.一選題意義及背景隨著信息技術的發展，人們對以固話網、電視廣播網、internet數據網為代表的電信服務有了越來越高的需要，但不同網絡的重復投資造成資源的浪費，以及管理的成本增加，基于三網融合技術的飛速發展推動了給接入網性能的提高。目前，對于新建的有高帶寬業務需求的高檔小區（主要是高檔別墅和高檔公寓），PON技術被廣泛應用到三網融合的接入網建設中，該課題選擇EPON或者GPON技術，進行完整的光纖接入網設計，具有較強的工程實踐價值。二畢業設計（論文）主要內容： 以某具體小區為設計對象，將PON技術應用到現代化小區網絡建設中，主要完成：1.PON相關技術的分析；2.針對具體的小區，設計該小區的接入網的方案，包括元件的選擇、工程概況分析、施工圖設計、概預算文件的編制、施工等。三計劃進度：第八周：查找資料，確定論文大綱第九周：方案的規劃設計第十周：利用設備進行方案的仿真實驗第十一周：寫論文 第十二周：修改論文第十三周：準備答辯四畢業設計（論文）結束應提交的材料：1、基于PON技術的施工圖設計方案2、概預算文件3、畢業論文指導教師 教研室主任 年 月 日年 月 日 摘要本論文首先闡述了接入網的概念及發展歷程，介紹了GPON以及它的系統結構，重點研究了GPON的關鍵技術，通過與EPON的比較，得出了GPON高帶寬、高效率、高分光比、長距離傳輸、覆蓋范圍廣、用戶接口豐富等優點。其次從OLT設備安裝設計、ONU設備安裝設計、光分路器配置等方面重點分析了GPON的設計接入原則，具體分析了GPON在FTTx中的應用模式。最后將GPON技術應用到毓秀華庭小區的FTTH建設中，通過對用戶高速上網、IP話音、視頻通信、網絡游戲、VOD等需求分析，設計了基于GPON的FTTH組網方案，進行了詳細施工接入設計和工程預算，實現了該小區的多業務融合接入，體現出GPON是目前三網融合、光纖到戶的最佳解決方案。關鍵詞：GPON；接入網；FTTH;.AbstractThis paper first describes the concept and development of access network, introduces the GPON and its architecture, focusing on the key technologies of GPON, compared with EPON, the GPON high bandwidth, high efficiency, high light ratio, long distance transmission, wide coverage, the advantages of rich user interface. Secondly, from the OLT equipment installation design, ONU equipment installation design, optical splitter configuration and other important aspects of the design of access principle of GPON, analyzed the application of GPON in FTTx mode. Finally, GPON technology will be applied to the Yuxiu Vista area in the construction of the FTTH, through the analysis of the user IP high-speed Internet access, voice, video communication, network game, VOD requirements, design the FTTH networking scheme based on GPON, has carried on the detailed design and implementation of the project budget, the multi service access in the area of the reflecting fusion, GPON is the best solution to the integration of three networks, fiber to the home.Key words：GPON；Access network；FTTH;.目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 選題的背景及其意義11.2 接入網的概念及發展歷程1第二章 GPON的技術分析22.1 GPON的簡介22.2 GPON的系統結構22.3 GPON與EPON的比較32.4 GPON的關鍵技術42.4.1 GPON的傳輸復用方式及幀結構42.4.2 GEM封裝技術82.4.3 動態帶寬分配（DBA）82.4.4 層次化QoS技術92.4.5 TDMoGEM技術92.4.6 GPON安全技術9第三章 基于GPON的接入網分析113.1 GPON設計接入原則113.1.1 OLT 設備安裝設計原則113.1.2 ONU 設備的安裝設計原則113.1.3 光分路器(OBD)配置原則113.1.4 光通道衰減核算原則113.1.5 GPON保護機制原則123.1.6 容量測算原則123.2 GPON在FTTx中的應用模式143.2.1 FTTB應用模式143.2.2 FTTH應用模式143.3 典型PON網絡建設案例143.3.1 商務樓宇建設案例143.3.2 多層小區建設案例163.3.3 高層小區建設案例193.3.4 聯體別墅建設案例21第四章 基于GPON的小區FTTH方案224.1 需求分析224.2 設計方案224.2.1 FTTH組網方案224.2.2 施工設計234.3 工程預算25第五章 總結28參考文獻29附錄30致謝31;.第一章 緒論1.1 選題的背景及其意義隨著信息技術的發展，人們對以固話網、電視廣播網、internet數據網為代表的電信服務有了越來越高的需要，但不同網絡的重復投資造成資源的浪費，以及管理的成本增加，基于三網融合技術的飛速發展推動了給接入網性能的提高。目前，對于新建的有高帶寬業務需求的高檔小區（主要是高檔別墅和高檔公寓），PON技術被廣泛應用到三網融合的接入網建設中，該課題選擇EPON或者GPON技術，進行完整的光纖接入網設計，具有較強的工程實踐價值。1.2 接入網的概念及發展歷程所謂接入網是指骨干網絡到用戶終端之間的所有設備。其長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為“最后一公里”。由于骨干網一般采用光纖結構，傳輸速度快，因此，接入網便成為了整個網絡系統的瓶頸。接入網的接入方式包括銅線（普通電話線）接入、光纖接入、光纖同軸電纜（有線電視電纜）混合接入和無線接入等幾種方式。通信網發展至今，發生了天翻地覆的變化，從模擬到數字，從電纜到光纜，從PDH到SDH，從STM到ATM，從ATM到IP/DWDM，一代又一代新技術、新系統層出不窮。然而，絕大多數新技術、新系統都是應用于骨干網中，用戶接入網仍為模擬雙絞線技術所主宰。由于社會經濟和通信技術的發展，單純的語音業務已難以滿足用戶和市場的需求，特別是光纖技術的出現，以及用戶對新業務，尤其是對寬帶圖象和數據業務的需求增加，給整個網絡的結構帶來了影響，同時也為用戶接入網的改造和更新帶來了轉機。總之，用戶對寬帶綜合業務的需求和通信技術的迅速發展成為接入網技術發展的兩大原動力。隨著電信行業壟斷市場消失和電信網業務市場的開放，電信業務功能、接入技術的不斷提高，接入網也伴隨著發展，主要表現在以下幾點：接入網的復雜程度在不斷增加。不同的接入技術間的競爭與綜合使用，以及要求對大量電信業務的支持等，使得接入網的復雜程度增加。接入網的服務范圍在擴大。隨著通信技術和通信網的發展，本地交換局的容量不斷擴大，交換局的數量在日趨減少，在容量小的地方，改用集線器和復用器等，這使接入網的服務范圍不斷擴大。接入網的標準化程度日益提高。在本地交換局逐步采用基于V5.X標準的開放接口后，電信運營商更加自由地選擇接入網技術及系統設備。接入網應支持更高檔次的業務。市場經濟的發展，促使商業和公司客戶要求更大容量的接入線路用于數據應用，特別是局域網互連，要求可靠性、短時限的連接。隨著光纖技術向用戶網的延伸，CATV的發展給用戶環路發展帶來了機遇。支持接入網的技術更加多樣化。盡管目前在接入網中光傳輸的含量在不斷增加，但如何更好地利用現有的雙絞線仍受重視，但對要求快速建設的大容量接入線路，則可選用無線鏈路。光纖技術將更多的應用于接入網。隨著光纖覆蓋擴展，光纖技術也將日益增多地用于接入網，從發展的角度看，SDH、ATM、IP/DWDM目前僅適用于主干光纜段和數字局端機接口，隨著業務的發展，光纖接口將進一步擴展到路邊，并最終進入家庭，真正實現寬帶光纖接入，實現統一的寬帶全光網絡結構，因此，電信網絡將真正成為本世紀信息高速公路的堅實網絡基礎。第二章 GPON的技術分析2.1 GPON的簡介GPON(Gigabit-CapablePON)是基于ITU-TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優點，被運營商視為實現接入網業務寬帶化，綜合化改造的理想技術1。無源光網絡是一種采用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向光接入網，其典型拓撲結構為樹型或星型，由網絡側的OLT、光分配網(ODN)、用戶側的ONU和網管系統組成，根據ONU擺放的位置，GPON系統可能的應用包括FTTH、FTTO、FTTB、FTTC等場合2。其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，GPON下行最大速率為2.5Gbps，上行為1.25Gbps，分光比最大為1：64，其非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場3。提供QoS的全業務保障，同時承載ATM信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業務接入的能力。做為電信級的技術標準，GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。在GPON標準中，明確規定需要支持的業務類型包括數據業務(Ethernet業務，包括IP業務和MPEG視頻流)、PSTN業務、專用線(T1，E1，DS3，E3和ATM業務)和視頻業務(數字視頻)。GPON中的多業務映射到ATM信元或GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。2.2 GPON的系統結構GPON系統主要由OLT(光線路終端)、ODN(光分配網絡)、ONU(光網絡單元)組成,其中ODN由光分路器和光纖線路等組成。所謂“無源”，是指ODN中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光纖和光分/合路器（Splitter）等無源光器件組成，沒有昂貴的有源電子設備4。OLT放置于業務接入中心節點,為接入網提供網絡側與城域網之間的接口,通過多個GE/FE接口上聯不同的業務網絡;ONU放置于小區或樓內機房,為接入網提供用戶側的接口,提供語音、數據、視頻等多業務流的接入,通過GE光口經ODN上聯至OLT，如圖2.1為GPON的系統結構圖。圖2.1 GPON系統結構圖2.3 GPON與EPON的比較同EPON相比，GPON的主要優勢為：更高的帶寬和更大的分光比。GPON采用上下行不對稱寬帶分配方式，上行125G，下行25G，優于EPON采用上下行都是125G的對稱寬帶分配方式；且GPON光纖利用率高，最大分光比可達1：128，EPON只有1：32。傳輸距離遠，覆蓋范圍大。支持最大理論距離為60KM，支持最大物理距離為20KM，支持最大距離差為20KM。承載業務豐富。GPON網絡可以承載Ethemet業務、TDM業務、iTv業務等，綜合業務支持好，是三網融合的最佳方案。GPON標準完善，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證，還規定了在接入網層面上的保護機制，光纖自動倒換時間小于50ms，并具有完整OAM 功能5?？偨Y起來，GPON和EPON的區別如表2.1所示。可以說，盡管EPON從成本和目前的市場狀況來看占據了一定的優勢，但是GPON具有更遠的傳輸距離，更高的帶寬，以及更為優良的分光特性。如果說EPON代表了目前的主流，那么GPON就是未來的發展趨勢6。P2MPP2PGPONEPON標準ITU.TIEEEIEEE 802.3ah速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G100M1G分光比1:641:1281:161:321:1承載ATM,Ethernet,TDMEthernetEthernet帶寬效率92%72%80%QOSVery good，Including Ethernet，TDM,ATMGood,Only athernetGood,dedicatebandwidth光預算Class A/B/CPx10/Px20/測距EoD邏輯等距RTT/DBA標準格式廠家自定義/TDM支持TDM over Ethernet（PWE3,CESoEthernet or native TDM)TDM over Ethernet（PWE3,CESoEthernet )Good,dedicatebandwidthONT互通OMCI無NoneOAMITU-T G.984(強)Ethernet OAM(弱，廠家擴展)IEEE 802.3ahOPEX低OPEX中OPEX/表2.1 GPON與EPON的對比2.4 GPON的關鍵技術2.4.1 GPON的傳輸復用方式及幀結構與APON、EPON相比，GPON最主要的區別表現在傳輸匯聚幀結構上。GPON通過ATM和GFP兩種協議承載不同類型的用戶數據。它的上、下行幀長均為125s，下行采用TDM方式，上行采用TDMA接入技術。上行幀由復用的突發傳輸時隙（slot）組成，每幀包括一個或多個光網絡單元的傳輸時隙，通過下行幀的上行帶寬映射（US BWmap）域指示相應光網絡單元的上行數據發送。1.GPON的下行傳輸方式OLT下行業務采用廣播方式，OLT將業務封裝入GPON封裝方式（GPON Encapsulation Method，GEM）幀中，然后若干個GEM幀組成GPON傳輸匯聚（GPON Transmission Convergence，GTC）幀，下行傳送。在ONU根據GEM幀中封裝的Gemport ID進行過濾。下行具有兩種類型的通道，單播Gemport通道和組播Gemport通道。（1）單播Gemport通道單播Gemport通道，表示OLT發送的數據只是傳送給某個特定的ONU，只有一個配置了這個單播Gempor的ONU會接收這個數據，如圖2.2所示。（2）組播Gemport通道組播Gemport通道，表示OLT發送的數據是傳送給一組ONU，存在若干個ONU配置了這個組播Gemport，這些ONU都會接收這個數據，由于ONU往往具有若干個UNI接口，一般對于組播Gemport通道會結合組播Gemport ID與組播媒介接入控制（Medium Access Control，MAC）地址一起進行過濾操作，如圖2.3所示。FCSFCSpayloadT/LDASApayloadT/LDASApayloadHECPort-id=1PTIPLIGEM1GEM3GEM2GEM1PCBONU2Portid=1ONU2Portid=2ONU3Portid=3OLT125s根據PORT-ID進行過濾圖2.2 單播通道FCSFCSpayloadpayloadpayloadT/LT/LSASADA=YDA=YHECPTIPortid=xPLIGEM1GEM2GEM3GEM1PCBOLTONU2Portid=1Portid=xMA=YONU2Portid=2Portid=xMA=YONU3Portid=3Portid=xMAY125sPortid=x構成廣播域MA=組播地址表項Y是組播地址圖2.3 組播通道2.GPON的上行傳輸方式GPON上行業務采用TDMA方式，ONU將業務封裝入GEM幀中，然后若干個GEM幀組成一個T-CONT，在分配的時間片內傳送。OLT上行只有一種類型，如圖2.4所示。GEM2ploploploploploploGEM1GEM1GEM3GEM3GEM2FCSFCSpayloadpayloadpayloadT/LT/LSASADADAONU2Portid=1ONU2Portid=2ONU3Portid=3Port-id=1HECPTIPLI125s上行數據用PORTID進行隔離復用OLT圖2.4 上行通道3.GPON的幀結構GPON系統的協議主要有物理媒質相關層和GPON傳輸匯聚層（GTC）組成。如圖2.5所示，其中層又包括兩個子層：GTC成幀子層和TC適配子層。GTC層主要實現GEM（傳感器網絡）客戶接口和管理和控制接口（OMCI）的適配和封裝。OMCIPLOAMOMCI適配GEM TC適配GPON傳輸匯聚（TC）層DBA控制TC適配子層GTC成幀子層GPON物理媒質相關子層GEM Client圖2.5 GPON系統協議棧GPON GTC的TC幀結構分為下行幀結構和上行幀結構，如圖2.6所示，兩者不對稱。其中下行幀結構采用125s長度的幀結構。而上行幀結構是按照125s劃分的虛擬幀結構。PCBd n凈荷nPCBdn+1凈荷n+1Slot RSlot 0Slot 0Slot 1Slot RSlot 1TP-Frame=125s上行虛擬幀TX時長1字節下行上行圖2.6 GTC的TC幀結構（1）GPON下行幀結構GPON的下行幀格式包括下行物理層控制塊頭（Physical Control Block downstream，PCBd）和凈荷兩個部分組成。如圖2.7所示，PCBd提供幀同步、定時及動態寬帶分配等操作管理維護（Operation Administration and Maintenance，OAM）功能；凈荷部分透明封裝GEM幀。ONU依據PCBd獲取同步等信息，依據GEM幀頭的Port ID過濾GEM幀。PCBd中的US BWmap用于指示OLT分配給ONU的時間片，如圖2.8所示。SStart用于指示分配時隙的開始時間。該時間以字節為單位，在上行幀中從0開始，并限制上行幀的大小不超過65536字節，可滿足2.488Gbit/s的上行速率要求。SStop用于指示分配時隙的結束時間。凈荷Psync4字節Ident4字節BIP4字節PLOAMd13字節Plend4字節Plend4字節US BWmapN8字節BIP覆蓋區域下一個BIP覆蓋區域 PCBd圖2.7 PCBd組成US BWmapN*8字節Access18字節Access18字節AccessN8字節Access的數目是變化的SStart2字節SStop2字節CRC1字節CRC覆蓋范圍Alloc-ID 12bitFlags12bit圖2.8 GTC帶寬映射分配結構（2）GPON上行幀結構GPON的上行幀是按照125s劃分的虛擬幀結構，實際是由若干個突發時間片構成，時間片的長度由下行幀中US BW Map域確定。如圖2.9所示，GPON的上行幀結構中的突發時間片包括上行物理層開銷（Physical Layer Overhead upstream，PLOu）、物理層OAM（Physical Layer Operations, Administration and Maintenance，PLOAMu）、PLSu、DBRu以及凈荷。PLOu主要用于OLT進行突發同步，包含前導碼、定界符、BIP、PLOAMu指示及FEC指示，其長度由OLT在初始化ONU時設置，ONU在占據上行信道后首先發送PLOu單元，以使OLT能夠快速同步并正確接收ONU的數據；PLOAMu（PLOAM upstream）用于承載上行PLOAM信息，包含ONU ID、Message ID及CRC，長度13字節；PLSu為功率測量序列，現在已經基本廢除；DBRu用于上報相關信息凈荷域透明封裝幀。Delirniterb bytesBIP1byteONU-ID1byte1nd1byteONU-ID1byteMag-ID1byteCNC1byteCRC1byteDBA1，2，4bytesMessage10bytesPLOuPLOAMuPLSuDBRuPayloadStart Time指示字節邊界Preamble a bytes圖2.9 GPON上行幀結構的突發時間片構成2.4.2 GEM封裝技術為克服ATM承載IP業務開銷大的缺點，GPON的業務封裝采用了GEM幀，該協議能完成對以太網業務、Native TDM業務的適配，如圖2.10所示。其中PLI用于下一個幀頭定界，以及確定當前GEM幀的凈荷長度，PLI以字節為單位指示幀頭后面的凈荷段長度，由于PLI域只有12比特，所以最多可指示4095字節。如果用戶數據幀大于這個值，則必須要分成小于4095字節的碎片；Port ID為12比特，Port ID用來提供PON中4096個不同的業務流標識，以實現業務流復用。每個Port-ID包含一個用戶傳送流。在一個Alloc-ID或T-CONT中可以有一個或多個Port-ID傳輸；PTI用作分段指示；HEC為頭校驗，用于幀的同步與幀頭保護。GEM幀的凈荷可以封裝以太網業務或者Native TDM業務，由于GEM幀的凈荷最長只能是4095字節，而以太網Jumbo幀長可達到9K，因此封裝以太網業務時可能會對以太網幀進行分片處理。凈荷長度指示凈荷類型指示PTI3bitsHEC13bitsPort ID12bits凈荷段L BytesPLI12bits圖2.10 GEM幀結構2.4.3 動態帶寬分配（DBA）動態帶寬分配（Dynamic Bandwidth Assignment，DBA）技術是指通過GPON系統中各個ONU的上行使用帶寬實時動態的改變來適應用戶速率的各種變化，以提高系統的帶寬利用率的技術。PON系統的上行接入一般采用中央控制按需分配和固定分配相結合的方式，也就是ITU-T G.983.4規定的靜態帶寬分配和動態帶寬分配兩種方式，按照業務等級進行優先級分配。對于GPON中的數據通信這種變速率業務，用靜態帶寬分配是不合適的，需要通過動態帶寬分配使系統帶寬利用率大幅度提高，即DBA技術根據ONU的突發業務的要求，通過在ONU之間動態調節帶寬來提高上行帶寬利用效率。根據GPON的特點和G.983建議，可以知道動態帶寬分配的具體要求是：業務要透明、帶寬利用率盡量高、具備地抖動與時延特性、公平分配帶寬、信號健壯、實時性強、保證不同業務的QoS等。在GPON結構中，OLT通過向ONU內部每個流量容器（T-CONT）分配數據授權來控制上行流量。為確定分配給一個T-CONT的授權數目，OLT需要知道該T-CONT的流量狀態。2.4.4 層次化QoS技術在GPON系統中，業務承載層主要分為三層：GTC、GEM、ETH/TDM，針對每一個承載層具備相應的QoS處理機制，如圖2.11所示。GPON業務承載層GPON QoS處理機制ETH/TDM GEM GTCVLAN/COS/GTS/POLICINGFlow control/ClassificationT-CONT/DBA圖2.11 業務承載層和QoS1.GTCPON系統構架是下行方向為廣播方式，上行方向為TDMA方式，所以只對上行方向的業務流提供QoS處理。QoS處理的最小單元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU業務流的承載容器，調度機制是DBA（動態帶寬分配）。DBA的算法是GTC的QoS處理性能的關鍵。2.GEM在GEM層主要是針對每個GEM Port進行業務流分類，類似于DSLAM（數字用戶線路接入復用器）的單PVC多業務的處理方式。針對流分類后的業務分別進行優先級修改、流量監管和轉發處理。3.ETH/TDMTDM業務（非電路仿真方式）為面向連接，系統可以通過靜態配置帶寬嚴格保證面向連接的QoS。ETH業務（包括電路仿真方式的業務）主要是基于二層VLAN、COS等標識進行業務的QoS處理，QoS主要處理機制分為流分類、監管、隊列調度、擁塞處理、整形，它們的實現復雜度是影響QoS處理性能的關鍵。2.4.5 TDMoGEM技術針對GPON的定長幀傳輸特點，TDM在GPON線路上承載具有天然優勢。TDMoGEM的實現是將TDM幀直接封裝到GEM幀中進行傳輸。在GPON線路上給封裝有TDM幀的GEM給與最高的優先級，保證TDM的傳輸質量。在同步方面，系統采用統一的8K時鐘進行全網同步。2.4.6 GPON安全技術1.線路加密技術GPON系統采用AES128加密機制對線路安全進行控制，有效地防止了數據盜用等安全問題。在AES128加密系統中，OLT支持密鑰更換和切換功能。密鑰更換由OLT發起密鑰更換請求，ONU響應并將生成的新的密鑰，由于PLAOM消息的長度有限，密鑰分為兩部分發給OLT，并重復發送三次。如果OLT沒有收到三次傳送中的任意一次，OLT將重新發送密鑰更換請求，直到三次收到相同的密鑰為止。當OLT收到了新的密鑰后，就要開始進行密鑰切換。OLT將使用新的密鑰的幀號通過相關的命令通知ONU，這個命令一般會發送三次，只要ONU成功收到一次就在相應的數據幀上切換校驗密鑰。2.終端SN+PSW注冊ONU在上電進入序列碼狀態后，OLT會發序列碼請求消息，ONU會將唯一的序列碼發送給OLT進行認證。這個序列碼是唯一的，類似設備的MAC地址。如果序列碼合法，OLT將分配一個ONU-ID給ONU并要求進行密碼認證，如果ONU反饋的密碼正確，這個ONU才會進入下一個測距狀態。否則就會停在這個狀態，超時后返回原始狀態，重新開始注冊。3.用戶安全認證技術在GPON系統中，用戶通過物理端口實現用戶唯一標識、定位和認證主要有VBAS、PPPoE+和DHCP Option60/82三種方案。4.系統安全防護技術（1）防IP SpoofingOLT設備一般會采用IP地址和業務流綁定的方法，使得其他用戶無法用其他非法獲取的IP地址在OLT上完成業務認證，從而達到了防止IP地址欺騙的目的。（2）防MAC Spoofing防MAC Spoofing的處理是從捕獲的上行報文中提取MAC出地址、VLAN ID和用戶的流信息進行MAC地址的動態綁定，然后再轉發出去，作用在于防止非法用戶偽造合法用戶的MAC截獲和監聽合法用戶的業務信息。（3）MAC+IP綁定OLT支持MAC和IP地址綁定的功能，OLT在主控板上生成一個IP地址和MAC地址的對應表，只有“IP+MAC”地址相對應的合法用戶才能得到更正確的ARP應答，來控制IP-MAC不匹配的主機與外界通訊，達到防止IP地址的盜用。（4）管理用戶的RADIUS認證支持管理用戶的RADIUS認證，這樣就可以保證網絡管理的安全，免受非法管理員進入系統修改數據。（5）訪問控制（ACL）技術ACL使用包過濾技術，在OLT上讀取第三層及第四層包頭中的信息如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，根據預先定義好的規則對包進行過濾，從而達到訪問控制的目的。5.網絡管理安全技術SNMP V3的安全特性極大的提高了網絡管理的可靠性，SNMP V3需要用戶名和密碼才能通過SNMP進行網絡管理，同時這樣的過程都是加密進行的，保證了整個SNMP訪問過程的安全性和可靠性。第三章 基于GPON的接入網分析3.1 GPON設計接入原則3.1.1 OLT 設備安裝設計原則為便于運行維護，降低維護成本，光線路終端(OLT)設備宜集中安裝在端局，也可以分散安裝，利用已有的接入網機房、住宅小區中心機房等，由于OLT設備用戶容量集成度較高，一般不宜單獨安裝，設計時應根據覆蓋范圍內的用戶數、通信管道、光纜引入等因素綜合考慮，將OLT設備安裝在最經濟、最合適的位置。 省公司設計原則，盡量接近用戶側安裝，比如小區內的光交箱、商務樓的室外綜合箱。3.1.2 ONU 設備的安裝設計原則光網絡單元(ONU)通常安裝在用戶家中或者辦公地點，安裝方式大致有三種：安裝在預埋的綜合信息箱中、掛墻明裝方式、安裝在的桌面或用戶指定的位置7。3.1.3 光分路器(OBD)配置原則光分路器（OBD）常用的光分路比為：1:2、1:4、1:8、1:16、1:32 、1：64六種， 需要時也可以選用2:N 光分路器或非均分光分路器。ODN總分光比應根據用戶帶寬要求、光鏈路衰減等因素確定；光分路器（OBD）的級聯不應超過二級8。3.1.4 光通道衰減核算原則ODN的光功率衰減與OBD的分路比、活動連接數量、光纜線路長度等有關， 設計時必須控制ODN中最大的衰減值，使其符合系統設備OLT和ONU PON口的光功率預算要求。ODN光通道衰減所允許的衰減定義為S/R和R/S參考點之間的光衰減，以dB 表示。包括光纖、光分路器、光活動連接器、光纖熔接接頭所引入的衰減總和。 在設計過程中應對無源光分配網絡中最遠用戶終端的光通道衰減核算，采用最壞值法進行ODN光通道衰減核算。計算時相關參數取定： 1.光纖衰減取定:1310nm 波長時取0.36dB/km； 1490nm 波長時取0.22dB/km。 2.光活動連接器插入衰減取定：0.5dB/個。3.光纖熔接接頭衰減取定：0.08 0.2dB /每個接頭。 4.冷接子雙向平均值：0.15dB/每個接頭。 5.計算時光分路器插入衰減參數取定見表3.1。表3.1 插入損耗參數分光器類型1:21:41:8或2:81:16或2:161:32或2:32FBT或PLC3.6dB7.3dB10.7dB14.0dB17.7dB6.光纖富余度 Mc ：（1）當傳輸距離 5 公里時，光纖富余度不少于1 dB；（2）當傳輸距離10 公里時，光纖富余度不少于2 dB；（3）當傳輸距離10 公里時，光纖富余度不少于3 dB。3.1.5 GPON保護機制原則GPON標準中定義了TYPEA/B/C/D種保護機制，其中最為常用的是TYPEB和TYPEC保護，如圖3.1所示。圖3.1 TYPEB和TYPEC保護TYPEB方式通過采用N:2的分光器提供了主干光纖的保護。在實際FTTx建設中，由于分光器部署的位置距離客戶駐地的距離很近，通常在500m范圍內，甚至在FTTB模式下，分光器會安裝在樓內，分支光纖出現故障的可能性很低，這種模式能夠滿足大多數企業業務的可靠性需求。而針對可靠性要求更高的客戶可采用TYPEC保護，OLT和ONU均提供2個PON端口，使用2個獨立的ODN網絡連接，實現端到端的光纖保護。GPON系統的50ms保護倒換能力與SDH網絡相當，能夠提供高質量的業務保障9。3.1.6 容量測算原則1.OLT測算原則： 在估算 OLT設備個數和容量時，可采用等效用戶數指標。根據OLT所覆蓋的理區域、用戶分布特點等，預測規劃期內分年度OLT需要覆蓋的大致用戶規模再根據OLT的等效用戶容量，并結合ODN組網規劃，就可以估算出規劃期內每年需要的OLT數量和用戶容量。2.ONU容量測算：結合項目本身的性質，來選擇和配置ONU型號，有些項目只需要提供寬帶，有些只需提供語音，有些需提供語音和寬帶，有些是機房拆除替換，有些是大對數電纜整改等。 3.1.7 帶寬測算原則結合經營策略和業務性質，為不同客戶群、不同業務分配相應的帶寬，表3.2是典型業務帶寬需求的參考模型：表3.2 業務帶寬需求的參考模型業務分類下行帶寬上行帶寬上網業務2M1M網絡游戲300K300K IPTV視頻（標清）2M IPTV視頻（高清）6MVOD3M語音電話100K100K可視電話1M1MPeer to Peer4M4MTDM專線N*64或者2MN*64或者2M3.1.8 投資估算原則每個項目投資由設備成本、線路成本、人工成本組成，在前期GPON匯聚層的設備投入使用后，綜合測算后，新增一個寬帶或者窄帶端口需增加投資約為300元（包含從機房側到用戶側全部投資）。 例如：濟南濱河星都小區是一個大型新建社區，位于聯四路以東，水屯北路以北。小區共有13棟樓，均為7層，每層2戶，包含9棟3個單元和4棟4個單元，合計共588戶。 采用GPON技術接入時，在小區內新建一個光交接箱，安裝一個1：64的光分路器，安裝43個8+8口的ONU，布放光纜23.62芯公里，項目投資估算為：23.12萬元。新增寬帶和窄帶端口各344線，每線投資為336元。 采用傳統技術接入時，布放用戶主干電纜500P的1100米、支路電纜50P的1800米和20P的1000米，新建一個600對電纜交接箱，安裝43個20對分線盒，需對機房進行擴容包括：11塊A32用戶板和11塊ADCE用戶板，項目投資估算為：29萬元，新增寬帶和窄帶端口資源各352線，每線投資為420元。此費用不包括售后服務和維護費用。比較得出，單線資源投資GPON接入時為336元小于傳統技術方式接入時的420元，GPON接入投資收效大。 3.2 GPON在FTTx中的應用模式3.2.1 FTTB應用模式FTTB+xDSL。具體實現是將光纖端接點分布在樓層(高層樓宇)或樓道(多層建筑)，小型DSLAM設備網絡側采用GPON上聯口，用戶側提供xDSL接口通過雙絞線人戶。這種方式利用現有的雙絞線資源，采用成熟的ADSL2+、VDSL相關技術，可以充分利用現有的線路投資。提供中小容量的DSL MDU，并且有適合室外惡劣環境的一體化機柜。FTTB+LAN。具體實現是將光纖端接點分布在樓層(高層樓宇)或樓道(多層建筑)，由ONU終結光信號，ONU提供多個以太網接12I。由于以太網五類線具有的距離限制，這種實現需要保證ONU到最終用戶的走線距離不超過100米10。3.2.2 FTTH應用模式OLT和ONU側都提供了高速接入的數據接口，對于數據業務具備有天然的接入。由ONU的以太網接口提供用戶的寬帶上網接人，根據現階段的寬帶應用實際，用戶認證和管理仍然可以由BRAS來完成，以保持與現有用戶管理方式的一致性。對數據業務的接入，主要是需要采用合適的QoS策略，根據不同的業務提供不同的QoS保證，從而為不同的業務提供不同的帶寬保證和業務質量。對于FTTH模式，比較適合社區信息化場合。社區信息化覆蓋目前已經比較普遍，大多數社區采用ADSL接人技術實現，隨著IPTV和高清電視等高帶寬業務引入家庭，傳統社區接入網絡面臨改造。GPON光接人平臺立足高帶寬接入，根據高檔小區、別墅小區和普通小區的消費承受能力，分層次提供一步到位的FTTH。接人業務包括語音、數字家庭、寬帶上網(有線和無線方式可選)、IPTV視頻、CATV視頻業務等11。3.3 典型PON網絡建設案例3.3.1 商務樓宇建設案例1.商務樓宇FTTO建設案例如圖3.2所示，高層商業樓宇采用FTTO方案，樓宇用戶多，光纖需求量大，配線間設置光分路機柜或光分路交接箱，分纖盒分層放置。ONU上行：光纜接頭盒分出的入樓光纜,在光分路機柜或光分路交接箱內進行分光，出來的垂直布線沿弱電井穿越樓層，在樓層分纖盒內分纖，出來的皮線光纜沿樓層管道、線槽或墻壁敷設至用戶室內，成端在光纖終端盒內，光纖終端盒與ONU之間用鎧裝跳纖連接。ONU下行：從ONU中下接雙絞線或五類線與電話、計算機或路由器等設備相連。圖3.2 商務樓宇FTTO設計方案2.商務樓宇FTTB(PON+LAN)建設案例如圖3.3所示，光分路機柜或光分路交接箱放置于樓內配線間，采用上架式光分路單元集中分光，弱電箱可放置在每層的弱電間，弱電箱內可根據需要集成ONU設備、配線架、光纖熔接模塊以及電源模塊。ONU上行：從光纜接頭盒分出來的光纜，進入樓道配線間中的光分路機柜中分光，出來皮線光纜沿弱電井穿越樓層，進入弱電箱，在熔接模塊內與尾纖熔接，尾纖另一端插到ONU光口上。ONU下行：從弱電箱中分出雙絞線或五類線沿樓層管道進入用戶室內，再根據業務需求配置相應的接入終端設備。圖3.3 商務樓宇FTTB（PON+LAN）設計方案3.3.2 多層小區建設案例1.多層小區FTTH建設案例模型假設：假設有一較大規模小區，共24棟6層的住宅小區樓房，每棟2單元，每單元12戶，住戶共576戶，如圖3.4所示。圖3.4 多層小區模型將小區劃分為四個片區，40芯光纜從接入網機房ODF引出到小區，10芯光纜在接頭盒內分歧至四個片區的光交接箱，從每個交接箱到每個單元采用32芯室內外兩用纜，最后一段入戶光纜采用室內外通用型皮線光纜。一級分光，每交接箱內放6個1:32分光器，共24個。OLT PON端口配置24個，OLT采用集中式放置，如圖3.5所示。圖3.5 多層小區FTTH設計圖2.多層小區FTTB(PON+LAN)建設案例按照每PON下覆蓋350512的用戶模型，576個用戶需要的PON端口數為2個。ONU的FE端口數需求為576個，在方案中，初期配置8口ONU 24個，選用2個分光比為1：16的分光器進行分光。分光器集中布放，放置在光分配點的交接箱內，如圖3.6所示。圖3.6 多層小區FTTB(PON+LAN)設計圖3.多層小區FTTB(PON+DSL)建設案例仍然按圖518 多層小區模型進行設計。按照每PON下覆蓋350512的用戶模型，576個用戶需要的PON端口數為2個。在銅纜不出樓的前提下，初期每棟樓（24戶）配1臺ONU，每臺16線。ONU共24個，選用2個分光比為1：16的分光器進行分光。分光器集中布放，放置在光分配點的交接箱內，如圖3.7所示。圖3.7 多層小區FTTB(PON+DSL)設計圖3.3.3 高層小區建設案例1.高層小區FTTH建設案例模型假設：假設有四棟住宅樓宇，高20層，每棟每層有四戶住戶，共320戶。光纖到戶，采用集中分光方案，在每棟樓地下室放置光交接箱（滿配144芯），分光器內置于光交接箱內，采用一級分光，一棟樓內1:32分光器3個，共12個。OLT PON端口配置12個，如圖3.8所示。圖3.8 高層小區FTTH設計圖2.高層小區FTTB(PON+LAN)建設案例按照每PON下覆蓋350512的用戶模型，需要的PON端口數為1個。ONU的FE端口數需求為320個。 ONU共16個，初期配備8端口ONU，選用1個分光比為1：16的分光器進行分光。分光器集中布放，放置在光分配