光通信与无源光接入网技术介绍-周钊

骨干网的容量需求
IP业务爆炸性增长 IP业务的不确定性造成网络资源的不平衡 带宽租用业务正在兴起 宽带接入业务（ADSL等）的发展和宽带新业务新应 用，如：HDTV，视频会议，战场通信等。 网络生存性要求消耗大量容量 带宽换QoS的轻载网新思路需要更大的带宽 通信市场的正弹性定律和竞争的刺激
我国光纤通信网的发展
1880年 贝尔发明了光电话——无线光通信 太阳能做光源，传输了213米 1960年，红宝石激光器的发明 1966年，“光纤之父”高锟博士提出光纤通信的 设想
1970年，康宁公司的卡普隆(Kapron) 之制作出 损耗为20dB/km光纤，世界第一根有实用意义的 通信光纤。
1977年，贝尔研究所和日本电话电报公司研制成 功寿命达百万小时的半导体激光器。
光通信及无源光接入网技术介绍
报告人：周钊 学号：0110349041
Outline 光通信技术的起源和发展 无源光接入网技术简介 从TDM PON到WDM PON
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光通信：以光为载体传送信息的通信方式的总称 ，根据传送媒体不同又分为大气、空间、海底光 通信和光纤通信
光通信3要素：光源、光传输、光检测 2000多年前：烽火台——浓烟、火焰 西方的大航海时代：旗语
1974年开始低损耗光纤和光通信的研究 1970年代中研制成低损耗光纤和室温下可连续发光的半 导体激光器 1979年在北京和上海分别建立了光通信试验系统 1986年建立了国内第一条实用化光缆干线——宁汉光缆 1991年起，不再建长途电缆通信系统 1999年建成8纵8横光纤骨干网，覆盖了除台湾外所有省 会城市和75％地市。 21世纪以来，接入网应用，FTTH建设、三网融合。
光纤通信与个人计算机的结合，进入了一个以互联网发 展为中心的创新高峰期
光纤通信技术的优势 光波频率很高，因此可使用的带宽巨大、
光纤的传输损耗小、现在光纤的损耗已经降至小 于0.2dB/km 光波的传输频率高，同时光纤是非导体，因此抗 电磁干扰性能好 携带信息的光波向外辐射量极小，不容易被检测 到，因此光纤通信保密性极好
PON的优点是：宽带化、业务综合化、灵活的组 网能力、低成本。
PON技术介绍 PON网络体系结构
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TDM-PON工作原理－下行
➢广播方式
▪ 在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID,用于在OLT上标识ONU ； ▪ 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
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接入网概念
用户接入网(AN)是由业务节点接口(SNI)和相关用户网络接口 (UNI) 之间的一系列传送实体组成。
SNI 交叉连接器
UNI 普通电话POTS
本地交换机 AN
广播电视
ISDN 专线LL 无线 RADIO
交互式电视 ATM节点
视频 VIDEO
有线接入 • 铜线
• HDSL • ADSL • 铜线光线混合接入
• HFC • 光纤接入
• 有源光纤 • 无源光纤 无线接入
光纤接入 未来的发展趋势
<1Mbps3M
8M
25M
~100M
接入技术
ADSL / ADSL2+ 基于铜线
ADSL2+ / VDSL2 基于铜线
PON / P2P 基于光纤
距离 <3km
<2km
业务
SDTV 视频会议 游戏
Internet
2000年
wenku.baidu.com
<1km
>5km
HDTV VoD SDTV 视频会议
数字家庭
HDTV VoD
2003年
2006年
2010年
解决了双绞线接入的带宽瓶颈问题 ； 解决了双绞线接入的长距离覆盖的问题；
全光纤接入可以满足用户长距离、高带宽、全业务的需求
APON的关键技术
高速突发同步技术
动态带宽分配算法
大动态范围光信号收发技术
高精度的测距技术
缺点
信元开销很大，设备成本过高（费力不讨好）
EPON
EPON与APON最大的区别是前者通过不定长的802.3以太 网帧来提供多种业务。帧长从64字节到1518 字节。 优点：
• 与现有以太网的兼容性. • 以太网技术,是迄今为止最成功和成熟的局域网技术. 在WAN和LAN连接时将减少APON在ATM和IP协议 间转换.
20世纪80年代：光纤通信的第一个应用高潮期
在这一时期，发达国家，如英、日、德、意、法、美等 国二战后建立的通信设施正面临更新换代，光纤通信为 他们提供了前所未有的机遇。我国于1988年也确立了“ 大力推广光纤通信在我国的应用”这一方针，并于90年 代前期建设了光纤通信应用干线系统。
从上世纪90年代至跨世纪前后：光纤通信新技术 与产业并行发展时期
PON技术介绍 光纤接入的主流技术
光纤接入分为有源 (P2P Ethernet)和无源 (PON)两种模式；
PON是未来光纤接入 技术的主流模式；
Ethernet (P2P)
FTTx
xPON (P2MP)
APON
BPON EPON
GPON
P2P
适合大客户专线接入
P2MP
适合FTTH/O的应用
PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤 传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用 时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总 线型等拓扑结构，在光分支点不需要节点设备， 只需要安装一个简单的无源光分路器，光信号在 传输过程中不再经过放大和再生，网络的分路由 光分路器来实现。
• 高带宽. • 根据目前的讨论,EPON的下行信道为百兆/千兆的广 播方式,而上行信道为用户共享的百兆/千兆信道.这 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.
LLID的帧或者广播帧。
TDM-PON工作原理－上行
➢TDMA方式
▪ 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。
APON——ATM+PON
到20世纪90年代中期人们普遍认为ATM技术是最适合多业 务的协议,而PON则是最经济的宽带接入方式,所以将ATM技 术和PON技术相结合就成为实现在单一接入平台进行宽带接 入的理想途径。