光纖接入技術論文(2)
光纖接入技術論文
光纖接入技術論文篇二
光纖接入技術在小區的應用
摘要：自光纖通信實用化應用30余年來，光纖光纜的制造技術突飛猛進、產品品種不斷豐富，并且由于規模化應用、生產效率的提升，使得光纖光纜產品在性能指標不斷提高的同時，成本在不斷降低，從而帶動了光纖應用領域的不斷擴展。
關鍵詞：光纖接入;FTTB技術;EPON;LAN;HFC網絡
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 文獻標識碼：A文章編號：
引言：自光纖通信實用化應用30余年來，光纖光纜的制造技術突飛猛進、產品品種不斷豐富，并且由于規模化應用、生產效率的提升，使得光纖光纜產品在性能指標不斷提高的同時，成本在不斷降低，從而帶動了光纖應用領域的不斷擴展。歐美、亞太、中東等地區的國家紛紛把建立全國性光纖網絡作為寬帶發展的目標。預計未來數年內，全球各地將掀起光纖網絡的建設高潮，它們的基礎都是光纖接入。
一、光纖接入技術
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、質量高、性能穩定、防電磁干擾、保密性強等優點。在干線通信中，光纖扮演著重要角色，在接入網中，光纖接入也將成為發展的重點。光纖接入網從技術上可分為兩大類：即有源光網絡和無源光網絡。光纖用戶網的主要技術是光波傳輸技術。目前光纖傳輸的復用技術發展相當快，多數已處于實用化。
小區網絡拓撲圖
根據光網絡單元(ONU)的位置，光纖接入方式可分為如下幾種：FTTR(光纖到遠端接點);FTTB(光纖到樓);FTTC(光纖到路邊);FTTZ(光纖到小區);FTTH(光纖到用戶)。光網絡單元具有光/電轉換、用戶信息分接和復接，以及向用戶終端饋電和信令轉換等功能。當用戶終端為模擬終端時，光網絡單元與用戶終端之間還有數模和模數的轉換器。
二、FTTB (Fiber To The Building)光纖到樓
FTTB(Fiber To The Building)：意即光纖到樓，是一種基于優化高速光纖局域網技術的寬帶接入方式，采用光纖到樓、網線到戶的方式實現用戶的寬帶接入，我們稱為FTTB+LAN的寬帶接入網(簡稱FTTB)，這是一種最合理、最實用、最經濟有效的寬帶接入方法。
FTTB寬帶接入是采用單模光纖高速網絡實現千兆到社區、局域網百兆到樓宇，十兆到用戶。 由于FTTB完全仿佛是互聯網里面的一個局域網，所以使用FTTB不需要要撥號，并且FTTB專線接入互聯網，用戶只要開機即可接入INTERNET。 FTTB接入ISP當然也不會像普通撥號上網那樣遇忙，FTTB上網只有快或慢的區別，不會產生接入遇忙的情況，并且因為通過FTTB上網并沒有經過電話交換網接入INTERNET，只占用寬帶網絡資源，用FTTB瀏覽互聯網時，不產生電話費。
FTTB+EPON技術
針對目前小區網絡建設的特性，有兩種網絡建設方案可供選擇，分別為EPON無源光網絡和傳統有源光交換網絡兩種方式，它們各有優勢。有源光交換網絡和EPON無源光網絡都是利用以太網技術，采用光纖+雙絞線的方式對小區進行綜合布線。這里只說明EPON無源光網絡。
1、EPON發展現狀
光纖是傳輸數據、視頻和語音業務最有效的媒介，能提供無限的帶寬。EPON克服了點對點的弊端，轉而采用點對多點拓撲，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量。點對點光纖技術適用于城域網和長距離應用。EPON適用于光纖接入網的特殊要求。EPON比其他接入網技術更為簡單，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、低維護費用、端到端的光網。
2、EPON的簡介
EPON(以太無源光網絡)是一種新型的光纖接入網技術，它采用點到多點結構、無源光纖傳輸，在以太網之上提供多種業務。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入。因此，它綜合了PON技術和以太網技術的優點：低成本;高帶寬;擴展性強，靈活快速的服務重組;與現有以太網的兼容性;方便的管理等等。
EPON定義了以太網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)協議而應用在共享媒質上;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。相應的，以太網MAC可以工作于這兩種模式之一：CSMA/CD模式或全雙工模式。
EPON媒質的性質是共享媒質和點到點網絡的結合。在下行方向，擁有共享媒質的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網絡。
下行方向：OLT發出的以太網數據報經過一個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(由可用的光功率預算所限制)。這種行為特征與共享媒質網絡相同。在下行方向，因為以太網具有廣播特性，與EPON結構和匹配：OLT廣播數據包，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發出的數據包只能到達OLT，而不能到達其他的ONU。EPON在上行方向上的行為特點與點到點網絡相同。但是，不同于一個真正的點到點網絡，在EPON中，所有的ONU都屬于同一個沖突域來自不同的ONU的數據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據沖突。
3、EPON的結構
Ethernet PON的無源器件位于光分布網絡中，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絡單元位于PON的終端。光信號通過PON下行傳輸時，經過分束器分發到多條光纖，上行信號由分束器/耦合器合并到同一根光纖中。無源光網絡利用光纖點對多點樹，在樹枝上連接用戶。
光網絡單元提供用戶數據、圖像和電話網絡與PON的接口。ONU的基本功能是接收光信號，并將其轉換成用戶需要的格式(以太網、IP多播、POTS、T1)。
4、FTTB+EPON組網方式：
EPON組網方式即光纖經過分光器后到達單元樓道內，光纖接到1臺ONU設備，經過24口交換機轉換，再通過五類線接入每戶家庭。
5、EPON的應用特點
5.1. 方便擴容，運營維護費用低廉。住宅樓內無需占用機房和供電設施，支持遠端設備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網絡擴容便利，且局端設備和用戶端設備為統一網管，對于運營商來可以大大降低運營維護費用。
5.2.光纖在住宅樓內的布線簡單化。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系統所能提供的可調節的、有優先級和帶寬保證的服務，將非常有吸引力。
5.3.帶寬分配靈活，服務有保證。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，可以根據需要對每個用戶甚至每個端口實現基于連接的帶寬分配(區別于普通交換機的基于端口的速率限制)，并可根據業務合約保證每個用戶連接的QoS。
5.4.EPON是面向未來的技術，它是一個多業務平臺，可以同時提供IP業務和傳統的TDM業務。QoS可以完全保證，而且完全遵循IEEE 802.3ah的標準。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據用戶的要求隨時開通所需要的多種業務，而且非常容易向全IP業務網絡過渡。
四、HFC網絡
1、概 述 有線電視網目前在全世界已有超過9.4億的用戶，我國有線電視網自90年代初發展至今，全國覆蓋面已達50%，電視家庭用戶數有8000多萬，成為世界上第一大有線電視網。隨著計算機技術、通信技術、網絡技術、有線電視技術及多媒體技術的飛速發展，尤其在Internet的推動下，用戶對信息交換和網絡傳輸都提出了新的要求，希望融合CATV網絡、計算機網絡和電信網為一體的呼聲越來越高。利用HFC網絡結構，建立一種經濟實用的寬帶綜合信息服務網的方案也由此而生。 2、 早期CATV網絡 最早的電視廣播都是無線傳送，每個電視臺的每套節目都被調制在不同的頻段進行發射，以避免干擾;隨著電視臺的增加和節目數量的增多，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目頻道，便產生了有線電視網。有線電視網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目調制在不同的頻段，再經過有線電視網絡送到用戶。只是它可以同時傳送的頻道更多，而且節目質量也更好;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衰減較少。
早期有線電視網絡是采用同軸電纜結構，是一種樹型結構網絡，從有線電視臺出來后不斷分級展開，最后到達用戶。前端負責收集來自衛星傳送的電視信號、無線廣播的電視信號及經微波傳送的電視信號。其主要功能是收集、調制及傳送出電視節目，同時具有控制功能。主干網利用干線放大器的接力放大，可以傳輸較遠的距離。到居民較集中的地區，使用分配器從主干網分出信號進入分配網絡。分配網絡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，這種樹型網絡還會隨居民分布情況的不同，分出更多的層次。 3、 HFC技術 HFC即Hybrid Fiber-Coaxial的縮寫，是光纖和同軸電纜相結合的混合網絡。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網絡三部分組成，從有線電視臺出來的節目信號先變成光信號在干線上傳輸;到用戶區域后把光信號轉換成電信號，經分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網絡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―光轉換，進入用戶區后要完成光―電轉換。
HFC的主要特點是：傳輸容量大，易實現雙向傳輸，從理論上講，一對光纖可同時傳送150萬路電話或2000套電視節目;頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內無需均衡;傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內無需中繼放大;光纖間不會有串音現象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質量。
同傳統的CATV網絡相比，其網絡拓撲結構也有些不同：第一，光纖干線采用星形或環狀結構;第二，支線和配線網絡的同軸電纜部分采用樹狀或總線式結構;第三，整個網絡按照光結點劃分成一個服務區;這種網絡結構可滿足為用戶提供多種業務服務的要求。隨著數字通信技術的發展，特別是高速寬帶通信時代的到來，HFC已成為現在和未來一段時期內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行雙向寬帶通信的CATV網絡。 HFC網絡能夠傳輸的帶寬為750MHz～860MHz，少數達到1GHz。根據原郵電部1996年意見，其中5～42/65MHz頻段為上行信號占用，50MHz～550MHz頻段用來傳輸傳統的模擬電視節目和立體聲廣播，650MHz～750MHz頻段傳送數字電視節目、VOD等，750MHz以后的頻段留著以后技術發展用
小結：
總之，隨著接入網業務的不斷增多，所需的網絡帶寬將會越來越寬,交互性越來越強，接入網的寬帶化將是不可避免的趨勢。接入網市場將會成為未來幾年信息產業中最炙手可熱的市場之一,人們的生活也將因之而改變。本文只是我對所學接入網重點知識的簡要總結，若要熟練掌握接入網技術，除要掌握文章中基本的接入網知識外，我們還需深入了解更多接入技術知識，關注接入網發展局勢，掌握更多更新的接入網知識，為以后技術運用打好基礎。
參考文獻：
[1] 高等院校信息與通信工程系列教材《接入網技術》,作者：雷維禮,印刷日期：2011-7-1,清華大學出版社.
[2] 彭美娥編寫：第4章光纖接入技術;4.6基于Ethernet的無源光網絡――EPON.
[3] 吳凡編寫：第6章HFC接入技術;6.3HFC網絡;6.3.1HFC網絡系統結構.
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