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(shí)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(shí)，成本在不斷降低，從而帶動(dòng)了光纖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)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(hào)：TN929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：自光纖通信實(shí)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(shí)，成本在不斷降低，從而帶動(dòng)了光纖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展。歐美、亞太、中東等地區(qū)的國(guó)家紛紛把建立全國(guó)性光纖網(wǎng)絡(luò)作為寬帶發(fā)展的目標(biāo)。預(yù)計(jì)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)。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(shí)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(diǎn));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(shí)，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(shí)現(xiàn)用戶的寬帶接入，我們稱為FTTB+LAN的寬帶接入網(wǎng)(簡(jiǎn)稱FTTB)，這是一種最合理、最實(shí)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(shí)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(gè)局域網(wǎng)，所以使用FTTB不需要要撥號(hào)，并且FTTB專線接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶只要開機(jī)即可接入INTERNET。 FTTB接入ISP當(dāng)然也不會(huì)像普通撥號(hào)上網(wǎng)那樣遇忙，F(xiàn)TTB上網(wǎng)只有快或慢的區(qū)別，不會(huì)產(chǎn)生接入遇忙的情況，并且因?yàn)橥ㄟ^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(shí)，不產(chǎn)生電話費(fèi)。
FTTB+EPON技術(shù)
針對(duì)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(shì)。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(duì)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的弊端，轉(zhuǎn)而采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖技術(shù)適用于城域網(wǎng)和長(zhǎng)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(jiǎn)單，效率高，費(fèi)用低。EPON將光纖延伸到最后一公里，從而獲得高效、高可擴(kuò)性、低維護(hù)費(fèi)用、端到端的光網(wǎng)。
2、EPON的簡(jiǎn)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(diǎn)到多點(diǎn)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(shí)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(diǎn)：低成本;高帶寬;擴(kuò)展性強(qiáng)，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(cè)(CSMA/CD)協(xié)議而應(yīng)用在共享媒質(zhì)上;第二種模式為各個(gè)站點(diǎn)采用全雙工的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路通過交換機(jī)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(diǎn)到點(diǎn)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(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
下行方向：OLT發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過一個(gè)1:N的無源光分路器或幾級(jí)分路器傳送到每一個(gè)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?yàn)橐蕴W(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(gè)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(diǎn)與點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)相同。但是，不同于一個(gè)真正的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，在EPON中，所有的ONU都屬于同一個(gè)沖突域來自不同的ONU的數(shù)據(jù)包如果同時(shí)傳輸依然可能會(huì)沖突。因此在上行方向，EPON需要采用某種仲裁機(jī)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(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元位于PON的終端。光信號(hào)通過PON下行傳輸時(shí)，經(jīng)過分束器分發(fā)到多條光纖，上行信號(hào)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(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(hào)，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(tái)ONU設(shè)備，經(jīng)過24口交換機(jī)轉(zhuǎn)換，再通過五類線接入每戶家庭。
5、EPON的應(yīng)用特點(diǎn)
5.1. 方便擴(kuò)容，運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用低廉。住宅樓內(nèi)無需占用機(jī)房和供電設(shè)施，支持遠(yuǎn)端設(shè)備ONU/ONT的自動(dòng)測(cè)距和自動(dòng)加入，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容便利，且局端設(shè)備和用戶端設(shè)備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來可以大大降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。
5.2.光纖在住宅樓內(nèi)的布線簡(jiǎn)單化。長(zhǎng)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(jí)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(duì)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(duì)每個(gè)用戶甚至每個(gè)端口實(shí)現(xiàn)基于連接的帶寬分配(區(qū)別于普通交換機(jī)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(gè)用戶連接的QoS。
5.4.EPON是面向未來的技術(shù)，它是一個(gè)多業(yè)務(wù)平臺(tái)，可以同時(shí)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(yùn)營(yíng)商在同一套傳輸平臺(tái)上就可以根據(jù)用戶的要求隨時(shí)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(guó)有線電視網(wǎng)自90年代初發(fā)展至今，全國(guó)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(jì)算機(jī)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(dòng)下，用戶對(duì)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(jì)算機(jī)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(shí)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(gè)電視臺(tái)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(tái)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(gè)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(hào)的功能方面與無線電視廣播類似，有線電視信號(hào)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(shí)傳送的頻道更多，而且節(jié)目質(zhì)量也更好;這主要是因?yàn)橛芯€傳輸隔絕了與周圍電磁信號(hào)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(tái)出來后不斷分級(jí)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(hào)、無線廣播的電視信號(hào)及經(jīng)微波傳送的電視信號(hào)。其主要功能是收集、調(diào)制及傳送出電視節(jié)目，同時(shí)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(hào)進(jìn)入分配網(wǎng)絡(luò)。分配網(wǎng)絡(luò)再將信號(hào)用延長(zhǎng)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(huì)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(tái)出來的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸;到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，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(hào)，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(diǎn)是：傳輸容量大，易實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，從理論上講，一對(duì)光纖可同時(shí)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(zhǎng)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(huì)有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號(hào)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(gè)網(wǎng)絡(luò)按照光結(jié)點(diǎn)劃分成一個(gè)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(shí)代的到來，HFC已成為現(xiàn)在和未來一段時(shí)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(hào)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(huì)越來越寬,交互性越來越強(qiáng)，接入網(wǎng)的寬帶化將是不可避免的趨勢(shì)。接入網(wǎng)市場(chǎng)將會(huì)成為未來幾年信息產(chǎn)業(yè)中最炙手可熱的市場(chǎng)之一,人們的生活也將因之而改變。本文只是我對(duì)所學(xué)接入網(wǎng)重點(diǎn)知識(shí)的簡(jiǎn)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(shí)外，我們還需深入了解更多接入技術(shù)知識(shí)，關(guān)注接入網(wǎng)發(fā)展局勢(shì)，掌握更多更新的接入網(wǎng)知識(shí)，為以后技術(shù)運(yùn)用打好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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[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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