毕业论文-epon技术在小区通信接入中的应用模式

毕业论文-epon技术在小区通信接入中的应用模式内容摘要：

APON可以通过利用 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，使成本比传统的以电路交换为基础的 PDH/SDH接入系统低 20～ 40%。 下行传输的是连续的 ATM流，比特率为 b/s或 b/s:上行传输的是突发形式的 ATM信元，速率为155M。 在数据流中插有专门的物理层运行管理维护 (PLOAM)信元，因此 .具有丰富的管理维护功能。 BPON的特点在于多业务和灵活的组网。 BPON对多业务的支持可以表现在丰富的业 务接口方面，它可以支持 TDMEl/DS3,ATMDS3/ P的 10/100BASET接口。 BPON系统灵活的拓扑结构体现了设备在扩容和升级方面的灵活性，可组建星型、 树型或者总线型的网络。 然而， BPON系统有两大缺点，一是数据传送效率低，二是在 ATM层上适配和提供业务复杂。 用 BPON传送数据还需在 IP和 ATM信元及 SONET/SDH格式之间来回转换，效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用。 (2) Ether PON(EPON) EPON是基于以太网、利用无源光网络的拓扑结构传输承载多种业务的以太网信号的一种网络形式，即 PON光纤中传输的是长度变化的以太网帧信号。 EPON是由 2020年 11月成立的 EFM (Ethenretin the First Mile)研究小组提出的。 EPON是廉价、高效、成熟的以太网技术和 PON网络结构的有机结合。 EPON以以太网为载体，采 用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率为 IGb it/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。 另外， EPON也提供一定的运行维护和管理 (OAM)功能。 由于 EPON继承以太网的核心遗传因子，使得 EPON成本具有巨大优势 .和传统的以太网相比， EPON主要增加了两部分功能 :位于媒体接入控制 (MAC)层之下的仿真子层和被作为 MAC层一部分的多点控制协议 (MPCP)。 仿真子层使得下面的点到多点网络在协议上层看来象是多个点到点链路，这一点是通过在每一个分组的开始加上逻辑链路标识 (LL1D)以取代 2个字节的前导来实 现的。 增加的多点控制协南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 议 (MPCP)则实现了局端设备对远端设备接入时隙的控制，为 EPON提供多种业务提供了条件。 通过选择合适的接入控制算法，使得 EPON可以传送 TDM等时间敏感性业务。 EPON遵从。 目前业界在 EPON的产品化方面做得还不错，有多个厂家有产品推出，从厂家数量看， EPON产品的成熟度较高，达到了实用化的水平。 由于最早的 EPON标准基于 100M快速以太网传送，市场上很多被称为 EPON的产品实际上都是基于百兆以太网 PON技术，为区别于原有的技术和产品，一般基于千兆 以 太网的 PON技术被称为 GEPON。 EPON的缺点在于采用单一的基于以太网的帧结构，处理话音时可能会产 QoS问题 ,“ EPON税 ” 也会使 EPON的总体效率极低。 但通过一些新技术的采用，以太网络也可以提供类似 ATM的 QoS服务。 如 Salira公司 Salira 2020 EPON平台就具有较完善的 QoS和基于用户端口级的服务等级协议。 (3) Gigabit PON(GPON) 2020年 9月， FSAN集团提出了具有高达 ，能以原有格式和极高的效率 (90%以上 )传送多种业务 (TDM和数据 )的 GPON(Gigabit PON). GPON帧结构不基于指定格式，对用户各种信号进行原有格式封装，采用新的传输汇聚层协议 “ 通用成帧协议 ” ( Protocol)，实现多种业务码流的通用成帧规程封装。 GPON仍然是一个 TDMA系统，继承了 BPON的动态带宽分配等 OAM机制。 GPON采用了 125us定长的帧结构，每秒 8千帧。 一个 TC帧可包含多个 ATM信元及 GEM帧。 GEM (GPON Encapsulation Method)是 GPON定义的专有的适配协议，它的提出源于 GFP的通用成帧 思想。 比较其他的 PON,GPON具有以下优点 : 多业务支持 :GPON标准反映了传统运营商保护原有投资的努力。 GPON对 TDM业务信号的天然适应性是因为其采用每秒 8千帧， 125us帧长的模式 .我们看 SDH帧，同样采用每秒 8千帧， 125us帧长，是 TDM的基本格式，它当然与 TDM几乎无缝适应。 抖动和延时指标都容易满足。 速率 : 上行。 下行。 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 传送效率 :GPON系统物理层都使用扰码作线路码，其机理与 SONET或 SDH一样，由于只改变码，不增加码，所以没有线路编码带宽损失其效 率超过 97%. GPON是 ITU提出的 G比特级的无源光网络。 ITU在 2020年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准 :,。 由于 GPON标准是 ITU在APON标准之后推出的，因此 G984标准系列不可避免的沿用了 G983标准的很多思路。 GPON与 EPON都是千兆比特级的 PON系统，与 EPON力求简单的原则相比， GPON更注重多业务和 QOS保证，因此更受运营商的青睐。 但由于 GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前 GPON产品还未到商品化阶段，仍处在宣传和 培 养市场阶段，只有 flexlightworks公司声称符合最新的 )，离普遍应用还有相当一段距离。 (4) P2PEther P2PEther是最直接的以太网接入技术。 每个用户通过一根 I对光纤直接连接到局端以太网交换机的一个用户光接口。 在 P2PEther方式中，通过扩充的以太网 OAM协议，可以通过局端交换机对用户端设备进行远程管理，从而提供电信级可运营、可管理的以太网接入方式 . P2PEther接入方式的优点 : 接入带宽高，网络升级方便。 网络层次简单，接 入网和用户网络无缝连接。 以太网交换机放在大楼、小区或者局端机房，局端和用户端之间直接通过光纤连接，中间没有其他设备，整个接入网络结构简单。 适合分散用户接入，业务开通率高，投资回收快。 通过局端交换机可以对用户端设备进行远程管理，在局端就可以轻松进行线路检测、故障定位，降低了维护难度。 P2PEther接入方式的缺点 :需要重新铺设光纤线路。 每个用户占用一根 1对光纤，光纤数量多，施工较困难。 提供 TDM业务比较困难 :增加管理功能时，需大量支持可管理的设备，成本急剧上升。 维护成本很高。 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 不同 FTTH 方案的比较 以上介绍的几中 FTTH 方式各有优缺 点，如下表 1 12 所示。 表 11 几种 FTTH 技术功能比较表 项目 BPON EPON GPON P2PETH 可维护性 好 好 好 一般 可扩展性 困难，自身帧结构不同，速率不兼容 简单 简单 简单 局设备管理 好 较好 较好 一般 终端管理 具备 具备 具备 具备 TDM 业务 支持 仿真支持 仿真支持 仿真支持 动态带宽 支持 支持 支持 支持 QoS 好 一般 好 一般 安全性 好 好 好 好 传输总效率 一般 较 低 高 一般 线路码型 扰码 NRZ 8B/10B 扰码 NRZ 8B/10B 表 12 几种 FTTH 技术性能、成本比较表 项目 BPON EPON GPON P2PETH QoS 好 中等 好 较差 安全性 好 好 好 较差 下行速率 , , 可到 10Gbps 上行速率 , 622M, , 可到 分支 数 16 或 32 16 64 （逻辑上 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 128） 传输总效率 较低 较高 高 较高 局设备成本 高 低 高 低 终端成本 高 低 高 低 ODN 成本 一般 一般 一般 线路成本 低 低 低 高 光模块成本 高 高 高 低 芯片成本 高 较高 暂无调用芯片 低 升级成本 高 低 低 低 对比几种不同的 FTTH技术，从技术成熟度、成本、产品商用化程度等方面看，比较有生命力的是 PTPEhter和 EPON，但考虑到功能、性能方面的优势，基于EPON技术的 FrrH方案应是目前最有潜力的 FTTH解决方案。 本课题研究的内容 本课题研究主要包括了以下内容 : (1)分析 了 四种光纤到户的技术 BPON(ATMPON),EPON (EtherPON),GPON (GigabitPON), P2PEthemet各自的优缺点和 EPON技术目前国内外的发展情况。 (2)介绍了 EPON技术的网络结构和传输基本原理。 (3)重点介绍了基于 EPON技术实现 接入网络的 解决方案，以及该方案在 裕民家园小区 中的应用实例。 (4)结合 对裕民家园小区 30幢居民楼， 74个 6 2单元，共计 888户 具体情况，给 出 EPON在小区通信接入中的两种应用模式（即 FTTH和 FTTB+LAN）的方案设计。 (5)给出了 两种方案设计在裕民家园小区中的应用情况，从 综合考虑用户需求、投资回报、客户类别以及当前业务现状 等方面对两种应用模式进行比较。 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 第 2 章 EPON 的系统架构 EPON 技术特点 以太网无源光网络 (Ether Passive Optical Network:EPON)是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术。 中间采用光分路等无源设备，单纤接入各个用户点 (ONU)，更多地节省光缆资源，并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。 一个典型的 EPON系统由 OLT,ONU,POS组成。 OLT( Optical Line Terminal)放在中心机房 (CO，Central Office),ONU(Optical Network Unit)放在网络接口单元 (NIU:Network Interface Unit)附近或与其合为一体。 POS(Passive Optical Splitter)是无源光纤分支器，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。 EPON技术的特点可以简单综述如下 : (1)与现有以太网的兼容性 :以太网技术，是迄今为止最成功和成熟的局域网技术 .EPON只是对现有 ，基本上是与其兼容的。 考虑到以太网的市场优势， EPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。 (2)高带宽 :根据目前的讨论， EPON的下行信道为百兆 /千兆的广播方式，而上行信道为用户共享的百兆 1千兆信道。 这比目前的接入方式，如 Modem,ISDN, ADSL甚至 ATM PON(下行 622/155Mbps，上行共享 155Mbps)都要高得多。 (3)低成本 :首先，由于采用 PON的结构， EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本。 其次，以太网本身的价格优势，如廉价的器件和安装维护使 EPON具有 ATM PON所无法比拟的低成本。 网络参考模型 以太网无源光网络 (EPON)是一种采用点到多点（ P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的 OLT、光分配网 (ODN)和用户侧的 ONU 组成，如图 1 所示，图 2 为 EPON 协议分层和 OSI 参考模型间的关系。 根据 ONU 摆放的 位置， EPON 系统可能的应用包括 FTTH、 FTTO、 FTTB、 FTTC等场合。 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 图 2－ 1 EPON 系统参考模型 图 2－ 2 EPON 协议分层和 OSI 参考模型间的关系 PON 系统 对 ODN 的基本要求 PON 系统信号传送方式 PON 系统采用单纤双向方式。 上行使用 1310nm 波长，下行使用 1490nm 波长。 当采用波分复用方式提供 CATV 业务时，下行增加使用 1550nm 波长。 在下行方向(OLT 到 ONU)， OLT 发送的信号通过一个 1:N(或 2:N)的光分路器 (或几个分路器ONU1 ONU2 ONUn OLT SNI S/R R/S UNI 光分配网（ ODN） 局端 用户端 OBD 南京邮电大学 2020 级本科生毕业设计 的级联 )到达各个 ONU；在上行方向 (ONU 到 OLT)， 各 ONU 根据 OLT 指定的时间发送信息。 ONU 发送的信号只会到达 OLT，而不会到达其他 ONU。 (a)上行 (b)下行 PON 接口基本要求 PON 接口应符合。 其物理接口应采用 1000BASEPX20，其特性为 ： 1） 1000BASEPX20 为点到多点的光纤传输； 2） 1000BASEPX20 上下行方向使用同一根光纤。 1000BASEPX20。