《PON的基本原理分析》3200字

PON的基本原理分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u891PON的基本原理分析綜述 1173851.1PON系統(tǒng)的組成 2251191.2PON技術(shù)的基本原理 2275621.1.1雙向傳輸技術(shù) 2231551.1.2多址接入技術(shù) 310381.3PON的分類 473681.3.1APON的技術(shù)特點(diǎn) 4275601.3.2EPON的技術(shù)特點(diǎn) 5263131.3.3GPON的技術(shù)特點(diǎn) 6259441.3.4三種類型的對(duì)比 6256741.4PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與選擇 8PON的漢語名稱是無源光纖網(wǎng)絡(luò)，“無源”就是指ODN里面不但不存在有電源的電子器件而且也不存在電源，取而代之的是光分路器以及其他的無源電子器件。PON由分布在接入網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的OLT，分布在使用者一側(cè)的ONU，以及相應(yīng)的ODN組成。PON可以分為APON，EPON以及GPON總共三種。首先出現(xiàn)的APON技術(shù)在當(dāng)時(shí)建設(shè)完成后把ATM技術(shù)用做數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。所以APON產(chǎn)品設(shè)備整體性能與功能在當(dāng)時(shí)的通信行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON技術(shù)，使得建設(shè)完成后整體網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用降低，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也得到很大幅度的簡(jiǎn)化，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高，除此之外EPON的技術(shù)簡(jiǎn)單而且易于擴(kuò)展也加速了它的發(fā)展。千兆級(jí)別計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)無源光網(wǎng)絡(luò)GPON，采用新的封裝解封裝的格式，相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸功能很穩(wěn)定。因?yàn)镻ON是可以做到效益最大化的一種寬帶光纖解決方案所以它具有不錯(cuò)的地發(fā)展前景。本章主要介紹了PON技術(shù)的三大分支APON、EPON和GPON，分別列出了三種技術(shù)各自的技術(shù)特點(diǎn)并且進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?.1PON系統(tǒng)的組成OLT、ODN和ONU是組成PON系統(tǒng)的主要設(shè)備，如圖2-1PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示圖2-1PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖OLT，中文名稱：光線路終端。安置在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，用戶依靠它提供的接口連接到網(wǎng)絡(luò)。上行鏈路連接的是網(wǎng)絡(luò)，保證了PON網(wǎng)絡(luò)可以完成對(duì)上行數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。下行借助部署的ODN網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確的把數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的終端操作設(shè)備ONU，最終達(dá)到對(duì)其進(jìn)行控制管理的要求。OLT作為領(lǐng)導(dǎo)的身份對(duì)ONU下屬下達(dá)指令，達(dá)到用戶連接到網(wǎng)絡(luò)的最終目的。ODN，中文名稱：光分配網(wǎng)。PON系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接傳輸部分的一種FTTH格式的光纖網(wǎng)絡(luò)，使得OLT與ONU之間連接起來一條可以提供光傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線路網(wǎng)。ODN屬于一種無源設(shè)備。ONU，中文名稱：光網(wǎng)絡(luò)單元。作用是為用戶提供數(shù)據(jù)接口，還可以提供IPTV以及語音等一系列的業(yè)務(wù)接口，放置在用戶側(cè)。ONU作用一:OLT發(fā)送的廣播進(jìn)行接收。作用二：發(fā)出請(qǐng)求用戶檢索的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。1.2PON技術(shù)的基本原理PON技術(shù)的核心為信道共享技術(shù)。PON的復(fù)用技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)側(cè)存在一個(gè)OLT設(shè)備和用戶側(cè)的多個(gè)ONU設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸采用共享通道的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)間高效的數(shù)據(jù)信息交換。1.1.1雙向傳輸技術(shù)空分復(fù)用（SDM）SDM實(shí)際上就是互相通信的兩個(gè)方向每個(gè)都單獨(dú)占有使用一根光纖的通信模式，兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)信息物理隔離在兩根獨(dú)立光通路中發(fā)送。也被稱之為單工方式。在這個(gè)模式下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰κ亲顑?yōu)的，而且相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是最簡(jiǎn)易的。但是，這種模式存在一個(gè)弊端，當(dāng)傳輸距離較大的時(shí)候依舊需要兩根獨(dú)立的光纖傳輸，成本相應(yīng)的增大。時(shí)間壓縮復(fù)用（TCM）TCM模式的產(chǎn)生主要為了解決一直以來的一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，怎樣進(jìn)行有效的雙向傳輸？排除了兩根光纖的布局，這種模式采用單根光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但是連續(xù)的改變發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)的端口，以此來達(dá)到一根光纖按照順序發(fā)送傳輸不同方向的信號(hào)，也被稱之為“乒乓法”。波分復(fù)用（WDM）假設(shè)光源的發(fā)送功率存在一個(gè)閾值，把光纖置于線性傳輸模式下進(jìn)行配置。只需要一個(gè)間隔，就可以在一個(gè)相互沒有干擾的基礎(chǔ)上，在一根光纖上獨(dú)立傳輸不同波長(zhǎng)的信號(hào)。副載波復(fù)用（SCM）選用SCM模式后，想要在一根光導(dǎo)纖維上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸變得如同探囊取物。具體的原理就是，兩個(gè)不同方向發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)按照事先約定好的規(guī)則分別安置在不同的頻段進(jìn)行發(fā)送，這樣就避免了數(shù)據(jù)雙向傳輸帶來的相關(guān)問題。1.1.2多址接入技術(shù)對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行不同的篩選方式劃分為不同的多址接入方式。依據(jù)為截止頻率時(shí)，為FDMA;當(dāng)依據(jù)為存在時(shí)間時(shí)，為TDMA;當(dāng)依據(jù)為碼型時(shí)，為CDMA。FDMA：把一整段頻譜根據(jù)規(guī)則劃分成小段的的頻譜，相應(yīng)的用戶獨(dú)占該頻譜，從接入直至對(duì)話結(jié)束。TDMA：將FDMA作為技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，把整體的頻譜分割為多個(gè)小的頻譜，每個(gè)小的頻譜提供給用戶，用戶在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候中占用相應(yīng)的時(shí)間窗口。CDMA：從TDMA發(fā)展過來的一種技術(shù)，檢測(cè)一個(gè)規(guī)定時(shí)隙內(nèi)，每個(gè)用戶獨(dú)自享有一種碼字進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)依據(jù)不同的碼字規(guī)則區(qū)分不同的使用用戶，實(shí)現(xiàn)在三個(gè)維度的多重利用。如圖2-2所示。圖2-2TDMA、CDMA以及FDMA相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖1.3PON的分類PON技術(shù)從出現(xiàn)發(fā)展到如今分為：APON、EPON以及GPON這三類。1.3.1APON的技術(shù)特點(diǎn)APON是一種從一個(gè)點(diǎn)連接到多個(gè)用戶點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠?yàn)槎鄠€(gè)接入設(shè)備提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斚到y(tǒng)。APON能夠提供完善數(shù)據(jù)傳輸以及維護(hù)管理。對(duì)固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是APON傳送的方式，APON相應(yīng)的提供了兩種速率結(jié)構(gòu)，即上下行均可以達(dá)到155.52Mb/s的傳輸速率的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和下行可以達(dá)到621.08Mb/s的傳輸速率。圖2-3所示為APON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)REF_Ref29013\r\h[2]。圖2-3APON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3.2EPON的技術(shù)特點(diǎn)在EPON系統(tǒng)中，為了防止來自O(shè)NU的分組干擾，每個(gè)分組都有唯一的識(shí)別發(fā)送給ONU的消息的標(biāo)題。上行鏈路接入的主要方式由TDMA技術(shù)進(jìn)行控制，而且每個(gè)ONU設(shè)備根據(jù)使用情況被單獨(dú)分配給指定的時(shí)隙。存在部分采用了WDMA技術(shù)的，但是假定今后作為主要的開發(fā)方向需要很大的成本。TDMA/TDM-EPON選擇時(shí)分復(fù)用技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),其數(shù)據(jù)傳輸距離在保證傳輸穩(wěn)定性對(duì)的前提下最遠(yuǎn)可達(dá)到二十千米,一根光導(dǎo)纖維最多可承載64個(gè)用戶同時(shí)在線,最大可以提供的帶寬范圍從最小622Mbit/s到最大1.4Gbit/sREF_Ref29522\r\h[3]。如圖2-4所示。圖2-4EPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3.3GPON的技術(shù)特點(diǎn)GPON技術(shù)，相比于前兩個(gè)種接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸速率，可以為用戶提供更加豐富的業(yè)務(wù)種類，數(shù)據(jù)傳輸解決方案可以做的效率更高。GPON中GFP的引入使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实玫酱蠓岣?。因此，GPON可以更加容易被人接收、實(shí)用性更強(qiáng)、更加有實(shí)力的提供支持全行業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)。GPON提供兩種下行速率:第一種是1.244Gbit/s，第二種是1.488Gbit/s。上行速率支持所有標(biāo)準(zhǔn)的速率。傳輸距離在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性的前提下可達(dá)到二十千米。推薦的的光分路比介于64到128之間REF_Ref616\r\h[4]。GPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與EPON基本類似。1.3.4三種類型的對(duì)比表2-1對(duì)APON、EPON以及GPON三種技術(shù)的比較如表2-1所述,APON、EPON以及GPON分別有各自的缺點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)。APON在其中最為成熟,但在數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)所能提供的能力有限而且造價(jià)方面性價(jià)比低,無法滿足長(zhǎng)時(shí)間的大規(guī)模發(fā)展,因?yàn)榇竺娣e部署的性價(jià)比較低，所以不建議大面積去部署發(fā)展。APON難以發(fā)展形成規(guī)模僅僅可以滿足小部分區(qū)域的少數(shù)用戶需求，所以局限性較大。EPON跟GPON相比最大的優(yōu)勢(shì)就是前期投入的成本低、可以提供服務(wù)的用戶面廣也是主要的一個(gè)優(yōu)勢(shì),兩種技術(shù)所產(chǎn)出的產(chǎn)品相對(duì)而言GPON的技術(shù)成熟度更高,所以GPON技術(shù)是值得著力發(fā)展并且有發(fā)展前途的一種技術(shù)。GPON技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸采用透明傳輸、高速高效，是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)所向,但從前期的建設(shè)成本來說成本相對(duì)高,在此基礎(chǔ)上這種技術(shù)的商業(yè)化程度低,是中遠(yuǎn)期大力發(fā)展的一種無源技術(shù)。GPON的市場(chǎng)定位與EPON的市場(chǎng)定位不同,兩者相互不同，相互補(bǔ)充的REF_Ref685\r\h[5]。1.4PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與選擇PON也被稱之為光網(wǎng)絡(luò)，在技術(shù)的應(yīng)用方面主要有以下優(yōu)點(diǎn)：首先采用PON技術(shù)，可以大量的節(jié)省光纖建造的資金投入，以更低的價(jià)格擴(kuò)大PON的服務(wù)面積；其次就是實(shí)現(xiàn)光纖和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的共享，選擇PON之后更高的帶寬被提供給用戶。最后光網(wǎng)絡(luò)基本上不會(huì)遭受到電磁的干擾和自然界不可避免的雷電流的影響，后期的維護(hù)成本大大降低。目前，PON技術(shù)常見的類型有以下兩種：一種是EPON技術(shù)，另一種是GPON技術(shù)，二者都是光纖接入的主要技術(shù)，具體的性能比較如表2-2所示。表2-2EPON技術(shù)與GPON技術(shù)的性能比較從表2-2中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比得出，GPON技術(shù)在圖中進(jìn)行對(duì)比的各項(xiàng)性能中，明顯優(yōu)于EPON技術(shù)。因此，在新的光纖寬帶接入網(wǎng)規(guī)劃中，在有條件的情況下，將GPON技術(shù)作為首選REF_Ref757\r\h[6]。集中控制模式的提出很大程度上推進(jìn)了GPON的帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的機(jī)