城域网光纤通信

• 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
t
保护时间
光接入网的传输技术
• 波分复用 WDM
– 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
– 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
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
ONU
OBD
OLT
Biblioteka Baidu
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
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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
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城域网光纤通信示意图
FTTX
AON/FEM(P2P)
XPON(P2MP)
Optical Ethernet
Media Converter
APON
BPON
EPON
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）
– 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
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
– 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
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。
•
– –
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
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
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
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
• 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
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。
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
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
• 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