光纖通信技術(shù)光纖接入技術(shù)授課教師：無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)01ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)02以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)03吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)0401無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息網(wǎng)通常由核心主干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)組成，其模型如下圖所示。接入網(wǎng)處于城域網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)之間，它是大量用戶(hù)駐地網(wǎng)進(jìn)入城域網(wǎng)的橋梁。下面將簡(jiǎn)要介紹幾種常見(jiàn)的光纖接入網(wǎng)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PassiveOpticalNetwork，PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須向其提供能量就可運(yùn)行，它的優(yōu)點(diǎn)是能避免外圍設(shè)備的電磁干擾和雷電影響。在PON中，不包含任何有源光器件，這樣可以減少線路和外圍設(shè)備的故障率，提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)可以大量節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。PON具有良好的業(yè)務(wù)透明性，原則上講任何速率和制式的信號(hào)都可以在PON上傳輸。光線路終端（OLT）、光配線網(wǎng)絡(luò)（ODN）以及光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）是構(gòu)成PON的基本要素?？筛鶕?jù)ONU在光纖接入網(wǎng)（OAN）中所處位置的不同將OAN劃分為光纖到路也（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到辦公室（FTTO）和光纖到戶(hù)（FTTH）等多種應(yīng)用類(lèi)型。PON網(wǎng)絡(luò)模型如下圖所示。02ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在PON網(wǎng)絡(luò)中采用ATM信元作為信息基本結(jié)構(gòu)的ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（ATMPassiveOpticalNetwork，APON）技術(shù)利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，再結(jié)合無(wú)源分路器實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖和OLT的共享。早在20世紀(jì)90年代之前，幾個(gè)全球最大的電信運(yùn)營(yíng)商就開(kāi)始討論發(fā)展一種能支持話音、數(shù)據(jù)、視頻的接入網(wǎng)全業(yè)務(wù)解決方案。在21個(gè)全球主要電信運(yùn)營(yíng)商為主的FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)）集團(tuán)的不懈努力下，在1998年10月通過(guò)了全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)采用的APON格式標(biāo)準(zhǔn)（ITU-TG.983.1）；于2000年4月批準(zhǔn)其控制通道規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)（ITU-TG.983.2）；于2001年發(fā)布了關(guān)于波長(zhǎng)分配的標(biāo)準(zhǔn)（ITU-TG.983.3），利用波長(zhǎng)分配增加業(yè)務(wù)能力的寬帶光接入系統(tǒng)。ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)1．APON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)APON系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)，如下圖示。作為點(diǎn)到多點(diǎn)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)容，同時(shí)加上ODN的靈活性，使得APON系統(tǒng)支持更多種類(lèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以針對(duì)用戶(hù)的分散和對(duì)于業(yè)務(wù)階段性實(shí)施的不同需求，通過(guò)APON系統(tǒng)實(shí)施一步到位的方案，不僅可以滿足大用戶(hù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求，而且可以避免重復(fù)投資和重復(fù)施工。ATM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)2．APON的工作方式在傳輸下行方向上，OLT將到達(dá)各個(gè)ONU的下行業(yè)務(wù)組裝成幀，然后以廣播的方式發(fā)送到下行信道上，各個(gè)ONU收到所有的下行信元后，根據(jù)信元頭信息從中取出屬于自己的信元；在上行方向上，由OLT輪詢(xún)各個(gè)ONU，得到ONU的上行帶寬要求，OLT合理分配帶寬后，以上行授權(quán)的形式允許ONU發(fā)送上行信元，即只有收到有效上行授權(quán)的ONU才有權(quán)利在上行幀中占有指定的時(shí)隙。在APON系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)有多址和接入控制技術(shù)、突發(fā)信號(hào)的發(fā)送和接收技術(shù)、快速比特同步技術(shù)以及安全保密等。APON的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)是分階段實(shí)施的，初期主要是VP專(zhuān)線業(yè)務(wù)。相對(duì)普通專(zhuān)線業(yè)務(wù)，APON提供的VP專(zhuān)線業(yè)務(wù)設(shè)備成本低、體積小、系統(tǒng)可靠穩(wěn)定且性?xún)r(jià)比有一定優(yōu)勢(shì)；第二步實(shí)現(xiàn)一次群和二次群電路仿真業(yè)務(wù)，提供企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的連接、企業(yè)電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；第三步實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口，提供互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)業(yè)務(wù)和VLAN業(yè)務(wù)。以后逐步擴(kuò)展至其他業(yè)務(wù)，成為名符其實(shí)的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)。03以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)隨著技術(shù)的發(fā)展，一種新型的PON技術(shù)以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON）出現(xiàn)了。它是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺(tái)和TDM（TimeDivisionMultipexing）、MAC（MediaAccessControl）方式提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。它的優(yōu)勢(shì)主要有容易擴(kuò)展、易于升級(jí)、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單，提供非常高的帶寬且分配靈活。在EPON系統(tǒng)中，并不需要特別復(fù)雜的協(xié)議，就可以將光信號(hào)準(zhǔn)確地傳送到最終用戶(hù)終端，來(lái)自終端用戶(hù)的數(shù)據(jù)也能被集中傳送到中心網(wǎng)絡(luò)上。在物理層，EPON通過(guò)新增加的MAC控制命令來(lái)控制和優(yōu)化各個(gè)ONU與OLT之間突發(fā)性數(shù)據(jù)通信和實(shí)時(shí)的TDM通信；在第二層，EPON采用成熟的全雙工TDM技術(shù)，此時(shí)，由于ONU在自己的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，因此沒(méi)有碰撞，也就不需要CDMA/CD，可以充分利用帶寬。以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在EPON系統(tǒng)中，有以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：（1）測(cè)距。由于EPON采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，而此時(shí)各個(gè)ONU與OLT之間的邏輯距離是不等的，因此，需要一種方法來(lái)確定每一個(gè)ONU與OLT之間的邏輯距離，這樣就可以確定不同的ONU相應(yīng)的發(fā)送延時(shí)時(shí)間，從而使不同的ONU將信號(hào)同時(shí)傳送到OLT端并復(fù)用在一起。數(shù)字計(jì)時(shí)技術(shù)的帶內(nèi)開(kāi)窗測(cè)距法是目前比較成熟的測(cè)距方法。（2）突發(fā)接收。ONU與OLT之間的距離不同以及線路特性差異將導(dǎo)致OLT接收到的各個(gè)ONU發(fā)送的功率不同，而ONU本身發(fā)送的功率相同，這就要求OLT接收機(jī)能實(shí)現(xiàn)突發(fā)接收功能。（3）帶寬分配。上行信道中的傳輸是采用時(shí)分復(fù)用接入方式來(lái)共享光纖的，帶寬則根據(jù)ONU的需要，由OLT分配。各個(gè)ONU收集來(lái)自用戶(hù)的信息并高速向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時(shí)隙，提高上行帶寬的利用率。根據(jù)不同用戶(hù)的業(yè)務(wù)類(lèi)型與業(yè)務(wù)特點(diǎn)合理分配信道帶寬，在帶寬相同的情況下可以承載更多的終端用戶(hù)，從而降低用戶(hù)成本，最有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（4）時(shí)鐘提取。一般系統(tǒng)的運(yùn)行速率非常高，此時(shí)同步問(wèn)題的解決就非常重要。在EPON系統(tǒng)中，同步的最核心點(diǎn)就是ONU和OLT以及上下行比特碼的時(shí)鐘一致，目前一般采用的方法就是利用PLL（PhaseLockedLoop）從下行信號(hào)中提取時(shí)鐘，使用幀同步字檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)幀同步。（5）傳輸質(zhì)量。當(dāng)傳輸話音和視頻業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)延時(shí)要求很高。為了保證該類(lèi)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，可采用的方法是對(duì)不同服務(wù)質(zhì)量要求的信號(hào)設(shè)置不同的優(yōu)先權(quán)等級(jí)；或者采用保留帶的方法，提供一個(gè)開(kāi)放的高速通道，不傳輸數(shù)據(jù)，而專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳輸語(yǔ)音業(yè)務(wù)。（6）安全問(wèn)題。在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式下，EPON的下行信道以廣播的方式發(fā)送給與此相連接的所有ONU，每個(gè)ONU都可以接收OLT發(fā)送的信息，這樣就會(huì)產(chǎn)生安全隱患，要保證安全，就必須將送給每個(gè)ONU的下行信號(hào)加密。目前使用比較多的是DES（DataEncryptionStandard）和AES（AdvancedEncryptionStandard）。04吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，GPON）技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的新一代寬帶無(wú)源光接入技術(shù)。GPON支持多種速率等級(jí)，可以支持上下行不對(duì)稱(chēng)速率，下行2.5Gbit/s或1.25Gbit/s，上行1.25Gbit/s或622Gbit/s，根據(jù)實(shí)際需求來(lái)決定上下行速率。GPON提