光纤接入网与无源光网络概述
宽带无源光纤接入介绍
动态带宽分配<DBA>算法是实时地改变各ONU上行带宽的机制.由于数据业务的带宽不确定性,如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽,带宽利用率很低；而DBA根据各ONU的业务情况动态分配带宽,使带宽利用率大幅度提高,同时系统可以根据用户优先级设置不同的服务等级.
APON关键技术——高速突发同步技术
由于上行为多点到一点的TDMA方式,测距程序的精确度有限〔一般为±1bit〕,不同ONU发送的突发时隙之间有几bits的防护时间.时隙之间有相位突变,OLT必须能在很短的时间〔几个bits〕内实现相位同步.在传送帧结构中加入同步保护字,OLT接收机迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的正确时钟,在上行信元到达OLT的前几个bits内实现快速突发比特同步.
本项目宽带无源光接入设备技术特点：
本项目所研究的宽带PON设备〔Broadband PON,简称BPON〕,是结合APON、EPON两种技术的特点,提供多种混合业务的单一网络传输平台. 以太网数据和多路E1数据的统一传输, 动态分配带宽,利用以太网数据的突发特性对传输信道采用统计复用,提高带宽利用率. 采用基于Ethernet的成熟技术,避免APON复杂的成帧、管理等处理,大量,提高系统构成的性价比.
有源光纤接入技术与无源光纤接入技术比较
有源光纤接入技术与无源光纤接入技术的主要区别在于网络的组成上 有源光纤接入在光路分支时,采用有源技术来完成
远端机
局端机
远端机
远端机
有源设备
无源光纤网络〔PON〕
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. PON的优点是：宽带化、业务综合化、灵活的组网能力、低成本.
以太网无源光网络简明介绍
以太网无源光网络简明介绍原理：EPON是一种光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
因此，他有低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理以下是网络拓扑图：.接入系统的特点系统由局端机房设备﹙OLT﹚、用户终端设备（ONU）、光配线网（ODN）三个部分组成。
局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。
因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；设备介绍华为 SmartAX MA5680T(OLT)华为 SmartAX MA5680T-EPON/GPON系统OLT光接入设备是华为EPON/GPON系统中OLT （Optical LineTerminal）设备，和终端ONU（Optical NetworkUnit）设备配合使用，可以提供EPON/GPON接入业务，满足FTTH（Fiber To The Home）光纤到户、FTTB（FiberTo The Building）光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求。
MA5680T拥有海量的交换容量达到400G，每槽位带宽高达10G，并且支持20G的上行带宽。
MA5680T是目前业界第一款T比特（1000G）的宽带接入产品。
MA5680T支持目前所有的光接入方式，包括：EPON、GPON、千兆光以太网、百兆光以太网，只需插入不同的接口板就可以支持不同的光接入方式，各种光接口板可以随意的混插，为运营商提供了一个极其灵活的光接入平台：可以提供EPON和GPON的接入方式，实现FTTX，并且可以避免技术选择的风险；可以提供千兆光以太网接口，作为DSLAM或交换机的光汇聚设备；可以提供百兆光以太网接口，作为大客户的高速接入；MA5680T作为接入层光纤接入的汇聚平台，可以为运营商提供丰富的光纤接入手段，满足接入层多样化的接入需求和多元的光接入手段相配套的，是多样化的远端ONU，根据光纤延伸的位置不同，MA5680T可以提供不同类型的ONU，包括家庭型、楼道型、户外型等，为运营商提供完整的FTTX解决方案。
第5章 光纤接入网技术
（2）光波分多址(OWDMA)方式
· 光波分多址(OWDMA)方式是每个 ONU使用不同的工作波长，OLT接收端通 过分波器来区分来自不同ONU的信号。
· OWDMA方式的原理如图5-18所示。
（3）光码分多址(OCDMA)
· 光码分多址(CDMA)方式是给每个 ONU分配一个唯一的多址码，将各ONU的 上行信号码元与自己的多址码进行模二加， 再调制相同波长的激光器，在OLT用各 ONU的多址码恢复各ONU的信号。
2、EPON的设备功能
（1）光线路终端（OLT）
· OLT的具体功能为： ①提供EPON与服务提供商核心网的
数据、视频和话音网络的接口，具有复用/ 节复用功能；
②光/电转换、电/光转换。
③分配和控制信道的连接，并有实时监 控、管理及维护功能；
④具有以太网交换机或路由器的功能。
· OLT布放位置一般有3种方式： ● OLT放置于局端中心机房(交换机房、 数据机房等) ● OLT放置于远端中心机房 ● 户外机房或小区机房
（3）总线形结构
· 总线形结构的光纤接入网如图5-8所示。
2、有源光网络（AON）的拓扑结构
· 有源光网络（AON）的拓扑结构一般 采用双星形、链形和环形结构。
（1）有源双星形结构
· 有源双星形结构如图5-9示所示。
（2）链形结构
· 当涉及通信的所有点串联起来并使首 末两个点开放时就形成了链形结构（线形 结构），如图5-10所示。
· 根据采用的技术不同，无源光网络 （PON）又可以分为以下几类。
● APON——基于ATM的无源光网络（在 PON中采用ATM技术），后更名为宽带PON （BPON）；
GPON技术
目 录
1. 接入网概述 2. GPON网络架构
3. GPON协议分析
4. GPON关键技术 5. GPON系统的管理和业务发放模式 6. GPON组网应用和保护
PON网络架构
Passive Optical Network 无源光网络
PSTN
POS
ONU
ONT
无源分光器
ODN
Internet
OLT OLT
Port ID 12bits
PTI 3bits HEC 13bits
5 bytes
GPON系统对以太网帧进行解析，将数据部分直接映射到GEM Payload中去进行传输。 GEM帧会自动封装头信息。 映射的格式清晰，设备很好实现，兼容性好。
TDM业务在GPON中的映射方式
TDM Buffer Ingress buffer GEM Frame PLI Port ID PTI HEC
1. 接入网概述
2. GPON网络架构
3. GPON协议分析 4. GPON关键技术 5. GPON系统的管理和业务发放模式 6. GPON组网应用和保护
什么是接入网
ITU-T的定义：
接入网（AN）是业务节点接口 （SNI）与相关用户网络接口
（UNI）之间的一系列传送实体（例如线路设施和传输设施）组 成，为供给电信业务而提供所需承载能力的实施系统。
带宽需求
覆盖半径
<3km 互联网 视频会议 远程控制
<2km
<1km VoD 标清电视 视频会议 2003 实况TV VoD HDTV
~20km
业务需求
2002
2006
2010
时间
PON技术介绍(精)
基于PON技术的宽带接入1PON技术的概念1.1PON技术的概念以及特点无源光网络（PON）(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)技术是一种一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。
所谓“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。
无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是通信行业长期期待的技术。
同有源系统比较，PON技术具有节省光缆资源、带宽资源共享，节省机房投资，设备安全性高，建网速度快，综合建网成本低等优点。
1.2PON技术的工作原理（1）工作原理框图如图1所示，PON系统由位于中央局端的一个光线路终端（OLT）和位于客户端的一组关联光网络终端（ONT）组成，在它们之间是由光纤和无源分光器或连接器组成的光分配网络（ODN）。
（2）基于TDM/TDMA的上行/下行流量管理。
在PON中，OLT与ONU之间采用的数据传输方式包括WDM/WDMA、SCM/SCMA、CDM/CDMA和TCM/TCMA，实际应用中一般采用TDM/TDMA方式，图2、3表明在PON系统中从OLT到多个ONU其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址）方式的数据传输过程。
2PON技术的分类以及在FTTx中的应用2.1FTTx技术FTTx技术分为FTTB、FTTC、FTTZ、FTTH、FTTO、FTTF 等。
其中最主要的是FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）、FTTH（光纤到用户）三种形式。
随着软交换与光缆技术进一步成熟，FTTH将成为我们通信接入方式的最终目标。
有源光纤接入技术如PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统因机房建设、有源设备建设、维护成本高等原因而渐渐被淘汰；PON技术则因为无源化带来的维护成本低，以及无机房建设产生的建设成本低，愈加受到行业欢迎。
无源光网络技术EPON
一、无源光网络的概念无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.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、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
PON包括A TM-PON（APON，即基于A TM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。
二、无源光网络的优势无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是移动维护部门长期期待的技术。
无源光网络的优势具体体现在以下几方面：（1）无源光网络设备简单，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，它有室内型和室外型。
其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。
而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。
（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。
（5）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，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。
三、基于A TM的无源光网络1．APON技术简介近年来，在接入网上使用A TM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。
无源光网络(PON)技术概述
无源光网络(PON)技术概述摘要:简单介绍无源光网络（PON）技术，包括它们的组成、分类和性能特点，实际应用中的组网方式和光功率计算等。
关键词:无源光网络EPON GPON FTTx我国目前的主流有线宽带接入技术主要包括ADSL、FTTB+LAN、FTTx等，其中光纤接入（FTTx）技术是今后一定时期内的发展方向，它主要通过无源光网络（PON）技术实现。
1 光纤传输的优势光纤传输具有带宽高、线路直径小且重量轻、传输质量高和成本低等优势。
如今光纤的带宽理论上已经超过10GHz，每公里衰减小于0.3db，随着技术的发展，未来10～100Gb/s的传输也将成为可能；光纤即便包裹着保护套，也比同等的铜线尺寸小重量轻；更为突出的是，光纤传输抗干扰能力强，几乎可以忽略附近各种电子噪声源的干扰；此外，传输途中的低损耗可以增加中继器间的距离，因此减少了外部设备的成本，降低了维护运行费用。
2 无源光网络（PON）的组成与分类无源光网络（PON）系统由局端设备（OLT）、用户端设备（ONU/ONT）和光分配网（ODN）组成。
所谓“无源”，是指ODN 全部由无源光分路器和光纤等无源器件组成，不包括任何有源器件。
PON技术采用点到多点的拓扑结构，下行和上行分别采用时分复用（TDM）的广播方式和时分多址（TDMA）方式传输数据。
PON技术可以细分为很多种，目前常见的有APON（ATM PON）、EPON（Ethernet PON）和GPON（Gigabit PON），它们的主要区别体现在数据链路层和物理层的不同。
其中，APON以ATM作为数据链路层；EPON使用以太网作为数据链路层，并扩充以太网使之具有点到多点的通信能力；GPON则结合了APON和EPON的优点，使用ATM/GEM作为数据链路层，能够对多种业务提供良好支持，同时引入了更多的来自电信业的网络管理和运行维护思想。
目前，APON技术由于成本高，宽带低，已经基本被市场淘汰，主流代表技术为EPON 和GPON。
无源光网络概述
•
APON/BPON
• APON是基于ATM的PON 其标准是G.983.1 工作速率为155Mbps 622Mbps 上行光波长为1310nm 下行光波长为1550nm • BPON即宽带PON 是在APON基础上加上动态带宽分配 (DBA) 在G.983.3/.4/.5指定了标准；通常下行为622Mbps 上行为155Mbps(或622Mbps)；(G.983.1AMD下行速率可 达到1.25Gbps) • 上行光波长为1310nm 下行光波长为1490nm 1550nm作为传输视频信号用 • 传输码型为扰码的不归零码,CID抗扰度大于72bit
上行方向速率
155.52 Mbit/s
155.52 Mbit/s 622.08 Mb/s
155.52 Mbit/s 622.08 Mbit/s 1.25Gbit/s 1244.16 Mbit/s 2488.32 Mbit/s
上行方向光波长 采用标准
1310nm
ITU-T G.983.1 1998
ITU-T G.983.1 2003修订版
GPON
• GPON(Gigabit-capable passive optical networks)千兆无源光网络 • 支持全方位服务－包括话音(TDM、PDH和SONET/SDH)、 Ethernet(10/100 Base T)、ATM、专线等等.因此,运营商对GPON非 常感兴趣 • 物理覆盖至少20公里,逻辑支持范围60公里 • 支持同一种协议下的多种速率模式,包括对称622Mb/s,对称1.25Gb/s， 以及非对称的下行2.5Gb/s,上行1.25Gb/s及更多(将来可达到同步2.5G) 上行光波长为1310nm 下行光波长为1490nm 1550nm作为传输视频信号用 • 传输码型为扰码的不归零(NRZ)码,CID抗扰度大于72bit • ITU-T已经公布GPON标准 G.984.1 G.984.2
光纤接入网
业务 上行 电视及非广播业务 电信业务 下行 模拟广播电视 调频广播 模拟广播电视 模拟广播电视 模拟广播电视 模拟广播电视 数字或 模拟广播电视 电信业务 ( 1 ) VOD 电信业务 ( 2 ) 电话、数据
2. 光纤接入网基本性能
参数 ODN 接口
最大分 路比
类型 1 ( SDM ， WDM ) 至少4个( 每个200B ) 800 x 64 kbps
最大逻辑距离20km以下：16 最大逻辑距离10km以下：32 类型1 ：2B；类型2：16 B 类型3:：32B；类型4：64B 类型5：128 B
类型 2 TCM 至少4个( 每个100B ) 总容量800 B
8 16
类型1 ：2B；类型2：16 B 类型3:：32B；类型4：64B 类型5：128 B
ONU 类别
OAN 的业务支持能力 支持 2 Mbps 以下速率的窄带业务： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 普通电话业务 租用线业务 分组数据 N_ISDN 基本速率接入( BRA ) N_ISDN 一次群速率接入 ( PRA ) n x 64 kbps 2 Mbps 成帧 和 不成帧
参考点 S 光发送参考点 R 光接收参考点 V 业务节点间参考点 T 用户终端间参考点 a AF 与 ONU 间参考点 Q3 网络管理接口 UNI 用户网络接口
( 1 ) OLT 功能块 ISDN
ODN 接口功能 ODN 接口功能
E1 传输 复用 功能
数字交叉 连接功能
ODN
业务 端口 功能
网络
核心部分 业务 部分
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
PON技术概述
P2P
局端
32/64根光纤 64个收发器
用户
P2P
1/2根光纤 局端 66个收发器
小区交换机
用户
P2MP
局端
1根光纤 33个收发器
分光器
用户
PON技术综述
5、PON技术发展历程
•上世纪90年代初提出PON概念 •1995年成立FSAN（Full Service Access Networks)组织 •1996年ITU-T颁布G.982 (PON标准建议） •1998年ITU-T 颁布G.983（APON标准建议） •2000年12月成立IEEE 802.3ah工作组，制定EPON标准建议 •2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议） •上世纪90年代末APON开始商用 •2003年6月 美国三大运营商开始APON招标 •2003年8月日本NTT开始EPON招标 •2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网
PON技术综述
6、PON网络结构
Passive Optical Network
ONU
Optical Line Terminal
NGN
分光器
ONU
Internet
OLT
分光器
ONU
IPTV
Optical Network Unit
PON包括三个组件：光线路终端(OLT) 光网络单元(ONU) PON包括三个组件：光线路终端(OLT), 光网络单元(ONU)或光网络终端 包括三个组件 (ONT)和光分配网 ODN）； 和光分配网（ (ONT)和光分配网（ODN）； ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联 中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联。 ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联
光纤接入网
三 、ＥＯ ＰＮ
图 １ 光纤接 入 网示意 图 光纤接 入 网 以主干 系统 和配 线系 统 的交 界点～ 光 网络 单元 的 位 置 可划分 为 ：光 纤到 路边 、光 纤到 小 区、光 纤 到大楼 、光纤 到 家庭 等几类 ， 从运 营角度 看 ，目前常 提到 的是 ＦＴ 、 ＴＢ和 ＦＴ ＴＣ Ｆ Ｔ ＴＨ 三类 。Ｆ Ｔ 光 纤接 入 网主要 为住 宅用 户提 供服 务 ，将 ＯＥ放 置在 ＴＣ Ｎ 路边 ， 个 ０Ｕ 般 可为几 栋楼 或 十几栋 楼 的用户 提 供宽 带服 务 ， 每 Ｎ一 从 ０ Ｕ出来 用 同轴 电缆提 供 电视 服 务 ，用双 绞线 提供 电话 服 务； Ｎ Ｆ Ｔ 光 纤接 入 网主 要 为 大 中型企 事 业 单位 及 商业 用 户 服务 ，将 ＴＢ ＯＵ 放 置在 大楼 内， 以每栋 楼为 单位 ，提 供 高速 数据 通信 、远 程 Ｎ 教 育 、远 程 医疗 、电子 商务等 宽带 业务 ；ＦＴ 纤接 入 网主要 为 ＴＨ光 家 庭用 户提 供服 务 ，将 ＯＵ放 置在用 户 家 中， 由用 户 专用 ， 为家 Ｎ 庭 提供 多种 宽 带业 务 ，如 ：电子 邮件 、视 频 点播 、公 共 图书馆 、 可视 电话 、股票 实 时操 作、 居家购 物等 。 二 、无 源光 网络 在 无源 光 网络 （ Ｏ ）中 ， 号从 交换 中心 由光 纤 光分 路器 直 ＰＮ 信 接 分送 至用 户 ，具有 初 次投 资小 ，使 用灵 活等优 点。但 是 ，信 号 每经 过 一次 １２分路 ， 功率 损耗 ３Ｂ以上 ，分路 比则 损耗 更大 ， ： 光 ｄ
光纤接入网
（3）降低了对器件的超高速要求。 （4）由于波分复用通道具有数据格式 的透明性，因此能方便地进行网络扩容， 引入宽带新业务。
（5）对激光二极管要求高，因为WDM 要求每个ONU都在指定波长上发射。
（6）OLT设备复杂，成本高，因为每 个波长都需要光发射器和检测器。
6．按数字复接类型(即速率转换制式)划分
（1）准同步数字系列（PDH）光纤通信系统 目前 565 Mb/s以下速率的光纤通信系统多属此类
（2）同步数字系列（SDH）光纤通信系统 目前，已经实用的SDH系统其单波长通信速率可达 2.5 Gb/s, 10 Gb/s 和 40 Gb/s
1.3 数字话路基础知识
1.2.2 光纤通信系统分类
1．按传输信号划分
（1）光纤模拟通信系统 （2）光纤数字通信系统（目前广泛采用 ）
2．按光波长和光纤类型划分
（1）短波长（0.85 µm）多模光纤通信系统 通信速率低于34 Mb/s，中继间距在10 km以内。
（2）长波长光纤通信系统 （见下页）
① 1.31 µm多模光纤通信系统
应用类型
光纤接入网的3种不同的应用类型
1．FTTC
在FTTC结构中，ONU设置在路边的入孔或电线杆上 的分线盒处（DP）。
FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树状拓扑结 构，用户为居民住宅用户和小型企事业用户。
2．FTTB
FTTB也可以视为FTTC的一种变型，不同之处在于将 ONU直接放在楼内，再经多对铜双绞线将业务分别传输 给各个用户。FTTB是一种点到多点结构，通常不用于点 到点结构的情况。3．FTTH和FTTO 在FTTC结构中，若将设置在路边的ONU换成无源光分 路器，然后将ONU移到用户房间内，则构成FTTH结构。 若将ONU放置在大型企事业用户的大楼终端设备处，并 能提供一定范围的灵活业务，则构成FTTO结构。
光纤接入网技术
光纤接入网技术近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。
在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。
光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。
在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。
光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。
一、光纤接入网的基本构成光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。
通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。
光纤接入网包括远端设备——光网络单元和局端设备——光线路终端，它们通过传输设备相连。
系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。
它们在整个接入网中完成从业务节点接口(SNI)到用户网络接口(UNI)间有关信令协议的转换。
接入设备本身还具有组网能力，可以组成多种形式的网络拓扑结构。
同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能，通过透明的光传输形成一个维护管理网，并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理。
OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。
它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。
光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。
ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。
它可以接入多种用户终端，同时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OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，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，而其用户端是电接口。
因此ONU具有光/电和电/光转换功能。
它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。
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
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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
36
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
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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
OE, HUST
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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)
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接入网的定义
接入网是在业务节点接口(SNI)和与其关联的 每一个用户网络接口(UNI)之间由提供电信业务的 传送实体组成的系统 。
10Mbit/s
10Mbit/s 750m 是
2Mbit/s
2Mbit/s 2.7km 是
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P2P Ethernet
点对点以太网可以提供较宽的带宽，传输距离 也较长，但使用的光纤光缆的数目较点对多点 的PON结构要多得多，另外在局端需要很多光 收发模块。
因此，点对点以太网技术并不适合于用户密度 较大的区域。
常规单模光纤G.652，传水峰以外的波长，插损按 0.3dB/km计算。
各种插损简单相加后再增加3dBm的功率余量，以 弥补器件老化带来的功率损耗。
例如：EPON使用常规单模光纤和树形网络拓扑结 构，使用1:32分路器，最远传输距离20km。则其 功率预算为5×3＋2＋20×0.3＋3=26dB（注:32 ＝25）
• 接入距离60~100km——大范围长距离接入
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混合波分时分复用无源光网络系统架构
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波分复用 时分复用
+ = 波分复用 时分复用 HPON
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技术难题1：终端单一波长 (“无色”)的波分复用
光纤
波分复用
单根光纤传输 多个波长信号
第1个TDM-PON
给每个时分PON分配波长
1
AOWC1 0
2
AOWC2 0
OOONNNUUU
0
时间
OOONNNUUU
0
ONUM
…… ……
N
WDM
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AOWCN 0
OOONNNUUU
0
第N个TDM-PON
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ONU2 ONU1
0 1 2 ……N
波长
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解决方案
CO
OLT_1
接入网层面：从传统拨号上网到xDSL、LAN、
HFC，本质仍是基于铜缆的接入方式，始终是 整个网络运行的瓶颈。
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铜缆接入网问题
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，因此 而提出光接入网（OAN）的概念。
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解决方案
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器件与系统
突发信号增益钳制 全光波长变换与整形器
HUST/ZTE合作研制的 混合波分时分无源光网络系统
ONU 1 光发送器
光接收器
介质 接入 逻辑
数据发送 数据接收
数据发送 数据接收
介质 接入 逻辑
OLT 光发送器 光接收器
波分 合路
1:n 无源光 分路器
ONU 2 ONU 3
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EPON上行流
由MPCP协议完成上行流的控制管理 时隙中含多个802.3的以太网帧 发送64字节的REPORT信息向OLT报告ONU的状态 避免冲突
语音网
数据网
视频网 2020/5/12
无源光网络（PON）
ONU
ONU
OLT
POS ODN OE, HUST
ONU ONU
ONU
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EPON原理
EPON采用单纤波分复用技术
下行1490nm ； 上行1310nm ； 1550nm可选用于视频 ；
波分 合路
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武汉市 “光城计划”
• 光纤到户（FTTH）
➢ 湖北省武汉市自2003年开始“光纤到户”试点， 到2008年底已有约11万户家庭用户，规模居全 国首位。
➢ 我国上海、武汉、天津、温州、北京等二十余
个城市已开始“光纤到户”建设。
KT Central Office (Shingal Branch)
接入容量小 (户均30M×32户) 接入带宽小 (户均1M×1024户) 接入距离短 (10~20km)
系统 维护
管线 用户综合接入成本高，运营维护成本高 ，
施工 不能满足日益增长的业务接入带宽需求！
无源设备
数据来源：2010年光通信论坛暨第三届FTTx发展战略咨询会专题报告
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光接入网简介
OAN可分为无源光网络（PON）和有源光网络 （AON）。 多数国家更倾向于推动PON的发展 。 目前主流的PON技术有：
以EPON和GPON为代表的TDM-PON； WDM-PON； Hybrid WDM/TDM PON。
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接入成本：制约无源光网络发展的主要瓶颈
业务带宽需求与日俱增：
话音 (3条线路) 数据 SDTV (3个频道)
HDTV 合计业务带宽：
400 Kbps 5-10 Mbps 9-12 Mbps 9-19 Mbps 23-42 Mbps
有源设备
传统的时分复用无源光网络：
最大传出速 度
最大接收速度
最大 距离
是否支持 多路绑定
1.5Mbit/s
8Mbit/s 5.5km 否
512kbit/s
1.5Mbit/s 5.5km 否
1.2Mbit/s
12Mbit/s 6.1km 是
1.2Mbit/s
25Mbit/s 6.1km 是
19.2Mbit/s
55Mbit/s 1.3km 是
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Cable Modem
Cable Modem网络线路带宽是共享的，在用户 达到一定规模后实际上无法提供宽带数据业务 ，用户分享到的带宽是非常有限的。
要实现双向的HFC需要更换目前有线电视网上 使用的单向放大器，这一部分改造费用也是相 当高的。
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ONU_1
…
DS US_M
ONU_N
US (ONUs)
US (AOWCs)
DS (OLTs)
GB2
GB1
λc
……
……
……
λ1
λ2
λN
λU1 λU2
λUM
(c)
λD1 λD2
λDM
λS
DEMUX …
λD1
λD1
λD2
DS
λD2
λD3
λD3
MUX …
λDM
US
λDM
λU1
λU1
λU2
λU2
λU3
λU3
…MUX
Tx Rx
…
OLT_2
Tx Rx
……
OLT_M
Tx Rx
MUX/DEMUX
Trunk Fiber
DS US
MUX/DEMUX R/B filter
……
RN RE_1
RE_2 RE_M OA AOWC_M OA
(a)
…
OONNUUs_1
…
ONU_N ONU_1
…
…
ONU_N
Acess 1:N Splitter Fiber
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WDM-PON 网络架构
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WDM-PON 关键技术
无色（colorless）ONU