光接入网（精选8篇）
光接入网 篇1
0 引 言
由于互联网的迅速普及, 传统的基于音频和文本业务正在向基于图像和视频业务的接入网发生转变。这些要求新的接入网有更高的传输速率和更加对称的业务模式[1], 能够在特定时间段为多用户提供高质量的同步接入服务。
众所周知, 现在的双绞线的传输带宽非常有限, 并且传输距离短。为了克服这一缺陷, 单模光纤将被应用到未来的接入网中。它可以在非常大的范围内提供无限的传输带宽。未来将要实现把光纤通到每一用户家中或工作地。这种接入网就是光纤到户 (FTTH) 。
本文对未来最有实际应用前景的TDM-PON和WDM-PON展开讨论[2,3]。
1 多重存取复用方式在光纤传输中的应用
传统的点对点电话网络结构也可以用在光纤到户中, 但由于投资费用和管理难度的原因, 采用一种折衷的办法, 即“光纤到楼” (FTTP) 。它采用点到多点的结构, 连接交换中心和用户, 如图1所示。它允许多路用户共享一条连接到交换中心的馈线, 在交换中心, 设置一个控制与多路用户通信的光路终端 (OLT) ;在远端节点处的光配线网络 (ODN) 为用户进行光功率的分配;在用户处, 设置一个光网络终端 (ONT) , 将光信号转换成电信号供不同设备使用。
现在已经有多种适用于无源光网络的技术方案, 这里首先介绍上行线路中的复用接入技术, 其中主要介绍最具应用前景的时分复用接入 (TDMA) 和波分复用接入 (WDMA) , 然后再讨论相应的复用方案在下行中的应用。
1.1 TDM-PON无源光网络复用技术及结构
如图2所示, TDMA分配每个用户一个时隙, 用户在该时隙使用整个上行带宽, 但因为一个无源光网络支持N≥32位用户, 平均分配给每个用户的带宽就非常有限。
由于和交换中心的距离不同, 光路终端必须有精确的时间延迟信息发送给光网络终端, 以确保信息不会发生混叠[4]。
另外, 需要在光路终端设置一个突发模式的光接收机[5]。突发模式接收器可以迅速调整时钟同步和接收增益, 在光网络终端设置一个能在上升沿时钟到来时稳定传输光信号的突发模式发射机。同时, 发射机必须确保在它的时隙结束前关闭, 避免干扰其他上行信道中的信号。如果发送错误, 则要关闭整个无源光网络。
TDMA的一个显著特点是它的信道可以使带宽动态分配 (DBA) [6]。这使得单向反馈光纤的带宽利用率更高, 并且是统计多路复用增益。虽然DBA有以上优点, 但当用户的需求不规则时, 就增加了控制的难度, 并且导致耦合性增强。当带宽需求增多时, 将导致用户之间合理分配信道容量等服务质量问题。为了解决等待发送时间、时间延迟、丢包等问题, 就要有大的缓存器, 因此, 即使在有保证的实际无源光网络上进行无差错光传输, 其服务质量也是有限的。
另一个问题是, 随着用户数的增加, 从终端到达光路终端的功率只有原来的1/N, 并且, 每个光网络终端接收器需要特定传输速率的N倍。由于加性噪声的增大和阻抗的减小, 导致信噪比大约为[2]:1/N4～1/N5。
目前TDM-PON仍然还是最热门的FTTP方案。因为在交换中心, 只有一个发射机和接收机, 是一个符合成本效益的解决方案。
最初的TDM-PON系统采用异步传输模式无源光网络 (APON) 。它是为兼容现有语音和电话业务的, 支持54 Mb/s传输速率的协议。在20世纪后期发展到155 Mb/s。随着互联网的普及, 下行速率达到622 Mb/s, 为了反映对带宽的日益需求, APON被宽带无源光网络 (BPON) 取代。
随着以太网协议在接入网中的普及和互联网数据业务的增长, IEEE提出了基于以太网无源光网络 (EPON) 协议。EPON相对A/BPON能更好地处理基于分组的数据业务, 可以充分为音频业务服务。EPON的共享传输速率在上行和下行通路中达到1.2 Gb/s。该标准还通过放宽FSAN-BPON标准, 降低了设备的成本。
近来, 已经出现了一种共识, 即建立一个集传输数据、语音和视频的三方通信业务 (TPS) 平台来降低成本支出和维护费用。出于对现有标准下能否有足够的带宽或提供相应的服务质量的考虑, 从FSAN标准发展了一种叫千兆无源光网络 (GPON) 。该标准采用2.5 Gb/s的下行传输速率和1.25 Gb/s的上行传输速率。它采用通用封装方法 (GEM) 的帧传输结构, 这样可以有效地处理ATM或基于以太网的业务。
虽然针对TDM-PON的协议历经改变, 但该标准中定义的上行和下行信道的光波波段却始终没变。其上行波段为1 230～1 360 nm的范围。选择这个范围是为了减少在上行信道中大量使用激光器的费用, 也是为了让激光二极管可以在较大的温度范围内保持高效运行。与此同时, 下行选择以1 490 nm为中心的20 nm的光波段。由于在制定该标准时考虑到视频的叠加, 还额外设置了一个1 550～1 560 nm之间的用于广播视频流的下行信道。选择该段光波是因为它与掺铒光纤 (EDFA) 保留的高保真视频信号的光学增益带宽相同。并且还预留了一些带宽以备今后使用。
1.2 WDM-PON无源光网络复用技术及结构
WDMA为每个用户分配一对专属光波, 与TDMA中多用户共享一对光波不同, 这意味着用户可以独立于其他用户。
WDMA在终端设置一个波分复用器, 在交换中心设置一个波分复用/解复用器, 如图3所示。采用密集波分复用 (DWMA) 技术可以将相邻光波的间隔缩小为50～100 GHz, 该复用器可以比TDMA中使用的低效率光功率分配器更有效地在单向馈线上实现光波耦合。
由于WDMA采用的是点到点的结构, 因此它不存在由共享PON而引发的服务质量问题。而且, 不需要突发模式的发送、接收, 也不需要复杂的维护管理算法去控制ONT的发送时间, 这使得WDMA系统非常简单。由于使用光波复用/解复用器代替光功率分配器, 终端的插入损耗就相当小了。TDM-PON结构在远节点使用的1×32的功率分配器将产生17～18 dB的插入损耗。相应地, 每个AWG的损耗仅有3～5 dB[7], 与TDM-PON相比, WDM-PON系统在光功率损耗和接入的用户数方面都有了大幅提升。此外, 由于每个ONT的接收带宽与分配带宽匹配, 不会因为用户增加而导致额外的系统开销。这些特点使信噪比独立于用户数, 使WDM-PON网络更加有效、灵活。
WDM-PON使用一对连接用户和PON的双向光波的点到点连接。与TDM-PON的区别是用连接下行解复用器和上行复用器的阵列式波导光栅 (AWG) 代替了相应的光功率分配器。AWG可以使其光波信道间隔缩小到0.8 nm以下, 这样允许更多的用户接入WDM-PON网络。并且由于PON基础设施不需要任何光放大, 所以可以在光纤中用双向光波提高传统WDM系统的效率。
这些特点使WDM-PON系统在升级性和灵活性方面更加突出。由于它使用点到点的结构, 因此不会造成用户之间的影响, 若使用100 GHz信道间隔的AWG, 将会使每个用户的速率达到40 Gb/s。
当然, 它也有缺点, 比如:每个ONT需要一个特定波长的光源与终端的复用/解复用器相互匹配;此外, 要实现光纤入户, OLT需要N个独立的收、发信机, 这导致在WDMA中要使用2N个收发信机, 但TDMA中只需要N+1个;另外, 剩余信道容量不能被PON中其他用户共享, 这些都是由WDMA自身所决定的;而且它需要在无源的远端设置有源的AWG和分布式激光器来提供特定光波的光源, 这是无法接受的。不过随着器件成本的下降, 这种接入方式前景是广阔的。
1.3 多重存取复用方式在下行数据传输中的应用
TDM采用广播方式向每个ONT发送单路高速信号。每个ONT在所接收数据包的起始发送段或预定的时间开始时, 选择广播数据中属于自己的特定部分。它不需要突发模式的收、发信机。因为OLT控制着它发送的时间和数据包的长度, 所以可以方便地为用户分配带宽。由于ONT可以收到PON上的其他用户的数据, 这就存在着潜在的安全问题, 因此在下行业务中就需要对数据加密。
在WDMA中, 每个用户定义了一个专属的光波用于下行传输。这要求每个用户在OLT设置一个专用激光源, 它的波长要与光复用器通带匹配。在远端, 设置一个光波解复用器, 故而不会存在安全隐患。因为任何用户都不可能获得下行线路中的其他光波, 这就从物理结构上确保了安全。
2 结 语
未来以视频业务为主的应用将导致接入网对带宽的需求, 每户至少需要100 Mb/s的速率以支持多媒体接入服务。单模光纤成为满足这种需求的惟一选择。要把光纤到户的费用降低, 采取点到多点的结构是最合适的。
TDM-PON和WDM-PON是未来最具应用前景的方案。TDM-PON可以满足现在对带宽的需要, 结合未来数据率的预测和WDM技术的新进展, WDM-PON将可能成为未来建设光纤到户的最终选择。
参考文献
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[7]黄章勇.新型光无源器件[M].北京:北京邮电大学出版社, 2003.
光接入网 篇2
1、目前使用的光纤绝大部分都是基于二氧化硅（SiO 2）材质的光纤，这种光纤在红外波段有三个低损耗窗口，分别是0.85微米，1.31微米，1.55微米，其中0.85微米窗口为短波长窗口，1.31微米和1.55微米窗口为长波长窗口。
2、光纤通信的特点
(1).通信容量大
(2).传输距离长
(3).保密性能好
(4).适应能力强
(5).体积小、重量轻、便于施工维护
(6).原材料来源丰富，价格低廉
3、但光纤也具有其固有的缺点：
(1).质地脆，机械强度差
(2).光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术
(3).分路、耦合不灵活
(4).光纤光缆的弯曲半径不能过小
4、光纤主要由纤芯、包层和涂敷层三部分组成。目前主流应用的光纤有两种尺寸规格，一种是芯线标称直径规格62.5微米/125微米（纤芯直径/包层直径）或 50微米/125微米的多模光纤，一种是芯线标称直径规格为9微米/125微米的单模光纤
5、光纤的传输参数主要有： 损耗、色散。G.657光纤称为接入网使用的弯曲损耗不敏感的单模光纤，目前使用的蝶形引入光缆应用的就是 G.657 A2类光纤。G.657 A1的最最小弯曲半径推荐为10毫米，G.657 A2的最小弯曲半径推荐为 7.5毫米。
6、光缆结构分为缆芯、加强元件和护层三大部分。光缆必须设置加强元件以承受机械拉伸负荷，这是光缆结构与电缆结构的主要不同点。护层位于缆芯外围，是由护套等构成的多层组合体。一般来说护层分为填充层、内护层、防水层、缓冲层、铠装层和外护层等。
7、光缆还必须有防止潮气浸入光缆内部的措施，一种是在缆芯内填充油膏，称为充油光缆；另一种是采用主动充气方式，称为充气光缆。充油光缆具有防潮性能好、投资省、维护工作量小的优点。充气具有早有期漏气告警，能在传输特性恶化之前及时排除故障等优点，但充
气设备费用较高，光缆直径细、气阻大、不易成气流通路，故世界上较多采用充油光缆。
8、光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，它实现了光信号的耦合、分支和分配，常用M*N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。
9、光分路器按原理可以分为熔融拉锥型和平面波导型两种
10、光纤活动连接器，其典型应用包括通信、局域网（LAN）、光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC），光纤到大楼（FTTB），光纤到结点（FTTN），高质量视频传输、光纤传感、测试仪器仪表、CATV等。
11、LC型活动连接器，其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。
12、光纤现场连接器可广泛地运用在将碟形光缆快速端接和互连的场合。光纤现场连接器包括现场成端插头和现场成端插座。按插针体端面形状可分为 UPC型和 APC型；按匹配的光纤或光缆可分为光纤型和光缆型。
13、光缆接头盒按外形结构分为帽式和卧式；按光缆敷设方式分为架空型、管道型和直埋型；按光缆连接方式分为直通接续型和分歧接续型；按密封方式分为热收缩密封型和机械密封型。
14、PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）, 是一种基于P2MP拓扑的技术，所谓无源是指光配线网（ODN）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要有源电子设备。
15、PON由局侧的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、用户侧的 ONU（Optical Network Unit，光网
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络单元）和ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）组成。目前主流的 PON技术有EPON、GPON。
16、PON系统采用WDM（波分复用）技术，使得不同的方向使用不同波长的光信号，实现单纤双向传输。
17、在ONU注册成功后分配一个唯一的识别码LLID（Logical Link Identifier 逻辑链路地址）。
18、PON系统基本组成包括光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)和光网络单元(ONU)三大部分。
19、ODN的作用是提供OLT与ONU之间的光传输通道。
20、目前 FTTH建设主要采用 SFU+LAN上行家庭网关或 PON上行家庭网关。
21、家庭网关是设置在家庭中的终端，联接通信网络和家庭终端网络。
22、EPON是基于 IEEE 802.3ah标准的以太网无源光缆网技术（ethernet封装技术），上下 行标称速率均为 1.25Gb/s，典型光分路比为 1:32，最高光分路比为1:64。
23、GPON是基于 ITU-T G.984标准的吉比特无源光缆网技术（GEM封装技术），GPON 可支持上下行对称和不对称多种速率等级，下行标称速率为2.5Gb/s，上行标称速率支持 1.25Gb/s和2.5Gb/s；典型光分路比为1:64，最高光分路比为1:128。
24、目前 EPON的PX20+光模块和 GPON的Class C+光模块均已成熟，OLT及 ONU设备应采用不低于 PX20+（EPON）和Class C+（GPON）等级的光模块，ODN网络光功率全程衰 耗应分别控制在-28dB和-32dB以内。
25、内容
GPON（ITU-T G.984）
EPON（IEEE 80 2.3ah）
下行速率
2500 Mbps或 1250 Mbps
1250 Mbps 上行速率
1250 Mbps
1250 Mbps
分光比
1:64, 可扩展为 1:128
1:32（可扩展到1:64）
可用下行带宽
2200 Mbps
950 Mbps 可用上行带宽
1000 Mbps
900 Mbps
26、OLT设备应在满足 FTTx网络传输系统指标的前提下，遵循“大容量、少局所”原则，集中部署。
27、在网运行的e家终端有三种上行方式：PON、LAN、ADSL。优先选用PON上行e8-c
28、单个活接头的损耗（单位：dB），按每个活接头0.5dB 取值。冷接子0.1dB损耗。
29、PON 系统内带宽分配应符合下列原则：.应根据不同业务和不同客户群的需求差异分配相应的带宽。
保证 PON系统内不同用户的基本可用带宽。.高优先级业务的带宽要优先保证。.对用户的最大可用带宽进行限速。.每个 PON树的规划带宽应考虑一定的冗余，合理规划系统接入的用户数。.对于 IPTV组播业务，FTTH的应用类型宜将 OLT设置为组播复制点。
30、EPON：按 1×64组网，户均业务下行带宽可以达到30M。GPON：按 1×128组网，户均业务下行带宽可以达到34M。
第二篇
网络规划与设计
1、接入光缆网在结构层次上分为二层结构和三层结构。二层结构分为主干层和配线层，三层结构分为主干层、配线层和引入层，并以局端机楼为中心组成多个相对独立的网络。其中：主干光缆以环型结构为主；配线光缆结构分为星型、树型和环型三种；引入光缆主要采用星型和树型结构，对于特别重要的用户，可以采用双归方式组网。
2、主干光节点与端局、主干光节点之间的光缆定义为主干光缆。主干光缆的结构应以环型为主，树型为辅。如外部条件允许，也可以采用双归到不同的局端机楼的方式组网。
3、接入主干光缆主要采用环型不递减配纤（配线光缆主要采用树型递减配纤）
4、FTTH网络整体建设成本有两部分构成：局房建设成本（含配套设施）和光缆建设成本。
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对于条件一定的规划区来讲，理论上会存在一个最优的OLT布局方案，可使整体的建设成本最低。但在实际规划中，影响局端机楼和配线光节点选择的外部因素千变万化，应具体情况具体分析，才能从中选择出最优的规划方案。
5、ODN的网络架构一般以树形为主，采用一级或二级分光方式，总体原则建议如下：
(1).ODN的网络建设应在综合分析用户发展数量、地域和时间的基础上，选择不同的组网模式、光缆网的结构和路由及其配纤数量以及建筑方式等。
(2).对于用户密度较高且相对比较集中的区域宜采用一级分光方式；对于用户密度不高且比较分散、覆盖范围较大的区域宜采用二级分光方式，同时对管道等基础资源比较缺乏 的区域也宜采用二级分光方式。
(3).覆盖公客和一般商业客户的光缆线路宜采用树形结构递减方式；接入商务楼宇或专线等对可靠性要求较高的用户应采用环形或总线形结构无递减方式。
(4).光分路器的级联不应超过二级，级联后总的光分路比不得大于 PON系统最大光分路比的要求。
(5).光分路比应综合考虑 ODN的传输距离、PON系统内带宽分配来进行选择。选择最优化的光分路器组合方式和合适的安装位置。
(6).入户光缆一般采用星形结构敷设入户，一般客户宜按每户1芯配置,对于重要用户或有特殊需求的客户可按每户2芯配置。
6、综合比较，采用一级分光方式的 ODN网络相比二级分光方式可节省 0.5-1.0dB的插入损耗，一级分光将光分路器设置在住宅小区或商务楼内的光缆汇聚点；二级分光通常将第一级光分路器设置在住宅小区或商务楼内的光缆汇聚点，第二级光分路器设置于楼道内。
7、原则上 ODN总的光分路比不大于 1:64（EPON系统采用 1000BASE-PX20+光模块、GPON系统采用ClassC+光模块）
8、已建高层住宅：
（1）一级分光方式，在每个单元楼内设置一只光缆配纤设备，初期在里面配置一个光分路器，日后随着用户需求的增加，通过逐步增加光分路器的数量来实现端口的扩容，配置的光分路器一般采用 1∶64。
（2）在每间隔 5～6个楼层安装一只光缆分纤盒，每只光缆分纤盒的配纤容量为12或 24芯。（3）二级分光方式，在住宅小区内的光缆汇聚点设立光缆交接/配纤设备，并在里面配置一级光分路器；一般每个配纤区为 5～6个楼层，覆盖10～24户，在每个配纤区的中心
楼层位置安装一只光缆分光分纤盒，并在里面配置第二级光分路器。一级光分路器的分光比应按二级光分路器的分光比配置，但总分光比不应大于 1∶64。
（4）设置一级光分路器的光缆交接/配纤设备，预留20%左右的备用纤芯；设置二级光分路器的光缆分光分纤盒，预留至少 1芯备用光纤，整个小区内的光缆应在满足需求的容量。
9、已建多层住宅
(1).一级分光方式
配置的光分路器一般采用 1∶64。在多层住宅的每个单元楼内的中间楼层上安装一只光缆分纤盒，每只光缆分纤盒的配纤容量小于等于 6芯。
(2).二级分光方式
在多层住宅小区内的光缆汇聚点设立光缆交接/配纤设备，并在里面配置一级光分路器； 一级光分路器的分光比应按二级光分路器的分光比配置，但总分光比不应大于 1∶64。
(3).设置一级光分路器的光缆交接/配纤设备，预留20%左右的备用纤芯；设置二级光分路器的光缆分光分纤盒，预留至少 1芯备用光纤，整个小区内的光缆应在满足需求的容量。
10、已建别墅类住宅小区如能一次性敷设光缆入户进行 FTTH改造的，建议采用一级分光方式；如无法进行一次性改造的或当用户需求不明确时，建议采用二级分光方式。
11、新建小区 ODN组网原则：新建小区优先采用一级分光，光分路器集中放置 的组网模式；也可采用二级分光，一级光分路器集中放置的组网模式。
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(1).一级分光配置方案
光分纤箱按照容量分为 24芯、48芯，按照安装方式分为壁嵌式和壁挂式。每台光分纤箱收敛住户数不超过 48户。选用288～576芯无跳接光交接箱作为一级光网络箱，将多个单元的楼道光分纤箱进行汇聚，每台一级光网络箱覆盖住户256～512户。一级光分路器应选用 1:64插片式光分路器，集中设置在一级光网络箱内。
(2).光分路箱及二级分光器设置
光分路箱按照容量分为 16芯（双槽道）、32芯（四槽道），按照安装方式分为壁嵌式和壁挂式。
12、商务楼宇，客户数量的不确定性和流动性是商务楼内业务的主要特征。对于商务楼内光缆网的建设应考虑多业务，多接入方式的需求，一般采取一级分光方式，即将光分路器集中安装在光缆交接/配纤设备内，并通过楼内光缆及引入光缆接入用户。
13、FTTH小区改造设计预算统计，其中光缆材料成本所占费用约为 8％－12％，施工费用约占55％－60％，其他主要器材费用约占25％－30％，其他费用约占6％－10％。
14、根据设计预算样本的统计，采用二级分光进行改造的小区，ODN的户均成本约在270－320元，一级分光分光成本约在300－350元。
15、ODN网络全链条工程造价
建设场景
一级分光
二级分光
老小区改造户均成本
350～400
330～380 新建小区户均成本
450～500
430～480
16、对于ODN网络的造价控制关键在于对 ODN建设中施工费用的控制，尤其是 光缆熔接、成端等工作量的控制。
第三篇
ODN施工及验收
1、光总配线架（MODF）主要用于机房内设备光缆与室外光缆的集中成端、连接调度和监控测量。
2、光分路器是指用于实现特定波段光信号的功率辑合及再分配功能的光无源器件，光分路器可以是均匀分光，也可以是不均匀分光。光分路器可分为熔融拉锥（FBT）光分路器和平
面光波导（PLC）光分路器两种类型。平面光波导（PLC）光分路器的工作波长可在 1260nm～1650nm宽谱波段。
3、光分路器有一个或两个输入端以及两个以上输出端，可表示为 M×N，也可表示为M:N。M表示输入光纤路数，N表示输出光纤路数。
4、产品形态及适用场合
(1).盒式光分路器
采用盒式封装方式，端口为带插头尾纤型，一般安装在托盘、光缆分光分纤盒、光缆交接箱内。大尺寸为 130mm×80mm×18mm、1/2:64光分路器盒体的最大尺寸为130mm×80mm×29mm。
(2).机架式光分路器
采用机架式封装方式，端口为适配器型，一般安装在 19英寸标准机架内。机架式光分路器的最大尺寸为483mm×44.5mm×260mm。
(3).微型光分路器
采用微型封装方式，端口可为不带插头尾纤型或带插头尾纤型，一般安装在光缆接头盒、插片式光分盒内。
(4).托盘式光分路器
采用托盘式封装方式，端口为适配器型，一般安装在光纤配线架、光缆交接箱内。1/2:64光分路器托盘需采用 LC型适配器。
(5).插片式光分路器
采用插片式封装方式，端口为适配器型，一般安装在光缆分光分纤盒内以及使用插箱安装在光纤配线
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架、光缆交接箱、19英寸标准机架内。插片式光分路器的基本插片单元外形尺寸为 130mm×100mm×25mm、占 1个槽位。
5、免跳接光缆交接箱基本功能与原理：容量大，跳纤点数量少，免跳接 6、7、光缆分光分纤盒采用模块化、免跳接结构，可通过灵活的增加插片式光分路器（以下简称光分插片）数量，以实现端口的扩容。一般光缆分光分纤盒采用挂墙、架空等安装方式，根据安装环境，产品可分为室外型和室内型
8、光缆从盒体下层右侧上方或下方进入。光缆在开剥后用喉箍固定在光缆固定板上，同时固定好加强芯，并将金属挡潮层及加强芯接地。
9、蝶型光缆：单芯配线引入室内光缆、多芯配线引入室内光缆、10、目前蝶形光缆结构大体上有三种：普通蝶形引入光缆、自承式蝶形引入光缆、管道式蝶形引入光缆。
11、接入网用蝶形引入光缆（简称：蝶形光缆，俗称：皮线光缆），主要应用于 FTTH网络建设中入户端的接入。按照蝶形光缆的结构和使用场景，分为以下3种类型（室内、自承式、管道铠装型）
11、蝶形光缆成端方式，主要采取以下三种方式：
(1).热熔式成端
(2).机械式成端
(3).蝶形光缆与常规尾纤进行熔接成端：
12、为解决上述3 类成端方式的缺陷，工厂化制造的皮线尾纤应运而生，它在工厂内进行成端，不采用匹配液或者熔接方式，而是直接借鉴普通尾纤的加工方式，用研磨工艺进行加工。
13、皮线尾纤在插损，回损，端面质量，尤其是拉脱力，环境实验都要高于普通快速连接器。
14、三种成端方式综合比较。
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15、机械式现场组装光纤活动连接器是一种在施工现场采用机械接续方式直接成端的光纤活动连接器，一般用于入户光缆的施工和维护，连接器结构包括 SC型和 FC型。
16、机械式现场组装光纤活动连接器组装性能要求
17、蝶形引入光缆穿放入箱体后，经盘绕柱预留后固定，蝶形引入光缆固定后的最小弯曲半径不应小于 15mm，在箱体内的预留长度不应小于0.5m。
18、楼道布线要点.光分纤盒应选择靠近垂直管道、方便维护的位置安装。.为方便后续布线，光分纤盒应安装在中间楼层。.垂直管道位置首选靠近用户家门的平台，次选休息平台。垂直管道敷设完毕后，应修补好楼板孔洞，粉刷受污染墙面。
垂直管道首选多孔 PVC管，每层加装一个过路盒；次选单孔PVC管和塑料线槽。
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水平管道首选波纹管，次选单孔 PVC管和塑料线槽，慎用楼道明线钉固方式。.考虑实际用户渗透情况，引入光缆芯数与住户数配比建议为
19、楼道垂直管道敷设 建议选用32孔 PVC管。
20、（1）敷设蝶形光缆的最小弯曲半径应符合：敷设过程中不应小于30mm；固定后不应小于15mm。
（2）FRP加强芯室内蝶形光缆敷设时的牵引力不宜超过64N，瞬间最大牵引力不得超过 80N；金属加强芯室内蝶形光缆敷设时的牵引力不宜超过160N，瞬间最大牵引力不得超过200N；且主要牵引力应加在光缆的加强构件上。.（3）多孔 PVC管每孔敷设蝶形光缆不应超过三根。宜在楼层过路盒对蝶形光缆作适当固定。
21、蝶形光缆布放：明线钉固
优点是施工容易、成本低；缺点是线缆缺乏保护，使用寿命无法保证。
蝶形光缆宜钉固在隐蔽且人手较难触及的墙面上。
由于卡钉扣是通过夹住光缆外护套进行固定的，因此在施工中应注意一边目视检查，一边进行光缆的固定，必须确保光缆无扭曲，且钉固件无挤压在光缆上的现象发生。
在墙角的弯角处，光缆需留有一定的弧度，从而保证光缆的弯曲半径，并用保护管进行保护。严禁将光缆贴住墙面沿直角弯转弯。
22、形光缆布放：保护管保护
对于线槽或 PVC管等末端有容易损伤蝶形光缆的地方，应加保护管保护；不同管线连接的地方，应加保护管起保护、过渡作用，如线槽至 PVC管、线槽至用户盒。
23、架空布线主要器材
紧箍钢带、S 固定件、紧箍夹、紧箍拉钩、C型拉钩、理线钢圈、环型拉钩、纵包管、多沟绝缘子、墙担、线担、缠绕管、螺钉扣
24、杆路辐射蝶形光缆
在原有杆路上安装钢带抱箍和紧箍拉钩，钢带抱箍安装位置距杆稍应不小于 50cm，距杆上原有光（电）缆设施的间距应不小于40cm。
根据入户光缆的路由长度，沿光缆的入户方向，在空旷处将自承式蝶形光缆倒盘。
全程杆档光缆布放完毕，将自承式光缆按上述方法在终端杆上做终结。
每一处自承式蝶形光缆的开剥点与 S型固定件间预留5cm，施工完毕后，开剥点处用绝缘胶带缠绕 6圈，避免自承式光缆吊线与纤芯脱离。
同一杆路上自承式光缆布放条数不得超过 4条。
架空自承式光缆与电力线交越时，交越距离应符合YD5121-2010 规范要求。
25、自承式蝶形光缆引下方式.当自承式蝶形光缆从杆路上引下时，需要在用户端墙面上安装 C型拉钩。C型拉钩安装在光缆引下方向的侧面，用 Φ6mm膨胀管及螺丝钉固定。
S型固定件连接 C型拉钩，自承式光缆吊线在 S型固定件上适度收紧，并做终结。
自承式蝶形光缆开剥点以下的光缆采用纵包管保护，自承式蝶形光缆如果遇有墙角等障碍物，均需采用纵包管等保护。
26、自承式蝶形光缆墙壁钉固敷设
自承式蝶形光缆在较平整墙面敷设时，采用墙壁钉固方式。
选择墙面的合适部位确定自承式蝶形光缆的路由走向，保持光缆走向横平竖直。
在确定了光缆的路由走向后，沿光缆路由，在墙面上安装螺钉扣。螺钉扣用 Φ6mm膨胀管及螺丝钉固定。两个螺钉扣之间的间距约为60cm。
自承式蝶形光缆在墙面拐弯时，弯曲半径不应小于15cm。
27、架空自承式蝶形光缆开孔入户
尽量利用原有空调孔等孔洞入户，也可在用户墙面上新开孔入户。
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选择合适的入户位置，用 Φ8mm电锤在用户墙面上进行过墙开孔，开孔方向为自用户室内往用户室外进行开孔，开孔角度为向下倾斜 10度角，防止雨水倒灌至用户室内。
在新开墙孔或空调孔内外两侧安装过墙套管。蝶形光缆通过过墙套管穿放入户。入户光缆应在墙体外入户处留有“滴水弯”。
28、室内布线规范
（1）蝶形光缆明线钉固敷设，适合于用户装潢要求较低的场合。
入户光缆从墙孔进入户内，入户处使用过墙套管保护。将沿门框边沿和贴脚线安装卡钉扣，卡钉扣间距 50cm
（2）蝶形光缆塑料线槽敷设，适合于用户装潢要求较高的场合当直线敷设距离较长时，每隔1.5~2米需用螺钉固定 1次。
（3）蝶形光缆暗管敷设，适合于用户原先暗管可利用的场合
29、OLT机架安装的位置、方向应严格设计要求，并且结合实际情况，安装于合适的位置和方向。安装时应端正牢固，列内机面平齐，机架间隙不得大于3mm，垂直偏差不应大于机架高度的1‰。机架必须采用膨胀螺栓对地加固，机架底部要有防雷垫片，用“L”字铁做好上固定（与走线梯结合处也需要使用防雷垫片）。
29、ODF架外壳设备保护地应采用 16mm 2以上的多股铜电线接到机房设备专用地排；光缆的加强芯与金属屏蔽层的接地线先汇接到 ODF架内专用防雷地排后，再采用 16mm 2以上的多股铜电线接到机房 ODF专用地排；机房 ODF专用地排与机房设备专用地排必须分开，最后才汇接到机房总地排。
30、光交箱地基基础应夯实，墙体砌筑符合建筑规范要求，回填土应夯实无塌陷。墙体及底座砌筑高度应符合设计要求，抹灰表面光滑，无破损、开裂情况。其抹灰强度符合标准。光交箱地角螺丝稳固，底座和光交箱有机结合平整，并作防水、防腐处理。箱体安装后的垂直度偏差不大于3mm，底座外沿距光交箱箱体大于150mm，底座高度距离地面300mm。
31、光交箱按设计安装接地体，接地体用2根Φ60长 1700cm镀锌钢管，并用 40×4接地扁钢与接地体焊接打入地下，扁钢长度以满足接地阻值和地理实际确定。用大于 10平方多股软铜线分别与扁钢和箱体按地点联接，其接地阻值不大于 5欧母。
32、光分纤箱施工
以下位置不宜挂墙安装，一、不稳固的、年久失修的墙壁。
二、装饰外墙、女儿墙等非承重墙。
三、临时设施的外墙。
四、影响市容市貌、影响行人交通以及其他不宜挂墙的位置。
五、空间狭窄不利于打开箱门、维护操作的弱电竖井。
33、户外安装光缆分纤箱/盒、光分路箱/框时要求箱/框底部距地面高度宜为 2.8m～3.2m，具体结合现场情况。
34、光分路器箱的施工
室内安装的时候，光缆可以选择从箱体的上方进入，并在箱体的上方盘留 3-5米，固定后套波纹管保护。
光纤在箱内布放时，不论在何处转弯，其曲率半径应不小于30mm，35、管道光缆的敷设
如需在管道中布放蝶形光缆，宜采用有防潮层的管道型蝶形引入光缆，并加强保护。
子管在人（手）孔内伸出长度一般为200～400mm
人工敷设光缆不得超过 1000m。光缆气流敷设单向一般不超过2000m。
36、墙壁光缆的敷设
墙壁光缆离地面高度应≥3m，跨越街坊、院内通路等应采用钢绞线吊挂。
37、光缆标准色谱顺序
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38、在测试分光器时，我们抽取10%的端口进行抽测，即 1:32的分光器我们抽取 4个端口测试
39、建设单位组织设计、监理和施工单位对工程进行竣工验收。
随工检查，初验，试运行，终验
1、应用场景—气吹光纤的优劣势
更可靠的质量
优秀的可扩展性
更低的维护投资
更大的容量/带宽
最小化熔接点数量, 光纤损耗小。
第四篇 ODN施工新技术
光接入网ODN工程规划实例 篇3
1 FTTH组网环境介绍
FTTH的组网结构可划分为以下三种模型:
(1)模型一:别墅住宅,有20栋别墅。
(2)模型二:中、低层楼宇住宅(低于12层的楼房),有10栋楼房,每栋3单元,每单元6层,每层4户。
(3)模型三:高层楼宇住宅(12层以上的楼房);有2栋楼房,每栋4单元,每单元25层,每层6户,应根据不同住宅类型设计合适的ODN方案?
以模型二为例,模型二是中、低层楼宇住宅的FTTH网络规划,其设计要求如下:该模型场景中有10栋楼房,每栋3单元,每单元6层,每层4户,要求设计小区内光缆布线及配套设施。
2 ODN组网方案实例
住宅小区的线路方案组合最多的。主要取决于小区里接入网与局端的距离、是否有小区机房和建筑户数。方案的确定受到用户接入率的影响;建设FTTH的小区根据FTTH发展策略腰围新建的高档住宅区,拥有机房,主要使用一次集中分光:可以简化小区内和楼内配线复杂程度,有利于减少施工和日后维护费用和难度;在初期用户放号率低时,可以有效利用主设备端口。分光器分片区集中放置。
传统的室外缆不具备直接入户和短接保护的特性,所以推荐更加适合的室内FRP皮线光缆;作为分界运营商线路和用户自由局域网的点,室内光纤端接点(弱电箱)拥有非常重要的地位,需要先和开发商协商一致。
模型二的线路方案简述如下,如图1所示,将小区划分为三个片区,36芯光缆从接入网机房ODF引出到小区,12芯光缆在接头盒内分歧至三个片区的光交接箱,从每个交接箱到每个单元采用32芯室内外两用缆,最后一段入户光缆采用室内外通用型皮线光缆。
模型二楼内布线楼内布线方案如图2所示,32芯光缆在楼道分线盒内和入户“8”字室内布线光缆(FRP皮线缆)直接连接。接续方式可采用熔接或冷接;分线盒依据楼层和户数配置。可采用每单元一个或若干层一个(本方案为设一个)。但每个容量不宜过大(36芯以内为宜)。
“8”字皮线光缆,通过楼内管(槽)道引入室内的FTTH用户终端盒或者“8”字皮线光缆在盒内成端,并通过光纤插座等进行固定和保护。
3 结语
“宽带中国”战略促进了宽带接入技术的快速应用,目前发展最为迅速的光接入网技术,光接入网发展的关键在于ODN网络的规划与建设,针对不同的建设场景,合理地规划并设计方案,对于简化施工和日后的装维都是非常有帮助的。
摘要：随着光纤通信技术的发展,FTTH成为当前最为理想的宽带光纤接入方式,如何合理而高效地规划ODN(光分配网络)是当前FTTH规划、建设的重点问题,本文通过ODN网络典型规划实例分析和要点阐述,有助于相关工程设计人员更好地规划、设计ODN网络以取得良好的宽带接入性能。
关键词：光纤到户,光配线网络,网络规划
参考文献
[1]王映康,刘孝先.EPON智能小区光纤接入分析[J].电信技术,2011(7):66-67.
[2]张继东,陶智勇.EPON的发展现状与关键技术[J].光通信研究,2002(1):26-30.
[3]阎德升.EPON—新一代宽带光接入技术与应用[M].机械工业出版社,2006:15-129.
[4]郭立平.FTTH小区数据网络优化方案[J].电信技术,2012(7):103-106.
[5]陈晓峰,黄友埂,邹卫新.FTTH中ODN光通道预算控制策略研究[J].光通信研究,2013(2):29-31.
PON技术在光接入网的应用 篇4
所谓PON, 就是无源光纤网络 (Passive Optical Network) 的简称, 是一种新型的光接入技术, 它最大的特点和优势就是能够实现点到多点的接入, 从结构上看, PON技术包括位于外侧的OLT光线路终端、连接用户的ONU光网络单元以及实现光网接入的ODN光分配网络三个部分, 由此可见, PON的组成方式还是相对简单的。
从上文中PON的组成形式我们可以看到。PON技术实现的过程中不再依赖于户外的有源设备, 而是能够通过无线的信号和数据的处理实现网络信息到用户终端的传输, 这样不仅节省了技术运行成本, 还为其实现点到多点的传播方式提供了便利, 使其在运行的过程中不受固有的设备源的约束, 可以将信号自由发散, 而所需用户可以对其进行自主接收和提取, 大大地提高了光网接入的灵活性。
另外, PON技术在信号传输的过程中使用了波分复用WDM技术取代传统的信号单向传输技术, 即可以将以往光接入网中的上、下行信号形式统一于一条光纤中, 而不是对上、下行信号予以区分, 再分别进行传输。一般来说, 根据每一具体网络的不同, 上下行信号的定义会有所不同, 是区分上下行信号的最主要的依据是:信号如果由OLT到ONU/ONT方向运行, 即可判定其为下行方向, 如果从ONU/ONT向OLT方向运行, 即可判定为上行方向。从速率上看, 二者也是有所区别的, 如果速率在1490nm及以上, 那么则可判定为下行方向, 而如果速率保持在1310nm左右, 则可认定为上行方向。值得注意的是, 在信号通过上行方向进行传输的过程中, 由于多个用户要接收同一个信息化, 导致其占用或者共享一条光纤, 这种情况下为了防止用户之间的信号冲突, 就必须采用相应的措施对其接收行为进行控制, 实践中采取多址接入协议的方法可以有效对多用户的共享传输通道进行管理。
2 PON技术的应用优势和特点
2.1 高接入带宽。
PON技术相对于传统的宽带和光纤的接入来说, 其最主要的特点就是能够实现更高的速率, 尤其是GPON, 它的运行速率可以达到传统接入形式的二到三倍, 而EPON作为一种可以实现上下行共享的接入形式, 其速率也要高出以往的接入形式百分之五十左右, 这无疑大大的提高了信号传输的效率, 更加适用于现代的光纤系统的运行。此外, 在有关科研单位的不断研究下, 随着以太网技术的不断发展和革新, PON技术的接入速率有望达到并IOGb/s, 不仅可以为用户提供点对多点的信号服务, 还能够实现更高的接入距离。
2.2 服务范围大。
PON技术的应用, 打破了传统的点对点的信号传输模式, 实现了点对多点的网络信号传输, 不仅能够大大的提供啊网络运行的效率, 也一定程度上扩大了服务对象和用户群, 使得在同一时间内, 系统可以实现更大范围的信号接入服务, 不仅节省了自身投资, 也简化了作业步骤和程序。
2.3 带宽分配灵活, 服务有保证, 宽带业务多样化
G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系:
1) 用PON技术可以解决PTTFI、FTTO等问题, 为通信网络向全光网络演进提供必要条件。
2) 用PON技术可以提供“全业务”接入, 充分满足视频娱乐和家庭办公所需的带宽需求。
3) 用PON技术的FTTO常适合广播组播、视频/音频业务的开展。
2.4 设备运维、管理成本低。
PON光纤接入技术, 只有局端 (OLT) 和用户侧设备 (ONU) 为有源设备, 其中间的光分布网络采用稳定性高、体积小巧、成本低的无源分光器, 无需提供电源、空调等机房设备, 也不占用机房空间, 不仅节省了设备成本, 还节省了管理成本。
2.5 节省光纤资源。
点到多点 (P2MP) 的树状广播形网络拓扑结构, 从局端的一芯光纤, 最后可以分支到32/64个终端ONU设备, 极大节省了馈线段的光纤资源, 特别是对于地域广阔的地区, 或者原有光纤资源有限的运营商, 采用PON技术组网可以大大提高光纤资源的使用效率。
2.6 无源光网络。
它是纯介质网络, 彻底避免了电磁干扰和雷电影响, 极适合在自然条件恶劣的地区使用。
3 PON的几种应用模式
实践中, 不同的用户群体和建筑场景对光纤接入的具体要求是不同的, 所以我们应该根据实际情况, 认真分析其影虎需求, 有针对性的制定组网结构, 从节点部署位置、节点容量大小、建设的密度以及芯数选择等几个方面对其进行调整。下文中笔者总结了几种常见的用户群的业务需求特点和PON的应用模式规划:
3.1 新建住宅小区。
业务需求特点:采用FTTH接入, 规模稳定, 光缆一次性建设覆盖, 不考虑扩容。对于已有接入光缆布署区域的新建住宅, 优先采用树形主干组网, 如有其他政企客户保护需求, 可考虑双路由上联其他主干节点或端局方式提供适当保护。配线节点基本按照300-500米进行覆盖。同时优选在小区中心区域或者楼底有光交接间等室内设置。
3.2 城市成熟小区平移改造。
业务需求特点:原有其他需求原有接入光缆网已经能够大部分满足。新增改造的光纤需求一般采用FTTH接入, 规模稳定, 光缆一次性建设覆盖, 不考虑扩容。成熟小区所在区域一般已经布署有接入光缆网, 主干层光缆充分利用原有你提供对政企客户等保护。但对于FT-TIBPON业务需求, 基本采用树形组网。
3.3 城市商务楼宇新建和改造。
业务需求特点:采用P2P+AG或FTTO接入, 语音业务需求密度大, 用户规模难于预测, 需求类型不确定、突发性强、流动性大。对于已有接入光缆布署区域的新建和改造商务楼宇, 主干配线层光缆结合现有网络, 按照总体规划原则扩容或补充;原有主干已经有保护情况下, 新建主干仍考虑政企需求特点, 进行环形组网。配线光缆节点进行按照500米范围覆盖用户设置。节点靠近用户设置在楼下交接间或者路边布线方便区域。
3.4 城中村。
业务需求特点:采用FTTN+DSI.或PTTB+LAN接入, 对于自住性质的城中村, 用户密度小, 每栋建筑的用户少;对于城中村出租屋, 则用户密度大, 流动性大, 主要需求是宽带上网;主干层光缆结合现有网络, 按照总体规划原则扩容或补充, 补充主干基本不采用环形组网;配线节点主要优选楼宇集中的区域设置在墙边或者楼底.覆盖范围控制在500米到1公里半径范围, 视用户密度而定。
3.5 专业市场。
业务需求特点:采用FTTO或FTTB+DSL接入, 用户密度小, 每栋建筑的用户密集, 有一定流动性。新建主干层光缆优先考虑环型组网;配线节点考虑树型组网结构, 配线光节点应设优先选择设置在大型市场的墙边和楼底或者市场集中区域的汇聚点。
3.6 政企大客户。
业务需求特点:政企大客户对带宽和安全性有较高要求, 通常需要双路由保护。此类客户通常为单独办公楼宇等单用户接入的需求, 其引入光缆为客户独享, 难以与其他用户共用。
以上就是PON技术的几种应用模式, 从上文的分析中我们可以看到PON技术不仅能够满足传统意义上的用户终端对信号传输的需求, 还能够同其他技术, 如FTTO、FTTB+DSL接入等相结合, 更加灵活地应用于不同的用户集群和建筑场景中, 这再一次证明了PON技术的应用范围广和分配灵活以及形式多样化的特点, 是一种更加适合现代化的光网接入的技术形式。
结语
综上所述, 上文中笔者从几个方面对PON的基本原理和应用优势进行了阐述, 并根据实际用户群对PON技术的应用进行了探讨, 旨在论证PON技术是一种更加适合FTTH、IPTV以及三网合一的光网接入技术, 诸多不足, 还望批评指正。
摘要：无源光网络 (PON) 技术因其具有距离长、成本低、分配灵活、形似多样等特点被广泛的应用于光接入网中, 下文中笔者将结合自己的工作经验, 对不同光接入网中的PON技术的应用模式进行分析, 并根据实际用户群对PON技术的应用进行了探讨, 旨在论证PON技术是一种更加适合FTTH、IPTV以及三网合一的光网接入技术, 诸多不足, 还望批评指正。
关键词：PON,FTTH,光接入网
参考文献
[1]黄彩明.PON技术分析及应用[J].新闻天地 (下半月刊) , 2010-12-28.
基于业务的光接入网路由选择算法 篇5
接入网(Access Network,AN)是指从端局到用户之间的所有机线设备,在整个电信网中有重要的基础性作用。随着光纤技术的发展,光纤接入方式将会逐渐取代传统的铜线接入方式,成为有线接入的主流技术之一[1,2,3]。目前的光传输路由选择算法大多针对光骨干网(Optical Backbone Network,OBN),对于光接入网(Optical Access Network,OAN)的路由选择算法研究不多。OAN有着不同于OBN的特点和问题,因此OBN的路由选择算法不能直接适用于OAN,开展OAN路由选择算法研究十分必要。
1光骨干网的路由选择算法
光传输网的路由选择问题实际是路由和波长分配(Routing and Wavelength Assignment,RWA)问题[4,5,6],在数学上抽象为带权图来研究。OBN中,工程应用较多的算法是最短路径法、最少网元法和负载均衡法。
1.1 最短路径法
最短路径法又称为Dijkstra算法。将OBN抽象为带权图G=(V,E),其中顶点V={1,2,…,n},边G的邻接矩阵用cost二维数组表示。若顶点i至j存在直接的边,则用cost[i][j]表示其权值;若不存在直接的边,则其权值为∞。设S表示一个顶点集合,顶点v0为源点,初始时,集合S只包含顶点v0,数组dist记录从源点到其他各顶点当前的最短距离,其初值为dist[i]=cost[v0][i],i=1,2,…,n。数组path记录从源点到顶点i之间的最短路径的前驱顶点,其初始值为v0。从S之外的顶点集合V-S中选出一个dist[w]值最小的顶点w。于是从源点到达w只通过S中的定点,把w加入集合S中,调整dist中记录的从源点到V-S中每个顶点v的距离:将原来的dist[v]和dist[w]+cost[w][v]进行比较,选择较小的值作为新的dist[v],同时令path[v]=w。重复以上过程,直到S中包含V中其余各顶点的最短距离。如果求到目标顶点的最短距离,找到对应的dist数组的值即可,通过遍历path数组即可找到目标顶点的路径踪迹[7]。
算法步骤如下:
(1) 初始化:S={v0},dist[i]=cost[v0][i],path[i]=v0;
(2) 从V-S中选出w,使dist[w]的值最小;
(3) S←w,从V-S中删除w;
(4) 调整dist[v]:dist[v]=min{dist[v],dist[w]+cost[w][v]}, path[v]=w;
(5) 判断V-S中是否为空,为空则算法结束,否则转步骤(2)。
1.2 最少网元法
该算法原理与最短路径法一致,将每一条边的权值均设置为1即可。这里不再赘述。
1.3 负载均衡法
上述二种算法没有考虑网络的均衡度,使得业务集中分布在几条最短的路径上,从而导致某些链路过于拥挤,而另外链路则较少被使用的现象。负载均衡算法[8]以网络整体流量的均衡性为优化目标,能有效地平衡负载,降低阻塞。
定义网络负载方差,对于有L条链路的网络,分别编号为0～L-1,第i条链路上负载为li,由此构成一个1×L的链路负载矩阵[l0,l1,…,lL-1],0≤i≤L-1。lave表示网络中所有链路上的负载平均值,以公式表示为:
由此得到负载分布方差的定义如下:
算法步骤如下:首先利用Dijkstra算法选择多条路径较短的光通道,并要求这些光通道在物理上是分离的,即遵守链路分离或边分离机制。然后按照式(1)、式(2)计算各条光通道在业务引入后,整个网络的负载分布方差。最后选取其中负载分布方差最小的光通道作为工作路由[9]。
2基于业务的光接入网路由选择算法
2.1 算法思想
以上三种路由选择算法有一个共同特点,它们都对网络进行了理想化的抽象和简化,没有考虑实际中的种种复杂因素。这对于OBN是可行的,因为OBN设备和线路质量较好,各种业务复用到一起,都能稳定可靠地传输。而OAN是直接面对用户的,由于环境、设备和线路等各种复杂原因,其稳定性和可靠性不如OBN,所以必须根据实际中的诸多因素合理分配链路资源,建立针对OAN的路由选择算法。
本文提了一种基于业务的OAN路由选择算法,其思想是根据业务类型和重要性构建不同的带权图模型,每一种模型采用相应的子算法,使整体资源得到合理配置。
2.2 算法步骤
算法的具体步骤如下:
(1) 对于用户接入业务进行分类。将较为重要的业务作为第一类业务。将传输质量要求较高的业务,如会议室视频会议业务等作为第二类业务。不属于第一类、第二类的业务作为第三类业务。
(2) 对于第一类业务建立基于稳定性的带权图模型。节点i,j之间的边权值cost[i][j]=pij,其中pij表示i,j之间链路出现故障的概率。首先按照最少网元法计算出多条网元较少的路由,再按照式(3)衡量路由的稳定性。
式中:m表示所选路由途经网元的总数;cost[k][k+1]表示路由中第k个与第k+1个网元之间发生故障的概率;p即为该路由出现故障的概率。选择p值最小的路由作为业务路由,此时的路由是一种最稳定的路由。
(3) 对于第二类业务建立基于传输质量的带权图模型。节点i,j之间的边权值cost[i][j]=-10lg(Aij),其中Aij表示节点i,j上的光衰减[10]。按照最短路由法计算业务路由,将获得光网络中衰减最少的路径,可以最大程度地满足传输质量要求高的业务。
(4) 对于第三类业务建立基于负载的带权图模型。节点i,j之间的边权值cost[i][j]为链路负载。按照负载均衡法计算业务路由,此时在满足第一、二类业务需求的情况下达到整网负载均衡的目的。
2.3 算法的工程应用实例
某OAN网络拓扑图如图1所示。
该网络为双纤SDH光接入网,每一条链路均为一个STM-1,即包含了63个2M时隙。网络拓扑综合了星型、链型和环型结构,传输性能对算法比较敏感。在以往的运营维护中,所有业务均采用最少网元法配置,出现了以下问题:一是部分干线上负载过重,如J-JN-P,R-JY。在光缆线路意外中断时,会造成很大损失;二是一些重要业务被分配到一些故障概率较高的路由上,如从J站点至R站点的某单位程控用户小交换机的中继业务,被分配到J-JZ-P3-R路由上。该路由途经的两个站点均为二级站点,可靠性不如J-JN-P-R;三是需要高传输质量的业务得不到保证。如J-P的视频会议业务,被分配在J-JG3-JQC-JT-P路由上,用户反映会议质量不好,图像有时会有马赛克出现。
为了使用本文的算法改善网络的传输质量,首先对网络的各项参数进行了评估。从统计学角度出发,计算网络中相邻站点间链路的故障概率pij。
用光功率计测量并计算网络中相邻站点间的光衰减Aij:
由于网络为双纤网络,因此链路两端都要测量计算光衰减,并取平均值。采用本文提出的算法,对所有运营业务重新分配了路由,并统计了此后二年内网络的传输状况。从表1中可以看出,虽然业务配置时间有所增加,但是整个网络的传输质量得以改善。
3结语
本文对光接入网的路由选择算法进行了研究,考虑到光接入网的稳定性和可靠性不如光骨干网的现状,提出了一种基于业务的光接入网的路由选择算法。该算法根据业务类型和重要性构建不同的带权图模型,每一种模型采用相应的子算法,使整体资源得到合理配置。实践证明,虽然该算法计算量较大,但是能够使整网的资源得到优化配置,改善了网络的传输质量。
摘要：光接入网有着不同于光骨干网的特点和问题,不能直接套用光骨干网的路由选择算法。提出了一种基于业务的光接入网的路由选择算法。其思想是根据业务类型和重要性构建不同的带权图模型,每一种模型采用相应的子算法,使整体资源得到合理配置。实践证明,该算法能够改善网络的传输质量。
关键词：电信网,光网络,接入网,选路和波长分配
参考文献
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光接入网 篇6
随着高速宽带接入、高清IPTV(交互式网络电视)、智能家居、视频通信(如视频互通、可视对讲)等新业务应用的发展和普及,用户对网络接入带宽的需求进一步增长。为满足用户日益增长的宽带需求,国内各大运营商都在积极开展FTTx网络的建设,实现接入网络的光纤化、宽带化。
基于PON(无源光网络)技术的FTTx光接入网在技术实现、组网模式和接入的业务类型等方面与传统铜缆网络相比都发生了很大的变化,以往基于传统铜缆的网络测试方法和系统已经难以满足FTTx光接入网管理维护的要求,因此在FTTx光接入网大规模部署后,迫切需要提供面向光接入网的测试方法和工具[1],实现对网络质量的全面监测和故障的快速处理,减少网络运行维护成本投入。
1 FTTx光接入网综合测试面临的挑战
基于PON技术的FTTx光接入网具有点到多点、多重业务承载等基本特征,使得它与传统的接入方式有着极大的差异,也正是这些差异的存在,使得电信运营商在光接入网维护管理,尤其是网络质量监测以及故障的诊断测试等方面面临着巨大的挑战,主要包括以下几方面:
(1) FTTx光接入网的组网方式更加复杂,主要包括FTTB(光纤到楼)、FTTH(光纤到户)和FTTN(光纤到节点)等模式,大量的接入设备在电信机房之外,并且布放分散,维护所需的人力、物力大幅增加。
(2) FTTx光接入网中应用的设备类型更加多样,包括OLT(光线路终端)、MDU(多住户型ONU)、SFU(单住户型ONU)、HGU(家庭网关型ONU)等,需要维护人员掌握多项专业技能。
(3) FTTx光接入网维护范围更大,难度更高,包括局端设备、主干段线路、分光器、分支光缆和用户端设备等,涉及从物理层到业务层质量的分析和处理,其网络结构如图1所示。
(4) 基于PON技术的FTTx光接入网可以实现语音、宽带、视频等多种业务类型的统一接入,而三重播放的应用使得一旦出现故障将导致用户多种业务中断,极大地降低了客户的满意度,因此对故障处理速度提出了更高要求。
(5)接入网维护模式从原有的铜缆网向光接入网转变,原有维护支撑系统,尤其是网络测试系统主要用于对基于DSL(数字用户线)方式的DSLAM(数字用户线接入复用器)和铜缆网络的测试,如图2所示,该系统难以满足基于PON 技术的FTTx光接入网监测和诊断测试的要求。
因此,在快速部署光接入网和发展光接入业务的同时,对于接入网的运行质量、网络故障的快速定位、测量以及排除的关注程度也提升到前所未有的高度。
2 FTTx光接入网综合测试系统需求
FTTx光接入网综合测试系统是网络维护管理的重要手段,能够实现对网络运行质量的全面监控和故障的快速诊断测试,及时发现网络中存在的风险,有效提升故障响应和处理速度。根据光接入网业务发展及维护管理上的基本需求,综合测试系统应能提供业务开通的验收测试、网络故障的诊断测试、网络质量的日常监测以及用户故障的预判等功能。系统基本功能构成如图3所示。
以下从光接入网业务开通和网络维护两个阶段对综合测试系统功能需求进行简要介绍。
开通阶段:开通阶段测试主要为用户业务开通后提供验收测试,如验收未通过,还需要通过测试系统进一步检查业务数据配置及线路质量等。开通阶段经常遇到的故障主要有数据配置错误和断纤等问题,系统应能实现包括配置数据检查、线路检测以及业务开通验收测试等功能。
维护阶段:维护阶段测试主要为客服人员提供用户申告故障预处理测试、为网络监控人员提供网络运行质量例行监测和网络故障的诊断测试。维护阶段故障主要有局端设备故障、线路故障、分光器故障和用户端故障。测试系统应能实现针对用户申告障碍进行的预处理测试、网络质量的例行监测、业务故障深度诊断测试和故障修复后的验证测试等。
3 FTTx光接入网综合测试系统架构
为实现开通阶段和维护阶段的各项测试功能,FTTx光接入网综合测试系统需要与客户服务系统、施工调度系统、资源管理系统、服务开通系统以及各类业务网管系统等进行互通,基于系统间不同的对接方式,目前测试系统架构主要有3种方案,下面分别对这3种方案进行分析介绍。
3.1基于统一接口的测试架构
综合测试系统作为业务验收、网络监测和故障处理测试的统一平台,通过开放北向、南向接口分别与BSS(基站子系统)、OSS(运营支撑系统)域中的多个IT支撑系统对接,实现对业务数据、设备信息的获取和配置操作,系统架构如图4所示。
具体功能如下:
(1) 客户服务系统:客服人员通过测试系统北向接口发起对用户申告故障的预处理测试,对故障进行初步判断和拦截。
(2) 施工调度系统:装维人员通过测试系统北向接口发起业务开通验收测试,诊断开通中出现的故障,验证业务的可用性。
(3) 资源管理系统:资源信息是系统测试的基础,测试发起后通过与资源系统间的接口获取设备端口、线路地址以及业务具体配置数据等。
(4) 服务开通系统:故障处理中涉及到账号、设备等数据配置的修改,可以通过该系统下发到各业务平台,实现对设备数据的配置。
(5) 业务平台:主要包括软交换管理平台、AAA认证系统和IPTV管理平台,测试系统通过与业务平台的接口获取各类业务配置信息,实现配置故障的诊断定位。
(6) PON网管系统:业务验收、故障诊断中所有涉及PON设备的数据查询和配置操作,测试系统都通过与网管系统间统一接口完成。
该方案通过向客服系统、施工调度系统开发北向接口,实现各项测试功能的调用、测试结果的上报等;通过向资源管理系统、服务开通系统、业务平台以及网管系统开放南向接口,实现网络监测和测试所需设备、线路以及业务数据信息的自动获取和比对分析。由于各系统间接口的性能和功能要求各不相同[2],因此应按照不同需求选择协议标准,接口协议标准如表1所示。
目前各厂商PON网管系统及接口功能已较为成熟,系统各项测试功能的开发和实现较为简单,但这种架构对于网管系统造成的压力较大,所有测试指令都需要网管进行处理和转发,测试执行和响应速度在很大程度上依赖于网管服务器的硬件性能。
3.2 基于设备直连的测试架构
基于设备直连的测试架构也是通过开放北向、南向接口分别与BSS、OSS域中的IT支撑系统对接,实现业务验收和故障处理,系统架构如图5所示。该测试架构与基于统一接口的测试架构的主要区别在于:测试系统与PON设备直接连接,不再通过PON网管系统进行处理,测试中涉及PON设备和线路的查询和配置操作都通过测试系统直接下发到设备上完成。
基于设备直连的测试架构与基于统一接口的架构相比在测试响应速度上有一定优势,但目前主要问题在于各厂商设备数据库存在较大的差异,测试系统需要进行大量的接口适配和逻辑处理,才能实现较为完备的测试功能。
3.3 基于混合方式的测试架构
基于混合方式的测试架构是在以上两种测试架构的基础上,通过系统的北向接口与BSS、OSS系统互通,通过南向接口与PON网管及设备进行对接,实现对PON综合测试功能。该架构与以上两种测试架构的主要区别在于:测试系统的南向接口分别与PON网管系统、PON设备连接,对于网管接口已提供的测试功能,如设备状态查询、业务仿真测试等,则通过与PON网管系统间的接口完成,对于网管接口不具备的功能或测试压力较大的功能,则通过与设备间的连接直接操作。
这种测试架构与以上两种架构相比,灵活性更高,可以充分利用已有PON网管统一接口的成熟方案,并能够依据测试规模和执行频率等灵活分配测试任务,降低对网管系统性能要求和运行的影响。
3.4 几种方案的对比分析
基于统一接口的测试方案、基于设备直连测试方案以及基于混合方式的测试方案在现阶段都能实现对FTTx光接入网的综合测试功能,运营商在选择测试架构方案时应综合考虑测试功能需求满意度、系统开发实现难度、测试响应速度和系统可扩展性等多种因素。下面分别从这几方面对3种方案进行对比分析:
(1) 测试功能需求满意度:基于统一接口的测试方案目前已较为成熟,具备了设备配置、查询及业务仿真等多种功能,可以满足绝大部分的测试功能需求。基于设备直连的测试方案目前尚不成熟,设备的数据库和实现方式存在较大差异,适合于只涉及到设备配置和状态查询等简单操作的应用场景。基于混合方式的测试方案可以综合利用不同接口提供更多样化的测试功能,适合于满足对测试功能需求全面、复杂的应用场景。
(2) 系统开发实现难度:基于统一接口的测试方案是目前标准化程度最高的一种方案,能够屏蔽各设备厂商在功能实现、设备类型以及接入技术上的差异,系统开发实现的难度最低,开发周期也相对较短。基于设备直连的测试方案是采用直接读取设备数据库的模式,限于当前设备间数据库及实现方式的差异,系统开发实现尤其是较为复杂的测试功能的实现难度很大,如业务仿真测试、DSL线路测试等。基于混合方式的测试方案实现难度介于前两者之间,开发前期对于系统功能需求实现方式的规划难度较高。
(3) 测试响应速度:基于统一接口的测试方案中所有测试数据都经过网管系统处理,网管硬件性能将直接影响到测试响应时间和成功率,在测试响应速度上存在一定劣势。基于设备直连的方案由于不经过中间层处理,在系统执行效率和响应时间上都更具优势。基于混合方式的测试方案可以根据实际测试需求及响应时间的要求,灵活设计系统实现的方式,达到较好的测试性能。
(4) 系统可扩展性:基于统一接口的方案在功能扩展方面相对简单,有后续新增功能需求时,只需与PON网管系统进行统一适配即可实现新功能的扩展。基于设备直连的测试方案扩展能力较弱,设备数据库的任何变化将造成测试系统的改动,后期维护工作量相对较大。基于混合方式的测试方案需要同时维护与网管和设备间的接口,后续功能扩展和维护较为复杂。
4 结束语
随着FTTx光接入网的规模部署和用户数量的快速增长,光接入网的维护和管理也面临着巨大的挑战,如何提升光接入网的维护效率、降低人力成本开支,尤其是对光接入网业务的快速验收和故障的快速诊断定位是当前迫切需要解决的关键问题。本文从光接入网维护管理中需要解决的关键问题出发,对FTTx光接入网综合测试系统功能需求进行了简要分析,并提出了3种适合于基于PON技术的FTTx光接入网测试架构方案。运营商在实际建设FTTx光接入网综合测试系统时,应综合考虑网络规模、功能需求、已有网络支撑系统功能及实现方式,以保证FTTx光接入网综合测试功能能够快速实现,同时又能具备良好的性能和扩展性,真正实现光接入网维护管理效率的提升。
参考文献
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光无源接入网络发展方向 篇7
在宽带业务对速率的需求不断增长和40Gb/s以太网技术己走向应用的推动下，如何实现可提供“面向未来”超高宽带的下一代接入网系统，成为当前无源光网络 (PON) 技术的发展趋势和研究热点。在带宽提升的同时，下一代PON系统还必须能够保持低成本的接入以及实现灵活的资源分配，才能够有效地承载运营商提供的多元化应用业务和用户对带宽的需求。
本文基于对当前的GPON和EPON及WDM-PON的综合各个方面优劣的考虑，得出光学正交频分复用无源光网络 (OFDM-PON) 以其低成本、高带宽、较强的灵活性和安全性作为面向未来光通信的最具吸引力的解决方案。
2 PON系统结构
PON (Passive Optical Network)系统一般应用于一对多的网络拓扑结构中，是由光线路终端OLT (Optical Line Terminal)，光配线网络(Optical Distribution Network, ODN)和用户终端ONU (Opticla Network Unit)三个部分组成[1]，网络参考模型如图所2-1示。
在整个PON网络中，OLT为系统提供各种业务的接口，并管理ONU的业务信息和监控系统物理层的运行状况。ODN位于OLT和ONU之间，主要是由split, WDM和光纤组成的光网络，承载光信号的传输[2,3]。ONU位于用户端，响应OLT的管理并转发用户的信息。下行方向，ONU接受属于自己的业务数据，同时丢弃不属于自己的数据。上行方向为从ONU到OLT方向，不同的ONU根据特定的时隙或者频率，避免在合路时互相碰撞和干扰。对于整个网络的成本，ODN和ONU占90%是网络投资的关键部分。
3 当前PON系统的基本结构和特点
对于当前的PON系统主要有两种：TDM-PON和WDM-PON，其中TDM-PON是一种上行时分复用，下行广播形式的PON也是当前使用率最高的。OLT发出的信号由基于功率分配的分路器分发到各个ONU。近年来，电信运营商纷纷开始大规模部署的光接入网主要包括APON、EPON以及GPON这三种标准均是采用TDM-PON技术的网络，其共同的基本结构如图3-1所示。
TDM-PON系统采用单纤波分复用技术，如当前主流的GPON采用的是1490nm波长下行2.488Gb/s数据流，1310nm波长的上行1.244Gb/s数据流;EPON采用的是上下行都为1.244Gb/s的对称结构。
对于下行信号，采用TDM的广播传输模式：OLT将数据分组以广播方式发送给所有ONU，如上图中OLT将广播包括ONU1、ONU2、ONUn信息的数据分组。每个数据分组都有区分用户的ONUID信令标签，ONU自主对数据分组地址进行解析，过滤接收属于自己的数据，下行方向上不需要OLT控制。而对于上行则需要每个ONU按照一定的顺序发送数据，避免发生时序的叠加和冲撞。
当前TDM-PON的主要特点有：(1)系统较复杂，为让不同ONU发出的信号按照既定的时间到达OLT而不与其他的时序相冲突，需要复杂的测距和时钟技术，对于每个ONU发送的信号功率不同，每帧数据信号需要牺牲带宽来迅速的调整OLT中接受判决电平，降低带宽的利用率。(2)安全性低，下行采用广播的形式来传递信号，每个ONU理论上可以接受到OLT所发出来的所有信息，有可能窃取其他用户数据信息。(3)用户的带宽受限，当OLT下用户数量增加时，每个用户使用的带宽将会降低，对于适时性要求高的业务，随着带宽的降低带来延时增大降低业务的传输质量。下表对于当前使用的主流TDM-PON技术EPON和GPON性能作比较。
WDM-PON是波分复用形式无源光网络，每个ONU和OLT之间单独使用一个波长，采用点到点的传输模式和相互隔离双向信道。WDM-PON相对于TDM-PON，其ONU独享一个OLT信道，速率可达到整个OLT下行带宽，与此同时避免了时分复用系统复杂时间管理问题，各通道之间互不影响，信号传输透明性好，每个ONU有很好的安全性[4]。
在波分复用光网络中，远端节点使用波分复用器来将不同波长分开，并且在OLT内添加一个波分复用器来分离不同波长上的光信号，如图3-2所示。复用/解复用功能可以由阵列波导光栅 (AWG) 或介电薄膜滤波器来完成。对于密集波分复用 (DWDM) 技术，每个波长的间隔可以达到50或100GHz，与长距离波分复用传输相类似。
由于使用了波分复用技术，共享信道QoS有保障，不需要突发模式接收机和发射机，也无需复杂的介质访问控制 (MAC) 层协议来管理时序，使得网络管理简单化。并且，由于使用了波长复用/解复用器来代替光功率分路器，ONU端接收到的光功率仅取决于发射光功率和离中心局端的距离。每个用户的带宽固定，不会由于用户数量的增加而造成带宽减小。这些特点都使得信噪比 (SNR) 与用户数量无关，使得波分复用无源光网可以灵活便捷地升级。
除上述的优点，波分复用光网络在实际商用系统中面临一些挑战。比如，每个ONU需要光源的波长与复用/解复用器的窗口相匹配。同时，各用户间的带宽不能共享，一定程度上造成带宽的浪费。这些都是为了实现简单、独立、高效的接入方案所付出的代价。随着近年来利用OLT发出的一部分光来承载下信号，一部分在ONU端承载上行光信号，但同时也由于上下行的波长相同带来的反射、散射干扰等ODN、对OLT激光器发送光功率检测和对网络的管理打来了很多问题。虽然一对一的模式增加局端复杂度，但是也降低了对接收端和发送端器件的要求，对于TDM方式，下行每个用户实际带宽是10Mb/s但其器件的接受却是OLT下行速率2.488Gb/s或者1.244Gb/s，大幅提高了ONU端接收和发送器件的成本。
综合以上TDM和WDM的特点，这两种接入方式也是当前的两种主要接入方式，针对这两种接入方式的优点，在下一代PON中可以采用WDM-PON和TDM-PON相结合的方式。这样可以极大提高用户的接入速率的同时也不改变现有的PON网络，只是在一定程度上增加了中心局端的复杂度，而中心局端的成本在整个网络成本中的比重相当小，并且容易维护，因此还是保证了整个网络的无源性。这种传输方式的简单叠加，现有的成熟的技术上可以直接使用。
4 OFDM-PON接入
光OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 是一种特殊的多载波调制技术，复用的子载波频谱相互重叠，并且正交，作为一种新型技术应用在接入网是近几年的热点。以微波的OFDM为基础，其频谱利用高、抗色散性能好和载波自由分配，可以自由实现较高的接入速率[5]。其与基于TDM或WDM的其他PON技术不一样，基于OFDM的PON技术主要是利用DSP在电子域上实现基于时频二维资源的动态带宽管理、传输色散补偿和对多业务的支持，来实现高达40Gb/s的超带宽高速接入。OFDM的传输机制如下图所示。
在下行方向，OLT根据与各ONU协商的频域/时域资源配置结果，将分组数据流封装到相应的子载波和时隙上，生成所需的OFDM符号。接着利用数模转换器 (Digital-to-Analog Converter, DAC) 将数字信号转换成电模拟信号，并作为光调制器驱动信号，得到含有子载波边带的光OFDM信号。通过ODN的传输后，在ONU端，经过光电检测，每个ONU接收机按照资源调度结果，从各自分配的子载波和时隙上解调出自己的分组数据。
在上行方向, 每个ONU将数据经过正交振幅调制 (Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 映射后加载到各自分配的子载波上, 将其余子载波置空, 然后将这些子载波数据经IFFT后得到具有实值波形的OFDM符号。经DAC和光调制器, ONU1、ONU2、ONU3将生产占据不同子载波集λ1、λ2、λ3的光OFDM符号。来自多个ONU的光OFDM符号将在ODN中的光电耦合器, 井继续传送至局端的OLT中。在OLT接收器上, 光OFDM信号转为电信号, 经载波相位提取与同步以及OFDM符号边界对齐后, 可高效解调出来自不同ONU的数据[6]。与WDM-PON的波长复用概念类似又有区别, 在OFDM-PON中是采用频谱重叠交错但互相正交的子载波来承载信号, 在光模块中一般只需一个单波长的光发射机和接收机即可实现光子载波集的调制和解调, 而无需WDM系统中的多波长发射机和接收机[7,8]。同时, OFDM-PON的各个ONU信号的波长复用和解复用一般可由收发端实现, 因此无需在ODN中添加AWG器件, 可继续沿用TDM-PON的功率分路器以及相应的ODN器件。
与TDM-PON相比OFDM-PON可以与TDM-PON相结合针对时域资源管理和频域资源分割。例如, 在时域可以适应数据的突发流量。在频域可以提供精细的基于信道状况的调度。OFDM-PON的OLT为每一个特定的用户分配一个子载波子集, 在上行数据流方向上, 每一个ONU将数据调制到指定的子载波集上, 同时其他所有ONU的子载波都被置为零。与其他的PON技术相比, OFDM-PON还有很多其他的优点:
(1) 可提高带宽的利用率, 利用4bit/s/Hz的16-QAM调制技术, 2.5GHz的带宽可以支持10Gb/s的总数据传输率。
(2) 在处理带宽资源共享及可视化方面有独特的灵活ꢋ舓性, 可以通过简单低开销的媒质接入控制实现操作。
(3) 协议独立及服务透明, 类似透明管道的子载波集可同时支持不同服务质量要求的数字和模拟信号。
(4) OFDM-PON是一个可伸缩的构架, 其与TDM-PON和WDM-PON共存。
(5)这种解决方案成本低，与传统的WDM-PON相比，在OLT中所需要的接收机数量最少。
在美国NEC实验室的研究小组搭建了一种基于OFDM的虚拟PON构架, 其支持EPON、GPON共存, 且可利用OFDM子载波实现带宽虚拟化和数据分离。子载波集可以动态的分给不同类型的服务和采用不同的调制格式[6]。实验已经实现两个带业务量的OUN信号通过10Gb/s的数据信道和一个RF WIMAX信道OFDM-PON传输时, 数据的吞吐量没有发生任何变化[8]。
5结论
梋舓虽然当前PON网络以其较高的带宽和较强的稳定性能够满足当前用户的需求, 但是人们对带宽的需求随着媒质质量的提高和网络在人们生活中扮演的角色越来越重要会越来越高, 当前的技术将难以满足其要求。OFDM-PON以其较强的灵活性、较低的成本、较简单的管理方式、更高的接入速率和更安全的数据传输的优势, 会受到运营商的青睐, 也是未来光接入网发展的必然趋势。
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下一代光接入技术10GEPON 篇8
关键词：宽带,全业务,10G EPON,接入
电信运营商的整合变革之后, 三大电信运营商均可经营以话音为主的固定业务和移动业务的全业务运营商。但这只是全业务运营的第一步。随着三网融合的进一步深化, 能够满足人们未来需求的全业务, 是涵盖电信、互联网、多媒体、商务、娱乐等多种应用领域的全业务。如何满足用户对高带宽接入的需求, 成为电信运营商需要面对的难题之一。具有高带宽、大分光比以及和EPON平滑兼容的10G EPON技术, 为运营商解决快速灵活和低成本的宽带网络建设, 满足用户20M以上带宽接入需求等问题提供了一个较为合适的选择。
1 10G EPON技术产生背景
EPON/GPON技术作为“光进铜退”的主要接入技术之一, 因其技术简单、速率高、可扩展性好、组播实现方便, 和外线部分相对简单、不需要电源、不需要维护室外机柜等优点, 在接入层的建设中得到了广泛的应用。而光纤, 这一具有大容量、高速率、受电磁干扰影响小等优点的通信介质, 随着EPON/GPON技术的应用, 逐渐接近或者进入到用户的家中。光纤入户之后, 未来潜力几乎可以无限大。
虽然EPON/GPON技术已经提供用户10M~20M的接入带宽, 但是随着IPTV、双向视频以及在线游戏等越来越多大流量宽带业务的开展与普及, 用户对带宽的需求将快速增加, 据预测, 未来每用户的带宽需求将达到50~100Mbps。而无论是EPON还是GPON, 现有的PON口的GE带宽都会很快出现新的瓶颈。因此用户对接入带宽的增加, 需要下一代的PON网络提供更高的接入带宽。
另一方面, “光进铜退”之后, 由于大量采用FTTB模式进行规划建设, 一个扁平化、无源的光网络雏形已经形成。网络运营商可以利用正在建造的接入网而不必构建新的网络, 也要求新技术能够在已经形成的光接入网络架构上运作, 能够实现网络的平滑过渡。因此, 下一代PON技术已经成为业界的研究热点。
10G EPON技术因为标准进展迅速, 产业链成熟速度快, 兼容性好等优点, 已经成为下一代PON技术的主流, 为光网络的可持续发展和演进奠定了基础, 成为宽带接入技术的最好选择之一。
2 10G EPON技术标准
10G EPON的标准为IEEE 802.3av, 10G EPON的标准制定从2006年开始, 2009年9月11日获得正式批准。IEEE工作组开发802.3av标准最重要的要求就是与现有EPON网络的兼容和平滑升级, 并与以太网速率10倍增长的步长相匹配。因此进行了多方面的实现:
(1) 10G EPON支持对称和非对称模式。对称模式时, 上行和下行速率均可达到10Gb/s。非对称模式时, 上行速率1Gb/s, 下行速率10Gb/s。充分满足不同用户的需求。
(2) 10G EPON绝大部分继承了EPON的标准。在业务互通、管理与控制方面, 与EPON兼容。上行采用双速率突发模式接受技术, 下行采用双波长波分, 使得10G EPON与现有EPON的ONU在同一ODN下实现了良好的共存。如图1。
(3) 10G EPON采用64B/66B线路编码, 效率高达97%;更高的链路光功率预算 (29d B) ;FEC功能采用RS (255, 223) 编码, 可以使光功率预算相对于FEC增加5~6d B。
3 10G EPON技术特点
10G EPON技术标准的主要特点在于充分利用10GE和EPON等成熟技术, 实现更高的传输速率和更丰富的物理层规格, 并与EPON技术兼容。
3.1 更高的传输速率
测试结果表明:10G EPON非对称模式下下行吞吐量可以达到8.3Gbit/s以上 (FEC开销约为13%) , 对称模式的上行吞吐量也超过8Gbit/s。波长分配如图2。
3.2 丰富的物理层规格
10G EPON分别定义了10GBASE-PR和10/1GBASE-PBX的物理层要求, 并规定了3类共6种物理层规格, 以满足不同的链路损耗要求。功率预算如下表所示, 10G EPON的功率预算可以支持传输距离20KM和1:32分光比。
3.3 对10GE和EPON的继承
10GE技术已经非常成熟, 因此10G EPON充分利用了10GE接口的技术标准和现有基础 (比如采用10GE的物理层编码和以太网的帧格式) , 从而降低了实现难度和成本。为了降低10Gbit/s突发光模块的实现难度, 对称速率的上行方向保持了与EPON相同的指标要求, 并把自动功率调整的稳定时间提高到800ns, 显著降低了光模块实现的复杂性和成本。
3.4 与现有EPON的兼容和共存
10G EPON是EPON的平滑升级, 10G EPON不但能够与EPON完全共用ODN系统, 10G EPON的OLT还能直接与EPON的ONU互通。如果采用WDM方式, 还可以实现10G EPON的OLT与GPON ONU的兼容。
4 10G EPON的运维方案
由于10G EPON对EPON的兼容性和继承性, 因此随着EPON运维方案在设备开通和管理、网络监控、网络安全、业务发放和服务保障等方面的日趋成熟, 10G EPON的运维方案与其一脉相承。
4.1 10G EPON与EPON有相似的业务模型
在设备类型、应用场景以及业务标识映射等方面, 10G EPON与EPON相似, 而且更容易学习和接受。针对不同的ONU设备, 电信市场定义了不同的设备类型, 如MTU、MDU、SBU、HGU、SFU等, 应用于不同的业务场景。10G EPON只对各类型的接口定义稍作修改, 用户模型和业务模型则仍沿用EPON的模型。
4.2 10G EPON与EPON有相似的业务参数
10G EPON和EPON的配置、性能、告警参数来源于同一规范, 10G EPON仅增补相关参数。在带宽规划参数方面, 10G EPON定义的固定带宽、保证带宽和尽力而为带宽, 与EPON完全一致;10G EPON只需通过简单配置, 修改精度和范围, 就可以完全沿用EPON的故障诊断参数。因此, 10G EPON基本可以沿用EPON的配置、性能和告警。
4.3 10G EPON与EPON有一致的管理机制
在管理模式上, 10G EPON沿用并增加了EPON的扩展OAM定义, 具有多种管理模式, 包括扩展OAM、扩展OAM+SNMP和扩展OAM+TR069三种方式。而且10G EPON完全使用了EPON北向接口参数, 接口无需重新开发, 业务支撑系统无需修改, 运维流程无需变更。
5 10G EPON的产业链
目前对10G EPON投入研究的硬件厂商主要有光模块厂商、芯片厂商和设备制造商。10G EPON的光模块在2008年上半年就可以供货, 现已能够批量提供对称和非对称的光模块产品。在芯片方面, PMC-Sierra公司在2008年7月率先在业界进行了10G EPON演示, 至今已有多家芯片厂家投入了10G EPON芯片的研发。设备方面, 多家主流设备制造厂商均发布了10G EPON产品, 并已实现10G EPON系列产品的ASIC化和批量生产。
2010年以来, 国内三大运营商先后开始了10G EPON的规模部署, 超过40万线的应用规模涵盖了校园宽带网、政企高端客户高宽带接入、城域网宽带网络的提速改造等多种应用场景。洛阳联通在某高校的宽带网络建设中使用了10G EPON技术, 成功满足了校园网密集型高带宽对接入网络的需求。
6 结束语
综上所述, 10G EPON标准发展迅速, 兼容性好, 产业链成熟速度快。在带宽上与现有的宽带接入技术相比有很大优势, 并且可以继承EPON大规模部署的成熟经验, 在不改变目前ODN网络的情况下, 与EPON共存并实现平滑升级过渡。因此10G EPON是适合于未来宽带接入的理想技术。
参考文献
[1]IEEE 802.3av:Physical Layer Specifications and Management Parameters for10Gb/s Passive Optical Networks[1]IEEE 802.3av:Physical Layer Specifications and Management Parameters for10Gb/s Passive Optical Networks