《接入网技术配套课件教学课件 PPT 作者 蒋清泉 第06章 有线宽带接入技术—FTTX+LAN 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接入网技术配套课件教学课件 PPT 作者 蒋清泉 第06章 有线宽带接入技术—FTTX+LAN （86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 6 章 有线宽带接入技术FTTX+LAN,6.1 OAN接入技术 6.2 FTTx+LAN接入技术 6.3 FTTx+LAN接入网系统设计 6.4 FTTx+LAN、ADSL、VDSL接入技术比较,6.1 OAN接入技术,6.1.1 OAN概述 光接入网（OAN）就是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现信息传送的网络形式。接入网中的光区段可以是点到点、点到多点的结构。OAN可以分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON）。,PON主要采用无源光功率分配器（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
2、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。,1光接入网的参考配置,图6-1 光接入网的参考配置,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)/光远程终端（ODT）和适配功能块（AF）等组成。, 光网络单元（ON
3、U） 光线路终端（OLT） 光配线网络（ODN） 光远程终端（ODT） 适配功能块（AF）,2光接入网的拓扑结构 （1）星型结构 （2）树型结构 （3）总线型结构,图6-2 光接入网中的拓扑结构,（4）环型结构 3光接入网的应用类型,图6-3 光接入网的应用类型,（1）光纤到路边（FTTC） （2）光纤到楼（FTTB） （3）光纤到户（FTTH） （4）光纤到办公室（FTTO）,4光接入网的传输技术 （1）空分复用（SDM）技术 是指上行信号和下行信号使用不同的光纤分开传输。 （2）时分复用(TDM)/时分多址（TDMA）技术 是指在同一个光载波波长上，将时间分割成周期性的帧，每帧再分割成若干
4、个时隙，按一定的时隙分配原则，使每个ONU在指定时隙内以分组方式向OLT发送信号,图6-4 TDM/TDMA-PON原理示意图,（3）时间压缩复用(TCM)/时间压缩多址（TCMA）技术 是指利用一根光纤，传输时不断改变收、发方向，使两个方向的信号以脉冲串的形式轮流在同一根光纤中传输。,图6-5 TCM/TCMA-PON示意图,（4）波分复用(WDM)/波分多址（WDMA）技术 是指在同一根光纤上，上行信号和下行信号分别使用不同波长的光信号传输,图6-6 WDM/WDMA-PON原理示意图,（5）码分复用(CDM)/码分多址（CDMA）技术 是给每一个ONU分配一个惟一的正交码作为地址码，并将
5、各ONU的上行信号与其进行模二加，再去调制具有相同波长的激光器，经分路器合路后送到光纤传输。,图6-7 CDM/CDMA-PON原理示意图,（6）副载波复用(SCM)/副载波多址（SCMA）技术 是将上行信号和下行信号分别安排在不同频段，在同一根光纤中完成双向传输任务。,图6-8 SCM/SCMA-PON原理示意图,6.1.2 ATM无源光网络（APON） 1APON系统结构 APON是指采用ATM信元传输方式的PON。APON主要由光线路终端（OLT）、光分路器、光网络单元（ONU）和光纤光缆等组成。,图6-9 APON系统结构,传输线路的标称速率有两种，即对称速率（155.52Mbit/s
6、）和非对称速率（上行155.52Mbit/s，下行622.08Mbit/s）。实现双向传输的方式也有两种，一是采用单纤波分复用方式，二是采用单向双纤空分复用方式。 APON系统一般采用波分复用方式及TDM/TDMA传输复用技术实现单纤双向传输。,（1）光线路终端（OLT） OLT通过标准业务接口与外部网络连接，通过PON专用接口与ODN相连，按要求提供光接入。,图6-10 OLT功能块,（2）光网络单元（ONU） ONU通过PON专用接口与ODN相连，通过多种UNI接口与不同用户终端相连，支持多种用户终端接入。,图6-11 ONU功能块,（3）光配线网络（ODN） ODN在OLT和一个或多个O
7、NU之间提供一条或多条光信道。,2APON系统帧结构 不论是上行方向还是下行方向，ATM信元都是以APON帧格式在APON系统中进行传输。,图6-12 APON系统下行帧结构,下行方向的APON帧结构是由连续的时隙流组成，每个时隙包含一个53字节的ATM信元或PLOAM信元，每隔27个时隙插入一个PLOAM信元。 PLOAM信元是物理层OAM信元，用来传送物理层OAM信息，同时携带ONU上行接入时所需的授权信号。,表6-1 授 权 信 号,图6-13 APON系统上行帧结构,上行帧包含53个时隙，每个时隙包含56个字节，其中53个字节为ATM信元，3个字节是开销字节。开销字节包含的域及主要用途
8、如下。 保护时间 前置码 定界符,3APON关键技术 （1）测距技术 为了防止ATM信元发生碰撞，OLT需要引入测距功能，来补偿因为ONU与OLT之间的距离不同而引起的传输时延差异，使所有ONU到OLT的逻辑距离相同，以确保不同ONU所发出的信号能够在OLT处准确地复用。 APON系统的测距过程分为三步：第一步是静态粗测，第二步是静态精测第三步是动态精测。,一般测距方法有以下几种。 扩频法 带外法 带内法 接入网最敏感的是成本，所以APON应该采用带内开窗测距技术。,（2）快速比特同步技术 （3）突发信元的收发技术 （4）搅动技术,4APON技术特点 APON技术具有如下优点： 宽带化并支持所
9、有种类和各种比特率的业务； 能够全动态分配带宽，充分利用网络资源，满足用户各种需要； 无源点到多点的网络结构，简单、可靠、易于维护管理； 标准化程度高，使得大规模生产时可降低成本； 安全性高； 时延小。,存在一些问题，如系统成本太高；系统容量和覆盖范围有限，未考虑对窄带业务的支持及与其他技术相结合时需解决引入线的宽带化等一系列问题。,6.1.3 以太无源光网络（EPON） 把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来的 Ethernet over PON概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。 EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方
10、式，在以太网之上提供多种业务。 EPON不需任何复杂的协议，光信号就能精确传送到终端用户，来自终端用户的数据也 能被集中传送到中心网络。,1EPON技术的优势 相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。 提供非常高的带宽。 服务范围大。 带宽分配灵活，服务有保证。 易于在EPON结构上开发更宽范围和更灵活的业务，从而增加收入，如可以提供诸如可管理的防火墙、语音业务的支持、VPN和互联网接入等增值业务。 在当前的情况下，EPON技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市场。FTTB/FTTC+DSL、FTTB/FTTC+LAN,2EPON技术的基本网络结构 一个典型的EPON系统由OLT、ON
11、U、POS组成。基本网络结构如图6-14所示。由业务网络接口到用户网络接口部分为EPON网络，EPON通过SNI接口与业务节点相连，通过NUI接口与用户设备相连。,图6-14 EPON技术的基本网络结构,OLT放在中心机房，ONU放在网络接口单元附近或与其合为一体。POS是无源光纤分路器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。 OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口。 OLT根据IEEE 802.3协议，将数据封装为可变长度的数据包，以广播方式传输给所有ONU。,ONU的主要功能是选择接收OLT发送的广播数据；
12、响应OLT发出的测距及功率控制命令，并作相应的调整；对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送；实现其他相关的以太网功能。,3EPON的工作原理 在EPON中，根据IEEE 802.3以太网协议，传送的是可变长度的数据包，最长可为1518个字节，与ATM相比，极大地减少了开销。 是由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成，其传输速率为1.25Gbit/s。,图6-15 EPON下行帧结构,EPON系统的上行帧结构，帧长与下行帧长相同，也是2ms，每帧有一个帧头，表示该帧的开始；每帧包含还若干个长度可变的时隙，每个时隙分配给一个ONU，各个ONU发送的上行数据包，以TD
13、M方式复合成一个连续的数据流，通过光分配器耦合送入光纤传输。,图6-16 EPON系统上行帧结构,6.2 FTTx+LAN接入技术,6.2.1 以太网技术 以太网是目前应用最广泛的局域网技术，并且在很多新的领域得到扩展。 在开放系统互连模型的7层模型里，以太网包括数据链路层、物理层和网络层。 1以太网的种类 以太网按传输速率可分为10Mbit/s以太网、100Mbit/s以太网、1000Mbit/s以太网等。,10Mbit/s以太网按照所使用的传输介质的不同，又可分为以下几种。 10Base2 10Base5 10Base-T 10Base-F,100Mbit/s以太网按照所使用传输介质的不同
14、，又可分为以下几种。 100Base-TX 100Base-T4 100Base-FX,1000Mbit/s以太网按照所使用的传输介质的不同，又可分为以下几种。 1000Base-LX 1000Base-SX 1000Base-CX 1000Base-T,2以太网协议标准,表6-2 IEEE 802系列以太网标准,3载波监听多路访问和碰撞检测协议 多路访问是指多个节点共享同一传输介质发送信息，而载波监听是指信道上的各个节点在发送信息前先对信道进行监听，若检测到信道上有载波信号正在传输，则说明此时某个节点正访问信道，信道处于“忙”状态。节点只有在听不到载波信号时，才能向信道发送信息。,（1）1坚
15、持CSMA方式 （2）非坚持CSMA方式 （3）P坚持CSMA方式,4退让重发算法 发送节点检测到冲突后，必须退让一段时间再重新发送信息，退让时间的长度往往与冲突发生的次数有关，发送一个信息时冲突的次数越多，说明当前网络的负荷越重，因而应相应地退后较长时间再重发。 5以太网帧结构,图6-17 以太网帧结构,前同步码：由硬件产生，共8个字节，是1010交替码，但到最后一位时要将0变成1。其作用是使接收端能够迅速实现比特同步。 目的地址和源地址：用于标识目的节点和发送节点地址，以太网中每一节点主机都拥有一个全球惟一的以太网地址。 类型：以太网帧用两个字节指定接收数据的高层协议。,帧数据：待传输的数
16、据信息。在以太网帧中，数据段的长度最小应不低于46个字节。 帧校验序列：循环冗余校验值，长度为4个字节，由发端设备产生，收端被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。校验范围不包括前导码。,6以太网交换机 在以太网中，交换机是信息的中转站，它把从某个端口接收到的数据从其他端口转发出去。 （1）第2层交换机 第2层交换机是数据链路层设备，完成链路层的帧复用和解复用功能，它读取数据包中的MAC地址信息并根据MAC地址来进行交换。,（2）路由技术 路由技术其实是由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输数据包。 路由器是在OSI七层网络模型中的第3层网络层操作的。 （3）第3层交换 第3层交换结合了第2层交换机和第3层路由器两者的优势，可在各个层次提供线速性能。 第3层交换机分为接口层、交换层和路由层三部分。 第3层交换机实质上是一个带有第3层路由功能的第2层交换机，是第3
