特别是随着三网融合的推进，以EPON、GPON为代表的技术将会在FTTX中得到大量的应用。为了保护固有的投资，运营商会对已有的以太接入网和ADSL进行不断的升级改造，以适应宽带化的需求，当投资回收达到平衡点的时候，逐步用PON技术来替代。此外，对于一些固定接入难以进入的楼宇，或者说临时有业务需求的地点，以802.16dWiMAX为代表的宽带固定无线接入技术将会因成为电信公司有线接入的重要补充而得到应有的发展。
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沈阳工程学院毕业设计 第2章 EPON——以太网无源光网络
第2章 EPON——以太网无源光网络
2.1 EPON网络介绍
以太网无源光网络（Ethernet PON或Ethernet Over PON，EPON）。EPON是指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。随着Internet的高速发展，用户对网络带宽的需求不断的提高，各种新的宽带技术已成为目前研究的热点。正是在这种背景下，IEEE于2000年底成立了EFM工作组（Ethernet in the Fisrt Mile Study Group），试图引入一种新的接入技术标准，即EPON。除IEEE研究组外，EPON提倡者还计划参加其他标准化组织，例如ITU-T和IETF(Internet Engineering Task Force)。甚至他们还有可能就此计划和全业务接入网（Full Service Access Network，FSAN）组织联系。G.983关于APON的许多内容对EPON仍然有效。IEEE802.3EFM组将参照FSAN的有关内容集中开发EPON的MAC协议，这是建立EPON标准的最快的途径。几家大的公司如Cisco和Nortel Networks在APON的基础上开发EPON标准。
EPON（以太网无源光网络）网络技术是将以太网技术与无源光网络（PON）技术结合起来，以光纤为传输媒质，使用以太网协议作为网络传输协议。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。EPON属于IEEE以太网标准范畴，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。它通过一个单一的光纤接入系统，采用点到多点拓扑结构在千兆以太网光纤接入网络实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。EPON与APON相比，其上下行传输速率比APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本；除帧结构和APON不同外，其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似，其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传输方式。EPON和APON一样，可应用于FTTB和FTTC,最终的目标是FTTH[3]。
2.2 EPON的网络结构
EPON（以太网无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、采用无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。所谓“无源”是指光分配网络中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。
从某种意义上说，EPON是一种基于光纤传送网的长距离的以太网接入技术。EPON采用点对多点架构，一根光纤承载上下行数据信号，经过1：N分光器将光信号等分成N路，以光分支覆盖多个接入点或接入用户。EPON在传统上还有GEPON的叫法，这里并不是表述错误。业界早期的EPON设备是基于FE总线的，在基于GE总线的EPON设备推出后，为了区分称之为GEPON，目前业界的EPON设备基本上都是基于GE总线。目前基本上统称EPON。
一个典型的EPON光纤系统由光线路终端(OLT)、光配线网络（OND）和光网络单元（ONU）三大部分及其网管系统组成。其网络结构原理图如图2.1所示。
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