光纖接入技術(shù)論文(2)
光纖接入技術(shù)論文
光纖接入技術(shù)論文篇二
光纖接入技術(shù)在小區(qū)的應(yīng)用
摘要：自光纖通信實用化應(yīng)用30余年來，光纖光纜的制造技術(shù)突飛猛進(jìn)、產(chǎn)品品種不斷豐富，并且由于規(guī)模化應(yīng)用、生產(chǎn)效率的提升，使得光纖光纜產(chǎn)品在性能指標(biāo)不斷提高的同時，成本在不斷降低，從而帶動了光纖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展。
關(guān)鍵詞：光纖接入;FTTB技術(shù);EPON;LAN;HFC網(wǎng)絡(luò)
Abstract: the optical fiber communication and practical application for more than 30 years, optical fiber &cable manufacturing technology advance by leaps and bounds, product variety is unceasingly rich, and because of large scale application, to promote the efficiency of production, make optical fiber &cable products in the performance index of continuous improvement of at the same time, lower in cost, thus promote the expansion of optical fiber application field.
Keywords: fiber access; FTTB technology; EPON; LAN; HFC network
中圖分類號：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
引言：自光纖通信實用化應(yīng)用30余年來，光纖光纜的制造技術(shù)突飛猛進(jìn)、產(chǎn)品品種不斷豐富，并且由于規(guī)?；瘧?yīng)用、生產(chǎn)效率的提升，使得光纖光纜產(chǎn)品在性能指標(biāo)不斷提高的同時，成本在不斷降低，從而帶動了光纖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展。歐美、亞太、中東等地區(qū)的國家紛紛把建立全國性光纖網(wǎng)絡(luò)作為寬帶發(fā)展的目標(biāo)。預(yù)計未來數(shù)年內(nèi)，全球各地將掀起光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)高潮，它們的基礎(chǔ)都是光纖接入。
一、光纖接入技術(shù)
光纖接入是指局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體。光纖通信具有通信容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、保密性強等優(yōu)點。在干線通信中，光纖扮演著重要角色，在接入網(wǎng)中，光纖接入也將成為發(fā)展的重點。光纖接入網(wǎng)從技術(shù)上可分為兩大類：即有源光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)。光纖用戶網(wǎng)的主要技術(shù)是光波傳輸技術(shù)。目前光纖傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)發(fā)展相當(dāng)快，多數(shù)已處于實用化。
小區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的位置，光纖接入方式可分為如下幾種：FTTR(光纖到遠(yuǎn)端接點);FTTB(光纖到樓);FTTC(光纖到路邊);FTTZ(光纖到小區(qū));FTTH(光纖到用戶)。光網(wǎng)絡(luò)單元具有光/電轉(zhuǎn)換、用戶信息分接和復(fù)接，以及向用戶終端饋電和信令轉(zhuǎn)換等功能。當(dāng)用戶終端為模擬終端時，光網(wǎng)絡(luò)單元與用戶終端之間還有數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換器。
二、FTTB (Fiber To The Building)光纖到樓
FTTB(Fiber To The Building)：意即光纖到樓，是一種基于優(yōu)化高速光纖局域網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入方式，采用光纖到樓、網(wǎng)線到戶的方式實現(xiàn)用戶的寬帶接入，我們稱為FTTB+LAN的寬帶接入網(wǎng)(簡稱FTTB)，這是一種最合理、最實用、最經(jīng)濟(jì)有效的寬帶接入方法。
FTTB寬帶接入是采用單模光纖高速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)千兆到社區(qū)、局域網(wǎng)百兆到樓宇，十兆到用戶。 由于FTTB完全仿佛是互聯(lián)網(wǎng)里面的一個局域網(wǎng)，所以使用FTTB不需要要撥號，并且FTTB專線接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶只要開機即可接入INTERNET。 FTTB接入ISP當(dāng)然也不會像普通撥號上網(wǎng)那樣遇忙，F(xiàn)TTB上網(wǎng)只有快或慢的區(qū)別，不會產(chǎn)生接入遇忙的情況，并且因為通過FTTB上網(wǎng)并沒有經(jīng)過電話交換網(wǎng)接入INTERNET，只占用寬帶網(wǎng)絡(luò)資源，用FTTB瀏覽互聯(lián)網(wǎng)時，不產(chǎn)生電話費。
FTTB+EPON技術(shù)
針對目前小區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的特性，有兩種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案可供選擇，分別為EPON無源光網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)有源光交換網(wǎng)絡(luò)兩種方式，它們各有優(yōu)勢。有源光交換網(wǎng)絡(luò)和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)都是利用以太網(wǎng)技術(shù)，采用光纖+雙絞線的方式對小區(qū)進(jìn)行綜合布線。這里只說明EPON無源光網(wǎng)絡(luò)。
1、EPON發(fā)展現(xiàn)狀
光纖是傳輸數(shù)據(jù)、視頻和語音業(yè)務(wù)最有效的媒介，能提供無限的帶寬。EPON克服了點對點的弊端，轉(zhuǎn)而采用點對多點拓?fù)?，不需要諸如再生器、放大器和激光器等電子器件，減少了端局使用的激光器數(shù)量。點對點光纖技術(shù)適用于城域網(wǎng)和長距離應(yīng)用。EPON適用于光纖接入網(wǎng)的特殊要求。EPON比其他接入網(wǎng)技術(shù)更為簡單，效率高，費用低。EPON將光纖延伸到最后一公里，從而獲得高效、高可擴性、低維護(hù)費用、端到端的光網(wǎng)。
2、EPON的簡介
EPON(以太無源光網(wǎng)絡(luò))是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本;高帶寬;擴展性強，靈活快速的服務(wù)重組;與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性;方便的管理等等。
EPON定義了以太網(wǎng)的兩種基本操作模式。第一種模式采用載波偵聽多址接入/沖突檢測(CSMA/CD)協(xié)議而應(yīng)用在共享媒質(zhì)上;第二種模式為各個站點采用全雙工的點到點的鏈路通過交換機連接到一起。相應(yīng)的，以太網(wǎng)MAC可以工作于這兩種模式之一：CSMA/CD模式或全雙工模式。
EPON媒質(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點到點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網(wǎng)絡(luò)。
下行方向：OLT發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報經(jīng)過一個1:N的無源光分路器或幾級分路器傳送到每一個ONU。N的典型取值在4～64之間(由可用的光功率預(yù)算所限制)。這種行為特征與共享媒質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相同。在下行方向，因為以太網(wǎng)具有廣播特性，與EPON結(jié)構(gòu)和匹配：OLT廣播數(shù)據(jù)包，目的ONU有選擇的提取。
上行方向：由于無源光合路器的方向特性，任何一個ONU發(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達(dá)OLT，而不能到達(dá)其他的ONU。EPON在上行方向上的行為特點與點到點網(wǎng)絡(luò)相同。但是，不同于一個真正的點到點網(wǎng)絡(luò)，在EPON中，所有的ONU都屬于同一個沖突域來自不同的ONU的數(shù)據(jù)包如果同時傳輸依然可能會沖突。因此在上行方向，EPON需要采用某種仲裁機制來避免數(shù)據(jù)沖突。
3、EPON的結(jié)構(gòu)
Ethernet PON的無源器件位于光分布網(wǎng)絡(luò)中，包括單模光纖光纜、無源光分束器/耦合器、連接器和接頭。光線路終端和多個光網(wǎng)絡(luò)單元位于PON的終端。光信號通過PON下行傳輸時，經(jīng)過分束器分發(fā)到多條光纖，上行信號由分束器/耦合器合并到同一根光纖中。無源光網(wǎng)絡(luò)利用光纖點對多點樹，在樹枝上連接用戶。
光網(wǎng)絡(luò)單元提供用戶數(shù)據(jù)、圖像和電話網(wǎng)絡(luò)與PON的接口。ONU的基本功能是接收光信號，并將其轉(zhuǎn)換成用戶需要的格式(以太網(wǎng)、IP多播、POTS、T1)。
4、FTTB+EPON組網(wǎng)方式：
EPON組網(wǎng)方式即光纖經(jīng)過分光器后到達(dá)單元樓道內(nèi)，光纖接到1臺ONU設(shè)備，經(jīng)過24口交換機轉(zhuǎn)換，再通過五類線接入每戶家庭。
5、EPON的應(yīng)用特點
5.1. 方便擴容，運營維護(hù)費用低廉。住宅樓內(nèi)無需占用機房和供電設(shè)施，支持遠(yuǎn)端設(shè)備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網(wǎng)絡(luò)擴容便利，且局端設(shè)備和用戶端設(shè)備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對于運營商來可以大大降低運營維護(hù)費用。
5.2.光纖在住宅樓內(nèi)的布線簡單化。長距離，寬帶寬(20km，1.25G)，光纖的接入和傳輸，光纖化的ONU/ONT，非常適合于FTTB和FTTO模式，光纖直接到ONU。EPON系統(tǒng)所能提供的可調(diào)節(jié)的、有優(yōu)先級和帶寬保證的服務(wù)，將非常有吸引力。
5.3.帶寬分配靈活，服務(wù)有保證。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，可以根據(jù)需要對每個用戶甚至每個端口實現(xiàn)基于連接的帶寬分配(區(qū)別于普通交換機的基于端口的速率限制)，并可根據(jù)業(yè)務(wù)合約保證每個用戶連接的QoS。
5.4.EPON是面向未來的技術(shù)，它是一個多業(yè)務(wù)平臺，可以同時提供IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)。QoS可以完全保證，而且完全遵循IEEE 802.3ah的標(biāo)準(zhǔn)。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的多種業(yè)務(wù)，而且非常容易向全I(xiàn)P業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)過渡。
四、HFC網(wǎng)絡(luò)
1、概 述 有線電視網(wǎng)目前在全世界已有超過9.4億的用戶，我國有線電視網(wǎng)自90年代初發(fā)展至今，全國覆蓋面已達(dá)50%，電視家庭用戶數(shù)有8000多萬，成為世界上第一大有線電視網(wǎng)。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、有線電視技術(shù)及多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其在Internet的推動下，用戶對信息交換和網(wǎng)絡(luò)傳輸都提出了新的要求，希望融合CATV網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)為一體的呼聲越來越高。利用HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立一種經(jīng)濟(jì)實用的寬帶綜合信息服務(wù)網(wǎng)的方案也由此而生。 2、 早期CATV網(wǎng)絡(luò) 最早的電視廣播都是無線傳送，每個電視臺的每套節(jié)目都被調(diào)制在不同的頻段進(jìn)行發(fā)射，以避免干擾;隨著電視臺的增加和節(jié)目數(shù)量的增多，頻帶擁擠的矛盾越來越突出。為保證各個電視頻道間互不干擾，而且能盡可能多地給用戶提供節(jié)目頻道，便產(chǎn)生了有線電視網(wǎng)。有線電視網(wǎng)在傳輸電視信號的功能方面與無線電視廣播類似，有線電視信號的傳輸也是通過把不同頻道的節(jié)目調(diào)制在不同的頻段，再經(jīng)過有線電視網(wǎng)絡(luò)送到用戶。只是它可以同時傳送的頻道更多，而且節(jié)目質(zhì)量也更好;這主要是因為有線傳輸隔絕了與周圍電磁信號的輻射干擾，而且可以保證在較大頻帶范圍內(nèi)衰減較少。
早期有線電視網(wǎng)絡(luò)是采用同軸電纜結(jié)構(gòu)，是一種樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，從有線電視臺出來后不斷分級展開，最后到達(dá)用戶。前端負(fù)責(zé)收集來自衛(wèi)星傳送的電視信號、無線廣播的電視信號及經(jīng)微波傳送的電視信號。其主要功能是收集、調(diào)制及傳送出電視節(jié)目，同時具有控制功能。主干網(wǎng)利用干線放大器的接力放大，可以傳輸較遠(yuǎn)的距離。到居民較集中的地區(qū)，使用分配器從主干網(wǎng)分出信號進(jìn)入分配網(wǎng)絡(luò)。分配網(wǎng)絡(luò)再將信號用延長放大器(Line Extender)放大，最后從分支器送到用戶。而且，這種樹型網(wǎng)絡(luò)還會隨居民分布情況的不同，分出更多的層次。 3、 HFC技術(shù) HFC即Hybrid Fiber-Coaxial的縮寫，是光纖和同軸電纜相結(jié)合的混合網(wǎng)絡(luò)。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺出來的節(jié)目信號先變成光信號在干線上傳輸;到用戶區(qū)域后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于，在干線上用光纖傳輸光信號，在前端需完成電―光轉(zhuǎn)換，進(jìn)入用戶區(qū)后要完成光―電轉(zhuǎn)換。
HFC的主要特點是：傳輸容量大，易實現(xiàn)雙向傳輸，從理論上講，一對光纖可同時傳送150萬路電話或2000套電視節(jié)目;頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內(nèi)無需均衡;傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內(nèi)無需中繼放大;光纖間不會有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質(zhì)量。
同傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)絡(luò)相比，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有些不同：第一，光纖干線采用星形或環(huán)狀結(jié)構(gòu);第二，支線和配線網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜部分采用樹狀或總線式結(jié)構(gòu);第三，整個網(wǎng)絡(luò)按照光結(jié)點劃分成一個服務(wù)區(qū);這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可滿足為用戶提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)的要求。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，特別是高速寬帶通信時代的到來，HFC已成為現(xiàn)在和未來一段時期內(nèi)寬帶接入的最佳選擇，因而HFC又被賦予新的含義，特指利用混合光纖同軸來進(jìn)行雙向?qū)拵ㄐ诺腃ATV網(wǎng)絡(luò)。 HFC網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸?shù)膸挒?50MHz～860MHz，少數(shù)達(dá)到1GHz。根據(jù)原郵電部1996年意見，其中5～42/65MHz頻段為上行信號占用，50MHz～550MHz頻段用來傳輸傳統(tǒng)的模擬電視節(jié)目和立體聲廣播，650MHz～750MHz頻段傳送數(shù)字電視節(jié)目、VOD等，750MHz以后的頻段留著以后技術(shù)發(fā)展用
小結(jié)：
總之，隨著接入網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷增多，所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬將會越來越寬,交互性越來越強，接入網(wǎng)的寬帶化將是不可避免的趨勢。接入網(wǎng)市場將會成為未來幾年信息產(chǎn)業(yè)中最炙手可熱的市場之一,人們的生活也將因之而改變。本文只是我對所學(xué)接入網(wǎng)重點知識的簡要總結(jié)，若要熟練掌握接入網(wǎng)技術(shù)，除要掌握文章中基本的接入網(wǎng)知識外，我們還需深入了解更多接入技術(shù)知識，關(guān)注接入網(wǎng)發(fā)展局勢，掌握更多更新的接入網(wǎng)知識，為以后技術(shù)運用打好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 高等院校信息與通信工程系列教材《接入網(wǎng)技術(shù)》,作者：雷維禮,印刷日期：2011-7-1,清華大學(xué)出版社.
[2] 彭美娥編寫：第4章光纖接入技術(shù);4.6基于Ethernet的無源光網(wǎng)絡(luò)――EPON.
[3] 吳凡編寫：第6章HFC接入技術(shù);6.3HFC網(wǎng)絡(luò);6.3.1HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu).
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