...wd......wd......wd...內容摘要隨著信息化步伐的加快和用戶對寬帶接入需求迅猛增長，很多大中型企業單位也都在追求更快、更穩定，所以光纖在向用戶端延伸，以高性能介質回應用戶的高性能需求。本文通過分析了目前接入網的開展現狀以及GPON技術相關知識和優勢，采用基于GPON的光纖接入方式為所選片區用戶提供高寬帶業務，同時分析用戶寬帶需求，為小區、學校等用戶采用FTTH接入方式，為會展中心、賓館采用FTTN+UTP接入方式。針對用戶的業務需要對網絡設備進展選型。傳輸介質的好壞會影響網絡的服務質量，設計還對光纜線路維護作了簡要分析。關鍵詞GPONONUFTTH目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一緒論1〔一〕光纖接入技術11光纖接入技術概述12光纖接入技術的研究意義1〔二〕GPON技術介紹21GPON技術概述22GPON技術概述43GPON系統概述44GPON系統各局部功能55GPON信號傳送原理6〔三〕FTTH技術71FTTH技術概述7二光纖接入網的基本概念8〔一〕光纖接入網的優勢8〔二〕光纖接入網構造8〔三〕光纖接入網的分類10〔四〕接入網的拓撲構造11三鐘家營小區本地網絡構造和運行數據12〔一〕鐘家營小區本地平面圖及局所位置13〔二〕本設計所涉及范圍的用戶群狀況13〔三〕現行用戶接入方式及接入業務狀況14四建設接入網的可行性和必要性15〔一〕成熟的GPON技術15〔二〕用戶需求分析15五鐘家營小區GPON光纖接入網規劃設計方案16〔一〕接入網網絡構造的設計16〔二〕設備選型171OLT選型182ONU選型193無緣分光器選型20〔三〕OLT容量的計算21〔四〕光功率分配計算過程21〔五〕IP地址分配221IP地址概述222A、B、C類地址研究233公有和私有IP地址24(1)公有IP地址25(2)私有IP地址254小區用戶IP地址分配26〔六〕網絡保護方式的選擇27〔七〕網同步的設計291OLT與ONU的時鐘同步與MPCP時鐘同步29結論31參考文獻31保定鐘家營小區GPON光纖接入網規劃設計一緒論〔一〕光纖接入技術1光纖接入技術概述接入網也稱為光纖用戶環路〔FITL〕，它的光線路終端〔OLT〕可以設在交換局中也可設置在遠端。它的光網絡單元〔ONU〕設在用戶側，光線路終端和光網絡單元之間是由光纖連接。ONU可以以多種方式連接用戶，一個ONU可以連接多個用戶。根據與用戶的距離，光纖接入網FITL又有多種方式，例如：光纖到戶〔FTTH〕、光纖到大樓〔FTTB〕、以及光纖到路邊〔FTTC〕等幾種形式。從光纖接入網是否有電源分類，又可以分成無源光網絡〔PON〕和有源光網絡〔AON〕兩類。由于我們只討論無源光網絡，有源光網絡就不做介紹了。無源光網絡〔PON〕技術是點到多點的光纖接入技術，由局側的光線路終端〔OLT〕、用戶側的光網絡單元〔ONU〕以及光分配網絡〔ODN〕組成。它的一般采用TDM播送方式、上行采用時分多址接入〔TDMA〕方式，并且可以靈活地組成星型、樹形、總線型等拓撲構造。而“無源〞，是指ODN中不需要電子電源及有源電子器件，全部由光分路器〔Splitter〕等無源器件組成，因此其維護的成本相比較低，對雷電、磁場等環境因素的干擾影響不明顯。光接入網因為采用光纖作為傳輸媒介，具有傳輸距離長，傳輸容量大，抗干擾性強，衰減小，重量輕，等特點，是有線寬帶接入技術的理想方案，代表了寬帶接入網的開展方向。2光纖接入技術的研究意義隨著Internet的快速開展,我國已經進入了一個信息交流爆炸的網絡型社會,我們的學習、工作及生活已經無法再離開網絡,光纖在傳輸帶寬方面具有極大的優勢。經過多年的開展,傳輸網已經基本上實現了數字化和光纖化,交換網也已經基本實現了數字化和程控化,而接入網卻開展緩慢。為了提高網絡業務的容量、質量、速度以及對網絡資源的開發利用,我們必須要突破這一瓶頸，最大程度的提高這“最后一公里〞的傳輸效率。目前，國內DSL接入提供的速率大概為1Mbit/s或者2Mbit/s，對于寬帶上網，這個速率似乎足夠了，但是對于傳輸電視節目那么明顯不夠了。常規數字電視H.264編碼的一路SDTV節目需要2Mbit/s,加上數據接入業務，接入帶寬至少需要4Mbit/s。這就使得改善接入網的速率問題更加緊迫。現如今我國經濟的高速開展,各地城市的迅猛建設,使得光纖通信再一次被人們關注。為了全面提升國家信息根基架構的安全、層次、質量,研究接入網是關鍵,而最終的解決方案是FTTH。對于電信運營商而言,FTTH是關系到網絡和業務轉型的重要領域,采用GPON方式進展FTTH接入有其強大的優勢。〔二〕GPON技術介紹1GPON技術概述PON〔無源光纖網絡〕是指光配線網中不含有任何電子器件及電子電源，它具有節約光纖材料、對網絡協議透明的優點，是電信維護部門長期期待的技術，在光接入網中扮演著相當重要的角色。PON是實現寬帶光接入的一種常用網絡形式，從概念的提出到現在已有20多年的時間。在這期間，人們根據PON的獨特物理構造，提出了一些標準和標準。按承載的內容來分類，PON主要包括基于異步傳輸模式(AsynchronousTransferMode，ATM)的無源光網絡〔APON〕∕寬帶無源光網絡〔BroadbandPassiveOpticalNetwork，BPON〕，基于Ethernet的無源光網絡〔EPON〕，基于通用成幀規程(GenericFramingProcedure，GFP)的比特無源光網絡〔GPON〕等。他們主要差異在于采用了不同的二層交換技術，APON二層交換采用的是ATM技術，最高速率為622Mbit/s；EPON二層交換采用的是Ethernet技術，可以支持1.25Gbit/s速率，將來速率還能升級到10Gbit/s；GPON二層交換那么采用GFP對Ethernet、TDM和ATM等多種業務進展封裝映射技術。如表1-1所示對EPON和GPON兩種千兆比無源光網絡技術的主要參數進展了比較，為更加全面，同時也將BPON列入其中。表1-1〔BPON、EPON、GPON技術主要參數比較〕BPONEPONGPON下行線路速率〔Mbit/s〕155/622/124412501244/2488上行線路速率〔Mbit/s〕155/6221250155/622/1244/2488線路編碼NRZ8B/10BNRZ分路比3232/6464/128最大傳輸距離〔km〕202060TDM支持能力TDMoverATMTDMoverEthernetTDMoverATMTDMoverPacket上行可用帶寬〔Mbit/s〕〔傳輸IP業務〕500〔在上行622Mbit/s速率情況下〕760~860〔在上行1250Mbit/s速率情況下〕1100〔在上行1244Mbit/s速率情況下〕OAM有有有下行數據加密攪動或AS加密沒有定義AS加密由表可知，EPON簡單、高速、成本低、用戶面廣，技術、產品相對GPON成熟，是近期大力開展的無源接入技術;而GPON可透明傳輸，高速高效，具有電信級服務質量，是無源接入技術開展的趨勢。雖然目前GPON的成本相對EPON較高，商業化程度低，但是，隨著產業化的成熟度不斷加深，光器件價格的下降、技術的成熟、商用網絡規模的擴大，GPON必將能成為新一代寬帶接入網絡的的主流技術。2GPON技術概述由于APON成本高、速率低、系統復雜，并且在傳輸IP數據時需要進展協議的轉換和格式的轉換，ITU-T很快推出了用于代替APON的GPON系列標準：G.984.1、G.984.2、G.984.3。由于GPON是在APON的根基上專門針對APON的缺點開展起來的，所以GPON保存了APON的許多優點，與APON有很多一樣之處。但GPON更高效、高速，提供622.080Mbit/s到2.4Gbit/s的可升級的框架構造，支持上、下行不對稱速率〔下行2.488Gbit/s，上行1.244Gbit/s〕，支持多業務，特別是以本色模式和極高的效率同時支持數據和TDM，提供明確的服務質量保證和服務級別，具有電信級的網絡監測和業務管理能力。因此，GPON成為目前最為理想的寬帶光接入網技術。GPON的基本技術要求如下：1〕基于GFP幀或ATM信元；2〕支持對稱/非對稱線路速率，包括對稱622Mbit/s、1.25Gbit/s和非對稱〔上/下行〕155/1244Mbit/s、622/1244Mbit/s、155/2488Mbit/s、622/2488Mbit/s、1.25/2.5Gbit/s，具有前所未有的高比特率；3〕最大邏輯距離和最大物理距離分別為60㎞和20㎞；4〕系統分支比為1：16、1：32或1：64，最大可支持的分支比為1：128；5〕平均最大傳輸時延為1.5ms；6〕上行工作波長1260~1360nm，下行工作波長1480~1500nm〔單纖系統〕或1260~1360nm〔雙纖系統〕；7〕利用G.983.3定義的增強波長提供其他業務；8〕線路碼型為擾碼的NRZ碼。3GPON系統概述如圖1-1所示是G.984.1建議的GPON參考模型。GPON由光線路終端OLT、光網絡單元/光網絡終端(ONU/ONT)和光纖分配網ODN組成。其中OLT位于中心機房，向上提供廣域網接口，包括GE、ATM、DS-3等；ONU/ONT放在用戶側，為用戶提供10/100BaseT、T1/E1、DS-3等應用接口，適配功能AF在具體實現中可能集成于ONU/ONT中；ODN由分支器/耦合器等無源器件構成；上下行數據工作在不同波長，下行數據采用播送方式發送，上行數據采用基于統計復用的時分多址〔TimeDivisionMultipleAccess，TDMA〕方式接入。圖中波分復用器WDM和網絡單元NE為可選項，用于在OLT和ONU之間采用另外的工作波長傳輸其他業務，如視頻信號。圖1-1〔GPON系統參考配置〕4GPON系統各局部功能OLT〔光線路終端〕：以播送方式向ONU發送以太網數據；發起并且控制測距過程，并且記錄所測信息；控制ONU功率和ONU注冊；為ONU分配帶寬，也就是控制ONU的發送窗口大小和發送數據時間。ODN〔光分配網〕：分發下行方向數據并且集中由ONU上傳的上行數據。無源分光器可將輸入的一路光信號進展不等比例的光功率分割，并輸出所分割的多路信號。ONU〔光網絡單元〕：響應OLT所發出的功率控制和測距命令，并對命令作出調整；緩存所屬用戶的以太網數據，并在OLT所分配的發送窗口內發送上行方向數據。5GPON信號傳送原理GPON系統運用WDM技術來實現單纖雙向的信號傳輸。為了將用戶的上下行方向信號別離，EPON使用了兩種復用。下行數據流采用播送方式，取下行波長1490nm。各自ONU根據下行數據標識信息接收屬于自己數據，并丟棄其它數據。圖1-2下行方向信號傳輸原理上行數據流采用TDMA方式，取上行波長1310nm。各自ONU發送的時間和長度由OLT集中控制。圖1-3上行方向信號傳輸原理〔三〕FTTH技術1FTTH技術概述盡管如今移動通信開展速度很快，但其由于帶寬難以提高，終端體積追求小巧，顯示屏幕受限等因素，人們依然需要性能更強得多的固定終端。信息化進程的前進和網絡業務需求的提高，快速推動著網絡的開展。FTTH〔光纖入戶〕的意思是光纖和終端設備一同進入家庭，也就是說將光網絡單元〔ONU〕安裝到用戶家庭，從而實現數據，圖像，語音業務的整合。它是光接入系列中最接近用戶的類型之一。FTTH的優點是增強了網絡對波長、速率、數據格式和協議的透明性，可以提供更大的帶寬，支持的協議也較為靈活。值得一提的是其對環境影響和供電都要求都不高，便于了安裝和維護。光纖到戶的最大優勢在于，它具有非常大的帶寬，是解決“最后一公里〞瓶頸的最正確方案。根據光纖深入用戶的程度，可以分為FTTC(光纖到路邊)、FTTZ〔光纖到小區〕、FTTO〔光纖到辦公室〕、FTTF〔光纖到樓層〕、FTTH〔光纖到用戶〕等。這里我們只研究FTTH，其它方式暫不多談。FTTH從拓撲構造分類可以分為點到點〔P2P〕和點到多點〔P2MP〕兩種。FTTH從封裝協議的不同可分為BPON，EPON，GPON等，這些PON技術的網絡拓撲構造都為樹型構造。二光纖接入網的基本概念〔一〕光纖接入網的優勢光線接入網一種以光纖作主要傳輸媒介的接入網.它的主要優點有：1)光纖帶寬容量大，可以滿足未來更多業務的需要。2〕光纖抗干擾性好，不會被電磁或雷電等的影響。3〕光纖壽命長久，可達50年。4〕衰減小。5〕體積小，重量輕。于是，它以頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強、工作性能可靠、原材料豐富等優點贏得了市場的肯定。雖然有成本較銅線高的缺點，但隨著技術的成熟，其成本在逐漸降低，大大增加了其推廣的可行性。〔二〕光纖接入網構造可以說OLT和ONU組成光纖接入網〔OAN〕，其包含與UNI〔用戶網絡接口〕有關的用戶端口功能、與SNI〔業務節點接口〕有關的業務端口功能以及核心功能〔如集線、電路仿真和通路選擇〕，這些功能分布在OLT〔光線路終端〕和ONU〔光網絡單元〕中。其通過光線路終端(OLT)與業務節點相連，通過光網絡單元(ONU)與用戶連接，而通常為了降低成本，一個光線路單元OLT可以帶多個ONU。圖2-1光纖接入網模型光線路終端OLT的功能是為接入網絡提供與本地交換機之間信息傳輸的接口，并且通過光傳輸的方式與用戶端的光網絡單元通信。其具體的工作有：1、向ONU以播送方式發送以太網數據。2、發起并控制測距過程，并記錄測距信息。3、為ONU分配帶寬。它能夠將交換機的交換功能與用戶接入完全隔開，并提供對自身和用戶端的監控和維護。對于位置的設置，可以和本地交換機一起設置在交換局端，也可以放置于遠端。光網絡分配單元ONU的功能是為其接入網絡提供用戶側的接口。具體工作的有：1、選擇性的接收OLT發送的播送數據。2、響應OLT發出的測距以及功率控制命令，并遵照控制命令作出相應的調整。3、對用戶的以太網數據進展緩存，并且在OLT分配的發送窗口內發送向上行方向的信息。ONU可以接入多種用戶終端，并且具有光電轉換的功能以及相應的維護和監控的功能。ONU的主要功能是完畢來自OLT的光纖，處理光信號并為多個用戶提供業務接口。ONU的網絡端是光接口，而它的用戶端是電接口。因此，ONU具有光信號和電信號相互轉換的功能。同時，它仍具有對話音的數字信號和模擬信號相互轉換功能。ONU通常可以放置離用戶較近的位置。〔三〕光纖接入網的分類按技術上分，光纖接入網可分為有源光網絡和無源光網絡，有源光網絡可以分為基于PDH和SDH兩種。由于EPON系統是以太網無源光網絡，所以有源光網絡我們就不多討論了。對于無源光網絡〔PON〕是指在OLT和ONU之間是光分配網絡(ODN)，不需要任何有源電子設備。PON即無源光網絡〔無源的光接入網〕分為APON、EPON和GPON等幾種。按照拓撲構造，光纖接入網可以分成：環形、總線形、星形或它們的混合形，也有點對點的應用。總線型：總線形構造是將光纖作為公共總線，各用戶終端通過耦合器與總線直接連接。其優點有:共享主干光纖，節省線路投資，比較點容易增刪節，各用戶彼此干擾較小。但其缺點是：存在損耗累積，用戶接收機的動態范圍要求較高，對主光纖的依賴性強。它構造屬串聯型構造。環形構造：它是所有節點共享一條光纖鏈路，將光纖鏈路首尾相連，自成封閉回路的網絡構造。這種構造的優點是無需外界干預，網絡即可在比較短的時間內，從失效故障中恢復所傳業務，即：實現網絡自愈。星形構造：它是將各用戶終端通過一個位于中央節點(設在端局內)具有控制和交換功能的星形耦合器進展信息交換的。它不具有損耗累積，易于升級和擴容，各用戶之間干擾性小，業務適應性強。但它缺點是：所需光纖較多，對中央節點的可靠性要求非常高。星形構造又可分為單星形構造、有源雙星形構造和無源雙星形構造。它屬于并聯形構造。按照光纖到達的位置，光纖接入網可以分為光纖到戶(FTTH)，光纖到路邊(FTTC)，光纖到大樓(FTTB)，光纖到辦公室(FTTO)。其中最常用的三種是FTTH〔光纖到用戶〕、FTTB〔光纖到大樓〕、FTTC〔光纖到路邊〕。FTTH是直接將ONU放置在用戶住宅內，為家庭用戶提供綜合寬帶業務。FTTH是光纖接入網的最終目標，但是由于每一用戶都需要一對光纖和單獨的ONU，因此成本非常昂貴。FTTB是將ONU設置在大樓內的配線箱。主要應用于遠程醫療、遠程教育、綜合大樓及大型娛樂場所，為大中型企事業單位和商業用戶服務，并為其提供高速數據、電子商務等寬帶業務。而FTTC將光網絡單元〔ONU〕設置在路邊，也就是用戶住宅的附近，從ONU出來的電信號再傳送到各個用戶。主要是為住宅用戶提供寬帶服務。視頻業務一般用同軸電纜傳送，業務用雙絞線傳送。〔四〕接入網的拓撲構造ODN的基本構造：根據光分路器〔OBD〕的連接方式，網絡可組成很多種構造，而星型和樹型是最普遍的。關于星型構造：是ONU與OLT之間按照點對點配置。也就是一個ONU直接與一個OLT連接，而中間不需要OBD〔光分路器〕。而OLT與ONU之間的光鏈路那么只是一根光纖或兩根。圖2－2星型構造關于樹型構造，樹型構造可分為兩種：1)OLT與ONU按照一點對多點配置，也就是一個OLT連接多個ONU，并且中間有一個POS。此構造的優點為跳接相對少。因此，減少了光纜線路的衰減和故障率。同時，便于數據庫管理。而缺點是光分路器后的光纜數量、對管道需求量很大。圖2－3典型樹型構造2)而當采用兩個、兩個以上的光分路器時，按照級聯的方式連接時，就構成了第二種樹型構造。其優點是由于安裝光分路器比較分散，于是減少了對管道的需求，更適用于用戶更加分散的小區。而缺點是增加了跳接點，加大了線路衰減，故障率增加，同時數據庫管理難度也增加了。圖2－4多級聯樹型三鐘家營小區本地網絡構造和運行數據〔一〕鐘家營小區本地平面圖及局所位置鐘家營小區位于保定東區。小區共有居民樓5棟，均為6層，每層均為2戶。因此，鐘家營小區共18個單元，共216戶。本期工程鐘家營小區采用FTTH,采用一級分光的形式對該小區進展覆蓋,具體施工方案如下：1)小區內走線采用小區的管道。(特殊標注除外)。2〕本工程從鐘家營原有OLT基站新放一條12芯光纜到鐘家營小區FL01-360光交箱。3〕從光交箱引出光纜至各個單元的分線箱。圖3-1鐘家營小區布線工程路由圖〔二〕本設計所涉及范圍的用戶群狀況由于鐘家營小區的樓宇分布密集，用戶數量多,且基本為普通居民用戶。需要網絡覆蓋范圍較大。居民樓等用戶密集區域，廣闊的網絡覆蓋區域和大量的接入數需要強勁的網絡核心為其保證充分動力。同時設備的安全性也至關重要。因此對于鐘家營小區網絡建設要綜合考慮多方因素。〔三〕現行用戶接入方式及接入業務狀況現行小區的用戶接入方式為ADSL接入方式,其屬于銅線寬帶接入。銅線寬帶接入技術也叫做xDSL技術，xDSL是各種類型DSL(DigitalSubscribeLine)數字用戶線路)的總稱，其中包括ADSL非對稱用戶數字環路、HDSL高比特率的用戶數字環路和VDSL甚高比特率的用戶數字環路。由于本小區現行接入為ADSL本章只介紹ADSL接入，其他暫不介紹。ADSL是目前DSL中技術比較成熟的一種，也是普通家庭用戶中最普遍的一種。其優點是帶寬相對較大、連接簡單、成本較小。ADSL系統主要是適合住宅用戶，它采用頻分復用技術把普通的線分成了、上行和下行三個相對獨立的信道。它在一對線上同時傳送一路高速下行數據、一路較低速率下行數據和一路模擬數據。各種信號以頻分復用方式占用不同頻段，低頻段傳輸語音信號，中間窄頻段傳輸上行信道數據和控制信息，剩下高頻段傳送下行信道數據和圖像。從而成功防止了相互之間的干擾。即便邊打與上網同時進展，也不會影響上網的速率和通話的質量。通常ADSL在不影響正常通信的情況下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。ADSL技術允許多種格式的數據、視頻信號、語音以銅線為媒介從局端傳給用戶終端，可以支持高速Internet/Intranet訪問、視頻點播、在線業務、電視信號傳送等。但它們的缺點是覆蓋面有限，并且一般高速傳輸數據是非對稱的，上行傳輸數據傳輸速度較低。ADSL是一種異步傳輸模式〔ATM〕。在電信服務提供商端，需要將每條開通ADSL業務的線路連接在DSLAM〔數字用戶線路訪問多路復用器〕上。而在用戶端，用戶需要使用一個ADSL終端〔由于類似傳統的調制解調器〔Modem〕，所以也稱為“貓〞〕來連接線路。由于ADSL使用的是高頻信號，所以在兩端還都要使用ADSL信號別離器〔Demultipexer〕，將ADSL數據信號和普通音頻信號別離開，以免用戶打的時候出現噪音干擾的現象。在實際應用中，由于有傳輸高頻信號的限制，ADSL需要電信提供商端接入設備和用戶端口之間的傳輸距離不得超過5千米，也就是用戶的線連到局的距離不能超過5千米。總之，ADSL是眾多DSL技術中更為成熟的一種，其帶寬較大、投資較小、連接簡單的優點使其開展的很快。但從技術角度上看，ADSL技術對寬帶業務來說仍是一種過渡性方法。四建設接入網的可行性和必要性〔一〕成熟的GPON技術目前，GPON技術已經很成熟了，它的表達主要為：經過各組織的標準制定、運營商設備商的努力拓展、GPON的芯片和光模塊性能成熟，并且在中國電信的引導下，實現了GPON芯片級和系統級的互通。與此同時，GPON產業鏈也進一步成熟，并且形成了良性的競爭格局。由于設備成本不斷下降，其大規模推廣的可行性以到達運營標準，并可廣泛運用于城市和農村的綜合接入。〔二〕用戶需求分析鐘家營小區共5幢居民樓18個單元，共6*2*18=216戶，需要開通的業務有：寬帶業務和普通業務，來滿足小區用戶的新需求。由于前期業務需求量不會到達百分之百，所以在光交箱里只放置一個1分64的分光器。FTTH作為一種綜合接入手段，可以提供高帶寬和QoS〔服務質量〕保證能力，并可承載以太網/IP業務、語音業務等多種業務：圖4-1GPON提供的用戶三種業務類型1〕數據業務：可以為用戶提供4M的帶寬，可以在長期滿足基于以太網/IP的數據業務的需要，比方用戶互聯網接入、文件下載、網絡游戲等各種業務。2〕語音業務：可以為用戶提供語音業務，包括采用VOIP〔將模擬聲音訊號數字化，以數據封包的型式在IP數據網絡上做實時傳遞〕的軟交換語音以及各種增值業務和64kbit/s電路仿真方式的傳統。對于通訊技術開展趨勢，軟交換方式最終將會成為由FTTx技術支持的實現方式。3〕視頻業務：當前用戶的視頻業務為電視臺提供的CATV，但正在向DTV方向轉移，由于政策關系，通訊網絡運營商與上訴業務無太大關系。他們關心的是IPTV業務。對于IPTV，接入網要提供信息傳輸的通道，帶寬和通道的QoS保證能力便是IPTV業務能否提供的主要因素。總之，對于鐘家營小區的，GPON主要提供語音、數據等業務。五鐘家營小區GPON光纖接入網規劃設計方案〔一〕接入網網絡構造的設計鐘家營小區的網絡構造為從鐘家營原有OLT機房新放一條12芯光纜至鐘家營小區光交箱。光交箱選用落地式360芯光交箱。由光交箱引出2條36芯、三條48芯光纜到各單元分線箱。其中，36芯經過接頭盒分出三條12芯光纜，48芯經過接頭盒分出4條12芯光纜。圖5-1接入網網絡構造的設計〔二〕設備選型GPON網絡構造主要是有OLT〔光線路終端〕、ODN〔分配網絡〕、POS〔光分路器〕、ONU〔光網絡單元〕組成。OLT位于ODN與核心網之間，實現核心網與用戶之間不同業務的傳遞功能，它可以區分交換與非交換業務，管理來自ONU的信令和監控信息，同一個OLT可以連接假設干個ODN。OLT在分配側提供與ODN相連的光接口，在網絡測通過標準SNI接口連接到業務網絡，可設置在本地交換局或遠程。ODN位于ONU和OLT之間，為多個ONU到OLT的物理連接提供光傳輸媒質，完成光信號的傳輸和功率分配任務。通常ODN是由光連接器、光分路器、波分復用器、光衰減器、光濾波器和光纖光纜等無源光器件組成的無源光分配網絡。ONU位于用戶和ODN之間，實現OAN的用戶接入，為用戶提供通往ODN的光接口，完成光電轉換。1OLT選型圖5-2華為SmartAXMA5680TOLTSmartAXMA5680T，全球首款會聚型OLT。融合會聚交換功能，提供高密度接入，高精度時鐘，支持TDM、ATM、以太網專線，能夠實現流暢的三重播放業務、高可靠的企業接入服務。可級聯DSLAM、MSAN及遠端接入設備，直連BRAS組網。在節省網絡建設投資的同時，增強網絡的可靠性，節約運維成本。超高會聚交換能力，3.2T背板容量，960G交換容量，512KMAC地址容量；超高密度級聯能力，單框最大768個GE端口，無需額外投資會聚交換機；超高可靠組網能力，可直連BRAS，支持OLT雙機熱備份、異地容災、升級不斷業務。接入會聚一體，防止重復投資，提升網絡部署效率

；減少網絡節點，減少站址、機房等配套設施，降低設備投資及運維成本；EPON/GPON/10GPON共平臺，實現網絡平滑演進。滿足FTTH光纖到戶、FTTB光纖到樓、基站傳輸、IP專線互聯、批發等組網需求。支持P2PFE光接入和以太網級聯等寬帶接入業務，通過與光接入終端配合，為用戶提供點對點的FTTH接入。能夠提供帶寬長距離接入，解決大規模光纖接入問題。利用單根光纖提供語音、數據、視頻業務、適應電信用戶個性化需求。提供的接口類別有網絡接口、業務接口、維護接口。其中網絡接口有：GE光/電接口、10GE光接口、E1接口。業務接口有GPON、EPON光接口，以太網接口、P2PFE光接口。維護接口有維護串口、維護網口、環境監控串口。具有強大的QOS能力。支持良好的管理維護，監控功能，便于日常管理和故障診斷。嚴格符合ITU-T標準。2ONU選型圖5-3華為HG813ONT華為HG813是一種光網絡終端〔ONT〕，專為家庭用戶以及小型辦公室設計。提供高速接入網絡，傳輸速率是100Mb/s。提供高速光纖到一個單一的有線頻道。上行帶寬至1.244Gbit/s的下行帶寬高達2.488bit/s。使用HG813，用戶可以高速接入到網絡，提供寬帶語音和視頻服務。HG813使家庭用戶和SOHO用戶可透過光學上游的IP連接IPTV網絡。為用戶提供IPTV業務。HG813提供從本地網絡連接到其他設備的多個接口，能夠靈活地適應各種網絡條件。支持4個以太網接口，自動識別數據模式。華為HG813完全符合“光纜的房子〞〔光纖到戶〕技術所要求的標準，符合ITU-TG.984標準的GPON標準兼容。HG813提供三網合一，包括語音，數據和IPTV。提供了多種接口，允許連接各種終端設備。支持通過Telnet遠程維護設備，維護簡單，同時支持遠程配置和設備管理。應用適用性：可靈活應用于FTTH模式、視頻監控、網吧接入等。五芳園小區共需ONU216個。另外，ONU提供FE口和POTS口，分別接五類線和雙絞線，并通過RJ45和RJ11與電腦和相連。3無緣分光器選型無緣分光器選用1：64盒式分光器。圖5-4無源分分光器〔三〕OLT容量的計算本小區寬帶總容量根據用戶數考慮。根據式帶寬計算公式：上行帶寬上行帶寬=用戶數*最大并發率*每用戶帶寬*用戶瀏覽特性值式(5－1)推薦經歷值：最大并發率：70%〔這個數值比實際值偏大一點〕。用戶瀏覽特性值：25%〔下載時間/閱讀時間〕。五芳園小區共216戶，承諾4M給每戶。那么:216*70%*4M*25%=151.2M，小區寬帶總容量為151.2。PSTN業務，所耗帶寬很小，可以暫不做計算。〔四〕光功率分配計算過程為了保證小區每一個用戶的業務能夠正常提供，我們要計算接入過程中的ODN光通道損耗。ODN光通道損耗公式為：光通道損耗光通道損耗=光纖衰耗+光分路器插損+活接頭損耗+死接頭損耗+損耗充裕度式(5－2)本小區使用的光纖為G.652。其最大衰減系數取0.4dB/km。表5-1G．652光纖性能及應用光分路器插損取1*64為20.5dB。表5-2PLC分光器損耗參數PLC光分路器參數單位指標1×41×81×161×322×321×64插入損耗典型值dB7.110.013.516.617.519.6最大值7.310.714.617.01821.5法蘭盤損耗取0.5dB/個,熔纖點損耗取0.1dB/個，損耗充裕度取1dB/km〔L≤5km〕。假設求最大光通道損耗，需取距離OLT最遠距離的ONU與OLT間的光纖長度。經估算距離最遠的ONU為5km。表5-3損耗明細分光器1：:64光纖長度主干+配線熔纖點數目法蘭盤個數光纜充裕度≤5km合計單位損耗21.50.40.10.51數量10.95362合計21.50.3810.61.0124.481〔五〕IP地址分配1IP地址概述IP地址包含許多方面，如構建IP地址的計算、為數據到達目的地指定的IP地址類以及公有和私有IP地址。IP地址又可以分為IPV4〔IP第四版〕和IPV6〔IP第六版〕兩類地址，32位的IPV4地址是當今最常用的地址類型，理論有大約40億個的主機地址，但是因為IPV4地址不能被全球用戶所分配，所以就引申而來IPV6類型的IP地址，IPV6使用的是128位編碼，因此大大的能為全球所有用戶分配IP地址。在很多大學和重要機構現在都開場用IPV6作為其內部網地址編碼；但是在EPON通信網絡中還是主要用的是IPV4的地址。對于IPV4地址，為了滿足不同規模網絡的需求并幫助對其進展分類，所以將IP地址分成不同類別，稱之為“類〞。為類分配IP地址稱為有類編址，在早期internet中類是有互聯網編號指派機構〔IANA〕確定的，每個IP地址都分為網絡ID和主機ID。此外，每個地址起始處的位或位序列可確定地址的類。圖5-5IP地址的分類2A、B、C類地址研究A類地址只是用32位數的第一個二進制八位數來表示網絡地址，而其余三個二進制八位數用來表示主機地址的。A類地址的第一位始終為“0”，所以可表示的最小數是十進制的0〔00000000〕，可表示的最大網絡位數為十進制127〔01111111〕。然而，需要保存網絡號得全0〔00000000〕和全1〔11111111〕，他們不能用作網絡地址。如果32位地址的第一個二進制八位數以1和126之間的值開頭，那么它為A類地址。B類地址是以32為數的前兩個二進制八位數用來表示網絡地址，其余兩個二進制八位數用來表示主機地址。對于B類地址的分配第一個二進制八位數以二進制數10開頭可保證B類空間與A類空間的上限分開。第一個二進制八位數的其余6為可以填入1和0。因此，B類地址可表示的最小數是1000000〔十進制128〕，可表示的最大數是10111111〔十進制191〕。如果地址的第一個二進制八位數以128到191之間的值開頭，那么它為B類地址。IP地址范圍如圖5-6所示圖5-6IP地址范圍對于C類的IP地址分配，我們采用A、B類IP地址的分配方法，因此得到第一個二進制八位數中包含192到223之間的數，那么它是為C類地址。3公有和私有IP地址網絡設備的互聯是通過Internet彼此連接的，而另一些網絡那么是私有的。如在學校寢室內用傻瓜式搭建的TP-link路由器網絡，內部主機獲取的IP地址就是私有IP地址，而私有IP地址是不能被路由到公網中的，下面我們來介紹公有和私有IP地址。(1)公有IP地址Internet的穩定性直接取決于公用網絡地址的唯一性。因此，需要采用某種機制來確保地址的唯一性。這一機制最初是由InterNIC〔Internet網絡信息中心〕的組織來負責，后來這一機構演變成為IANA仔細管理IP地址的剩余供應，以確保不會出現公用地址重復的情況。如果重復了會造成Internet的不穩定，并損害其將數據報傳送到使用重復地址的網絡的能力。而要獲取IP地址或地址塊，必須聯系Internet服務提供商〔ISP〕。隨著Internet的快速開展，公有地址幾乎用完，因此后來出現了一些技術來解決此類問題，如網絡地址轉換〔Net〕、IPV6，如以以下圖5.3公有IP地址：圖5-7公共IP地址(2)私有IP地址雖說Internet主機需要全球唯一的IP地址，但未連接到Internet上的私有主機可使用任何有效地址，只要其在私有網絡內是唯一的即可。但是由于許多私有網絡與公有網絡共存，因此是制止占用“任意地址〞。在RFC1918文檔中，其中有提到建議將可用的IP地址空間快保存給私有網絡。對于需要IP來支持應用程序或主機的但無需連接到Internet的私有網絡，可以簡單地使用分配給私有用途的地址。其中有三個IP地址塊〔一個A類網絡、16個B類網絡和256個C類網絡〕被指定為用于私有內部用途，該范圍內的地址不能在Inerter主干上路由。Internet路由器被配置成丟棄私有地址〔即不被路由到公網中〕。對于EPON中的IP地址來說，在OLT和ONU的接入端我們是采用公有IP地址來給設備編號或配置IP地址，或者是從ONU一端到用戶端我們是采用動態的IP地址。使用私有地址的網絡必須連接到Internet上時，必須將私有地址轉換成公有地址，轉換程序可以是NAT，而執行NAT的網絡設備通常是路由器〔router〕。圖5-8私有IP地址4小區用戶IP地址分配對于鐘家營小區用戶的IP地址分配，我們將會使用在小區中心機房設置SmartAXMA5680T設備，在上面我們已經提到MA5680T的主要功能和支持的業務。因為此小區是作為實驗的目的來運行GPON的，所以我們為小區分配一個C類的地址池。由于小區用戶為216個，所以需要C類地址1個〔一個C類地址，就可以提供254個主機IP地址〕。順便要提到：IP地址池的分配是城域網的BAS的功能。用戶的電腦PPPOE撥號,經過PON，到達BAS，BAS在地址池中選取一個IP，分配給用戶電腦。就可以發送用戶名和密碼到認證服務器,認證服務器通過認證后，用戶就可以正常上網了，就是PPPOE撥號成功的全部過程,這個過程中間，PON只是一個傳輸通道，不參與的IP分配。〔六〕網絡保護方式的選擇對于一些重要的應用場所，我們要求接入網具有快速的保護倒換功能。因此，PON提供了多種不同線路備份、冗余。不同的接入網所應用環境的需要而采用不同的保護倒換方案。冗余可以是整個PON的冗余，也可以是某一局部的冗余，但是在通信的高要求、高成本的情況下，我們是采用低成本高效率的冗余，而對于將整個PON來進展冗余，那么成本將是很昂貴的，下面將提到4種類型的網絡保護拓撲方式來做比較，比較那種方案最好如以以下圖：1：N光分路器1：N光分路器圖5-9主干冗余1：N分光器1：N分光器圖5-10OLTPON口冗余圖5-11分支冗余圖5-12樹冗余在計算中我們采用Uc表示器件c的不可用性，Ug為一組關聯器件的不可用性。Uc和Ug分別對應器件或器件組的不可用時間。定義由主干光纖、OLT發送機和接收機組成為主干組，由分支光纖、ONU發送機和接收機組成為分支組，光分路器為獨立的一組。主干組的不可用性可計算為：Utrunk=1-Utrunk=1-〔1-uolt_Tx〕〔1-uolt_Rx〕(1-utrunk)式(5－3)這里uolt_Tx表示為OLT發射機的不可用性，uoltT_Rx表示為OLT接收機的不可用性，utrunk為主干光纖的不可用性。類似的我們可以得出分支組的不可用性為：Ubranch=1-Ubranch=1-〔1-uonu_Tx〕〔1-uonu_Rx〕〔1-ubranch)式(5－4)這里的uonu_Tx為ONU發射機的不可用性，uonu_Rx為ONU接收機的不可用性，ubranch為分支光纖的不可用性。由于因為數據時雙向傳輸，所