第5章光纤接入技术讲义教材

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1、第5章光纤接入技术,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,2,教学内容,5.1 光纤通信基础 5.2 光纤接入网结构 5.3 有源光网络(AON) 5.4 无源光网络(PON) 5.5 FTTX+LAN技术,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,3,教学目标,理解光纤通信基本概念 掌握光纤接入网结构 了解有源光网络 理解无源光网络 理解光纤接入网应用,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,5,光纤传输性能,大容量：10Tb/s 单波：10Gb/s, 40Gb/s 多波复用：16/40/80/160波 长距离 光复用段：LH/ELH/ULH 单段光传输距

2、离：100200km 多段光传输距离：30004000km 其他性能 抗电磁干扰、保密性好 价格降低可能性大，节约资源,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,6,光纤工作波长区有三个： 850nm窗口 1310nm窗口 1550nm窗口 三个工作区的使用情况 850nm、1310nm波长，主要用于提供2Mb/s及以下的业务 1550nm波长用于异波长双工的下行通信，以及宽带的新业务,光纤的工作波长,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,7,SDH同步数字序列,Synchronous Digital Hierarchy 传输速率 STM-1、STM-4、STM-16、

3、STM-64 155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s 拓扑结构 自愈合环：愈合时间 50ms 等同的美国标准 SONET：同步光网络 传输速率：OC-3、OC12、OC48、OC192 低速率接口：VC12、VC3、,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,8,波分复用WDM,把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送（每个波长承载一个TDM电信号）的方式统称为波分复用。可细分为： 波分复用 不同窗口的光波复用 密集波分复用 同一窗口的多个光波复用,2,3,l1,l2,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,9,MUX,DMX,光纤,SDH,光发射

4、机,光放大器,接口,1,ATM,光接收机,接口,2,W,1,2,W,光域,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,10,WDM和DWDM,WDM：波分复用 Wavelength Division Multiplex 就是一种频分复用 在可见光频段，习惯使用波长而不是频率 是一种统称 在一根光纤中复用不同波长的光信号 使用一个或多个传输窗口 每个波长承载一个TDM电信号 DWDM：密集波分复用 Density Wavelength Division Multiplex 在同一窗口中复用很多个光波（波长间隔小于1nm）,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,11,教学内容

5、,4.1 光纤通信基础 4.2 光纤接入网结构 4.3 有源光网络 4.4 无源光网络 4.5 FTTX+LAN技术,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,12,5.2 光纤接入网结构,基本概念,OAN：Optical Access Network 光接入网 是指以光纤作为主要传输介质的接入网 根据光配线网是否采用有源或无源设备，OAN 可分为无源光接入网PON和有源光接入网AON PON: Passive Optical Network AON: Active Optical Network,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,13,PON主要采用无源光功率分配

6、器（耦合器）将信息送至各客户端。较适合短距离使用；若传输距离较长，或用户较多，可采用光纤放大器（EDFA）来增加功率。 AON采用有源的电复用器分路，将信息送给用户。其主要优点是传输距离远、传输容量大、用户信息隔离度好、易于扩展带宽、网络规划和运行的灵活性大。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,14,在电信网中引入OAN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。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。

7、 OAN是一个点对多点的光纤传输系统。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,15,光接入网的参考配置,图5-1 光接入网的参考配置,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,16,SNI为业务节点接口，UNI为用户网络接口，Q3为网络管理接口；S为光发送参考点，与ONU/OLT光发送端相邻；R为光接收参考点，与ONU/OLT光接入端相邻；V为业务网络接口参考点；T为用户网络接口参考点；a为AF与ONU间的参考点。 光接入网一般是一个点到多点的光传输系统，主要由光网络单元（ONU）、光线路终端（OLT）、光配线网络(ODN)/光配线终端（ODT）和适配功能块（AF）等组

8、成。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,17,网络侧,用户侧,光纤接入网OAN,光,光,网络侧 设备,光接入 网设备,光/电,用户侧 设备,光/电,ONU,ONU,ODN,OLT,中心局 设备,光/电信号,光纤,光信号,光纤,光纤,终端 设备,光/电信号,光接入 网设备,光纤接入网结构,终端 设备,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,18,光网络单元ONU （Optical Network Unit） 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） 光分配网络 ODN（Optical Distribution Netw

9、ork） 为OLT和ONU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 对众多的ONU进行管理和指配,光纤接入网结构说明,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,19,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,20,ODN为OLT和ONU提供以光纤为传输介质的物理连接。在PON中，它是由无源光器件组成的无源光分配网。可有多种

10、网络结构，一般为点到多点连接，即多个ONU通过ODN与一个OLT相连。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,21,ONU提供用户侧的接口。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用户提供业务接口。它还具有对话音的数/模转换和复用功能。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。 ONU提供用户数据、图像和电话网络与PON的接口。ONU的基本功能是接收光信号，并将其转换成用户需要的格式(以太网、IP多播、POTS、E1)。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,22,ONU,2020/8/6

11、,深圳职业技术学院 通信工程系 *,23,AF为ONU与用户设备之间提供适配功能。其具体物理实现既可以包含在ONU内，也可以完全独立。 AN系统管理模块是光接入网的操作、管理与维护单元，它通过Q3与电信管理网相连，与其进行通信并接受其管理。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,24,光接入网的分类,AON：有源光网络 Active Optical Network 接入网内含有源器件 是主干网技术的延伸 SDH、PDH、ATM、等等 PON：无源光网络 Passive Optical Network 接入网内不含有源器件 是专门为接入网发展的技术 基于ATM的APON 基于以太网

12、的EPON,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,25,有源光网络(AON) 无源光网络(PON),基于PDH 的AON 基于SDH 的AON,基于ATM的APON 基于以太网的EPON,两者的分路方式不同，AON用电复用器； 可为PDH、SDH或ATM，PON用无源光分路器。,光接入网(OAN)分为：,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,26,光有源器件包括： 光源（激光器） 光接收机（光检测器） 光收发模块 光放大器,光无源器件包括： 光纤和光缆 无源光衰减器 光连接器 光耦合器 无源光分路器 掺铒光纤放大器,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *

13、,27,光接入网的拓扑结构,光纤接入网的拓扑结构，是指网络的空间布局和几何形状，表示了网络中各节点的相互位置与相互连接的情况。网络的拓扑结构对网络功能、造价及可靠性等具有重要影响。其基本的拓扑结构是: 星形 总线形 树形 环形,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,28,图5-2 光接入网中的拓扑结构,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,29,教学内容,5.1 光纤通信基础 5.2 光纤接入网结构 5.3 有源光网络 5.4 无源光网络 5.5 FTTXLAN技术,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,30,4.3 有源光网络AON,有源光网络的局端

14、设备到用户分配单元之间均用有源光纤传输设备，即光电转换设备、有源光电器件以及光纤等组成。有源光纤网络具有技术简单、易于实现和组网能力强的特点，但有源电复用器存在传输的“瓶颈效应”，且系统成本和维护费用高。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,31,光分配网ODN全部由有源器件组成（光放大器等） 可分为基于PDH和基于SDH的AON 现通常是基于SDH的AON 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,2020/8/6,深圳职业技术学院 通

15、信工程系 *,32,教学内容,5.1 光纤通信基础 5.2 光纤接入网结构 5.3 有源光网络 5.4 无源光网络 5.5 FTTx+LAN技术,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,33,4.4 无源光网络PON,定义 无源光网络PON Passive Optical Network ，是指在OLT和ONU之间的光分配网络(ODN)，没有任何有源电子设备。实现点对多点的光纤接入网。PON由早期的窄带接入PON(NPON)发展到目前的宽带接入PON(BPON)， BPON又包括基于ATM的APON及基于以太的EPON。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,34,P

16、ON的背景,有源光网络需要电信级机房 需要：供电、防雷接地、安全值守等等 中小型用户的高性能接入，需要无源光网络 无源光网络的类型 APON：基于ATM的PON ITU-T G.983,1-1998 FSAN GPONGigabit PON，G.984-2003，用于替换APON EPON：基于Ethernet的PON IEEE 802.3ah-2004 ，EFM,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,35,特点,PON是一种纯介质网络 避免了有源设备的电磁干扰和雷电影响 无源光网络设备组网灵活，支持多种拓扑结构。 无源光网络扩容比较简单 价格低、安装维护方便、节省了维护成本； 业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号 缺点是一次性投入成本较高； 其树型结构使保护功能成本较高； 传输距离及容量受限。,2020/8/6,深圳职业技术学院 通信工程系 *,36,PO