無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(pon)原理及技術(shù)應(yīng)用(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(PON)1、概述光接入網(wǎng)技術(shù)通常有兩種：有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)和無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)。有源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備和遠端設(shè)備通過有源光傳輸設(shè)備相連，其傳輸技術(shù)在骨干網(wǎng)中已經(jīng)大量采用，如SDH和PDH技術(shù)，以SDH技術(shù)為主。有源光網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)通常采用星型或環(huán)型，其技術(shù)特點是：傳輸容量大，目前SDH傳輸設(shè)備一般提供155Mbps、622Mbps、2.5Gbps的速率；無中繼情況下傳輸距離可達100公里以上；用戶信息隔離度好，有源光網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)無論是星型還是環(huán)型，從邏輯上看，其傳輸方式一般采用點到點方式。無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)有APON(BPON)、EPON(GEP

2、ON)、GPON之分。其中APON(BPON)、GPON是由ITU制定的標準，其主要特點是以ATM技術(shù)為基礎(chǔ)。1998年，ITU-T以ATM技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)布了G.983系列APON(ATM PON)標準，后于2001年更名為BPON，即“寬帶的PON”。2003年3月2004年6月，ITU-T在APON的基礎(chǔ)上先后頒布了G.984系列GPON(Gbit PON)標準。EPON是英文Ethernet over Passive Optical Networks即以太無源光網(wǎng)絡(luò)的縮寫，是IEEE于2004年6月，頒布文號為IEEE 802.3ah的基于以太網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)標準。APON、GPON、

3、EPON的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)相似，其主要差異在于不同的二層技術(shù)。APON、GPON采用的是ATM技術(shù)，APON的最高速率為622Mbps，二層采用的是ATM封裝和傳送技術(shù)，由于存在帶寬不足、技術(shù)復(fù)雜、價格高、承載IP業(yè)務(wù)效率低等問題，一直未能取得市場上的成功。而GPON在二層采用ITU-T定義的GFP(通用成幀規(guī)程)對Ethernet、TDM、ATM等多種業(yè)務(wù)進行封裝映射，能提供1.25Gbps和2.5Gbps下行速率和所有標準的上行速率，并具有OAM功能。第一英里以太網(wǎng)聯(lián)盟(EFM- Ethernet in the First Mile)在2001年初定義了兩種EPON的光接口：1000BASE-

4、PX10-U/D和1000BASE-PX20-U/D，分別工作在10km范圍和20km范圍的EPON光接口；定義了MPCP(多點控制協(xié)議)，使EPON系統(tǒng)具備了下行廣播發(fā)送，上行TDMA(時分多址接入)的工作機制；定義了可選的OAM層功能，為EPON系統(tǒng)提供了一種運營、維護、管理的機制。IEEE 802.3ah工作小組對其進行了標準化，EPON可以支持1.25Gbps對稱速率，并能升級到10Gbps。以下是幾種光接入技術(shù)的比較：項目技術(shù)特點PONA/BPON利用ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用，業(yè)務(wù)開發(fā)是分階段實施，運營成本低價格高，不適應(yīng)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)向IP發(fā)展的趨勢，且升級困難,一般只能升級到下行622M

5、bps上行155Mbps。EPON用最簡單的方式實現(xiàn)點到多點Gbit以太網(wǎng)光纖接入系統(tǒng)，支持接入速率從1Gbps升級到10Gbps根據(jù)測試，實際吞吐量下行可達950Mbps，上行可達900Mbps。GPON采用動態(tài)帶域分割技術(shù)，可實現(xiàn)1Gbps的速率，對TDM業(yè)務(wù)的支持具有較高的效率，可用帶寬最大(2.5Gbps)目前正在開發(fā)商用芯片2、技術(shù)原理PON技術(shù)原理僅介紹EPON技術(shù)。EPON是在PON的基礎(chǔ)上，用以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議取代ATM作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，將以太網(wǎng)技術(shù)與PON技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成了一個可以提供寬帶、低成本和多業(yè)務(wù)能力的新一代光接入網(wǎng)技術(shù)。EPON采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖

6、傳輸方式，上、下行速率目前可達到1.25Gbps，因此也稱GEPON(G= Gigabit 吉比特)。其標準制定的一條基本原則是盡量在802.3體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進行標準化工作，擴充標準以太網(wǎng)的MAC協(xié)議。目前，IEEE已經(jīng)建立8023av工作組來制定10G EPON標準。EPON是一項采用點到多點拓撲結(jié)構(gòu)、利用光纖和光無源器件進行物理層傳輸、通過以太網(wǎng)協(xié)議提供多種業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。這項技術(shù)充分結(jié)合了無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，為在局端中心機房(CO)和終端客戶現(xiàn)場之間配置寬帶接入光纖線路提供了一種低成本的方法。無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備點到多點的拓撲結(jié)構(gòu)、無源器件、后期維護成本低等特點。EPON系統(tǒng)

7、主要由以下幾部分組成：ONU(Optical Network Unit/ ONT：Optical Network Termination，光網(wǎng)絡(luò)單元)：ONU位于用戶端，為用戶提供數(shù)據(jù)、視頻和電話等業(yè)務(wù)接口。根據(jù)ONU放置的位置，又有光纖到樓、光纖到戶的區(qū)別。OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)：OLT為光接入網(wǎng)提供EPON系統(tǒng)與服務(wù)提供商的核心數(shù)據(jù)、視頻和電話等業(yè)務(wù)接口，并經(jīng)一個或多個ODN與ONU通信，OLT與ONU的關(guān)系是主從通信關(guān)系。OLT可以直接設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)的前端(分前端)，也可以設(shè)置在光節(jié)點。OLT在物理上可以是獨立設(shè)備，也可以與其他功能(如混合、復(fù)用)集

8、成在一個設(shè)備內(nèi)。POS(Passive Optical Splitter，無源光分路器/耦合器)：POS是一個連接OLT和ONU的無源器件，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。ODN(Optical Distribution Network)：位于OLT和ONU之間的由POS和光纖組成的無源光分配網(wǎng)，其主要功能是完成光功率的分配，按IEEE 802.3-2005的要求分光比例最低能達到1:16或1:32，依據(jù)光纖的實際敷設(shè)距離分光比例也可以達到1:64或1:128。ODN通常呈星-樹型結(jié)構(gòu)，也可以用環(huán)型結(jié)構(gòu)。EMS(Element Management System網(wǎng)元管理系統(tǒng))：EMS是對

9、EPON接入網(wǎng)設(shè)備進行統(tǒng)一管理的后臺網(wǎng)管系統(tǒng)。圖A1 EPON無源光網(wǎng)絡(luò)簡圖從結(jié)構(gòu)上看，光信號通過光分路器(POS)把光纖線路終端(OLT)一根光纖下行的信號分成多路給每一個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，每個ONU上行的信號通過光耦合器合成在一根光纖傳輸?shù)絆LT。EPON通過采用時分復(fù)用TDM或波分復(fù)用WDM方式，通過光分路器將信號分送給最終用戶?？値挒?Gbps到2.4Gbps(時分復(fù)用)，或1.6Gbps到160Gbps(波分復(fù)用)。最大傳輸距離為10-20 Km(時分復(fù)用)，或60Km(波分復(fù)用)。在一個EPON系統(tǒng)中，OLT既是一個多業(yè)務(wù)平臺，又是一個交換機或路由器，還是一個控制中心，提供網(wǎng)

10、絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理功能。它向下提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口，向上提供面向服務(wù)提供商的光纖接口。上行方向，OLT提供千兆以太網(wǎng)接口，支持WDM傳輸，還可以支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標準，其PSTN接口支持傳統(tǒng)的TDM話音、普通電話線(POTS)和其他類型的TDM通信(T1/E1)的復(fù)用。OLT除了提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入的功能外，還可以提供網(wǎng)管功能，根據(jù)用戶的QOS/SLA的不同需求進行帶寬分配、網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置。OLT可以根據(jù)需要配置多塊OLC(Optical Line Card)，OLC與多個ONU通過POS(無源光分路器)連接。OLT既負責向

11、每個ONU廣播信息，還接受各ONU發(fā)來的信息，并根據(jù)各ONU所攜帶信息的流量和優(yōu)先級，動態(tài)地為它們分配帶寬，并且為運行在同一ONU上的不同業(yè)務(wù)，如IP-TV、VoD、互聯(lián)網(wǎng)和電話，分別提供獨立的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。EPON在下行方向采用802.3幀廣播技術(shù)，上行方向執(zhí)行時分復(fù)用相關(guān)接入?yún)f(xié)議。由于上行方向上的給定時刻只允許一個用戶傳輸，為了避免不同用戶的沖突，采用了多點控制協(xié)議(Multi-point control protocol，MPCP)。通過多點控制協(xié)議(MPCP)，實現(xiàn)多個用戶共享光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，多個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)共享光線路終端(OLT)，實現(xiàn)光接入網(wǎng)。EPON系統(tǒng)其傳輸

12、方案一般可采用單纖波分復(fù)用技術(shù)或分纖傳輸?shù)燃夹g(shù)，大多數(shù)EPON系統(tǒng)采用波分復(fù)用傳輸技術(shù)。EPON系統(tǒng)可以利用不同波長在一根光纖中同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播信號：雙向數(shù)據(jù)通信采用1490nm下行、采用1310nm上行，并可通過疊加第三個波長(通常為1550nm)實現(xiàn)射頻電視廣播，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太幀的格式進行封裝。3、技術(shù)實現(xiàn)方式EPON系統(tǒng)可以采用波分復(fù)用技術(shù)進行數(shù)據(jù)和電視信號的單纖傳輸。使用1490nm波長傳輸EPON下行數(shù)據(jù)信號，使用1310nm波長傳輸EPON上行數(shù)據(jù)信號，使用1550nm波長傳輸射頻模擬和數(shù)字電視廣播信號。合成光波到達ONU后，利用解

13、波分復(fù)用技術(shù)將其分解為數(shù)據(jù)光波和電視廣播光波，分別接收處理后還原為數(shù)據(jù)和電視信號，最后通過5類線和同軸電纜或單純通過同軸電纜傳輸給最終用戶。EPON系統(tǒng)也可以采用空分復(fù)用技術(shù)進行數(shù)據(jù)和電視信號的雙纖傳輸。其中一根光纖用于EPON數(shù)據(jù)信號的波分復(fù)用傳輸(1490nm波長下行，1310nm波長上行)，另一根光纖用于射頻模擬和數(shù)字電視廣播信號的傳輸(1310nm波長下行)。數(shù)據(jù)光波和電視廣播光波到達用戶駐地后，分別使用ONU和CATV光接收機接收處理，還原為數(shù)據(jù)和電視信號，再通過5類線和同軸電纜或單純通過同軸電纜傳輸給最終用戶。在單纖和雙纖方式中，射頻模擬和數(shù)字電視廣播信號都占用有線電視的下行頻段(85862MHz)。由于數(shù)據(jù)傳輸在EPON上進行，有線電視的上行頻段(565MHz)不再利用。4、業(yè)務(wù)承載能力可承載包括高清/標清數(shù)字電視業(yè)務(wù)、廣播、IPTV、VOD、VOIP、高速數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。