光纤网路架构

FTTX技術與應用第三章被動光網路98.10.232020/1/201寬頻網路接取技術光纖（OpticalFiberOpticalFiber）光纖電纜的構造主要由連接線及連接頭所構成，而在連接線的規格可區分為兩種:「單模光纖」(Single-modeFiber)線芯橫切面較窄，只能通過一道光信號(傳輸一種波長的光訊號)，因此不會造成光信號色散，也使得傳輸距離較遠且傳輸信號量較大「多模光纖」(Multi-modeFiber)線芯橫切面較「單模光纖」寬，因此光信號可從各角度進入光纖線芯進行信號傳輸(可同時傳輸多種波長的光訊號)2020/1/20寬頻網路接取技術2光纖網路目前市場上有3種主要的PON技術，分別是BPON(BroadbandPON)、EPON(EthernetPON)和GPON(Gigabit-capablePON)，其中由ITU/FSAN制定，BPON是最早被採用的被動光纖網路技術，此技術的市場發展已趨緩，因為GPON正是取代BPON的延伸技術；由IEEE802.3ah所制定的EPON為與GPON競爭市場主流地位，目前也已提升到Gibagit等級技術，即GEPON2020/1/20寬頻網路接取技術3網路系統布建上，最主要的設備分別是位於局端的光線路終端(OLT)，和位於用戶住宅端的光網路終端(ONT)OLT及ONT透過局端和住宅間光傳輸網路(ODN)連結，其中ODN由單模光纖(SMfiber)及被動分光器(splitter)組成，並透過網路系統控制為實現成本效益位於局端的OLT通常支援多通道實體層收發器，及高層QoS流量管理；用戶端的ONT則需採多處理器核心來控制面板、資料路徑，並與DSP協同工作2020/1/20寬頻網路接取技術4主動&被動光纖網路電信網路可以粗分為核心網路（CoreNetwork）與接取網路（AccessNetwork）兩部份。核心網路相當於傳統的中繼及長途線路。接取網路則有光纜環。核心網路與接取網路的功能不同，其傳輸型態也不同，因此PON的應用又可分為核心網路的PON及接取網路PON兩大類型2020/1/20寬頻網路接取技術5主動光纖網路光纖存取網路(OAN)可以分成被動式光纖網路(PassiveOpticalNetwork,PON)與主動式光纖網路(ActiveOpticalNetwork,AON)AON是利用中繼器(Repeater)或是集線器(Hub)把資料封包分配到每一個ONU屬於「點對點」的網路架構使用主動式動力裝置(例如：交換器、多工器等)進行信號配送從「電信機房中心」(CenterOffice；CO)提供專用光束頻寬至用戶端(多使用於骨幹網路)用戶端設有「光纖網路終端機」(OpticalNetworkTerminal；ONT)可針對所收到的光信號資料進行處理2020/1/20寬頻網路接取技術6「主動式光纖網路」架構示意圖2020/1/20寬頻網路接取技術7電信機房中心(CO)主動式光纖交換器光纖網路終端機(ONT)被動光纖網路屬於「點對多」的網路架構在「電信機房中心」(CO)設有「光纖線路終端機」(OpticalLineTerminal；OLT)輸出光信號後透過被動式裝置－並非運用電力裝備去作分離訊號動作，而是用波束分離器替代(「光纖分歧器」(PassiveOpticalSplitter；POS))將光束頻寬切割成多個光頻分送給多個用戶端「光纖網路終端機」(ONT)每個「光纖分歧器」可將光頻切割成16、32或64個光頻若欲提升用戶端的光頻需求，可減少「光纖分歧器」(POS)對光束頻寬的切割數2020/1/20寬頻網路接取技術8被動式光纖網路架構示意圖2020/1/20寬頻網路接取技術9被動式光纖分歧器電信機房中心(CO)光纖網路終端機(ONT)每1個單獨光纖網路終端，必須統合在多工器架構內，以防範任何從客戶來的訊號會在交會處發生碰撞有2種多工器可能達到這目的，包括波分多工器及時分多工器。若採用波分多工器，每個客戶發送訊號唯一波長信號；若採時分多工器，客戶需依序輪流發送訊息2020/1/20寬頻網路接取技術10A-FirstConfidential11PONNetworkStructureOLT到ONU的下行信號傳輸，OLT送至各ONU的資訊採用時分複用（TDM）方式組成複幀結構，以廣播方式送至各ONUONU1ONU2ONU3USER1USER2USER3OLT1312headerPayloadFCS802.3frameHeadendSplitterSubscriber131213121123ONU1ONU2ONU3USER1USER2USER3OLTheaderPayloadFCSHeadendSplitterSubscriber11233322111333headerPayloadFCS802.3frametimeslot上行的TDMA技術將上行傳輸時間分為若干時隙WDM-PON2020/1/20寬頻網路接取技術12被動式光纖網路被動式光纖網路(PON)收發訊機(Transceivers)被動光纖元件2020/1/20寬頻網路接取技術13光纖網路架構之12020/1/20寬頻網路接取技術14Opticallineterminal(OLT)Opticalnetworkterminal(ONT)DownstreamUpstream光纖網路架構之22020/1/20寬頻網路接取技術15光纖網路設備說明光纖線路終端(OLT)適置點在電信業者之局端(centraloffice)光纖網路終端(ONT)光纖網路延伸至家中(FTTH)光纖網路單元(ONU)光纖網路延伸至社區(FTTC)或至大樓(FTTB)光纖分散網路(ODN)介於OLT與ONT或ONU之間之光纖、分光器及耦合器等2020/1/20寬頻網路接取技術16被動式光纖網路―收發訊機(Transceivers)PON光源發射器光接收器接收器之每分鐘位元錯誤率(BER)接收器之光信號與雜訊比(OSNR)PON收發訊機封裝(package)2020/1/20寬頻網路接取技術17光纖網路終端(ONT)設備雙向光纖光纖接收器光纖發射器收發訊器封裝(package)光源產生模組*光檢測模組組合或分光之被動元件數位時鐘及資料複原介面雷射斷電電路*視訊接收器電路2020/1/20寬頻網路接取技術18組合成單一收發訊器封裝被動式光纖網路―光源光源特性調變速率收發訊器封裝(package)2020/1/20寬頻網路接取技術19五種基於PON的FTTX接入比較FTTB+LAN局端通過光纖(3km)布放到社區或大樓的彙聚交換機，再通過光纖(0.95km)連到樓道交換機後用五類線(0.05km)布放到用戶端。按500個使用者模型計算(未考慮社區機房成本)，至少需要1台24口彙聚交換機，21台24口樓道交換機。實際使用中一般多加一級交換機，雖然交換機總數增加，但樓道交換機採用價格更低的型號反而降低了總成本2020/1/20寬頻網路接取技術20FTTH考慮局端放置OLT，單根光纖(4km)到社區中心機房，在社區中心機房經1∶4光分路器(0.8km)到樓道，樓道內經1∶8光分路器(0.2km)到用戶端。按500個使用者模型計算(未考慮社區機房成本)：OLT設備成本按500個使用者的規模配，共需要16個OLT埠2020/1/20寬頻網路接取技術21FTTC+EPON+LAN同樣考慮局端放置OLT，單根光纖(4km)到社區中心機房，在社區中心機房經1∶4光分路器(0.8km)到大樓，各樓道內經1∶8光分路器(0.2km)到各樓層，再用五類線接入至用戶端。各ONU具備二層交換功能，考慮ONU配備16個FE口，即每個ONU可接入16個用戶，按500個使用者模型計算2020/1/20寬頻網路接取技術22FTTC+EPON+ADSL/ADSL2+同樣DSLAM下移的應用，考慮局端放置OLT，單根光纖(5km)從BAS端局到一般端局，在一般端局經1∶8光分路器(4km)到社區中心機房的ONU，ONU直接通過FE介面與DSLAM相連，然後用雙絞線(1km)銅纜接到用戶端。同樣按每個DSLAM下接500個使用者模型計算(未考慮社區機房成本)2020/1/20寬頻網路接取技術23ADSL&ADSL2相對於第一代ADSL，ADSL2的傳輸性能有了一定增強，其改進主要表現在長距離、抗線路損傷、抗雜訊等方面G.992.1、G.992.2所定義的ADSL稱作第一代ADSL第一代ADSL下行速率至少6Mbit/s，上行速率至少640kbit/s新的G.992.3、G.992.4和G.992.5所定義的ADSL稱為第二代ADSLG.992.3標準對ADSL2的速率至少應支持下行8Mbit/s、上行800kbit/s速率2020/1/20寬頻網路接取技術24點對點光乙太網局端通過光纖(4km)布放到社區或大樓的彙聚交換機，再通過光纖(1km)直接布放到用戶端。按500個使用者模型計算(未考慮社區機房成本)，至少需要21台24口彙聚交換機，從局端機房到社區的彙聚交換機鋪設21對4公里的主幹光纖。由於目前點對點光乙太網還沒有普遍用於社區的寬頻接入，一般只是用於分散的重要用戶的組網，所以它的承建部門與其他接入方式不同，因此測算方式也有所不同2020/1/20寬頻網路接取技術25