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1、重庆邮电大学高等函授本科毕业设计（论文）设计（论文）题目： 基于EPON的FTTH宽带光接入网设计 入学年月 2011年3月 姓 名 廖 文 浩 学 号 321104861079 专 业 通 信 工 程 所属科站 川 邮 站 指导教师 马 晓 强 完成日期 2013 年 3 月 1 日【摘 要】近年来随着互联网的普及和快速发展，人们日益增长的通信需求对通信网络的交换和传输能力提出更高的要求(但骨干网传输速率和交换能力的提高使得接入网成了整个通信网络的瓶颈。当前ADSL是我国主流的宽带接入技术(主要提供普通上网业务、网吧业务、视频会议和企业专线业务，但随着IPTV和VOD等新型业务的发展，对接入
2、承载网提出了很高的要求，而当前主流的ADSL带宽已远远不能满足需要，因此具有高带宽和高稳定性等优点的光纤到户技术的发展和应用成为了大势所趋。 本设计针对光纤到户接入技术主要进行了以下几方面工作： 一 通过对FTTH概念的介绍,详细分析了包括多业务传送平台系统，点到点以太网系统以及无源光网络技术，通过对以上光纤到户实现技术的对比，得出了各种技术的优缺点及适用场合。 二 、本设计阐述了光纤到户接入实现的主要手段PON,并对PON的基本结构和分类进行了分析。通过对几种接入技术的比较，得出了目前EPON是最为适合我国的国情,并且能在我国得到大力发展的接入技术。三 重点介绍了EPON系统的参考结构、复用
3、原理、协议栈、帧结构及对外接口(为基于EPON的FTTH光纤到户接入的建设提供了理论上的支撑。四、结合光纤到户接入技术和EPON原理(以及工程建设的相关要求、原则。本设计介绍了A小区光纤到户建设的实例。 【关键词】无源光网络 EPON FTTH.目 录第1章 绪论41.1 FTTH的研究背景41.2 FTTH技术发展的现状41.3 FTTH技术的发展前景5第2章 PON技术的研究72.1 PON的定义72.2 PON的基本结构72.3 PON的分类82.3.1宽带PON(BPON)82.3.2 以太网PON（EPON）92.3.3 吉比特PON (GPON)92.4 几种PON接入技术的比较1
4、02.5 PON的应用环境与发展趋势112.5.1 PON的应用环境112.5.2 PON的发展趋势112.6 EPON的参考结构122.7.2 EPON下行复用技术142.8 EPON的协议栈152.9 EPON的帧结构162.10 EPON的对外接口172.11 PON技术接入方式182.11.1 FTTx定义18第3章 FTTH光纤到户技术研究203.1 FTTH的概念203.2各种光纤到户实现技术的分析203.2.1多业务传送平台系统203.2.2点到点有源以太网系统213.2.3无源光网络技术223.2.4光纤到户实现技术总结22第4章 FTTH光纤到户建设实例234.1 建设简介2
5、34.1.1 建设地点234.1.2 建设业务及其规模234.2 工程设计方案234.2.1 网络结构234.2.2 OLT设备的选择和安装254.2.3 ONU设备的选择和安装254.2.4 光分纤盒及光分路器的选择和安装264.2.5 光缆布放及纤芯选择264.2.7 FTTH配线光缆264.3 EPON接入业务配置274.3.1 EPON接入业务配置组网274.3.2 EPON数据规划274.3.3 EPON业务配置流程284.3.4 EPON业务配置操作步骤294.4 光功率预算324.6 工作量及设备统计34总结35第1章 绪论1.1 FTTH的研究背景近年来随着宽带技术的发展大众对
6、一通信网络日益增长的需求对网络的传输速度和交换能力提出了新的要求提高骨干网传输速度和交换能力提高计算机的速度使得接入网已成为在通讯网络中的瓶颈。虽然ADSL已成为一种主流宽带接入技术但ADSL却无法提供高清晰度或交互式视频服务。与其他的接入技术相比光纤接入的带宽能力是无法比拟的若在通信网络中使用光纤代替铜缆可以带来很多优势消除电信网络的瓶颈降低维护的成本易于业务整合提供新的业务,提高信号传送质量和可靠性等诸多好处。对于每个家庭超过100兆字节的带宽FTTH被广泛认为是一个理想的综合接入解决方案。目前一些国家都已开始进行对光纤到户的研究和商业开发。根据对国内及机遇。国际市场的分析和预测,发展FT
7、TH将成为未来4-5年内,将成为促进光纤到户中国电信业发展的一个新的1.2 FTTH技术发展的现状目前FTTH在国际市场上己经开始得到较大规模的商用,技术方面也趋于成熟,呈现出良好的发展前景及市场价值。FTTH 建设在许多国家已经具有相当的规模,其中日本是全球FTTH发展最为成功的国家,2002年1月日本用户数仅为1.2万户2004年8月底已飞增至160万户,占宽带接入总数的10%到2006年第二季度末,日本的光纤用户数高达631万户,其在宽带用户市场中的份额就已经占到23.4%,仅次于ADSL,成为日本第二大用户宽带接入技术,使日本一举成为世界头号光纤用户大国。2010年3月底达到1980万
8、户,据推测到2011年末日本的FTTH用户将达到2430万户。 韩国从2003年开始发展实地试验,2004年韩国提出了为期6年的BCN计划,该计划投入804亿美元建设遍及全国的通信网络。2010年FTTH普及率超过53.5%,世界排名第一:2010年底FTTH用户数达980万,世界排名第三。 北美FTTH技术也在不断发展,至2010年12月已经有2064万个家庭通达光纤,占北美家庭数的超过万的20%。超过700万的家庭用光纤连接到互联网电话和CATV等业务。2010年底北美的用户数超过700万。2010年北美宽带用户的下行速率平均增长了34%。 欧洲在2010年FTTH用户及家庭覆盖增速上升。
9、欧洲老牌运营商正越来越多的参与FTTH建设,几乎都已经推出或计划部署大规模的FTTH网络。欧盟36个国家包括俄罗斯有近810万FTTH/B用户。FTTH/B家庭/建筑物覆盖数近3300万如果不包括俄罗斯在内, FTTH/B用户数为390万,家庭/建筑物覆盖数为2230万我国FTTH产业发展前景良好,虽然与世界上其他国家相比,我国FTTH产业进展相对缓慢,但已经开始展现出良好的发展前景,我国电信运营商对FTTH发展的兴趣越来越浓,目前我国不少地方如武汉、杭州、上海等都己经纷纷开展了FTTH/B试点。1.3 FTTH技术的发展前景FTTH/B将在我国得到大规模的发展,理由主要有: (1)极大的技术
10、优势:光纤接入的带宽能力是其他接入方式无法媲美的,一根常规单模光纤的可用带宽至少可达30000GHZ,而最好的同轴电缆的带宽不超过1GHZ,微波的带宽不超过300GHZ,光纤在带宽上相比其他的传输媒质的优势至少高出了两个数量级,光纤的高带宽性特质,使得各种宽带业务和多媒体业务都成为了可能,从而给各运营商提供了新的增值点和利润光纤的另外一个优点是抗干扰性和极高的稳定性,光纤信道接近于理想信道,不易受外界的干扰,误比特率低,从而延伸了传输的距离,减少了中继站的建设,大大降低了投资成本 (2)FTTH本快速下降:之所以FTTH得不到大规模的推广,其最主要的障就是设备、材料的成本过高,但是随着近年来光
11、通信技术的不断发展,光通信产品价格不断下降,FTTH的成本也因此得到进一步的下降。近年来,光通信产品价格迅速下跌,光模块的价格与往年相比,己经由10002000元跌落到目前的200300元。此外,光纤价格也在不断下降:PON产品的成本从原来的2500元/线下降到目前的1500元/线,同时,随着FTTH在我国的发展和应用的不断扩大, FTTH的建设成本还将进一步的下降,而ADSL等目前在广泛应用的接入方式的成本下降的潜力已经不大了,如果FTTH的成本和使用费用能够和ADSL接近甚至达到相同的水平,那无疑FTTH/B将扫清在我国大规模发展和应用的障碍,取代ADSL成为我国主流的宽带接入技术 (3)
12、我国潜在市场需求旺盛:随着我国商业大客户对网络带宽、稳定性需求越来越高。而各家运营商也充分意识到了该领域市场的潜力,已逐步将开发和服务重心都转移到了IPTV(网络电视)、VOD(视频点播)等新型业务方面,而当前比较主流的ADSL式的带宽远远不能满足需要,如远程学习、数字电视、视频点播等业务至少需要7Mbit/s的带宽,而高清晰数字电视)HDTV,更是需要至少20Mbit/s的带宽,因此在我国有极大的发展空间。据电信行业的权威人士推算:如果未来我国FTTH用户数量按1亿计算的话,那么通讯设备和终端的市场规模将达1500亿元,电信运营行业收入每年将近1500亿元,连带的辐射作用(对器件、芯片、光纤
13、光缆、材料、业务应用的拉动)每年有5001000亿元,总计每年拉动市场20002800亿元。总之,在未来10年内我国FTTH市场总规模将有可能超过10000亿元.第2章 PON技术的研究2.1 PON的定义PON( Passive Optical Network: 无源光纤网络)。PON是指 光配线网 中不含有任何电子器件及电子电源。ODN (Optical Distribution Network )是OLT和ONU之间的光传输物理通道,通常由光纤光缆、光缆连接器、光分路器以及安装这些器件的配套设备组成。PON网络由包括光线路终端(OLT ,用户端的光网络单元(ONU)。在OLT与ONU之间
14、的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者藕合器.2.2 PON的基本结构PON的基本模型如图2.1所示,局端设备通常称为光线路终端(OLT),用户端设备称为光网络单元(ONU),连接两者之间的部分称为光配线网(ODN).局端作为业务提供点对上与各业务主干网相连,对下与所覆盖区域里的众多用户进行链接。这样OLT与ONU之间的ODN就应该是点对多点的星型或树型网络。ODN一般由分支节点和连接分支节点的光纤光缆组成,分支节点是实现接入网点到多点的关键。OLT和ONU之间的双向通信可以采用空分、波分和时分等方式实现。空分方式实际上就是双纤方式,时分和波分为单纤方式,通常采用1310nm/155
15、0nm波分方式。还可以采用波分方式实现同一条物理光纤上传送模拟视频光信号来提供模拟视频业务无源光网络的ODN中分支节点是一种简单的无源光分路器,它只是简单的将光功率进行分配和合并。PON中实现点对多点靠的是复杂光传输系统技术。PON中有多种实现点对多点的方法,如时分多址(TDMA)、波分多址(WDMA)、副载波多址(SCMA)和码分多址(CDMA)等,其中最主要的是TDMA。所有从传输系统的角度来看,PON也被称为点对多点光接入系统。2.3 PON的分类从目前宽带接入技术发展和实际应用来看,PON领域中最重要的三种接入技术分别为宽带PON(BPON)、以太网PON(EPON)和吉比特PON(GPON).2.3.1宽
