《接入网技术 》 第5章 光纤接入技术

APON的若干关键技术
3.传输技术 APON不采用窄带PON的单纤双向时分复用技术。双向传
输方法有两种，第一种采用单纤波分复用(WDM)技术，两个 波长分别工作于1310nm区和155Onm区；第二种方法为了提 高可靠性采用双纤积传输，lT作于1310nm以便于利用低成 本的光源，系统扩容时可采用TDM方式，进一步可以考虑 WDM技术。
光纤接入网（OAN）的主要通过光纤实现信息的传送功 能。光纤接入网（OAN）由三个部分构成：光线路终端（ ，OLT）、光网络单元（ONU）以及光分配网络（ODN） 。
光纤接入网的基本概念
无源光网络
1.无源光网络的定义 光纤接入可以分为有源光网络接入技术（AON)和无源 光网络接入技术（PON)。无源光网络（PON），是指在 OLT和ONU之间是光分配网络（ODN），没有任何有源电 子设备，它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的 无源光网络E/GPON。 PON的概念最早是由英国电信公司的研究人员于是1987 年提出，主要是为了满足用户对网络灵活性的要求。
ONU
Internet CATV
OLT
Passive Optical Splitter 无源分光器
ONU
Optical Network Unit 光网络单元
EPON的系统结构
OLT作为整个网络/节点的核心和主导部分，完成ONU注 册和管理、全网的同步和管理以及协议的转换、与上联网络 之间的通信等功能。OLT根据需要可以配置多块OLC（ Optical Line Card），OLC与多个ONU通过POS（无源分光器 ）连接。
根光纤直接到家庭。 （1）ONU直接放在用户家里 （2）中心局到用户之间全部为光连接和光传输 （3）接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络 （4）是一种真正意义上的宽带接入技术 是用户接入网的长远目标
无源光网络典型应用模式
2.FTTB 光纤到大楼（Fiber To The Building ，FTTB）：光纤入大楼
APON的系统结构
APON是在20世纪90年代中期由全业务接入网(FSAN) 组织提出的基于ATM的PON技术。APON在PON上传送 ATM信元，在物理层采用PON技术，在数据链路层采用 ATM技术。
APON下行以155.520Mbps或622.080Mbps的传输速率 发送连续的ATM信元，同时将物理层OAM信元插入数据流 中。上行以突发的ATM信元方式发送数据流，并在ATM信 元头增加3字节的物理层开销，以支持突发发送和接收。 APON提供了非常丰富和完备的OAM功能，包括比特误码 率的监视、告警和检测，自动发现和自动测距，并采用搅 动策略作为实现下行数据加密的安全机制。
ODN在网络中的定义为从OLT－ONU的线路部分，包括光 缆、配线部分以及分光器（Splitter）全部为无源器件，是 整个网络信号传输的载体。
ONU作为用户端设备在整个网络中属于从属部分，完成与 OLT之间的正常通信并为终端用户提供不同的应用端口。
EPON的传输原理
5.3.2 EPON的传输原理 1.WDM技术
2.上行方向——TDMA
EPON的传输原理
OLT接收数据前比较LLID注册列表； 每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； 分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的 碰撞。
3.下行方向——广播
EPON的传输原理
在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最 后两个字节； OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符 合自己的LLID的帧或者广播帧。
OLT
ATM 交换机
VB5.x
上行工作波长为1310nm，下行工作波长为1550nm。
➢ APON的工作机制
2.速率结构 根据G．983．1建议，APON系统可采用两种速率结构： ①上、下均为155。520Mbit／s的对称速率结构。 ②上行为155．520Mbit／s，下行为622．080Mbit／s的不对
三 EPON接入技术
➢ EPON的系统结构 ➢ EPON的传输原理 ➢ EPON的关键技术 ➢ EPON的典型应用
EPON的系统结构
由于技术和市场的原因，ATM已经在局域网市场中全面 败退。与此相反，IP/Ethernet技术却越来越受到人们的 喜爱。以太网是在20世纪80年代发展的一种局域网技术， 以太网的帧格式与IP是一致的，特别适合于传输IP数据。 随着互联网的快速发展，以太网被广泛应用。 基于上述 原因，以太网接入网得到快速发展和广泛关注，特别是 EPON的概念引起了设备供应商和运营商的浓厚兴趣。在 IEEE 802.3EFM研究组的头两次会议上，小组提出了EPON 的概念，决定着手研究这个课题，并且对其目标、优势和 关键技术等问题进行初步的讨论，提出要加速EPON的标准 化工作。
3.FTTC 光纤到路边（Fiber To The Curb，FTTC）是光接入网的应用类型 之一。 （1）ONU设在交接箱处 （2）用户到ONU之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆 （3）通常为点到点和点到多点结构 （4）一个ONU可为一个或多个用户提供接入 （5）是一种介质混合结构 （6）通常采用FTTC+xDSL技术或FTTC+Cable Modem技术
无源光网络
无源光网络
2.无源光网络的优点 （1）无源光网体积小，设备简单，安装维护费用低 ，投资相对也较小。 （2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、 星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。 （3）安装方便。 （4）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干 扰和雷电影响。 （5）无源光网络扩容比较简单。
是在楼内安装交换机，将光纤连接到交换机，通过交换机连接 到各家的是双绞线而没有光猫，双绞线可以直接连接电脑或路 由器的WAN接口。
（1）ONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方 （2）点到多点结构，一个OUN为多个用户提供接入 （3）通常采用FTTB+Ethernet技术
无源光网络典型应用模式
b.REPORT（ONU发出） 向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以 及是否有数据需要发送。
c.REGISTER_REQ （ONU发出） 在注册规程处理过程中请求注册。
d.REGISTER （OLT发出） 在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。
e.REGISTER_ACK （ONU发出） 在注册规程处理过程中表示注册确认
APON的若干关键技术
2.上行通信中的TDMA技术
APON通过OLT将上行信道划分成若干个时间片刻，从保 证在同一时刻仅有一个ONU发送上行信号，除去极少量的同 步开销和保护时间外，频带几乎仝部利用：此外，TDMA能 够更有效地利用各种数字技术，在预分配和按申请分配方 面也有其优势，尤其适用于基于信元分组的ATM分组在上行 信道中的传输。
（2）MPCP有两种GATE操作模式：初始化模式和普通模式。 初始化模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的 MAC地址；普通模式给所有已经初始化的ONU分配传输带宽。
EPON关键技术
（1）MPCP MAC控制帧帧结构
EPON关键技术
（2）MPCP控制帧的类型
a.GATE（OLT发出） 允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据
EEE 和 ITU-T 相 继 在 2000 年 和 2001 年 启 动 了 EPON 和 GPON的标准化工作，并分别于2004年发布了完成的标准。
从2005年开始，IEEE和ITU相继开展了对下一代PON 系统的标准化研究。
PON技术的发展及演进
二 APON接入技术
➢ APON的系统结构 ➢ APON的工作机制 ➢ APON的关键技术 ➢ APON技术的发展
无源光网络典型应用模式
5.1.3 无源光网络的典型应用模式 FTTx是光纤接入网的应用模式。根据光纤深入用户的 程度，光纤接入技术可以分为光纤到户（FTTH）、光纤 到楼宇（FTTB）、光纤到路边（FTTC）、光纤到节点（ FTTN）、光纤到办公室等。
无源光网络典型应用模式
1.FTTH(光纤接入网） 光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）：顾名思义就是一
EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
1490nm
1310nm
EPON的传输原理
下行（OLT到ONU）波长1490nm，承载语音和数据信号 上行（ONU到OLT）波长1310nm ，承载语音和数据信号 下行还可以使用1550nm的波长，用于承载CATV视频信号 上下行是否可以采用相同波长？
➢ EPON的系统结构
EPON的系统结构
EPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实
现数据、语音和视频的全业务接入的目的，主要由OLT、ODN
、ONU三个部分构成。
Optical Line Terminal 光线路终端
Passive Optical Splitter 无源分光器
ONU
PSTN
实现机制： 在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； OLT接收数据时比较LLID注册列表； ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的或者广播包。
EPON关键技术
2.多点控制协议 （1）MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制——MPCP来 协调数据的有效发送和接收： 系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送； 位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告， 从而优化PON系统内部的带宽分配。
APON的系统结构
ONU
➢ APON的系统结构
OBD
OLT
ATM 交换机
ATM信元
APON的网络结构由光网络单元（ONU）、光线路终 端（OLT）以及无源光分路器（OBD）组成。
➢ APON的工作机制
APON的工作机制 1.双向传输技术
ONU#1
ONU#2
OBD
ONU#N
上行(粹发模式) 下行(连续比特流)
称帧结构。
3.传输复用技术 在APON系统中，上行和下行采用两种不同的传输复用技术： ①上行采用TDMA复用技术。 ②下行采用TDMN的若干关键技术
1.测距技术 测距技术的目的是补偿因ONU与OLT之间的距离不同而
引起的传输时延差异，使所有ONU到OLT的逻辑距离相同。 产生传输时延差异的原因有两个，一个是物理距离不同； 另一个是由环境温度变化和光电器件的老化等。测距程序 分为两个步骤：第一步是在新的ONU安装调测阶段进行静态 粗调，这是对物理距离差异进行时延补偿；第二步是在通 信过程中实时进行动态精调，以校正由于环境温度变化和 器件老化等因素引起的时延漂移。测距方法可以分为扩频 法测距、带外法测距和带内开窗测距。
PON技术的发展及演进
PON技术的发展及演进
最早的PON系统主要是用于解决多个的窄带接入网( 数字用户环路)远端设备的互联，传送n×64 kbit/s的语音时 隙。
20世纪90年代，在FSAN和ITU-T的共同努力下，第一 个关于PON系统的国际标准《基于无源光网络(PON)的宽带 光接入系统》(ITU-T G.983.1 )于1998年发布，该标准一般 也被称为BPON标准。
EPON关键技术
5.3.2 EPON关键技术介绍
1.LLID与仿真子层 （1）仿真子层的目的：
使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路 的集合。 LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可 以控制的基础。
EPON关键技术
实现的方法： 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个 字节。
第5章 光纤接入技术
第5章 光纤接入技术
➢ 光纤接入技术概述 ➢ APON接入技术 ➢ EPON接入技术 ➢ GPON接入技术
一 光纤接入技术概述
➢ 光纤接入网的基本概述 ➢ 无源光网络 ➢ 无源光网络的典型应用模式 ➢ PON技术的发展及演进
光纤接入网的基本概念
光纤接入网（OpticalAccessNetwork，OAN）光纤接入 技术是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入 技术。将这种技术应用于接入网，就是我们所说的光接入 网。