光接入网简介
光接入网
光接入网（OAN）一、光接入网的基本概念所谓光接入网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。
通常，OAN指采用基带数字传输技术，并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输带宽广播式和交互式业务。
在北美，美国贝尔通信研究所规范了一种称为光纤环路系统（FITL）的概念，其实质和目的与ITU－T 所规定的OAN基本一致，两者都是指电话公司采用的主要适用于双向交互式通信业务的光接入网结构。
目前的接入网仍然主要是铜缆网，约占94%，携带的业务主要是电话业务。
铜缆网的故障率很高，维护运行成本也很高，仅美国贝尔电话运营公司每年用于其用户铜缆网维护运行和满足新用户增长要求的花费，就达30亿美元。
在光通信时代，花费巨额费用去维护运行一个将要淘汰的铜缆网，实在是迫不得已之举。
OAN和FITL概念的提出，正是为了达到将上述大规模接入网投资，和花费逐渐转向光纤的目的。
总的看，在电信网中引入OAN或FITL的最基本的目标有两条：首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率。
其次是为了支持开发新业务，特别是多媒体和带宽新业务，从而加强竞争力，增加新业务收入，补偿建设光接入网所需的新投资。
除了上述两个基本目标外，采用光接入网，可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约城市拥挤不堪的地下管道空间，延长传输覆盖距离，适应扩大的本地交换区等其他目的，其结果当然也把接入网的数字化，进一步推向了用户。
简言之，采用光接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径，其应用场合不仅最适合那些新建的用户区，而且也是需要更新的现有铜缆网的主要代替手段。
二、系统接入方式从光接入网系统接入方式看，可以划分为三类接入方式：1、综合的FITL系统这类系统的主要特点是通过一个开放的高速数字接口与数字交换机相连。
由于接口是开放的，因而FITL系统不必依赖于交换机制造厂商，可以工作在多厂家环境，有利于将竞争机制引入接入网，从而降低了接入网成本。
PON网络知识介绍
PON网络知识介绍PON网络（Passive Optical Network）又称为无源光纤网络，是一种基于光纤传输技术的宽带接入网络。
与传统的以电信号为传输媒介的网络相比，PON网络具有更高的带宽、更远的传输距离和更低的成本。
PON网络的原理是在光纤传输链路中使用无源光纤设备，将光纤传输链路划分为不同的分支，每个分支连接到终端用户。
光信号从中心节点传输到终端用户的过程中，不需要额外的光源和光放大器进行增强，而是通过分光器进行分配和光栅进行反射，实现信号的传输。
这种设计使得光信号可以同时传输给多个用户，提高了网络的利用率。
光线路终端（OLT）是PON网络的中心节点，负责管理和控制整个网络。
OLT与电信运营商的核心网相连，并通过光纤链路将信号传输给ONU。
同时，OLT也负责对网络中的光信号进行调度和控制，以满足不同用户的需求。
光网络单元（ONU）是连接到终端用户的设备，通过PON网络接收和发送光信号。
每个终端用户都会有一个独立的ONU。
ONU可以是家庭用户的宽带接入设备，也可以是办公楼、学校等机构的网络终端设备。
ONU负责与OLT进行通信，将光信号转换成电信号，并将数据传输到用户终端设备。
光纤分配器（ODN）是将光信号从OLT分发到不同的用户分支的装置。
ODN将光信号分成不同的波长，然后通过分光器将其传输到不同的终端用户。
这种设计使得光信号可以在不同的用户之间共享，提高了网络的利用率。
PON网络具有许多优点。
首先，它提供了高带宽的网络接入，可以满足用户对高速互联网和大带宽应用的需求。
其次，PON网络的传输距离可以达到几十公里，远远超过了传统的电线传输距离。
此外，PON网络的构建成本较低，因为它使用了无源光纤设备，减少了能耗和维护成本。
然而，PON网络也存在一些挑战和限制。
首先，由于光纤传输链路的共享特性，网络的带宽会随着用户数量的增加而减少。
其次，由于是无源光纤网络，因此在信号传输过程中可能会存在一些损耗和衰减。
如何区分光接入网OLT,ONU,ODN,ONT？
如何区分光接入网OLT,ONU,ODN,ONT？光接入网络（点此查看什么是光接入网）就是以光为传输介质的接入网络，替代铜线，用于接入每个家庭.光接入网络。
光接入网络一般有三个部分组成：光线路终端OLT，光网络单元ONU，光分配网络ODN，其中OLT和ONU光接入网络的核心部件。
什么是OLT？OLT全称是Optical Line Terminal，光线路终端。
OLT是光线路终端，是电信的局端设备，用于连接光纤干线，作用相当于传统通信网中的交换机或路由器，是外网入口和内网出入口的一个设备。
放置在局端，最重要的执行功能是流量调度，缓冲区控制，以及提供面向用户的无源光纤网络接口和分配带宽。
简单来说就是实现两个功能，对上游，完成PON网络的上行接入；对下游，将获取到的数据通过ODN网络发送分配到所有ONU用户终端设备。
什么是ONU？ONU就是Optical Network Unit 光网络单元。
ONU具有两点作用：对OLT发送的广播进行选择性接收，若需要接收该数据要对OLT 进行接收响应；对用户需要发送的以太网数据进行收集和缓存，按照被分配的发送窗口向OLT端发送该缓存数据。
在FTTx网络（点此快速了解FTTx）不同的部署ONU接入方式也有所不同，例如 FTTC(Fiber To The Curb)：ONU放置在小区的中心机房；FTTB(Fiber T o The Building)：ONU放置在楼道的接线箱；FTTH(Fiber To The Home)：ONU放置在家庭用户中。
什么是ONT？ONT是Optical Network Terminal，是FTTH的最末端单元，俗称“光猫”，类似于xDSL的电猫。
ONT是光网络终端，应用于最终用户，而ONU是指光网络单元，它与最终用户之间可能还有其他网络。
ONT是ONU的组成部分。
ONU和OLT之间是什么关系？OLT是管理端，ONU是终端；ONU的业务开通都是通过OLT下发的，两者是主从关系。
光纤接入网
光纤接入网光纤接入网是指接入网中传输媒介为光纤的接入网。
光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。
有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON;无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。
由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为FTTC(光纤到路边)、FTTZ(光纤到小区)、FTTB(光纤到大楼)、FTTO(光纤到办公室)和FTTH(光纤到户)，它们统称为FTTx。
FTTx不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用策略。
技术特点1. 有源光网络顾名思义，有源光网络的局端设备(CE) 和远端设备(RE)通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术，但以SDH技术为主。
远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。
局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。
此外，局端设备还向网元管理系统提供网管接口。
在实际接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星形或环形。
有源光网络具有以下技术特点：◆传输容量大，目前用在接入网的SDH传输设备一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口，有的甚至提供2.5Gb/S的接口。
将来只要有足够业务量需求，传输带宽还可以增加，光纤的传输带宽潜力相对接入网的需求而言几乎是无限的。
◆传输距离远，在不加中继设备的情况下，传输距离可达70～80公里。
◆用户信息隔离度好。
有源光网络的网络拓扑结构无论是星形还是环形，从逻辑上看，用户信息的传输方式都是点到点方式。
◆技术成熟，无论是SDH设备还是PDH设备，均已在以太网中大量使用。
由于SDH/PDH技术在骨干传输网中大量使用，有源光接入设备的成本已大大下降，但在接入网中与其他接入技术相比，成本还是比较高。
2. ATM无源光网络(ATM-PON)ATM-PON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。
第七章 光纤接入网
7.2.1 光纤接入网功能模型
Q3接口 （PON） ODN ONU ONU ONU 用户侧 ONU：光网络单元 ODN：光配线网络 接入链路 OLT：光线路终端 PON：无源光网络 网络侧 AON：有源光网络 ODT：光配线终端 （AON） ODT OLT 业务节点功能 OLT甚高速数字用户线(VDSL：very－high－rate DSL) 在ADSL基础上发展起来的VDSL，可在很短的双绞 铜线上传送比ADSL更高速的数据，其最大的下行速率为 51～55Mbps，传输线长度不超过300m；当传输速率在 13Mbps以下时，传输距离可达到1.5Km，上行速率则为 1.6Mbps以上。 • 速率自适应数字用户线(RADSL:Rate Adaptive DSL) RADSL提供的速率范围与ADSL基本相同，也是一 种提供高速下行、低速上行并保留原语音服务的数字用 户线。与ADSL区别在于：RADSL的速率可以根据传输 距离动态自适应，当距离增大时，速率降低，这样可以 提供用户传输服务的灵活选择。
树形结构 采用串联光分支器件（OBD）分开下 行信号和组合上行信号，光分支器件一般采用1： N型。 总线形结构采用分光/合光器件（S/C）即光分支 耦合器，将各个ONU连接到OLT发出的总线上。 ODN的主要光特性如下： •光波长透明性：如光分支器件之类的无源器件， 不 具 有 波 长 选 择 功 能， 能 支 持 传 送 1310nm和 1550nm波长区内波长的信号。 •互换性：ODN的输入和输出口互换后，对通过器 件的光衰耗不会产生显著的变化。 •光纤兼容性：所有的光器件应能与光纤兼容。
光纤接入网可分为光纤到户(FTTH)、光纤到路边 (FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到办公室 (FTTO)等。
基于光纤的接入技术包括光纤/同轴线混合网 （HFC：Hybrid Fiber Coaxial) 、以ATM为基础 的无源光网络(APON) 、GPON、EPON、SDH 应用于接入网 、IP over （D）WDM 等。
GPON光纤接入网
接入网路是指从主干网路至使用者终端机的全部装置。
GPON将GEMport 这个概念引进进来，它很好地从数据上将不同业务分离开来，这样不但方便了各业务数据流的通过，还可以很好地找到问题的根源。
GPON的长度通常为数百米到几公里，因此被形象地称为"最后一公里"。
因为主干网路通常都是以光导纤维为架构，所以接入网就成了网路的「瓶颈」。
接入网络的接入模式可分为若干种，如铜线（一般的电话线路）接入、光纤接入、光纤同轴（cable cable）光缆（cable cable）混合式接入以及无线电接入。
按接入点的位置，可将其划分为：FTTH, FTTB, FTTC,FTT0。
在现有的接入网中，V5接入、无源光网络接入（PON）、xDSL接入以及Fiber/Synthetic Mixed Network Access (High Fiber/Synchronized Network Access, HFC）是目前最重要的接入模式。
以下是接入网络的类别。
图1-1 接入网分类发展历程在当前通信产业中，由于产业内的垄断性和网络服务的不断放开，以及移动宽带数据服务的迅速发展，GPON被广泛地应用到了接入网络中，它的服务覆盖面也在不断扩大。
前期GPON网络构建中，OLT局点与城市区域网之间以光纤通信为主的接入模式已经难以适应业务的迅速发展，而对于一些边远地区的基站来说，如果使用光纤通信来进行OLT局点与城市区域网之间的通信，将会出现大量的跳接点、上联链路无保护和故障点多等问题，不利于服务的监测和保护；同时，基于SDH技术的SDH技术也不能适应GPON大规模通信对带宽的需要。
在GPON中，OLT是一个服务聚合终端，它的安全与可维护性是整个GPON 系统的关键。
要努力打造出优质的网络，争取在竞争中获得更好的表现，在顾客中树立起一个好的品牌形象，需要通过使用规模部署的光电缆网和新型的传输系统来完成OLT上联保护和带外监视，从而达到对服务进行保护和监视的目的。
XPON基础知识介绍
Internet Dial-up Streaming VoIP Voice
GSM/GPRS CDMA
PD H
AT M
Cable
IP
SD H
ADSL
Ethernet
FR X.25
PST N
Access
Core
如何解决“距离与带宽”的矛盾
ISDN
HDSL
ADSL ADSL2+ xDSL技术
问：怎么办？
答：“光进铜退”！采用光纤接入方 案！
VDSL 2 …… ???
xDSL技术很
难解决距离 与带宽的矛
盾
光纤接入网的接入方案
(a) 点到点的网络
CO
L km
(b) 路边交换网络
CO
(c) 无源光网络
即: PON
CO
L km L km
Curb switch
N subscribers
Passive optical splitter
GPON与EPON的比较
为什么选择GPON？
• GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks） • 三大优势：
1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）； 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。 • GPON支持Triple－play业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的 带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是 三网合一的上佳方案。 • GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高 • 全球大运营商的选择
第二讲光网络结构体系及分类
第二讲光网络结构体系及分类光网络是一种基于光传输技术的通信网络体系，它利用光信号作为信息的传输媒介，具有高带宽、长距离传输、低功耗等优点，被广泛应用在现代通信领域。
光网络结构体系和分类是指在光网络中，根据不同的架构和应用需求进行分类和组织的方式。
下面将从光网络结构体系和分类两个方面进行阐述。
一、光网络结构体系光网络结构体系通常包括三个层次：光核心网、光接入网和光用户网络。
1.光核心网层：光核心网是光网络的中枢部分，承载着大量的数据传输任务。
它利用光传输技术将数据在不同节点之间进行转发和交换，实现大规模网络的连接和通信。
光核心网通常采用光分组交换技术，将光信号分成一组一组的数据包进行传输，这样可以提高网络的带宽利用率和传输效率。
2.光接入网层：光接入网是将光信号传输到用户终端的网络环节。
它连接光核心网和光用户网络，是光网络和用户之间的桥梁。
光接入网有多种技术架构，包括光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）和光纤到街（FTTC）等。
光接入网可以满足用户对高带宽、高速率传输的需求，实现用户之间的互联互通。
3.光用户网络层：光用户网络是指用户终端设备之间通过光网络进行通信和数据传输的网络层次。
它包括各种终端设备，如个人电脑、手机、智能家居设备等。
光用户网络可以通过光接入网连接到光核心网，实现与其他用户和网络资源的连接和通信。
二、光网络分类根据应用需求和网络规模的不同，光网络可以分为长途光网络和短距离光网络两种分类。
1.长途光网络：长途光网络主要用于实现大范围的传输，通常跨越数百甚至上千公里的距离，用于连接不同城市、国家或洲际之间的通信。
长途光网络通常采用的是光纤传输技术，利用光纤的低损耗和高带宽特性，实现对大量数据的高速传输。
长途光网络通常具有多个节点和交换中心，采用光分组交换技术和多路复用技术，具有高速率、大容量和灵活性的特点。
2.短距离光网络：短距离光网络主要用于局域网（LAN）和数据中心等小范围的通信需求。
光纤通信原理-光接入网
提供更远的传输距离，采用光纤传输，接入层的覆 盖半径达20km，局端单根光纤经分光后引出多路到 户光纤，节省光纤资源；
拥有高速宽带及高效率传输的特性。
2.GPON帧格式
分为下行帧和上行帧结构，GPON帧结构比EOPN帧结 构复杂。
下行 4 PSync
4 标记符
13
1
PL OA M
⑤ 支持QoS。在EPON中QoS主要体现在3个方面：一 是物理层和数据链路层的安全性；二是如何支持业 务等级区分；三是如何支持传统业务。 ⑥ EPON的安全性。ONU通过上行信道传送一些保密 信息（如数据加密密钥），OLT使用该密钥对下行信 息加密，因为其他ONU无法获知该密钥，接收到下行 广播数据后，仍然无法解密获得原始数据。
6
帧起 始 定界
72～1526
净负荷 以太网帧
8 前导 码
6
目的 地址
6
源端 地址
2
数据 长度
6
帧结束 定界
16
前向 差错 校验
6 字节
帧结 束 定界
46～1500
数据 信息
0-46
4 字节
填充 帧校验 （PAD) （FCS)
帧起始定界（SFD，Start of Frame Delimiter），共6字节， 用来为帧的头部定界；
对于上行数据，采用时分多址接入技术（TDMA）， 根据IEEE802.3ah协议，当ONU在注册成功后，OLT会 根据系统的配置，给ONU分配一个唯一的LLID，给 ONU分配特定的带宽，TDMA 技术为每个ONU分配时隙， 每个ONU的信号通过使用不同时间长度的光纤传输来 完成“时分”功能，再把“时分”后的信号聚到光 分路器，完成“复用”功能。在采用动态带宽调整 时，OLT会根据指定的带宽分配策略和各个ONU的状 态报告，动态地给每一个ONU分配带宽。
光纤接入网与无源光网络概述
OE, HUST
7
PLC
PLC是指电力线上网，只要有电力插座的地方 就可以上网，方便，但因为其安全性和标准上 的障碍，目前其市场基本上可以忽略不计。
2020/5/12
OE, HUST
8
目前网络现状
骨干网层面：容量已达到10Tbps级 ,下一代网
络的逐步引入提高了网络利用率 ,已基本可以满 足新兴业务的需求 。
DEMUX …
λUM
λUM
(b)
SOA Chip FBG2
(d)
FBG1 λS
2020/5/12
OE, HUST
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解决方案
2020/5/12
OE, HUST
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技术难题2：突发信号“全光、透明”放大整形
突发 功率变化达 10 倍 信号 功率突变时间可达 1纳秒
需要“全光、透明”放大整形，以适合长距离传输
2020/5/12
OE, HUST
15
PON网络结构
无源光网络（PON－Passive Optical Networks）技术是为了支 持点到多点应用发展起来的光接入技术。 OLT－－Optical Line Terminal，光线路终端 ONU－－Optical Network Unit，光网络单元 POS－－Passive Optical Splitter，无源光分路器/耦合器 ODN－－Optical Distribution Network，光纤分布网
光纤接入网与无源光网络概述
2020/5/12
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1
光纤接入网与无源光网络
接入网简介 时分复用无源光网络(EPON & GPON) 波分复用无源光网络(WDM-PON) 混合波分时分复用无源光网络(HPON)
光纤接入网介绍与设计方案
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光纤接入网（OAN）
OLT将欲送往各ONU的下行信号经时分复 用组成下行脉冲串，利用某一个时间段传至光 分路器（OBD），再以广播方式送至各个 ONU，各ONU收到信号后，依次分别取出属 于自己的信息。接着在相邻的时间段内，各 ONU依次向OLT发送分组信号，形成上行信号 脉冲串，待其发送完毕后，OLT又开始向下游 发送一个下行脉冲，如此循环下去。
光纤接入网（OAN）
六、光纤接入网的分类与实现 根据光网络单元（ONU）与用户位置的远
近，OAN又可分成若干种专门的传输结构。
1
光纤接入网（OAN）
当前，在光纤用户接入网中，由于大多数 用户还未需用宽带、多媒体业务接入，大都只 需窄带或话音接入。因此，在用户接入网的整 个长度上，并不必全部采用光纤，实现FTTH ，而是根据实际情况，分别采用以下一些接入 方式：
WDM方式的主要缺点是对光源的波长稳定度要 求很高；上行通道数受限；不能共享OLT光设 备，成本较高等。
28
光纤接入网（OAN）
3、副载波复用/副载波多址接入（SCM/SCMA） 方式 副载波复用技术是以射频波或微波作为副载波
（频 率一般为几百兆至十几吉赫范围内），将各个 ONU 的上行信号调制在其上，再用已调副载波去分 别调制各ONU的激光器（波长相同），
PON-FTTC方式 表示信号从交换局经过无源光网络直接分配
到用户。这种方式的优点是在开始建设时初次投 资少，大部分费用将推迟到用户（企业用户、商 业用户……）正式开通宽带业务时投入，这是由 于当前ONU至用户引入线部分仍可利用原有铜线 ，而这部分的投资比例最大，从OLT到ONU部分 光纤传输设施由多个用户共享分担，故每户成本 较低，宽带设备的费用可推迟到以后解决。
光纤接入网
光分路器
ODB
ONU
X
X
光纤接头 活动连接器
X
OLT
2. 光纤接入网基本性能
参 数 类型 1 ( SDM ， WDM ) 类型 2 TCM
ODN 接口
至少4个( 每个200B ) 至少4个( 每个100B )
800 x 64 kbps
总容量800 B
最大分 路比
ONU 类别
最大逻辑距离20km以下：16 最大逻辑距离10km以下：32
ONU AF
S / R R / S a 参考点
Q . 652 单模光纤
T 参考点
1. 2 基本功能块
OLT 光线路终端 传O输D一连N对接光一：配线网
ON一U对光多网络单元 传空A输F分方复式适用：配( 功SD能M块)
波分复用 ( WDM ) 副载波复用 ( SCM ) 时间压缩复用 ( TCM ) 接入方式：
光纤接入网
Shen Jinlong Dept. of CS&T
NUPT 1999 . 3
1. 光纤接入网 ( OAN ) 基本结构
在接入网中，用光纤作为主要传输介质 来实现信息传送的网络形式。
1.1 参考配置
交
换
E/O
机电
光
O/E
Q3 AN 系统管理功能
ONU
SN
功能
OLT
ODN
V 参考点 SN I
单向广播式业务 ( CATV )；
双向交互式业务 ( VOD 或 数据通信 )
3. 光纤接入网分类
交换机 OLT FP
DP ONU
ONU FTTH FTTC
ONU FTTB
4. 无源光纤网 ( PON )
宽带接入网技术
3 光纤接入网技术
3.2.3 光网络单元（ONU）
3 光纤接入网技术
3.2.4 适配器（AF）
AF为ONU和用户侧设备提供适配功能。其具体物理实现可以包含 在ONU内，也可以完全独立。当ONU与AF在物理上相互独立时， AF还要完成在最后一段引入线上的业务传送任务。
3 光纤接入网技术
3.1.4 PON网络的应用类型
目前，网络中PON的因应用主要以Ethernet PON简称“EPON”为主。 河北省目前以FTTB的建设模式为主，根据不同的用户需求，采用 EPON＋DSL或EPON＋LAN的方式，实现用户接入。
以下我们根据ONU设备在网络中的位置分别介绍应用类型。
3 光纤接入网技术
3.1.4 光纤接入网的应用类型 1. 光纤到路边（FTTC）
3 光纤接入网技术
2. 光纤到大楼（FTTB） FTTB也可以看作是FTTC的衍生类型，不同之处是ONU直接放在楼内 （通常为居民住宅公寓或小型企事业单位的办公楼），再经过多对双绞 线将业务分送给各个用户。
3. 光纤到户（FTTH）或办公室（FTTO）
2 传统接入网技术
2.2.2 VDSL系统构成 使用VDSL系统，普通电话线不需要改动，而数字信号经馈线光纤由网 络侧的收发单元送往双绞线给远端。
2 传统接入网技术
2.2.3 VDSL的应用
1. 视频业务 通过视频点播业务功能，用户可以在线收看影视，收听音乐，同时还可 以进行网上游戏。 2. 数据业务 通过高速数据接入业务功能，用户可以快速地浏览Internet上的信息，收 发电子邮件，通过上传、下载文件和视频功能实现远程医疗、教学、办 公和视频会议等。 3. 全服务网络 由于VDSL支持高比特速率，因此，被认为是全业务网络的接入机制。这 类网络将服务于用户的所有通信要求，包括语音、视频、数据应用。这 种全包含的网络技术将代替今天的电话系统和有线电视，并且还会增加 更多的功能，如视频电话等。
第5章光纤接入网技术(1)
光线路终端（OLT）的功能结构
核心功能块 ➢数字交叉连接：提供网络端与ODN端允许的连接 ➢传输复用功能：复用需要送至各ONU的信息及识别来自各ONU的 信息 ➢ODN接口功能：提供光物理接口与ODN相关的光纤连接 OLT服务功能块：提供业务端口功能以支持不同类型的业务服务
2、ONU功能块
为光接入网提供直接的或远 端的用户侧接口，它可以接 入多种用户终端，具有光电 转换功能以及相应的维护和 监控功能 ONU的主要功能是终结来自 ODN/OLT的光纤，处理光信 号并为多个小企事业用户和 居民住宅用户提供业务接口 ONU的网络端是光接口，用 户端是电接口。除了具有光/ 电和电/光转换功能外，还具 有对话音的数/模和模/数转换 功能 ONU通常放在距离用户较近 的地方，其位置具有很大的 灵活性
第5章 光纤接入网技术
本章介绍光纤接入网技术，主要内容包括： ➢光纤接入网概述 ➢ATM无源光网络（APON）接入技术 ➢以太网无源光网络（EPON）接入技术 ➢吉比特无源光网络（GPON）接入技术 ➢有源光网络（AON）接入技术
本章重点
光纤接入系统的基本配置 PON拓扑结构 PON关键技术 PON技术应用 APON系统结构及工作过程 APON帧结构及测距技术 EPON传输原理及帧结构 EPON光路波长分配 GPON工作原理
OAN主要包含如下配置
➢四种基本功能模块：即光线路终端（OLT），光分配网络（ODN）/光 配线终端（ODT），光网络单元（ONU），AN系统管理功能块。 ➢五个参考点：即光发送参考点S，光接收参考点R，与业务节点间的参 考点V，与用户终端间的参考点T，AF与ONU间的参考点a。 ➢三个接口：即网络维护接口Q3，用户网络接口UNI和业务节点接口SNI。
5.3 以太网无源光网络（EPON）接入技术
PON接入网技术简介
EPON体系结构
ODN(Optical Distribution Network)光分配网
➢ 实现局端到用户端的光纤分配和连接 ➢ 核心器件是无源分光器（ Passive Optical Splitter ）
1490nm
1310nm
无源光网络（PON）系统原理－1
(a)PON系统中的上行方向工作原理
Optical Line Terminal
光线路终端
ODN
Passive Optical Splitter
无源分光器
ONU
ONU
Internet
OLT
CATV
Passive Optical Splitter
无源分光器
ONU
Optical Network Unit
光网络单元
IPpon
IFpon 用户侧接口
有线电视
业务节点接口
接入网的基本构成
接入网概念
各类 用户端 设备
接入设备 远端模块
交叉 连接 设备
传输 设备
传输媒介
传输 设备
传输系统
接入设备 远端模块
交叉 连接 设备
各种业务 网或综合 业务网
用户网络接口
➢传输设备和传输线路构成传输系统
接入网
业务节点接口
➢传输系统具有不同的拓扑结构，如树形，星形，环形或以上几种类型的混合结构等。
4字节
EFMA定义的EPON帧格式
EPON就是利用PON的拓扑结构实现以太网等多种业务的接入，所有业务数据都将被 封装成IEEE802.3标准以太网帧在系统内传输；
1/2根光纤
局端 66个收发器
小区交换机
用户
❖ PON的接入方式：
2-PON接入网简介
PON接入网示例
TDM PON主要技术对比
无源P2MP
BPON FSAN提出，ITU-T 标准化；
EPON IEEE EFM工作组标 准化，编号802.3ah；
GPON FSAN提出，ITU-T 标准化；
ATM封装；
目前标准化最完善； 没有得到市场认可。
以太网封装；
标准完善； 产品开始在市场上迅 速应用。
五种类型的MPCP帧
GATE（OLT发出） 允许接受到GATE帧的ONU立即或者在指定的 时间段发送数据 REPORT（ONU发出） 向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步到哪 一个时间戳，以及是否有数据需要发送 REGISTER_REQ （ONU发出） 在注册规程处理过程中请求注册 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。 REGISTER_ACK （ONU发出）（注册确认）
MPCP的初始化阶段——自动发现和测距
自动发现
– 完成自动发现过程后才使能数据通 路 – 周期性进行自动发现
MPCP的正常工作模式——DBA
DBA——动态带宽分配，DBA的实现算法不在EPON规范内要求 DBA的两种实现机制 – Report方式：广泛采用，精确控制（SR-DBA：状态报告DBA） – Idle帧检测方式：很少采用（NSR-DBA：非状态报告DBA） SR机制中，所有ONT向所属OLT发送上行数据队列状态信息，OLT据此优化上行带宽分配。 OLT 根据队列信息、每个用户的SLA和应用需求等因素为每个ONT分配适当的带宽。 NSR机制中，OLT根据历史传输信息估计ONT数据队列的状态。在正常操作模式下，没有数据发送 时，ONT会发送空闲帧，监控到这些信息的OLT将会降低该ONT的带宽。状态发生变化时，OLT会 为某个给定的ONT增加带宽。 DBA是由OLT全局控制的，不同于以太网的带宽争用机制
光接入网简介
APON的不对称帧结构 其上行帧结构与APON对称帧结构中的上行帧
结构一样。
下行帧结构
56×4信元/帧 PLOAM1 ATMcell1-27 PLOAM2 ATMcell28-54
PLOAM8 ATMcell190-216
此为下行622M、上行155M的不对称帧结构
光纤接入网技术
（三）APON接入网应用配置 1.APON在ADSL接入网中的应用
上、下行速率为1.25Gbit/s.
光纤接入网技术
（三）EPON的光路波长分配
1.EPON的两波长结构
OLT 1510nm光发送器
1310nm光接收器
W 光分路器 W
D
D
M
M
ONU 1510nm光接收器
1310nm光发送器
2.EPON的三波长结构
CATV 1510nm光发送器
OLT 1510nm光发送器
光纤接入网技术
（二）APON帧结构
1.APON帧结构
APONቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ称帧结构
下行帧结构
PLOAM1 ATMcell1
56信元/帧 ATMcell27 PLOAM2 ATMcell28
ATMcell54
上行帧结构
53信元/帧
ATMcell1 ATMcell2 ATMcell3
ATMcell53
3字节开销
上下行速率均为155M。下行每28个时隙插入 一个物理层维护管理信元PLOAM，其余为ATM信 元。
1310nm光接收器
EDFA
W D M
光分路器 W D M
CATV 1510nm光接收器
ONU 1510nm光接收器
1310nm光发送器
光接入网技术(PON)
如何藉由高速、稳定与快速提供宽频的网络，提供语音、数据与 影像(TriplePlayer)的服务是政府国家型电信企业与各电信服务业者所 努力的方向。
集团公司关于FTTH的发展策略
《中国电信集团网络发展指导意见0721》
“FTTH中的GEPON和GPON技术具有带宽高，传输距离 远，可扩展性强，易于维护等特点，是未来高带宽接入的 重要发展方向，适合于分散的小企业和居民用户。但目前 FTTH成本仍偏高，施工难度大，实际商用仍需时日。集团 公司正在密切关注相关技术发展并统一组织试点。各地近 期应避免盲目开展相关的技术实验，待集团公司试点工作 取得阶段性成果后，再按照统一部署开展相关工作。”
无源光网络（PON）提供光线路终端（OLT）和多 个光网络单元（ONU）的连接，共享OLT到远端 节点（RN）之间的光纤媒质，具有成本低、便于 维护、对各种业务透明等优点，同时PON能够平 滑地过渡到FTTH，具有美好的发展前景。
PON的特性
▪ 成本更低
• 光模块的节约 • 光纤的节约
▪ 服务质量更好
应谨慎发展FTTx+LAN，主要限制在有综合布线的商业楼 宇和企事业单位，或少数用户实装率有保证且竞争确实需 要的高档小区。”
FTTX 主要技术和应用
FTTx技术主要使用于全光纤化的接入网络，以取 代铜轴电缆所无法提供的高速数据服务予终端用户， 我们依据光纤到终端用户的不同距离来作分类，常 见包含以下几种服务： FTTC－Fiber To The Curb/Cabinet FTTB－Fiber To The Building FTTN－Fiber To The Neighborhood FTTH－Fiber To The Home FTTP－Fiber To The Premise
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三、以太网无源光网络（EPON）
（一）EPON的特点及网络结构 1.EPON的特点 上下行速率比APON高，大带宽，低成本。帧结
构与APON不同
光纤接入网技术
2.网络结构
管理系统
PSTN ATM交换
STM-1 视频流
EMS OLT
ONU ONU ONU
ONU
ONU
ONU
OLT的功能：向ONU以广播方式发送以太网数据； 发起并控制测距过程，并记录测距信息；发起并控 制ONU功率；控制ONU发送数据起止时间和发送 窗口大小以及其他以太网相关功能。
2.接入网的主要任务 接入网主要完成将所有用户接入到核心网的
任务。
光纤接入网技术
3.接入网的分类
有线接入网技术
接 入 网
无线接入网技术
铜线传输系统 光纤传输系统 光纤/铜线混合传输系统 固定终端接入 移动终端接入 有线无线综合接入
光纤接入网技术
（二）光纤接入网（PON:Passive Optical Network)
上、下行速率为1.25Gbit/s.
光纤接入网技术
（三）EPON的光路波长分配
1.EPON的两波长结构
OLT 1510nm光发送器
1310nm光接收器
W 光分路器 W
D
D
M
M
ONU 1510nm光接收器
1310nm光发送器
2.EPON的三波长结构
CATV 1510nm光发送器
OLT 1510nm光发送器
光纤接入网技术
APON的不对称帧结构 其上行帧结构与APON对称帧结构中的上行帧
结构一样。
ATMcell1-27 PLOAM2 ATMcell28-54
PLOAM8 ATMcell190-216
此为下行622M、上行155M的不对称帧结构
光纤接入网技术
（三）APON接入网应用配置 1.APON在ADSL接入网中的应用
用户 用户 用户
ONU1 ONU2 ONUn
下行连续比特率 123 n
32 branches
1 2
n 3
上行（突发模式）
OLT
ATM 交换
光纤接入网技术
下行传输：从OLT往ONU传送下行信号时采用TDM 技术。ATM送信号给OLT，OLT将其变为155M或 622M速率，并以广播方式，传送到所有与OLT相 连的ONU，任一ONU根据信元的VCI/VPI选出属 于自己的信元传送给用户终端。
ONU
OLT
ADSL ADSL
ONU
ONU
ATM 路由器
ADSL ADSL ADSL
2.APON在以太网中的应用
ADSL
Internet
Internet
OLT
ONU
LAN
ONU
LAN
光纤接入网技术
3.APON在ATM/SDH城域网中的应用
ADM
ADM ADM
ADM
ONU ONU
OLT
ONU
ONU ONU
感谢下 载
1.光纤接入网的概念 若传输媒质是光纤，同时利用光波作为光载
波传送信号的接入网，称为光纤接入网。 2.光纤传输系统的主要优点 a.容量大。光纤能传输的带宽很宽，估计可以
达到数万GHz以上。
光纤接入网技术
b. 损耗小。光纤的衰减系数比目前用于长途 干线，复用路数最多的同轴电缆衰减系数要低几 十倍。
c.防电磁能力强。 d.光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐年上 升。 3.光纤接入的基本形式 各种不同接入方式的主要区别在于网络单元 (Optical Network Unit,ONU)放设的位置不同。
上行传输：ONU传送到OLT的上行信号采用TDM技 术。各个ONU收集来自用户的信息，并通过 1310nm波长区，以155M速率，采用突发模式发 送数据。
光纤接入网技术
3.光线路终端（OLT）
业务接口
PSTN
ATM交叉连接
业
ATM
OLT
ODN接口
务 接
VOD服务器
OAM模块和供电模块
口
Internet服务器
光纤接入网简介
课目：光纤接入网简介 内容：光接入网介绍，无源光网络的结
构与应用 时间：30分钟 要求：了解接入网的概念和光纤接入网
的基本形式，掌握无源光网络的 功能与应用
光纤接入网技术
一、光纤接入网的概念及特点
（一）接入网 1.接入网的概念 按照电信网的概念，公用电信网可以划分为
长途网、中继网和接入网三部分。国际上已将长 途网和中继网合并在一起称为核心网。相对于核 心网的其他部分则统称为接入网。
1310nm光接收器
EDFA
W D M
光分路器 W D M
CATV 1510nm光接收器
ONU 1510nm光接收器
1310nm光发送器
光纤接入网技术
小结
本节课主要讲了接入网的概念及分类，光纤 接入网的概念及特点，无源光网络的结构、特点 及应用，以太网无源光网络的结构及原理。希望 同志们课后认真复习，巩固今天所学的内容。
多个信道交换功能
ATM交叉连接
信元路由功能 信元复制功能
错误信元丢弃功能
光纤接入网技术
4.光分配网络（ODN） 一个ODN的分支比最高到1︰32，即一个ODN最 多支持32个ONU，最大传输距离20Km.
5.光网络单元（ONU）
ONU
ODN接口功能模块 用户端口功能模块 业务、传输（解）复用模块 供电模块
光纤接入网技术
根据实际情况，分别采用以下一些接入方式：
FTTH
光纤到家
FTTB
光纤到大楼
FTTC
光纤到路边
FTTO
光纤到办公室
FTTZ
光纤到小区
FTTF
光纤到楼层
FTTN
光纤到邻里
FTTR
光纤到远端节点
光纤接入网技术
二、无源光网络（ATM-PON,APON）
无源光网络和有源光网络广泛应用于光纤接入 网中。
光纤接入网技术
（二）APON帧结构
1.APON帧结构
APON对称帧结构
下行帧结构
PLOAM1 ATMcell1
56信元/帧 ATMcell27 PLOAM2 ATMcell28
ATMcell54
上行帧结构
53信元/帧
ATMcell1 ATMcell2 ATMcell3
ATMcell53
3字节开销
上下行速率均为155M。下行每28个时隙插入 一个物理层维护管理信元PLOAM，其余为ATM信 元。
（一）APON的模型及特点 1.ATM-PON的模型结构
SNI UNI
ATM-PON
ONU
OLT
光纤接入网技术
◆APON系统优点：理想的光纤接入网；低成本； 高可靠性；具有综合接入能力。
◆APON系统待提高的问题：测距技术；上行突 发同步技术；上行突发接收技术；带宽动态分配 技术。
2.APON系统结构及工作过程
光纤接入网技术
（二）EPON的传输原理及帧结构
1.在EPON中，根据IEEE802.3以太网协议， 传送的是可变长度的数据包，最长可为1518个字 节。
2.帧结构
下行帧结构
2
1
误码 检测域
净荷
信头
2ms n
同步标识符
光纤接入网技术
上行帧结构
2ms
123
n
33
信头
误码检测域
可变长度净荷
下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA方 式。