城域网光纤通信
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SR/ASBR
通过MPLS 通过MPLS VPN 实现城域网内 部数据安全
接入网 汇聚交换机上 对不同用户进 行VLAN封装 封装
各个区县 8905
中心机房 S6506R
中心机房 S6506R CISCO6509 CISCO6509 MA5680T MA5680T MA5680T
通过FTTX实现光纤接入 通过FTTX实现光纤接入 FTTX 到小区大楼家庭
PON
PON的系统结构 PON的系统结构
•
– –
单星型结构
ONU分别通过一根或一对光纤与局端的同一OLT相连 OLT的输出信号通过一个OBD均匀分到各个ONU
•
– – – – –
多星型结构（树型）
ODN由很多OBD串联组成 连接OLT的第一个OBD将光分成n路，每一路通向下一级的OBD 所有的ONU功率都由OLT的一个光源提供，限制了传输距离和 ONU OLT ONU的数量 多星型：均匀分光 树型：按额定比例的非均匀分光
– 不同波长的信号共享一根光纤传输，每个波长作为一个独立的通道 传输一种预定波长的光信号，彼此不干扰 – 要求每个ONU在指定波长上发射
• 将各个ONU的上行传输信号调制为不同波长的信号，送至OBD并耦合 进馈线光线，实现上行传输。在OLT处利用WDM器件分出属于各个 ONU的光信号，最后再通过PD解调出电信号
优点是点到点系统避免了上行同步技术和终端自动识别 技术，上行的带宽可能被一个终端全部利用，有利于带 宽的扩展，缺点是用户数量的增加，局端和光纤数量也 会增加。 APON/BPON的系统标准化是当前最完善的，当前的设 备也比较成熟，有了较为广泛的应用，由于提供的带宽 较小，很大程度的限制了每个PON的服务数量，目前已 经基本淘汰。 EPON由802.3ah提出，它将以太网技术与PON技术结 合起来，其目标是使用最简单的方式实现点到多点的千 兆光纤接入，因为性价比高，现在已经占用了大部分的 市场份额。 GPON以及全业务的支持，以及更高的效率，更完善的 Qos等特征已受到越来越多的运营商的青睐，但GPON 产品尚未成熟，商用化程度较低。
GPON
城域网光接入网的分类
• 根据光分配网是采用有源或无源设备，OAN分：
– AON和PON
• AON：Active Optical Network，有源光网络
– ODN全部由有源器件组成（光放大器等） – 特点：
• • • • 传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率 传输距离远：不加中继器，距离为70多公里 技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用 给有源设备供电是一件麻烦事
城域网架构示意图
MSTP/多业务传送平台 RPR/弹性分组环 OLT/光缆终端设备
城域网光纤通信示意图
FTTX
AON/FEM(P2P)
XPON(P2MP)
Optical Ethernet
Media Converter
APON
BPON
EPON
• 提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口） • 提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）
– 光分配网 ODN（Optical Distribution Network）
• 为OLT和OUN之间提供光传输技术 • 由光连接器和光分路器OBD (Optical Branching device)组成 • 完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能
– 光线路终端OLT（Optical Line Terminal）
• 提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口） • 提供与ODN的光接口 • 分离不同的业务
光接入网的传输技术
• 时分复用TDM
– 同一光载波波长上，把时间分成周期 性的帧，每一帧再分成若干个时隙 – 每个ONU动态或固定分配一个时隙 A1 – 每个ONU在分配的时隙内上传数据
ONU home OBD OLT 光接入网
中 心 局
综上： 综上：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的接入 和 更适合分散的个人用户的接入 FTTB更适合单位和密集小区用户的接入 更适合单位和密集小区用户的接入
光接入网的基本结构
光接入网 用户侧设备（ 用户侧设备（ 设备 电 / 光） 光 光 用户侧 光接入网 设备 光 光 网络侧设备 （ 电 /光 ） 网络侧
光接入网(OAN) 光接入网 Q3 接入网系统管理功能 UNI
SNI ONU ODN AF ONU 光接入网(OAN) 光接入网 网络侧 OLT 中心局
终端设备
用户侧
ITUITU-T提出的光接入网的基本结构
光接入网的基本结构
• 组成：
– 光网络单元ONU （Optical Network Unit）
• PON：Passive Optical Network，无源光网络
– APON
• 接入网PON与核心网ATM相兼容，ATM作为传输协议，支持对称和非对称业务 • 技术复杂，成本高，效率低
– EPON
• • • • EFMA提出（Ethernet in the First Mile Alliance） PON上传输以太帧，纳入以太网接入标准IEEE802.3ah 无需转换IP数据传输的协议和格式，速率1.25Gb/s 对话音和视频等实时业务不能提供Qos保证
城域网拓扑图
CN2国干 骨干网 Cisco 12416
Si
CN2国干 Cisco 12416
NE80E-1
NE80E-2
1*2.5G 核心层 中心机房 NE80E-1 2*GE
1*2.5G 中心机房 NE80E-2
业务控制层 NE40-8 DCN CE 中心机房 SE800-1 BRAS 中心机房 SE800-2 BRAS 中心机房 新NE40E SR/ASBR 中心机房 旧NE40E
OPGW光缆的应用 OPGW光缆的应用
• OPGW光缆主要在500KV 、220KV 、110KV电压等级线 路上使用，受线路停电、安全等因素影响，多在新建线路 上应用。 • OPGW的适用特点是：
– 1、高压超过110kv的线路，档距较大（一般都在250M以上）； – 2 2、易于维护，对于线路跨越问题易解决，其机械特性可满足线路 大跨越； – 3、OPGW外层为金属铠装，对高压电蚀及降解无影响； – 4、OPGW在施工时必须停电，停电损失较大，所以在新建110kv 以上高压线路中应该使用OPGW； – 5、OPGW的性能指标中，短路电流越大，越需要用良导体做铠装， 则相应降低了抗拉强度，而在抗拉强度一定的情况下，要提高短 路电流容量，只有增大金属截面积，从而导致缆径和缆重增加， 这样就对线路杆塔强度提出了安全问题。
– 对激光二极管要求高（温度、环境影响大） – OLT设备复杂，成本高（每个波长都需光发射器和检测器） A1 B1 N1
ONU ONU ONU
1 2 OBD N 1 2
OLT 上行
WDM
1
PD 2 PD N PD
N
PD：光电检测器 ：
光纤复合架空地线(OPGW) 光纤复合架空地线(OPGW)
• OPGW:Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire 光纤复合 架空地线 • 将光纤(或光纤单元)放 置在架空高压输电线的 地线中，用以实现在输 电线路上的光纤通信
OLT
中 心 局
FTTH FTTH
OAN的应用示意图 的应用示意图
光纤到路边 FTTC
• FTTC： Fiber To The Curb/Cab
– – – – – – – ONU设在交接箱处 用户到ONU之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆 通常为点到点和点到多点结构 一个ONU可为一个或多个用户提供接入 是一种介质混合结构，存在室外有源设备，不利于运行维护 ONU设在路边，存在供电、散热等问题 通常采用FTTC+xDSL技术或FTTC+Cable Modem技术
– GPON
• FSAN提出（full service access network） • 2.4Gb/s，带宽利用率>=93%，提供Qos保证，有电信级网络监测和业务管理能力
PON的系统结构 PON的系统结构
• 组成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是无源器件 • 共享介质 • 逻辑上是点到多点结构，物理拓扑可有多种形式（单星型、 树型、总线型、环型） UNI SNI 用户 用户 用户 ONU1 ODN ONU2 ONUn OBD OL T 业 务 网 络
ONU
OBD
OLT
中 心 局
光接入网
光纤到楼 FTTB
• FTTB： Fiber To The Budding
– – – – – ONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方 用户到ONU之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接 点到多点结构，一个ONU为多个用户提供接入 通常采用FTTB+Ethernet、FTTB+XDSL技术 ONU放在公共地方，存在对设备的管辖和维护问题
• 固有问题
– 每个ONU与OLT距离不等 – 传输时延不同 – 到达OLT的相位不同
ONU ONU ONU B1 N1 OBD
B1 N1 A1
上行 OLT
• 对OTL要求
– 完善的测距技术，实现定时调整 和同步 – 快速的同步技术 – 快速、动态的门限判决技术
A1
tБайду номын сангаас
保护时间
光接入网的传输技术
• 波分复用 WDM
Ethernet
ONU Budding
OBD
OLT
中 心 局
光接入网
光纤到家/办公室 FTTH/O 光纤到家/
• FTTH： Fiber To The Home
– – – – – ONU直接放在用户家里 中心局到用户之间全部为光连接和光传输 接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络 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
•
– –
总线型结构
各OBD沿线状排列 采用非均匀分光的OBD实现
•
– –
环形结构
把总线结构中的OBD与OLT组成一个闭合的环 OBD可以通过两个不同的方向通到OLT
APON/BPON/EPON/GPON区别 APON/BPON/EPON/GPON区别
APON/BPON/EPON/GPON技术比较 APON/BPON/EPON/GPON技术比较
P2P方式 方式
APON/BPON
EPON
GPON
光纤在接入网中的延伸
• 根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型
– 光纤到路边 FTTC – 光纤到楼 FTTB – 光纤到家/办公室 FTTH/O FTTC FTTC ONU ONU Budding ONU home FTTB FTTB OBD OBD OBD
通过MPLS 通过MPLS VPN 实现城域网内 部数据安全
接入网 汇聚交换机上 对不同用户进 行VLAN封装 封装
各个区县 8905
中心机房 S6506R
中心机房 S6506R CISCO6509 CISCO6509 MA5680T MA5680T MA5680T
通过FTTX实现光纤接入 通过FTTX实现光纤接入 FTTX 到小区大楼家庭
PON
PON的系统结构 PON的系统结构
•
– –
单星型结构
ONU分别通过一根或一对光纤与局端的同一OLT相连 OLT的输出信号通过一个OBD均匀分到各个ONU
•
– – – – –
多星型结构（树型）
ODN由很多OBD串联组成 连接OLT的第一个OBD将光分成n路，每一路通向下一级的OBD 所有的ONU功率都由OLT的一个光源提供，限制了传输距离和 ONU OLT ONU的数量 多星型：均匀分光 树型：按额定比例的非均匀分光
– 不同波长的信号共享一根光纤传输，每个波长作为一个独立的通道 传输一种预定波长的光信号，彼此不干扰 – 要求每个ONU在指定波长上发射
• 将各个ONU的上行传输信号调制为不同波长的信号，送至OBD并耦合 进馈线光线，实现上行传输。在OLT处利用WDM器件分出属于各个 ONU的光信号，最后再通过PD解调出电信号
优点是点到点系统避免了上行同步技术和终端自动识别 技术，上行的带宽可能被一个终端全部利用，有利于带 宽的扩展，缺点是用户数量的增加，局端和光纤数量也 会增加。 APON/BPON的系统标准化是当前最完善的，当前的设 备也比较成熟，有了较为广泛的应用，由于提供的带宽 较小，很大程度的限制了每个PON的服务数量，目前已 经基本淘汰。 EPON由802.3ah提出，它将以太网技术与PON技术结 合起来，其目标是使用最简单的方式实现点到多点的千 兆光纤接入，因为性价比高，现在已经占用了大部分的 市场份额。 GPON以及全业务的支持，以及更高的效率，更完善的 Qos等特征已受到越来越多的运营商的青睐，但GPON 产品尚未成熟，商用化程度较低。
GPON
城域网光接入网的分类
• 根据光分配网是采用有源或无源设备，OAN分：
– AON和PON
• AON：Active Optical Network，有源光网络
– ODN全部由有源器件组成（光放大器等） – 特点：
• • • • 传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率 传输距离远：不加中继器，距离为70多公里 技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用 给有源设备供电是一件麻烦事
城域网架构示意图
MSTP/多业务传送平台 RPR/弹性分组环 OLT/光缆终端设备
城域网光纤通信示意图
FTTX
AON/FEM(P2P)
XPON(P2MP)
Optical Ethernet
Media Converter
APON
BPON
EPON
• 提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口） • 提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）
– 光分配网 ODN（Optical Distribution Network）
• 为OLT和OUN之间提供光传输技术 • 由光连接器和光分路器OBD (Optical Branching device)组成 • 完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能
– 光线路终端OLT（Optical Line Terminal）
• 提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口） • 提供与ODN的光接口 • 分离不同的业务
光接入网的传输技术
• 时分复用TDM
– 同一光载波波长上，把时间分成周期 性的帧，每一帧再分成若干个时隙 – 每个ONU动态或固定分配一个时隙 A1 – 每个ONU在分配的时隙内上传数据
ONU home OBD OLT 光接入网
中 心 局
综上： 综上：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的接入 和 更适合分散的个人用户的接入 FTTB更适合单位和密集小区用户的接入 更适合单位和密集小区用户的接入
光接入网的基本结构
光接入网 用户侧设备（ 用户侧设备（ 设备 电 / 光） 光 光 用户侧 光接入网 设备 光 光 网络侧设备 （ 电 /光 ） 网络侧
光接入网(OAN) 光接入网 Q3 接入网系统管理功能 UNI
SNI ONU ODN AF ONU 光接入网(OAN) 光接入网 网络侧 OLT 中心局
终端设备
用户侧
ITUITU-T提出的光接入网的基本结构
光接入网的基本结构
• 组成：
– 光网络单元ONU （Optical Network Unit）
• PON：Passive Optical Network，无源光网络
– APON
• 接入网PON与核心网ATM相兼容，ATM作为传输协议，支持对称和非对称业务 • 技术复杂，成本高，效率低
– EPON
• • • • EFMA提出（Ethernet in the First Mile Alliance） PON上传输以太帧，纳入以太网接入标准IEEE802.3ah 无需转换IP数据传输的协议和格式，速率1.25Gb/s 对话音和视频等实时业务不能提供Qos保证
城域网拓扑图
CN2国干 骨干网 Cisco 12416
Si
CN2国干 Cisco 12416
NE80E-1
NE80E-2
1*2.5G 核心层 中心机房 NE80E-1 2*GE
1*2.5G 中心机房 NE80E-2
业务控制层 NE40-8 DCN CE 中心机房 SE800-1 BRAS 中心机房 SE800-2 BRAS 中心机房 新NE40E SR/ASBR 中心机房 旧NE40E
OPGW光缆的应用 OPGW光缆的应用
• OPGW光缆主要在500KV 、220KV 、110KV电压等级线 路上使用，受线路停电、安全等因素影响，多在新建线路 上应用。 • OPGW的适用特点是：
– 1、高压超过110kv的线路，档距较大（一般都在250M以上）； – 2 2、易于维护，对于线路跨越问题易解决，其机械特性可满足线路 大跨越； – 3、OPGW外层为金属铠装，对高压电蚀及降解无影响； – 4、OPGW在施工时必须停电，停电损失较大，所以在新建110kv 以上高压线路中应该使用OPGW； – 5、OPGW的性能指标中，短路电流越大，越需要用良导体做铠装， 则相应降低了抗拉强度，而在抗拉强度一定的情况下，要提高短 路电流容量，只有增大金属截面积，从而导致缆径和缆重增加， 这样就对线路杆塔强度提出了安全问题。
– 对激光二极管要求高（温度、环境影响大） – OLT设备复杂，成本高（每个波长都需光发射器和检测器） A1 B1 N1
ONU ONU ONU
1 2 OBD N 1 2
OLT 上行
WDM
1
PD 2 PD N PD
N
PD：光电检测器 ：
光纤复合架空地线(OPGW) 光纤复合架空地线(OPGW)
• OPGW:Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire 光纤复合 架空地线 • 将光纤(或光纤单元)放 置在架空高压输电线的 地线中，用以实现在输 电线路上的光纤通信
OLT
中 心 局
FTTH FTTH
OAN的应用示意图 的应用示意图
光纤到路边 FTTC
• FTTC： Fiber To The Curb/Cab
– – – – – – – ONU设在交接箱处 用户到ONU之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆 通常为点到点和点到多点结构 一个ONU可为一个或多个用户提供接入 是一种介质混合结构，存在室外有源设备，不利于运行维护 ONU设在路边，存在供电、散热等问题 通常采用FTTC+xDSL技术或FTTC+Cable Modem技术
– GPON
• FSAN提出（full service access network） • 2.4Gb/s，带宽利用率>=93%，提供Qos保证，有电信级网络监测和业务管理能力
PON的系统结构 PON的系统结构
• 组成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是无源器件 • 共享介质 • 逻辑上是点到多点结构，物理拓扑可有多种形式（单星型、 树型、总线型、环型） UNI SNI 用户 用户 用户 ONU1 ODN ONU2 ONUn OBD OL T 业 务 网 络
ONU
OBD
OLT
中 心 局
光接入网
光纤到楼 FTTB
• FTTB： Fiber To The Budding
– – – – – ONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方 用户到ONU之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接 点到多点结构，一个ONU为多个用户提供接入 通常采用FTTB+Ethernet、FTTB+XDSL技术 ONU放在公共地方，存在对设备的管辖和维护问题
• 固有问题
– 每个ONU与OLT距离不等 – 传输时延不同 – 到达OLT的相位不同
ONU ONU ONU B1 N1 OBD
B1 N1 A1
上行 OLT
• 对OTL要求
– 完善的测距技术，实现定时调整 和同步 – 快速的同步技术 – 快速、动态的门限判决技术
A1
tБайду номын сангаас
保护时间
光接入网的传输技术
• 波分复用 WDM
Ethernet
ONU Budding
OBD
OLT
中 心 局
光接入网
光纤到家/办公室 FTTH/O 光纤到家/
• FTTH： Fiber To The Home
– – – – – ONU直接放在用户家里 中心局到用户之间全部为光连接和光传输 接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络 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
•
– –
总线型结构
各OBD沿线状排列 采用非均匀分光的OBD实现
•
– –
环形结构
把总线结构中的OBD与OLT组成一个闭合的环 OBD可以通过两个不同的方向通到OLT
APON/BPON/EPON/GPON区别 APON/BPON/EPON/GPON区别
APON/BPON/EPON/GPON技术比较 APON/BPON/EPON/GPON技术比较
P2P方式 方式
APON/BPON
EPON
GPON
光纤在接入网中的延伸
• 根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型
– 光纤到路边 FTTC – 光纤到楼 FTTB – 光纤到家/办公室 FTTH/O FTTC FTTC ONU ONU Budding ONU home FTTB FTTB OBD OBD OBD