基于EPON的寬帶網(wǎng)接入技術

1、基于epon的新型寬帶接入技術研究a new broadband access technology based on eponxxx（中國民航大學通信與信息系統(tǒng) 研一）摘要：ftth（fiber to the home）是將光網(wǎng)絡單元（onu）安裝在住家用戶或企業(yè)用戶處，是 fttx 的一種接入方式，是最靠近用戶的光接入網(wǎng)應用類型。epon是 pon 技術中技術最成熟，應用最廣的一種，以其成本低、維護簡單、容易擴展、易于升級，提供非常高的帶寬，服務范圍大，帶寬分配靈活，使得 ftth商用成為一種可能，并成為未來 45 年我國電信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新亮點。本論文首先對近幾年來寬帶接入及其相關領域出

2、現(xiàn)的新概念、新技術和新系統(tǒng)作了一個簡單介紹，其中概述了光接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)和應用類型，以及 ftth 中點對點，點對多點的兩種技術模式。其次，對組建 ftth 可以用到的幾種技術如 apone、pon、gpon 等作了較為詳細的論述和比較，分析了其中的關鍵技術,如 olt 的測距，帶寬的分配，快速比特同步等。并闡述了選用 epon 實現(xiàn) ftth 的理由。接下來，作者通過自己親自參加的遼寧石油化工大學教師公寓接入校園網(wǎng)工程規(guī)劃、部署及工程實施，詳細介紹了用 epon 實現(xiàn) ftth、fttb 的寬帶接入技術理論，設備構(gòu)建及工程測試等具體工作。并結(jié)合實際情況，解決了現(xiàn)場施工中存在的其它問題，通過各

3、種專業(yè)測試，該工程完全滿足技術指標要求。關鍵詞：ftth epon 寬帶接入網(wǎng) 基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡abstract: ftth (fiber to the home) is the optical network unit (onu) installed on the home user or business user, is a fttx access, is the closest to the users application of the type of optical access network. ftth is being promoted in china, at th

4、e same time, with the gradual maturity of pon technology, particularly epon (ethernet passive optical network) is the pon technology in the most mature technology, the most widely used one by ieee802.3efm (ethernet for the first mile) put forward. it is its low cost, simple maintenance, easy expansi

5、on, easy upgrade, to provide very high bandwidth services, bandwidth allocation and flexible, making ftth may be a business and become the next 4 to 5 years of chinas telecom industry development the new bright spot. epon is the use of so-called passive optical network (pon) topology of the realizat

6、ion of carrying a variety of business ethernet signal transmission in the form of a network, that is, the pon fiber-optic transmission of the changes in the length of the ethernet frame signal, the basic principles of apon with a similar structure and g. .983 on the basis of trying to retain the ess

7、ence of the apon - physical layer pon, and ethernet to replace the atm as a data link layer protocol. so as to provide a greater bandwidth, lower cost and wider operational capacity of the new combination.keywords: epon; broadband access; fiber to the home; ethernet passive optical networks1 引言由于int

8、ernet 業(yè)務的爆炸式增長，作為用戶與核心網(wǎng)之間橋梁的接入網(wǎng)由于帶寬限制成為用戶與核心網(wǎng)之間的“瓶頸”。普通的adsl技術無法提供長距離及高速寬帶等系列服務，已漸漸無法滿足用戶需求?？商峁┤珮I(yè)務、高速率的ftth（光纖到戶）光接入網(wǎng)就成為了寬帶接入網(wǎng)的最有效的解決方案。本文研究了ftth的構(gòu)成與實現(xiàn)，詳細闡述了光接入網(wǎng)的構(gòu)成及各個組成部分。重點介紹了實現(xiàn)fttx的關鍵技術。2 用 pon 實現(xiàn) ftth 的技術2.1 pon 接入技術簡介pon 就是指帶無源器件的光纖網(wǎng)絡。無源光纖網(wǎng)絡與有源光纖網(wǎng)絡之間的區(qū)別在于它以一對光無源分路器取代了有源光纖網(wǎng)絡中的遠端光纖設備（rolt）。其采用的傳輸

9、協(xié)議為tdma或tcm方式。無源光纖網(wǎng)絡的傳輸距離及容量受到一定限制，它的優(yōu)越性在于不需要機房，降低了維護的工作量與費用。pon 接入技術采用了無源分光器，因而大大簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、節(jié)省了寶貴的光纖資源，下面就典型的 n 個節(jié)點的接入進行一下比較與分析。傳統(tǒng)的光纖接入方式普遍采用點到點的接入方式，如圖2.1。圖2.1 點對點方式：需要 2n 個收發(fā)模塊，光纖總長度為 n*(d1+d2)局端的 olt 代表架式光收發(fā)模塊，假設接入 n 個節(jié)點，那么需要 2n 個光收發(fā)模塊，假設光纖長度分為 d1 和 d2 兩段，那么光纖的總長度為 n*（d1+d2）。采用 pon 方式的點到 n 點接入方式如圖2.

10、2所示。圖2.2 pon 方式：需要n+1個收發(fā)模塊,光纖數(shù)量為（d1+n*d2）總體來看，pon 技術的關鍵是在線路中引入了無源的分路器，這使得系統(tǒng)設備的理論成本和線路成本均可以較傳統(tǒng)的p2p技術有較大幅度的優(yōu)化，還可以增強oam能力和qos水平；另外，由于分路器是無源器件，維護簡單，環(huán)境適應能力強。2.2 epon（ethernet pon）epon 就是利用無源光網(wǎng)絡（pon）的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)承載多種業(yè)務的以太網(wǎng)信號傳輸?shù)囊环N網(wǎng)絡形式，即pon光纖中傳輸?shù)氖情L度變化的以太網(wǎng)幀信號，其基本原理是在與 apon 類似的結(jié)構(gòu)和 g.983 的基礎上，設法保留了 apon 的精華部分物理層 pon

11、，而以以太網(wǎng)代替 atm 作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。從而構(gòu)成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業(yè)務能力的新的結(jié)合體。epon 采用點到多點結(jié)構(gòu)，無源光纖傳輸方式，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務。目前，ip/ethernet 應用占到整個局域網(wǎng)通信的 95%以上，epon 由于使用上述經(jīng)濟而高效的結(jié)構(gòu)，從而成為連接接入網(wǎng)最終用戶的一種最有效的通信方法。10gbit/s以太主干和城域環(huán)的出現(xiàn)也將使 epon 成為未來全光網(wǎng)中最佳的最后一公里的解決方案。 在一個 epon 中，不需任何復雜的協(xié)議，光信號就能準確地傳送到最終用戶，來自最終用戶的數(shù)據(jù)也能被集中傳送到中心網(wǎng)絡。在物理層，epon 使用 1000bas

12、e的以太 phy，同時在 pon 的傳輸機制上，通過新增加的 mac 控制命令來控制和優(yōu)化各光網(wǎng)絡單元(onu)與光線路終端(olt)之間突發(fā)性數(shù)據(jù)通信和實時的tdm 通信，在協(xié)議的第二層，epon 采用成熟的全雙工以太技術，使用 tdm，由于onu 在自己的時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)報，因此沒有碰撞，不需 cdma/cd，從而充分利用帶寬。另外，epon 通過在mac 層中實現(xiàn) 802.1p 來提供與 apon 類似的 qos。2.2.1 epon 的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)一套典型的 epon 系統(tǒng)由olt，onu/ont，pos 組成。如圖2.3所示。olt 位于根節(jié)點，通過 odn 與各個onu相連，在下行方向，

13、olt 提供面向無源光纖網(wǎng)絡的光纖接口；在上行方向，olt 將提供了 ge（gigabit ethernet）。將來 10gbit/s 的以太網(wǎng)技術標準定型后，olt 也會支持類似的高速接口，為了支持其他流行的協(xié)議，olt還可支持 atm, fr 以及 oc3/12/48/192 等速率的 sdh/sonet 的接口標準。olt 通過支持 e1 接口來實現(xiàn)傳統(tǒng)的 tdm 話音的接入。在 epon 的統(tǒng)一網(wǎng)管方面，olt 是主要的控制中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡管理的主要功能。pos（passive optical splitter）是無源光纖分支器，是一個連接 olt 和 onu 的無源設備。onu 放在用

14、戶駐地側(cè)，接入用戶終端。圖2.3 epon網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)2.2.2 epon 的層次模型對于以太網(wǎng)技術而言，pon 是一個新的媒質(zhì)。802.3 工作組定義了新的物理層。而對以太網(wǎng) mac 層以及 mac 層以上則盡量做最小的改動以支持新的應用和媒質(zhì)。epon的層次模型按照2003年1月發(fā)布的ieee 802.3ah draft 1.3 規(guī)定如圖2.4。epon 系統(tǒng)通過一條共享光纖將多個 dte 連接起來，其拓撲結(jié)構(gòu)為不對稱的基于無源光分路器的樹形分支結(jié)構(gòu)。mpcp 就是使這種拓撲結(jié)構(gòu)適用于以太網(wǎng)的一種控制機制。epon 作為 efm 討論標準的一部分，建立在 mpcp（muti-point con

15、trol protocol多點控制協(xié)議）基礎上，該協(xié)議是 mac control 子層的一項功能。mpcp 使用消息，狀態(tài)機，定時器來控制訪問 p2mp（點到多點）的拓撲結(jié)構(gòu)。在 p2mp 拓撲中的每個onu 都包含一個 mpcp 的實體，用以和 olt 中的 mpcp 的一個實體相互通信。作為 epon/mpcp 的基礎，epon 實現(xiàn)了一個 p2p 仿真子層，該子層使得 p2mp 網(wǎng)絡拓撲對于高層來說就是多個點對點鏈路的集合。該子層是通過在每個數(shù)據(jù)報的前面加上一個 lld（logical link identification）邏輯鏈路標識來實現(xiàn)的。該 llid 將替換前導碼中的兩個字節(jié)。

16、pon 將拓撲結(jié)構(gòu)中的根結(jié)點認為是主設備，即 olt；將位于邊緣部分的多個節(jié)點認為是從設備，即 onus。mpcp 在點對多點的主從設備之間規(guī)定了一種控制機制以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)有效的發(fā)送和接收。系統(tǒng)運行過程中上行方向在一個時刻只允許一個onu發(fā)送，位于olt的高層負責處理發(fā)送的定時、不同onu 的擁塞報告、以便優(yōu)化pon系統(tǒng)內(nèi)部的帶寬分配。epon 系統(tǒng)通過 mpcpdu 來實現(xiàn)olt與onu之間的帶寬請求、帶寬授權(quán)、測距等。mpcp 涉及的內(nèi)容包括onu發(fā)送時隙的分配，onu的自動發(fā)現(xiàn)和加入，向高層報告擁塞情況以便動態(tài)分配帶寬。mpcp多點控制協(xié)議位于mac control子層。mac contro

17、l向mac 子層的操作提供實時的控制和處理。圖2.4 epon的層次模型2.2.3 epon的工作原理1. 信號復用 epon 系統(tǒng)采用 wdm 技術，實現(xiàn)單纖雙向傳輸（強制）。圖2.5 epon工作原理為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術：2. 下行數(shù)據(jù)流采用時分復用（tdm）技術； 從局端接口單元發(fā)送的信號按時分復用依次送到各個用戶單元。圖2.6 epon中的下行數(shù)據(jù)流3. 上行數(shù)據(jù)流采用tdma技術圖2.7 epon中的上行數(shù)據(jù)流在圖 2.6中下行數(shù)據(jù)采用廣播方式從 olt 發(fā)給多個 onu，根據(jù) ieee802.3 協(xié)議，這些數(shù)據(jù)包是不定長的，最長可以達到

18、 1518 字節(jié)。每個包攜帶的信頭唯一標識了數(shù)據(jù)需要到達的是 onu1、onu2 還是 onu3，此外有一些包是發(fā)給所有的 onu，稱為廣播包，還有一些包是發(fā)給一組 onu 的，稱為多播包。數(shù)據(jù)流通過分束器后分為 3 路獨立的信號，每路信號都含有發(fā)給所有特定 onu 的數(shù)據(jù)包。當 onu 接收到數(shù)據(jù)流時，只提取發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包，將發(fā)給其他 onu 的數(shù)據(jù)包丟棄。例如，在圖2.6中 onu1 接收到了數(shù)據(jù)包 1、2、3，但只將數(shù)據(jù)包 1 發(fā)送給終端用戶。 圖2.7顯示上行數(shù)據(jù)流采用時分復用技術，每個 onu 都分配一個傳輸時隙。這些時隙是同步的，因此當數(shù)據(jù)包耦合到一根光纖中時，不同 onu 的數(shù)

19、據(jù)包不會產(chǎn)生干擾。例如，onu1 在第 1 個時隙傳輸數(shù)據(jù)包 1，onu2 在第 2 個沒有占用的時隙傳輸數(shù)據(jù)包 2，onu3 在第 3 個沒有占用的時隙傳輸數(shù)據(jù)包 3。 onu 發(fā)給 olt 的上行業(yè)務流使用時分復用技術，每個 onu 在特定的時隙傳輸，避免傳輸沖突。2.2.4 epon中的關鍵技術1. 系統(tǒng)同步 系統(tǒng)同步是指由于 epon 上行為多點到一點的拓撲結(jié)構(gòu)，每個 onu 發(fā)送時隙必須與 olt 的系統(tǒng)分配的時隙保持一致，以防止各個 onu 上行數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞。onu側(cè)的時鐘應與 olt 側(cè)的時鐘同步。epon 時鐘同步采用時間標簽方式。在 olt 側(cè)有一個全局的計數(shù)器，下行方向 o

20、lt 根據(jù)本地的計數(shù)器插入時鐘標簽，onu 根據(jù)收到的時鐘標簽修正本地計數(shù)器，完成系統(tǒng)同步；上行方向 onu 根據(jù)本地的計數(shù)器插入時鐘標簽，olt 根據(jù)收到的時鐘標簽完成測距。 2. onu 的自動識別onu 自動加入目的是通過系統(tǒng)的自動運行，不需人工干預的完成對新 onu 的發(fā)現(xiàn)和注冊，使新 onu 能夠自動加入到 epon 系統(tǒng)而不影響其他 onu 運行。efm對解決注冊沖突提出了兩種方案：1) 隨機延遲時間發(fā)生注冊沖突時，發(fā)生沖突的 onu 仍然每次都響應注冊授權(quán)，但是在響應開窗時隨機延遲一定時間（但必須保證 onu 隨機延遲后的應答仍然可以落在開窗內(nèi)）。采用隨機延遲時間的方法可以縮短

21、onu 加入系統(tǒng)的時間，但是需要增大注冊開窗的長度，這樣會降低系統(tǒng)的帶寬利用率。2) 隨機跳過開窗發(fā)生注冊沖突時，發(fā)生沖突的 onu 隨機跳過若干個注冊授權(quán)后才重新響應。如果注冊授權(quán)的周期為 1s，那么發(fā)生沖突的 onu 可隨機延時 18s(系統(tǒng)可配置)，然后繼續(xù)等待注冊授權(quán)。采用隨機跳過開窗的方法比隨機延遲時間需要多花一些時間，但是不需增大注冊開窗，不會影響系統(tǒng)的帶寬利用率。3. epon 中 tdm 業(yè)務的傳輸盡管數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬需求正快速增長，但現(xiàn)有的電路業(yè)務還有很大的市場，在短期內(nèi)仍將發(fā)揮其巨大的作用，在今后幾年內(nèi)仍是業(yè)務運營商的主要收入來源。所以在 epon 系統(tǒng)中承載電路交換網(wǎng)業(yè)務，

22、將分組交換業(yè)務與電路交換業(yè)務結(jié)合有利于 epon 的市場應用和滿足不同業(yè)務的需要。因此現(xiàn)在大家談論的 epon實際都是考慮網(wǎng)絡融合需求的多業(yè)務系統(tǒng)。efm 對 tdm 在 epon 上如何承載，在技術上沒有作具體規(guī)定，但有一點是肯定的就是要兼容的以太網(wǎng)幀格式。如何保證 tdm 業(yè)務的質(zhì)量實際上也就成為多業(yè)務 epon 的關鍵技術之一。4. epon 中信息安全的考慮 根據(jù) ieee 802.3ah 規(guī)定，epon 系統(tǒng)物理層傳輸?shù)氖菢藴实囊蕴W(wǎng)幀，對此，802.3ah 標準中為每個連接設定 llid 邏輯鏈路標識，每個 onu 只能接收帶有屬于自己的 llid 的數(shù)據(jù)報，其余的數(shù)據(jù)報丟棄不再轉(zhuǎn)

23、發(fā)。不過 llid 主要是為了區(qū)分不同連接而設定，onu 側(cè)如果只是簡單根據(jù) llid 進行過濾很顯然還是不夠的。為此ieee 802.3ah 工作組從 2002 年下半年起召開幾次的會議，專門討論有關 epon 的鏈路安全性的問題，包括研究 apon 的 g.983 建議中攪動機制，802.1x 協(xié)議等，會議中另一個主要議題就是關于安全性的問題是單獨放在 epon 中解決，還是放到整個802 體系中解決。最終會議決定單獨成立一個任務組結(jié)合 epon 的具體情況，負責整個 802 體系的安全性問題的研究和解決。2003 年 1 月份以原 epon 安全小組的主要成員為主的新的工作組已經(jīng)召開會議

24、，將在盡量保證以太網(wǎng)體系架構(gòu)的基礎上，結(jié)合 802.1x、802.10 等已有以太網(wǎng)關于安全性的協(xié)議，加強和完善 epon 和其他以太網(wǎng)應用的安全性。5. epon 中的以太網(wǎng)管理 對于以太網(wǎng)來說，第一英里接入是一個全新的應用。一個完整的新的電信級的管理被要求。和傳統(tǒng)的局域網(wǎng)不同，在第一英里的終端用戶不是按照以太網(wǎng)業(yè)務提供者的要求而配置的，第一英里包括局端設備（olt）和遠端設備（onu），因此，局端設備必須要有能力監(jiān)測業(yè)務提供網(wǎng)絡和用戶駐地網(wǎng)之間的物理鏈路和設備的一些重要的信息。efm 工作組已經(jīng)決定提供的 oam 功能包括：遠端錯誤指示，遠端環(huán)回，鏈路監(jiān)視。oam 的消息通道，采用長度/類

25、型域為 8809 的慢協(xié)議幀傳送 oam消息。 6. 關鍵協(xié)議多點控制協(xié)議（mpcp） 在采用點對多點(p2mp)通信的網(wǎng)絡設備中，主單元和從單元之間要采用點到多點控制協(xié)議(mpcp)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。epon 系統(tǒng)是一種典型的點到多點傳輸/接入設備，采用 mpcp，可以實現(xiàn)一個可控制的網(wǎng)絡配置，如 onu 的自動發(fā)現(xiàn)，終端站點的帶寬分配及查詢，監(jiān)控等。mpcp 協(xié)議在 mac 控制層實現(xiàn)，除 802.3 的 31 子句定義的消息外，還要引入5條新的控制消息：gate，report，register_req，register，register_ack。 采用 mpcp 可以優(yōu)化網(wǎng)絡資源，如

26、：利用測距，可以實現(xiàn)多個 onu 共享傳輸線路，提升了帶寬利用率：onu 可以報告其帶寬需求，使網(wǎng)絡管理者根據(jù)情況進行動態(tài)帶寬分配(dba)。 通過 p2p 仿真，mpcp 可以和現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)幀格式仍然被保留，對等層之間的通信可以由網(wǎng)橋來控制，生成樹算法可以用來消除環(huán)路。mpcp協(xié)議的實現(xiàn)過程如圖2.8所示。圖2.8 mpcp 協(xié)議的實現(xiàn)過程mpcp 消息幀（mpcpdu）結(jié)構(gòu)是 64 字節(jié)的 mac 控制幀。其結(jié)構(gòu)如表2.1所示。表2.1 mpcpdu結(jié)構(gòu)7. 動態(tài)帶寬分配（dba） 帶寬分配分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)帶寬由打開的窗口尺寸決定，動態(tài)帶寬則根據(jù) onu 的需要，

27、由 olt 分配。dba 技術是 mac 層技術關鍵，它直接關系到上行信道的利用率和數(shù)據(jù)時延。tdma 方式的最大缺點在于其帶寬利用率較低，采用dba 可以提高上行帶寬的利用率，在帶寬相同的情況下可以承載更多的終端用戶，從而降低用戶成本。另外，dba 所具有的靈活性為進行服務水平協(xié)商（sla）提供了很好的實現(xiàn)途徑。 實現(xiàn)帶寬動態(tài)分配的關鍵在于如何獲得 onu 的實際狀態(tài)，各種 dba 算法獲得onu 狀態(tài)的手段不同，目前 mac 層爭論的焦點就是 dba 算法和 802.3.ah 標準中是否確定統(tǒng)一的 dba 算法。目前的方案是基于輪詢的帶寬分配方式，即 olt 采用輪轉(zhuǎn)的方式對各 onu 進

28、行輪詢，onu 在傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)流中嵌入其緩沖區(qū)內(nèi)等待以太數(shù)據(jù)包發(fā)送請求控制信息，olt 對各個 onu 大小不一的帶寬請求信息按照限定最大發(fā)送窗的分配方案分別進行授權(quán)。動態(tài)帶寬分配算法就是實時地（ms/s 量級）改變 epon 的各 onu 上行帶寬的機制。epon 中如果用帶寬靜態(tài)分配，對數(shù)據(jù)通信這樣的變速率業(yè)務很不適合，如按峰值速率靜態(tài)分配帶寬則整個系統(tǒng)帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低，而動態(tài)帶寬分配使系統(tǒng)帶寬利用率大幅度提高。通過 dba，我們可以根據(jù) onu 突發(fā)業(yè)務的要求，通過在 onu 之間動態(tài)調(diào)節(jié)帶寬來提高 pon 上行帶寬效率。由于能更有效地利用帶寬，網(wǎng)絡管理員可以在一個已有

29、的 pon 上增加更多用戶，終端用戶也可以享有更好的服務，如用戶可以用到的帶寬峰值可以超過傳統(tǒng)的固定分配方式的帶寬。 根據(jù) epon 的特點及 itu-t的g983 建議，可以得出對動態(tài)帶寬分配設計的具體要求有：業(yè)務透明；高帶寬利用率；低時延和低時延抖動；公平分配帶寬，健壯性好，實時性強。動態(tài)帶寬分配采用集中控制方式：所有的 onu 的上行信息發(fā)送，都要向 olt 申請帶寬，olt 根據(jù) onu 的請求按照一定的算法給予帶寬（時隙）占用授權(quán)，onu 根據(jù)分配的時隙發(fā)送信息。其分配準許算法的基本思想是：各 onu 利用上行可分割時隙反映信元到達的時間分布并請求帶寬，olt 根據(jù)各 onu 的請求

30、公平合理地分配帶寬，并同時考慮處理超載、信道有誤碼、有信元丟失等情況的處理。onu 可能經(jīng)常要斷開（特別是在 ftth 情況下），已經(jīng)斷開的 onu 不應再占用網(wǎng)絡帶寬。解決這個問題的方法有：使新的請求在許可信號后的 rtt+t 時間內(nèi)到達；如果請求（k個）丟失了就意味著onu已經(jīng)斷開；下次詢問此 onu 前先等待 1 分鐘。這樣可使斷開 onu 只占用大約 0.0005%的pon帶寬。在 pon 中，在傳輸會聚層上用流量容器來存儲管理上行帶寬分配的業(yè)務流，使pon 段帶寬利用率得到提高。分析表明，采用 dba，最大的帶寬利用率可達 80%，沒有 dba 時只有 40%。平均傳輸時延無 dba

31、 時為 100ms，而用 dba 時為10ms。3 實際系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)假設現(xiàn)有一項某大學教師公寓的校園網(wǎng)寬帶接入網(wǎng)絡工程，要求一方面教師公寓可以接入互聯(lián)網(wǎng)，一方面可以接入到教育網(wǎng) cernet。學校要求每戶至少 10m 帶寬接入。該教師公寓的情況如下：小區(qū)分為三個區(qū)域：a 區(qū)：高檔別墅區(qū)，共有 20 棟樓 40 戶；b 區(qū)：多層區(qū)，該區(qū)共有 15 棟 7 層高住宅樓共計 388 戶；c 區(qū)：為 6 棟高層建筑，計 570 戶。小區(qū)共計 998 戶。小區(qū)樓盤較為集中，距學校的中心機房大約 1.5km。小區(qū)與學校的分布如圖3.1。學校圖書館新機房及老機房距該小區(qū)分別為 1.5 公里和 2 公里，

32、分布放置兩臺學校核心網(wǎng)絡交換機華為的 s8016。教師公寓的多層及高層公寓目前已經(jīng)完成樓內(nèi)的語音及數(shù)據(jù)的電纜綜合布線。圖3.1 學校分布圖3.1 確定工程方案針對這樣的實際情況，對 a 區(qū)的 20 棟別墅實現(xiàn) ftth光纖到戶，對 bc 區(qū)的 21 棟樓實現(xiàn) fttb 光纖到樓接入。針對用戶群上網(wǎng)多為家庭上網(wǎng)，重保級別不是很高，故本次方案不與考慮雙設備，雙路由保護。該工程只選擇上聯(lián)至圖書館中心機房的核心交換機華為 s8016。3.2 采用epon接入epon 技術特點之一是組網(wǎng)非常靈活，承載業(yè)務全面。下面介紹一下 epon 的組網(wǎng)方式。根據(jù) odn（光分路器）的布放及層次可以組成樹形網(wǎng)、星形網(wǎng)

33、和鏈型網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。圖3.2a 星型圖3.2b 樹形圖3.2c 鏈型星形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，易于設計與工程施工，便于網(wǎng)絡升級擴容及障礙處理，目前被廣泛采用。 樹形網(wǎng)絡，如圖 3-2b，采用多級分光器實現(xiàn)，設計復雜，各級分光器耦合后最終分光比取決于各級分光比的乘積。如第一級為 1:2 ，第二級為 1：8 。則末級分光比為 2*8=16，設計時，光強度可以參照 1：16 分光器設計。這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常適合復雜的節(jié)點分布，能最大限度的節(jié)省光纖資源。缺點是不利于設計施工，障礙判斷困難。 鏈型網(wǎng)絡，如圖 3-2c，采用多級 1：2 的分光器，可以將所經(jīng)過的節(jié)點接入，適合分散的節(jié)點接入。依據(jù) odn 的幾種分布方式

34、的技術特點，結(jié)合教師公寓實際，考慮日后的帶寬升級及以后的維護管理，我們采用星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，在小區(qū)內(nèi)確定一個合適的地點新建室外光纖配線箱，放置分光器，匯聚所有的節(jié)點光纖。如圖 3-4，根據(jù)樓盤分布及光纜管道實際，選擇一個光纜管道的匯聚點新建光纜配線箱放置 odn，同時考慮盡量在小區(qū)中心，我們將光配線箱放置在 c1#樓的東側(cè)。該位置既是光纜管道的中心，又是小區(qū)的中心。圖3.3 公寓樓盤及光纜管道分布每棟樓到光纖配線箱放 3 芯光纖（考慮到日后的擴容，本次工程只用一芯），光纜敷設。根據(jù)實際情況，小區(qū)的 40 戶別墅用戶采用 ftth 方式接入，其他多層用戶如果采用單獨的 httb 方式，目前的設備

35、廠家一般只提供最多 24 口的 onu，這樣對于高層公寓每樓洞需提供 96 個信息點計算，則至少需要 4 臺 onu，樓道機柜較大，不易安裝。并且由于業(yè)務開通率目前還不高，共享上行帶寬充裕，因此，在高層及多層采用 fttb+lan 方式接入是性價比最高的一種方式。如果日后用戶帶寬不夠的話，可以采用增加 onu 及減小分光器分光比的方法來提速。如圖3.4。圖3.4 fttb+lan系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.3 工程部署由上面的工程分析我們采用了結(jié)合方式對多層及高層公寓進行了交換機部署，本次工程采用了中興公司的二層以太網(wǎng)交換機s2852（48個100m全速fe，4個電口 1000m 上聯(lián)）及 s2824（24

36、口全速 fe），具體分配及布置如圖3.5。圖3.5 fttb+lan接入交換機分布將局端設備 zxa10 c200 放置在學校新圖書館的網(wǎng)絡機房內(nèi)，光分路器放置在靠近樓宇的光交接箱中進行分路，用戶光纖再分別拉到用戶家中，入戶光纖在單元內(nèi)打孔入戶后，通過塑料扣板布光纖到“ftth 智能終端盒”。在“ftth 智能終端盒” 出 5 類線連接到用戶終端設備。3.3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖3.6 系統(tǒng)整體架構(gòu)3.3.2 局端設備局端olt設備采用的是中興公司的zxa10 c200設備，該設備是一款中等容量，體積緊湊的高密度無源光接入局端設備，在 3u 高度的插箱內(nèi)，可以插入5個pon 板，每個 pon 板

37、4個或2個pon 口，提供最大640個ont，并且后期可以提供每個pon板8個pon 口，使 3u 的用戶數(shù)量達到1280個ont，用戶集成度達到業(yè)內(nèi)領先。設備支持 ieee802.3ah epon 標準，同時在設備體系結(jié)構(gòu)上支持對符合itu g.984 gpon 線卡的支持能力，后期開發(fā)的 gpon 線卡可以直接插入c200機框內(nèi)。3.3.3 分光器及布放 對于教師公寓 b 區(qū)及 c 區(qū)采用 fttb+lan 方式接入，采用1個1:32分光器， 1個1:16分光器和一個1:8分光器構(gòu)建。光分路器放置在靠近樓宇的光交接箱中進行分路。到樓道后進入樓道第 1 層的樓道一體機柜中每棟樓根據(jù)實際需求配

38、置一個或 2 個機柜。c 區(qū)別墅為光纖入戶，光纜由地下管道分出室外皮線式入戶軟光纜，接入用戶客廳中的墻壁光纖連接面板中。 考慮每個 epon 口可以提供的帶寬以及 onu 數(shù)量及光纖分布。使用一個 1：32 分光器與一個 1：8 分光器負責接入 a 區(qū)用戶的 onu；使用一個 1：8 分光器接入 c4、c5、c6 三個樓的 onu，使用一個 1：16 的光分器接入 c1、c2、c3、b11、b12、b13、b14、b15 號樓；使用一個 1：16 的分光器接入 b1 至 b10 號樓。如圖3.7。圖3.7 分光器部署3.3.3 遠端設備onu 采用的是中興公司的 fttx 系列產(chǎn)品 zxa10

39、 d40，單提供4fe的100m電口。onu設備放置在別墅區(qū)的用戶家里，表3.1是olt對于各點的配置。表3.1 各樓pon口配置3.4 工程部署分析3.4.1 下聯(lián)方案本次工程在機房部署一套 zxa10 c200 設備，提供 8 個 pon 口。c200 布置于學校新圖書館的 4 樓校園網(wǎng)機房內(nèi)，機房距教師公寓住宅大約在 1.5 公里左右，本次工程使用 5 個 pon 口，可以覆蓋 21 棟多層的 fttb 覆蓋及 20 棟別墅的 ftth 覆蓋，如后期存在其它小區(qū)的 fttb、或全球眼、網(wǎng)吧、企業(yè)客戶等 fttx 建設需求時，可以利用 c200 上剩余 pon 口，或直接進行插板擴容即可，

40、同時也便于分攤 olt 設備投資成本。從學校圖書館機房至小區(qū)間可鋪設 12 芯或 24 芯主干光纜至分光器，分光器至每棟樓光配線箱可鋪設 4 芯或 6 芯配線光纜，每臺 onu 只占用其中 1 芯，剩余光纜可用于后期小區(qū)擴容或做為備份光纜使用。圖3.8 下聯(lián)網(wǎng)拓撲圖對于樓道內(nèi) onu 設備，置于小區(qū)樓道的 ban 箱中。高層和多層用戶 onu 下聯(lián)相應的 2 層以太網(wǎng)交換機，本工程采用的是中興公司的 s2826（24 口）和 s2852（4 千兆，48 百兆）交換機，每棟樓內(nèi)采用 5 類或超 5類纜入戶。這些設備及用戶配線模塊都統(tǒng)一安裝在位于樓內(nèi)一樓的一體式機柜中，本次工程機柜由專門廠家定做，

41、該機柜要具有一定的安全防盜功能，以保證設備不受破壞。3.4.2 上聯(lián)業(yè)務網(wǎng)絡方案在整個解決方案中，zxa10 xpon olt 作為所有業(yè)務的匯聚點，將用戶業(yè)務經(jīng)過pon網(wǎng)絡匯聚后，通過上聯(lián)端口接入到上層業(yè)務網(wǎng)絡中。連接圖如圖3.9。圖3.9 olt系統(tǒng)連接圖系統(tǒng)相關配置方式如下：1. 網(wǎng)管配置：需要配置網(wǎng)管使用的 trap 服務器地址，網(wǎng)元網(wǎng)管 ip 地址分配應與網(wǎng)管服務器和 trap 服務器在同一網(wǎng)段，或通過路由方式能相互訪問；2. 業(yè)務配置：1) 采用端口 vlan 隔離方式來區(qū)分業(yè)務分類和業(yè)務等級，對不同的業(yè)務端口配置成不同的 vlan 優(yōu)先級，ss 端口最高，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務端口最低； 2) 不同的上聯(lián)業(yè)務端口的業(yè)務數(shù)據(jù)進入網(wǎng)元時，在進入網(wǎng)元交換前，先完成 vlan 和優(yōu)先級的轉(zhuǎn)換，在網(wǎng)元內(nèi)的數(shù)據(jù)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的vlan 和優(yōu)先級進行交換和轉(zhuǎn)發(fā)。所有業(yè)務在系統(tǒng)內(nèi)到達 ont 之前均帶有 vlan tag。 3) 相應的，由 ont 上聯(lián)的業(yè)務帶有相應的 vlan 優(yōu)先級，使之在系統(tǒng)交換中轉(zhuǎn)發(fā)到相應的業(yè)務端口輸出，在上聯(lián)端口出去的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成其進入網(wǎng)元時的對應形式。3.5 工程細節(jié)3.5.1 設備安裝及調(diào)試 試點中 olt 采用-48v 直流供電，機房內(nèi)采用 ups 確保 olt 供電安全。onu 全部采用交流 220v 供電，后備電源為可選； 光纜全部采用