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第7章城域光网络7.1城域光网络的结构7.2光互连网7.3无源EPON/GPON光接入7.4基于SDH的多业务传送平台7.5城域传送网的组网策略•目前计算机网可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网。局域网的覆盖范围较小，仅1km左右，通常为一座大楼或一个楼群。城域网是在一个城市内的各分布节点间传输信息的本地分配网络。广域网是指各城市间所构成的网络。它的传输距离很长，可达数千千米。7.1城域光网络的结构•7.1.1城域网的分层结构•7.1.2城域网的网络架构与功能返回7.1城域光网络的结构•7.1.1城域网的分层结构城域网指在地域上覆盖城市及其郊区范围、为城域多业务提供综合传送平台的网络，能实现语音、数据、图像、多媒体、IP等接入。它是宽带IP骨干网在城市范围内的延伸，并作为本地公共信息服务网络的重要组成部分，负责承载各种多媒体业务以满足用户的需求。7.1城域光网络的结构•宽带城域网也采用分层结构，共分三层，即核心层、汇聚层和接入层。如图7-1所示。图7-1宽带IP网络示意图7.1城域光网络的结构•1.核心层核心层主要完成城域网内部信息的高速传送与交换，实现与其它网络的互联互通。图7-2是一个宽带IP网络的核心层拓扑图。7.1城域光网络的结构图7-2宽带IP网核心拓扑图7.1城域光网络的结构•2.汇聚层汇聚层主要完成信息的汇聚和分发任务，实现用户网络管理。如图7-3所示。7.1城域光网络的结构图7-3汇聚层设备连接示意图7.1城域光网络的结构•3.接入层接入层主要是用来为用户提供具体的接入手段的。可以采用无线接入方式，也可以采用有线接入方式，既可以采用双绞线接入，也可以采用同轴线接入，或局域网、专线接入方式，以此满足不同用户对各种业务的需求。返回7.1城域光网络的结构•7.1.2城域网的网络架构与功能现有城域网的网络架构如图7-4所示，分为核心层、业务控制层和接入层。其中核心层和业务控制层为全路由架构，通过IP+MPLS实现路由和流量通道的合理部署，更为有效利用网络资源，实现网络节点之间的信息传送和安全保护。接入层提供用户最后一公里的信息接入。7.1城域光网络的结构图7-4城域网的网络架构7.1城域光网络的结构从业务服务提供角度考虑，城域网的核心层是进出本地（市）IP网的惟一途径，它既负责进出国家骨干网络的各种业务流的转发，同时又作为本地网的核心节点负责转发地（市）级本地网内不同节点间的业务量。城域网的结构如图7-5所示。7.1城域光网络的结构图7-5典型城域传输网的结构7.1城域光网络的结构可见其作为承载网络，为上层业务网络，例如，SDH/MSTP，IP城域网、PTN网络等提供传输带宽，此外还承担一些业务网络功能，现阶段主要提供波长出租业务，未来将能提供Gb/s以上的大颗粒专线业务。城域网中所使用的接入技术有FTTx+xDSL、FTTx+HFC、FTTx+LAN和无线接入等方式。返回7.2光互连网•7.2.1IPoverSDH•7.2.2IPoverWDM返回7.2光互连网•7.2.1IPoverSDHIPoverSONET/SDH也称为POS，它是通过SONET/SDH提供的高速传输通道来直接传送IP分组，因而由此所构成的数据骨干网是由高速光纤传输通道相连接的大容量高端路由器构成，实际上它是在传统IP网络概念基础上的一种扩展。7.2光互连网•1.数据的封装在图7-6中给出IPoverSDH的协议栈结构。SONET/SDH协议是物理层协议，主要负责物理层上数据流的传送任务。IP协议是属于网络层的无连接协议，主要负责数据包由源到宿的寻址和路由选择。数据链路层主要负责进行帧定位和纠错。7.2光互连网•1.数据的封装采用PPP（点到点协议）作为链路层协议来对IP数据包进行数据封装，然后再采用HDLC帧格式，在同步传输链路上对PPP封装的IP数据帧进行定界。从而将PPP帧映射到SDH的虚容器之中。7.2光互连网图7-6IPoverSDH的协议栈结构7.2光互连网•（1）协议标准PPP协议是针对点到点通信方式而设计的，链路层协议常使用在短距离连接、租用线、拨号Modem之中。7.2光互连网•（2）IP包在PPP帧中的封装PPP协议定义了一种点到点链路上传输的多协议数据，而其定帧方案则是仰仗其它协议来完成的。7.2光互连网•（3）PPP-HDLC帧结构PPP-HDLC帧结构是由帧头标志、地址域、控制域、协议标志、信息域、填充域、帧校验序列和帧头标志构成。如图7-7所示。7.2光互连网图7-7IPoverSDH数据封装过程7.2光互连网•（4）PPP-HDLC帧在SONET/SDH帧中的封装确定了IP分组在PPP帧中的封装后，PPP视SDH为面向字节的全双工链路，可将PPP帧的数据流映射到SDH虚容器中，并使字节边界对齐，如图7-7所示。7.2光互连网•2.IPoverSDH的特点①IP与SDH技术的结合是将IP分组通过点到点协议直接映射到SDH帧，其中省掉了中间的ATM层，从而保留因特网的无连接特性，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于兼容不同技术体系和实现网间互联。②符合Internet业务的特点，如有利于实施多路广播方式。7.2光互连网•2.IPoverSDH的特点③能利用SDH技术本身的环路自愈功能进行链路保护以防止链路故障而造成的网络停顿，提高网络的稳定性。④仅对IP业务提供良好的支持，不适于多业务平台，可扩展性不理想，只有业务分级，而无业务质量分级，尚不支持VPN（虚拟专用网）和电路仿真。7.2光互连网•2.IPoverSDH的特点⑤不能像IPoverATM技术那样提供较好的服务质量保障（QoS），在IPoverSDH中由于SDH是以链路方式支持IP网络的，因而无法从根本上提高IP网络的性能，但近来通过改进其硬件结构，使高性能的线速路由器的吞吐量有了很大地突破，并可以达到基本服务质量保证，同时转发分组延时也已降到几十微妙，可以满足系统要求。返回7.2光互连网•7.2.2IPoverWDM1.IPoverWDM光网络分层体系结构图7-8给出了IPoverWDM光网络分层体系结构示意图。图中光适配层位于IP电层与WDM光层之间，它负责向不同的高层提供光通道。7.2光互连网图7-8IPoverWDH分层结构7.2光互连网•7.2.2IPoverWDM1.IPoverWDM光网络分层体系结构WDM光层包括光通道层、光复用段层和光传输段层，光通道层负责为多种形式的用户提供端到端的透明传输。光复用段层负责提供同时使用多波长传输光信号的能力。光传输段层负责提供使用多种不同规格光纤来传输信号的能力。7.2光互连网•7.2.2IPoverWDM2.IPoverWDM的特点①简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而降低了网管复杂程度。②充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率。返回7.2光互连网•③对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH／SONET和千兆以太网格式的业务。7.3无源EPON/GPON光接入网络•7.3.1光接入网的概念•7.3.2无源光网络的传输原理及其应用•7.3.3以太网无源光网络•7.3.4GPON与EPON的比较返回7.3无源EPON/GPON光接入网络•7.3.1光接入网的概念光接入网（OAN）是指以光纤作为传输媒体来取代传统的双绞线接入网，具体地说就是指本地交换机或远程模块与用户之间采用光纤或部分采用光纤来实现用户接入的系统。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.OAN的参考配置OAN是一个点到点的光传输系统。它是一个与业务和应用无关的光接入网。其参考配置应符合ITU-TG.982建议，如图7-9所示。接入链路实际是指与业务网络侧的V接口与用户侧T接口之间的传输手段的总和。ODN是光分配网。它是用无源光器件构成的。7.3无源EPON/GPON光接入网络图7-9OAN的参考配置7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.OAN的参考配置根据接入网的室外传输设施中是否含有有源设备，光网络分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON）。在无源光网络中是使用无源光分支器来完成分路功能的，而在有源光网络中则是由电复用器来完成分路。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.OAN的参考配置在有源光网络中是用有源光器件组成的光远程终端ODT代替无源光网络中的ODN，从而克服了衰减的影响，大大增加了接入链路的传输距离和容量，但也同时增加了成本和维护的复杂程度。7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.光接入网的应用类型根据ONU在接入网中所处的位置不同，OAN可分为三种：光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）和光纤到户（FTTH）。如图7-10所示。7.3无源EPON/GPON光接入网络图7-10OAN的应用类型7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.光接入网的应用类型在光纤到路边FTTC方式中，通常采用双星形网络结构，而且ONU设置在路边的人孔和电线杆的分线盒处或设置在交接箱处，ONU与用户之间一般使用双绞线或同轴电缆连接。7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.光接入网的应用类型在FTTB中，ONU进一步靠近用户。它是将ONU直接安装在楼内，然后再利用原有的双绞线与每个用户终端设备相连。7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.光接入网的应用类型在光纤到户FTTH中是直接将ONU移到用户家，而在FTTC中原放置ONU的位置则被换成无源光分支器。返回7.3无源EPON/GPON光接入网络•7.3.2无源光网络的传输原理及其应用1.PON传输原理由于PON中的OLT与ONU之间提供了双向信息交互，因此传输技术主要是针对OLT与多个ONU之间上、下行信号的传输机理。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.PON传输原理OLT至ONU的信号流为下行信号。OLT传至各ONU的信息首先在OLT采用光时分复用OTDM技术组成复帧，并被送入馈线光纤，然后在无源光分路器以广播形式将复帧信号传至各ONU，最后由各ONU从所接收的复帧信号中恢复出发送给本ONU的相应帧信号。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.PON传输原理各ONU至OLT的上行信号可以采用OTDMA，OWDMA和OCDMA等多址接入技术。（1）光时分多址（OTDMA）在OTDMA中是将上行传输时间分成若干时隙。每个ONU只能在其相应时隙才能发送分组信息。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.PON传输原理（2）光波分多址（OWDMA）在OWDMA中是将各ONU的上行分组信息分别调制到不同波长的光载波上，当它们经过OBD时，被耦合进馈线光纤，这样在OLT所接收的信号是一种多波长信号，当利用光分波器便能分出各ONU发送的不同波长的分组信号。7.3无源EPON/GPON光接入网络•1.PON传输原理（3）光码分多址（OCDMA）在OCDMA中，首先给每个ONU分配一个多址码，不同的ONU的多址码不同，并且它们之间彼此正交。这样各ONU的上行分组分别首先与相应多址码进行模二加，再将其调制在同一波长的光载波上，并在OBD上进行合路操作，然后通过馈线光纤达到OLT。7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.PON技术应用（1）网络结构一般PON的结构有树形、星形、环形和总线形等几种。如果根据ONU在OAN中的位置的不同，OAN存在三种基本应用形式：FTTC，FTTB和FTTH。图7-11是一个采用星形结构的PON-FTTC网络。7.3无源EPON/GPON光接入网络图7-11一个典型的PON-FTTC网络结构7.3无源EPON/GPON光接入网络•2.PON技术应用（2）OLT，ONU和ODN的功能结构①光线路终端（OLT）的功能结构OLT位于本地交换局或远端，它起到光接入网（OAN）与网络相连接的作用，因而它至少应提供一个网络业务接口（SNI）。每个OLT是由核心功能块、服务功能块和通用功能块组成。如图7-12（a）所示。7.3无源EPON/GPON光接入网络