无源光网络分析.pdf
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1、无源光网络 浏览次数:约 272 次 无源光网络( PON )技术是为了支持点到多点应用而发展起来的光接入技术。 由于采用 光纤作为传输媒质,并使用无源光分配网,PON 避免了外部设备的电磁干 扰和环境影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统的可靠性,同时节约了维 护成本。窄带PON 几乎没有怎么实际应用就被宽带PON(BPON )取代了, BPON 目 前出现了APON 、 EPON 和 GPON 这3种技术。 目录 无源光网络优势与核心构成 无源光网络原理 无源光网络( PON )需要 FPGA 设计的支持 无源光网络发展趋势 无源光网络优势与核心构成 目前,作为新一代接人技术的PO
2、N 已经成为当前实现丌Tx 的首选方案, 下属 BPON 、 EPON 、GPON 和 WPON 等多种技术, 其应用范围也包含了宽带接人、TDM 专线和基站回 传等多个领域。与传统的网络结构相比,PON 技术具有以下优点: (1)PON是无源的,因此会节省更多的网络建设费和网络运营维护费。 (2)PON可以实现多用户分担成本。PON 协议所固有的安全性和带宽共享机制,可以 确保用户共用线路的安全和透明。 (3) 为相同数量客户提供业务的PON 设备的体积更小,占用中心局的空间更少。 (4)PON同时支持传统语音业务和宽带业务,具备良好的业务扩展性,能平地滑向NGN 网络演进,还能轻松加载各种
3、增值业务。 (5)PON支持所有住宅用户和许多商业用户共享一个接入网( 包括物理层和协议层) , 因 而减少了分散的接入网的数量。 PON 中最主要的三个部分, 包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal, 光线路终端 )、 终 端ONU(OpticalNetwork Unit , 光 网 络 单 元 ) 以 及ODN(Optical Distribution Network,光配线网 )。PON “ 无源 ” 是指 ODN 全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成, 不含有任何电子器件及电源。如图1所示。 图1 基于 PON 的宽带接入方式 面对未来运营商的多种需求
4、,PON 技术以其高带宽、高可靠性以及强大的全业务接入 能力已成为兀Tx 的主流技术, 并配合 “ 光进铜退 ” 的发展战略, 在 光通信 市场占据领先地位。 无源光网络原理 PON是在所谓的 “ 最后一公里 ” 中缺少带宽时的解决方案。家庭用户为了获得快速因特 网接入 ,可以选择的方法极其有限(电话或电缆系统) 。同样 ,企业也局限于T1和 T3 载波提供 的性能 ,虽然目前的无线、光纤和卫星业务都已更加成熟。PON 提供了城域中的另一种解决 方案。它主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题,由于这种接入技术使得接入网的局 端(OLT) 与用户 (ONU) 之间只需光纤、光分路器等光无源器件
5、,不需租用机房和配备电源, 因此被称为无源光网络。它用于FITH( 光纤到家庭 )。混合PON 系统将光缆延伸到通信公 司的远程终端 ,然后利用铜线DSL 业务进入家庭。 在 PON 的架构中,一个光纤终端(OLT )下可以有多个无源光网络(PON )的单元。 每一个单元均可形成一个独立的PON 网,藉由并不昂贵的分波器和光纤分布连接多种不同 类型的ONT 。对于接入网络的无源性设计,减少了对电子元件的需求,如此一来便可以降 低维修成本的支出。 无源光网络是“ 复兴的 ” 光缆技术 ,它最初是为有线电视网络设计的。最近以来,它作为一 种能在城域提供高速接入的体系结构而得到关注。PON 现在是
6、ITU 规范。 通过 PON , 单根光纤从服务提供商的设备延伸到靠近居民区或商务中心的位置。“ 无源 ” 是指该系统在服务提供商和客户之间不需要电源和有源的电子组件。它仅由光纤、分路器、 接头和连接器组成。一根光纤可为多个客户提供服务,而此前的系统要求每个客户都有独立 的光纤。 PON 可远距离使用,它是农村地区的理想选择。 在图中描述了基本的PON 体系结构。其概念是将光纤中继线从服务提供商的头端辐射 到用户。此系统具有以下组件: OLT ( 光线路终端 ) PON光纤在服务提供商设施处的终端。 ONT( 光网络终端 ) 在用户位置的终端。 OAS( 光接人交换机 ) 位于服务提供商处的交
7、换机,它聚合来自所有用户的信元/数据分 组并提供向因特网和PSTN 的连接。 POS( 无源光分路器) 或“ 分路器 ” 在沿着进入多点树状拓扑的路径的任意点分离中继线 和光信号。 ONU( 光网络单元 ) 提供对用户的扇出连接。每条PON 中继线最多可支持32 次分路和 64 个0NU 。用户与ONU 的连接可以使用同轴电缆、双绞线、光缆,甚至是无线连接。 I0T( 智能光终端 ) 主要指设计用于商业连接的0NU 。它为企业提供多种话音和数据业 务,与综合接入设备非常类似。 PON 中继线的带宽范围从l55Mbit/s到622Mbit/s。 每一次分路都会减少带宽,因此用 户可用的带宽取决于
8、在他和头端设备之间的分路次数。例如 ,对622Mbit/s的中继线 ,如果对 其分路以支持 32 个0NU, 则与 0NU 相连的用户最多可获得19.5Mbit/s的带宽。 该带宽由所 有用户分享。为了组织此缆路上的通信,可以采用许多技术,包括 ATM 、以太网、 FDM( 频分 复用 )以及 WDM( 波分复用 )。 FSAN ( 全业务接入网络) 联盟对ATM PON(APON)作出了决定,APON变成ITU G.983 标准。APON 使用众所周知的技术,并提供有保障的QoS( 因为 ATM 信元有固定的大 小以及 ATM 专用的 QoS 协议功能 )。APON 是一种基于ATM 信元的
9、 TDM TDMA 技术, 由于 ATM 在实现不同业务的复用以及适应不同带宽方面的灵活性,使 APON 成为一种结合 ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的长远解决方 案,是未来宽带接入技术的发展方向,其标准遵循ITU TG.983建议,最高速率为 622Mbit/s。因为 APON 二层采用的是ATM 封装和传送技术,因此存在带宽不足、技术复 杂、价格高、承载 IP 业务效率低等问题。 为更好适应IP 业务,第一英里以太网联盟 (EFMA ) 在2001 年初, IEEE802.3ah工作小组对其进行了标准化,由 Cisco 和 Corning牵头的 数家公司
10、正在促进以太网PON 的使用。他们称以太网比ATM 更有理由成为PON 的选择 , 因为大多数企业都使用以太网连接,所以提出了在二层用以太网取代ATM 的 EPON 技术。 IEEE 组成了 “ Ethernet in the First Mile Study Group(第一英里以太网研究组) ” 对以太 网 PON 以及其他接入技术进行评估。EPON 可以支持 1.25Gbit/s对称速率,将来速率还 能升级到 10Gbit/s,EPON 产品得到了更大程度的商用。 无源光网络( PON)需要 FPGA 设计的支持 FPGA 技术、低成本光学器件以及无源架构都为无源光网络(PON) 以及这
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