通信工程设计(论文)-通信分公司光纤光速宽带接入工程设计

通信工程设计(论文)-通信分公司光纤光速宽带接入工程设计内容摘要：

波谱位于红外线附近，平率高，所以通信量大。 （ 1） 光发射机 光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源及驱动电路。 在数字通信中，输入电路将输入的信号（如 PCM 脉冲 ）进行整形，变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源，或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。 为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。 光发射机的作用是将从复用设备送来的 HDB3 信码变换成 NRZ 码；接着将 NRZ 码编为适合在光缆线路上传输的码型；最后在进行电 /光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。 光发射机中的重要期间是能够完成电 光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器和半导体发光二级管。 （ 2） 光纤 光脉冲信号被按照一定的角度送入光纤线路中经过多次折射和反射 任然在其中传输，而且损耗很少。 （ 3） 光接收机 在光纤通信系统中，光接收机的任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出光纤传输后由光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。 光发射机发射的光信号经传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了，光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号，并放大、整形、再生成原传输信号。 光接收机由光电探测器，光学接收系统，信号处理系统等部分组成。 （ 4） 光中继器 光中继器是在长距离的光纤通信系统中补偿光缆线路光信号的损耗和消除信号畸变及噪声影响的设 备。 是光纤通信设备的一种。 其作用是延长通信距离。 通常由光接收机、xx 市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计 7 定时判决电路和光发送机三部分及远供电源接收、遥控、遥测等辅助设备组成。 光中继器将从光纤中接收到弱光信号经光检测器转换成电信号，再生或放大后，再次激励光源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输。 在光纤通信中光中继器主要有两种形式，一种是光 电 光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。 光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。 在光纤通信系统中作为载波的光波频率比电波的频率高得多而作为传输 介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。 光纤是用玻璃材料构造的 , 它是电气绝缘体 ,因而不需要担心接地回路 ,光纤之间的串绕非常小。 光波在光纤中传输 ,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听。 光纤的芯很细 ,由多芯组成光缆的直径也很小 ,所以用光缆作为传输信道 ,使传输系统所占空间小 ,解决了地下管道拥挤的问 题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为 ： (1)信号的发射 (2)信号的合波 (3)信号的传输和放大 (4)信号的分离 (5)信号的接收 光纤通信特点 (1) 频带极宽 ,通信容量大。 光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽 ,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。 对于单波长光纤通信系统 ,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。 通常采用各种复杂技术来增加传输的容量 ,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。 目前 ,单波长光纤通信系统的传输速率一般在 到 1OGbps。 (2) 损耗低 ,中继距离长。 目前 ,商品石英光纤损耗可低于 0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低。 若将来采用非石英系统极 低损耗光纤 ,其理论分析损耗可下降的更低。 这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离。 对于一个长途传输线路 ,由于中继站数目的减少 ,系统成本和复杂性可大大降低。 (3) 抗电磁干扰能力强。 光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料 ,不易被腐蚀 ,而且绝缘性好。 与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力 ,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰 ,也不受人为释放的电磁干扰 ,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。 这一点对于强电领域 (如电力传输线路和电气化铁道 )的通信系福州大学本科生毕业设计 (论文 ) 8 统特别有利。 由于能免除电磁脉冲效应 ,光纤传输系还特别适合于军事应用。 （ 4）无串音干扰，保密性好，以及 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。 光纤的原材料资源丰富 ,成本低。 温度稳定性好、寿命长。 第 4 章 光纤接入网 点到点有源以太网系统 传统以太网属于用户驻地网 (cPN)。 然而其应用却在向包括接入网在内的其他公用网领域扩展。 历史上，对于企事业用户应用环境，以太网技术一直是最流行的方法，目前已成为仅决于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口。 采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有巨大的 网络基础和长期的经验知识、目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的、性能价格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等。 对于公用网住宅用户应用环境，点到点有源以太网系统采用有源业务集中点来替代无源点到多点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到 120 公里之远。 主要优点是专用接入，带宽有保证，每用户可以独享 100Mb/s 乃至 1dbs。 局端设备简单便宜。 传输距离长，服务区域大。 成本随用户数的实际增长而线性增加，无需规划，投资风险低，因而在低密度用户分散地区成本较低。 缺点是两端设备和光纤设施专用，用户不能共享 局端设备和光纤，当需求快速增长且用户很密集时，光纤和两端设备数量及其成本以及空间需求也随之迅速增加，因而不太适合高密集 用户区域。 点到多点无源光网络系统 随着 IP的崛起和发展，有人提出了 EPON 的概念，这一思想在以太网界获得到了积极响应，在 IEEE 802。 3ah 的旗帜下已经形成了 GEPON 标准。 无源光网络技术 无源光网络 (PoN)是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。 其次， PON 的业 务透明性较好，带宽宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能 (triple— play)。 最后，由于其局端设备和光纤由用户共享，因而线路成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也可以明显降低。 特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。 PON 的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端 OLT 很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，xx 市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计 9 这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，每用户的成本很高。 另外，其树型分支拓扑结构使用户不具备保护功能或保护功 能成本较高，影响了大规模发展。 APON 和 BPON 早期的窄带无源光网络是基于 TDM 的，性能价格比不好，已经自然消亡。 一个 ATM 化的无源光网络 (APON/BPON)可以利用 ATM 的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比有重要改进，目前在美国和日本等国已经开始商用。 然而，目前实际 APON/BPON 的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限， 数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于 ATM 的衰落而黯淡。 最后，从长远的业务发展趋势看， APON 的可用带宽仍然不够。 以 FTTC 为例，尽管典型主干下行速率可达 622Mb/s，但由于分路后，实际可分到每个用户的带宽将大大减小。 按 32 路计算，每一个分支的可用带宽仅剩 19。 SMb/s，再按 10 个用户共享，则每个用户仅能分得约 2Mb/s 的带宽而已。 显然，这样的性能价格比是无法满足网络和业务的长远发展需要的。 EPON/GEPON 随着 IP的崛起和发展，有人提出了 EPON 的概念，即在与 APON 和 BPON 类似的结构和 的基础上，设法保留其精华部分 — 物理层 PON；而以以太网代替 ATM 作为链路层协议，构成一个可以提供更 大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体 EPON。 这一思想在以太网界获得到了积极响应，在 的旗帜下已经形成了 GEPON 标准。 在实际中， EPON 和 GEPON 的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE ，规范的设备。 另外， GEPON 的传输距离和分路比均比 EPON 有所减小。 EPON/GEPON 的主要缺点是效率低和难以支持以太网以外的业务。 前者是由于采用 8B/10B的线路编码，引入 20%的带宽损失，再加上其他开销，可用负荷仅 50%左右，而 APON 和 GPON都采 用 NRZ 扰码为线路码，没有带宽损失。 再加上承载层效率、传输汇聚层效率、业务适配效率等原因，使 EPON/GEPON 总的传输效率很低，大约仅为 GPON 的 一 半。 GPON 2020 年，在 IEEE 积极制定 EPON 标准的同时， FSAN 组织开始发起制定速率超过 1Gb/s的 PON 网络标准一千兆以太网无源光网络 (GPON)，随后， ITUT 也介入了这一新标准的制定工作并于 2020 年 1 丹通过两个有关 GPON 的新的标准 和 (速率提高到)。 按照这一最新标准的规定， GPON 可以提供 和 有标准的上行速率；传输距离至少达 20 公里，具有高速高效传输的特点。 从技术角度， GPON 是 BPON 的继承和发展。 GPON 继承了 BPON 的很多基本特点，例如两者都使用同样的 OLT 核心技术，使用同样的物理光纤设施和光功率预算等。 另一方面， GPON 采用了一些最新的技术成果，除了最重要的 GFP 封装外，还包括前向纠错等新技术。 由于三种 PON 的主要成本 (约 70%)都是光接口，因而其硬件成本理应相差不多，但是由于实现技术上的差别，目前 GEPON 的难度最小，成本最低。 但就传输效率 而言，则 GPON 无论在扰码效率、传输福州大学本科生毕业设计 (论文 ) 10 汇聚层效率、承载协议效率和业务适配效率方面都是最高的，因此其总效率最高。 例如假设 TDM 业务占 10%，而数据业务占 90%，则 GPON 的总效率为 94%，而 APON 和 GEPON 分别为72%和 49%。 GPON 和 EPON/GEPON 面临的共同挑战：怎样才能在 Ethemet/GFP 上有承载 TDM业务并能提供电信级的服务质量；其次，由于 GPON 和 EPON/GEPON 是点对多点的星形或树形网络，需要通过一个 1+1 并经过不同路由的光网络来实现电信级的保护 恢复要求，网络成本将非常高；第三，目前 GPON 和 EPON/GEPON 设备成本主要受限于突发光发送 /接收模块以及核，心的控制模块、芯片。 这些模块要么是技术不成熟无法商用，要么是价格昂贵还难以适应市场需要；第四， GPON 和 EPON/GEPON 的一次性投入成本较高，不太适合逐步投资扩容的传统电信建设模式，最适合完全新建或改建的密集用户区域xx 市通信分公司光纤光速宽带接入工程设计 11 第 5 章 xx 公司 FTTX 网络规划设计方案 PON 系统简介 一个典型的 PON 系统由 OLT、 ONU、 ODN 组成。 OLT 放在中心机房， ONU 为用户端设备。 ODN 是光 配线网，主要由一个或数个 分光 器来连接 OLT 和 ONU，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，提供面向无源光纤网络的光纤接口。 OLT 除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的 QoS／ SLA 的不同要求进行带宽分配 、 网络安全和管理配置。 分光器 是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般一个 分光器 的分线率为 16 和 32，并可以多级连接。 在 PON 中， OLT 到 ONU 间的距离最大可达 20km。 （以下设备以华为产品进行组网描述） PON 的网络 结构 如图所示 ： 图 511 图 511 PON 网络结构图 PON 中的 ONU 采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在中带宽和高带宽的 ONU 中实现了成本低廉的以太网第二层或第三层交换功能。 对于光纤到家（ FTTH）的接入方式，ONU 可以不需要交换功能，从而能在极低的成本下为终端用户分配所需的带宽。 PON 系统 包含 测距、带宽分配、时钟提取、同步及 ONU 认证等 几个主要关键技术。 随福州大学本科生毕业设计 (论文 ) 12 着 xPON 技术的不断发展，目前已经在国际和国内市场具备成熟应用条件。 同时， PON 是“光进铜退”大环境下很好的技 术承载，大大节省我公司紧缺的管道资源，提高线路的承载能力，提高线路的稳定性。 华为 GPON 设备介绍 华为 PON 产品全系列 图 512 图 512 华为 OLT 产品介绍 图 51图 514 SmartAX MA5680T 系列光接入设备是华为技术有限公司推出的 GPON/P2P/xDSL 一体化接入产品，提供大容量、高速率和高带宽的数据、语音和视频业务接入。 支持 GPON/P2P/xDSL一体化接入业务。 可以作为 GPON 系统中。