光通信與無源光接入網(wǎng)技術(shù)介紹-周釗

Outline光通信技術(shù)的起源和發(fā)展無源光接入網(wǎng)技術(shù)簡介從TDMPON到WDMPON

1第一頁，共28頁。第一頁，共28頁。光通信：以光為載體傳送信息的通信方式的總稱，根據(jù)傳送媒體不同又分為大氣、空間、海底光通信和光纖通信

光通信3要素：光源、光傳輸、光檢測2000多年前：烽火臺——濃煙、火焰

西方的大航海時代：旗語第二頁，共28頁。第二頁，共28頁。1880年貝爾發(fā)明了光電話——無線光通信

太陽能做光源，傳輸了213米1960年，紅寶石激光器的發(fā)明1970年，康寧公司的卡普隆(Kapron)之制作出損耗為20dB/km光纖，世界第一根有實用意義的通信光纖。1977年，貝爾研究所和日本電話電報公司研制成功壽命達百萬小時的半導(dǎo)體激光器。1966年，“光纖之父”高錕博士提出光纖通信的設(shè)想

第三頁，共28頁。第三頁，共28頁。20世紀80年代：光纖通信的第一個應(yīng)用高潮期在這一時期，發(fā)達國家，如英、日、德、意、法、美等國二戰(zhàn)后建立的通信設(shè)施正面臨更新?lián)Q代，光纖通信為他們提供了前所未有的機遇。我國于1988年也確立了“大力推廣光纖通信在我國的應(yīng)用”這一方針，并于90年代前期建設(shè)了光纖通信應(yīng)用干線系統(tǒng)。從上世紀90年代至跨世紀前后：光纖通信新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)并行發(fā)展時期

光纖通信與個人計算機的結(jié)合，進入了一個以互聯(lián)網(wǎng)發(fā)

展為中心的創(chuàng)新高峰期第四頁，共28頁。第四頁，共28頁。光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢光波頻率很高，因此可使用的帶寬巨大、光纖的傳輸損耗小、現(xiàn)在光纖的損耗已經(jīng)降至小于0.2dB/km光波的傳輸頻率高，同時光纖是非導(dǎo)體，因此抗電磁干擾性能好攜帶信息的光波向外輻射量極小，不容易被檢測到，因此光纖通信保密性極好第五頁，共28頁。第五頁，共28頁。

骨干網(wǎng)的容量需求IP業(yè)務(wù)爆炸性增長IP業(yè)務(wù)的不確定性造成網(wǎng)絡(luò)資源的不平衡

帶寬租用業(yè)務(wù)正在興起寬帶接入業(yè)務(wù)（ADSL等）的發(fā)展和寬帶新業(yè)務(wù)新應(yīng)用，如：HDTV，視頻會議，戰(zhàn)場通信等。

網(wǎng)絡(luò)生存性要求消耗大量容量

帶寬換QoS的輕載網(wǎng)新思路需要更大的帶寬通信市場的正彈性定律和競爭的刺激第六頁，共28頁。第六頁，共28頁。我國光纖通信網(wǎng)的發(fā)展1974年開始低損耗光纖和光通信的研究1970年代中研制成低損耗光纖和室溫下可連續(xù)發(fā)光的半導(dǎo)體激光器1979年在北京和上海分別建立了光通信試驗系統(tǒng)1986年建立了國內(nèi)第一條實用化光纜干線——寧漢光纜1991年起，不再建長途電纜通信系統(tǒng)1999年建成8縱8橫光纖骨干網(wǎng)，覆蓋了除臺灣外所有省會城市和75％地市。21世紀以來，接入網(wǎng)應(yīng)用，F(xiàn)TTH建設(shè)、三網(wǎng)融合。第七頁，共28頁。第七頁，共28頁。第八頁，共28頁。第八頁，共28頁。Outline光通信技術(shù)的起源和發(fā)展無源光接入網(wǎng)技術(shù)簡介從TDMPON到WDMPON

1第九頁，共28頁。第九頁，共28頁。接入網(wǎng)概念用戶接入網(wǎng)(AN)是由業(yè)務(wù)節(jié)點接口(SNI)和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間的一系列傳送實體組成。AN普通電話POTSISDN專線LL無線RADIO視頻VIDEO交叉連接器本地交換機廣播電視ATM節(jié)點交互式電視SNIUNI第十頁，共28頁。第十頁，共28頁。有線接入銅線HDSLADSL銅線光線混合接入HFC光纖接入有源光纖無源光纖無線接入第十一頁，共28頁。第十一頁，共28頁。光纖接入未來的發(fā)展趨勢<1Mbps3M8M25M~100MADSL/ADSL2+

基于銅線ADSL2+/VDSL2

基于銅線PON/P2P

基于光纖Internet接入技術(shù)業(yè)務(wù)數(shù)字家庭<3km<2km<1km>5km距離2003年2006年視頻會議游戲SDTV視頻會議SDTVVoDHDTVVoDHDTV2010年2000年解決了雙絞線接入的帶寬瓶頸問題

；解決了雙絞線接入的長距離覆蓋的問題；全光纖接入可以滿足用戶長距離、高帶寬、全業(yè)務(wù)的需求第十二頁，共28頁。第十二頁，共28頁。光纖接入的主流技術(shù)

光纖接入分為有源(P2PEthernet)和無源(PON)兩種模式；

PON是未來光纖接入技術(shù)的主流模式；P2PP2MPFTTxxPON(P2MP)APONBPONEPONGPONEthernet(P2P)適合大客戶專線接入適合FTTH/O的應(yīng)用PON技術(shù)介紹第十三頁，共28頁。第十三頁，共28頁。PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓撲結(jié)構(gòu)，在光分支點不需要節(jié)點設(shè)備，只需要安裝一個簡單的無源光分路器，光信號在傳輸過程中不再經(jīng)過放大和再生，網(wǎng)絡(luò)的分路由光分路器來實現(xiàn)。PON的優(yōu)點是：寬帶化、業(yè)務(wù)綜合化、靈活的組網(wǎng)能力、低成本。第十四頁，共28頁。第十四頁，共28頁。PON網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)PON技術(shù)介紹第十五頁，共28頁。第十五頁，共28頁。Outline光通信技術(shù)的起源和發(fā)展無源光接入網(wǎng)技術(shù)簡介從TDMPON到WDMPON

1第十六頁，共28頁。第十六頁，共28頁。TDM-PON工作原理－下行在ONU注冊成動后分配一個唯一的LLID,用于在OLT上標識ONU

；在每一個分組開始之前添加一個LLID，替代以太網(wǎng)前導(dǎo)符的最后兩個字節(jié)；OLT接收數(shù)據(jù)時比較LLID注冊列表，ONU接收數(shù)據(jù)時，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀。廣播方式第十七頁，共28頁。第十七頁，共28頁。TDM-PON工作原理－上行TDMA方式OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個ONU在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時隙補償了各個ONU距離的差距，避免了各個ONU之間的碰撞。第十八頁，共28頁。第十八頁，共28頁。APON——ATM+PON

到20世紀90年代中期人們普遍認為ATM技術(shù)是最適合多業(yè)務(wù)的協(xié)議,而PON則是最經(jīng)濟的寬帶接入方式,所以將ATM技術(shù)和PON技術(shù)相結(jié)合就成為實現(xiàn)在單一接入平臺進行寬帶接入的理想途徑。APON的關(guān)鍵技術(shù)高速突發(fā)同步技術(shù)動態(tài)帶寬分配算法大動態(tài)范圍光信號收發(fā)技術(shù)高精度的測距技術(shù)缺點

信元開銷很大，設(shè)備成本過高（費力不討好）第十九頁，共28頁。第十九頁，共28頁。EPONEPON與APON最大的區(qū)別是前者通過不定長的802.3以太網(wǎng)幀來提供多種業(yè)務(wù)。幀長從64字節(jié)到1518字節(jié)。優(yōu)點：與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性.以太網(wǎng)技術(shù),是迄今為止最成功和成熟的局域網(wǎng)技術(shù).在WAN和LAN連接時將減少APON在ATM和IP協(xié)議間轉(zhuǎn)換.高帶寬.根據(jù)目前的討論,EPON的下行信道為百兆/千兆的廣播方式,而上行信道為用戶共享的百兆/千兆信道.這比目前的接入方式,如Mo-dem、ISDN、ADSL甚至APON(下行622/155Mbit/s,上行共享155Mbit/s)都要高得多.低成本.組網(wǎng)靈活第二十頁，共28頁。第二十頁，共28頁。EPON系統(tǒng)能夠滿足當前寬帶業(yè)務(wù)的要求，是近期寬帶光接入及FTTH的主要實現(xiàn)方式。目前EPON技術(shù)可研究的關(guān)鍵技術(shù)主要有：上行動態(tài)帶寬分配算法（DBA）多業(yè)務(wù)承載QOS安全性和可靠性進一步降低成本第二十一頁，共28頁。第二十一頁，共28頁。GPON

相對與EPON更為高效和強大，提出了2.5Gbps的超高比特率的速率，其核心技術(shù)通用成幀協(xié)議能更有效支持各種業(yè)務(wù)，能夠以原有的格式（不轉(zhuǎn)換格式）透明傳輸，效率極高（帶寬利用率可以達到90%以上），支持傳送多種業(yè)務(wù)（包括TDM和數(shù)據(jù)。缺點GPON技術(shù)、設(shè)備相對復(fù)雜。其承載有QoS保障的多業(yè)務(wù)和強大的OAM能力等優(yōu)勢很大程度上是以技術(shù)和設(shè)備的復(fù)雜性為代價換來的，從而使得相關(guān)設(shè)備成本較高。隨著GPON技術(shù)的發(fā)展，GPON設(shè)備的成本將會有相應(yīng)地下降。第二十二頁，共28頁。第二十二頁，共28頁。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)（WDMPON）

1WDMPON中的組播技術(shù)研究第二十三頁，共28頁。第二十三頁，共28頁。WDMPON的關(guān)鍵技術(shù)

光源選取混合調(diào)制技術(shù)

上行信號傳輸組播技術(shù)

WDMPON的優(yōu)點高帶寬大容量協(xié)議透明

線路帶寬獨立虛擬P2P連接

高安全性

升級簡便

WDMPON的缺點

高昂的激光器成本

第二十四頁，共28頁。第二十四頁，共28頁。混合WDM/TDMPON結(jié)合了TDM技術(shù)和WDM技術(shù)的優(yōu)點，是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行平滑升級的重要手段。第二十五頁，共28頁。第二十五頁，共28頁?；旌蟇DM/TDMPON的優(yōu)點綜合了TDM和WDM的優(yōu)點，在盡量減少成本的同時增大了網(wǎng)絡(luò)容量。在用戶和帶寬升級方面具有較好的靈活性。混合WDM/TDMPON的研究方向低成本的穩(wěn)定的ONU光源OLT端的多波長光接收機資源