基于EPON技术的小区组网方案研究

北华航天工业学院课程设计报告（论文）课题基于EPON技术的小区组网方案研究姓名班级B08231学号专业通信工程指导老师设计时间2011年11月20日基于EPON技术的小区组网方案研究EPON将以太网技术与无源光网络(PON)技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点拓扑结构的千兆以太网光纤接入网络。EPON属于IEEE以太网标准范畴，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。EPON降低了初始成本和运行成本，可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展和易于升级。EPON的组成单元如图1所示。光信号通过分光器把光纤线路终端(OLT)一根光纤下行的信号分成多路给每一个光网络单元(ONU)，每个ONU上行的信号通过光耦合器合成在一根光纤里给OLT。因而EPON中包括无源网络设备和有源网络设备。无源网络设备包括单模光缆、无源分光器/耦合器、适配器、连接器和熔接头等。它一般放置于局外，称为局外设备。无源网络设备十分简单、稳定可靠、寿命长、易于维护、价格极低。一．EPON工作原理EPON由光纤线路终端、光分配网络(ODN)和光网络单元组成，采用的是树形拓扑结构。使用上行1310nm和下行1490nm波长传送数据和语音，CATV业务则使用1550nm波长承载。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU间通过无源的光分配网络按照1:16/1:32/1:64方式连接，系统参考配置如图2所示。图2网技术的无的系统参考配置EPON网络采用一点至多点的拓扑结构，取代点到点结构，大大节省了光纤的用量和管理成本。无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中心局端所需的激光器数目，并且OLT由许多ONU用户分担。此外EPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的主流业务——IP业务。因此EPON十分简单、高效、建设费用低、维护费用低，最适合宽带接入网需求。在EPON中，从OLT到多个ONU下行传输数据的过程采用数据广播方式发送。数据以变长信息包的形式从OLT下行广播到多个ONU。依据IEEE802.3协议，信息包最长为1518字节。每个信息包带有一个EPON包头，惟一标识该信息包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3。也可标识为广播信息包发给所有ONU或发给特定的ONU组(多点传送信息包)。当数据到达ONU时，ONU通过地址匹配，接受并识别发给它的信息包，丢弃发给其他ONU的信息包。例如，ONU-1接收信息包1、信息包2和信息包3，但只将信息包1传输给最终用户1。EPON上行数据传输采用时分复用技术，每个ONU上行数据分配一个专用时隙，使得在数据汇合到公共光纤的时候，从ONU来的信息包不会互相干扰。例如，ONU-1信息包在第一个时间间隙传输，ONU-2信息包在第二个非重叠的时间间隙传输，而ONU-3信息包在第三个非重叠的时间间隙传输。二．城市小区居民用户接入组网设计针对城市小区，可先实现光纤到小区，在小区内视用户分布情况放一个或几个光节点放置ONU。在ONU和用户之间，可以根据运营商在用户接入段资源状况选择xDSL,LAN或者WLAN的方式，实现用户接入，ONU的布置根据用户需求可以分两种形式，需要实现光纤到家(FTTH)的高端用户，ONU直接放置在用户家中，其余用户，ONU放置在小区机房，小区用户共享一个或多个ONU。由于EPON的多业务接入能力及VDSL的高带宽和多业务支持能力，采用EPON+VDSL方式将是小区居民用户实现多业务接入的理想方案。在FTTH的组网模式中，ONU可以向用户提供10/100M普通以太网接口和传统电话的POTS口，除此还可以提供WLAN接口，以方便用户家庭组网。对于语音业务，一种方案是使用传统电话模式，ONU上提供POTS口，在OLT上集成VS协议接口，接入PSTN交换机。这种方案比较适合传统的固网运营商。第二种方案是采用VOIP技术，用户可以使用IP电话，利用PON提供的数据通道，通过数据城域网上VOIP网关与传统PSTN网络互通。这种方案比较适合只有城域数据网的新固网运营商。在EPON+VDSL组网模式中，ONU通过下挂IP-DSLAM，或者把DSLAM集成到ONU中，利用已有的电话双绞线共线传输语音信号和宽带数据信号，用户处需要安装DSL-Modem和分离器sputter，分别连接用户电脑和普通电话机。传统电话业务由用户处的交换机远端模块提供，ONU提供透明的E1传输通道，用于局端交换机和远端模块之间的连接。由于EPON系统和VDSL的传输速率都非常高，VDSL接口板可以为用户提供高达几十兆可变传输带宽。此方案不必重新布线，入户工程景小，可以申请一户安装一户，利于渐进投资。三．农村居民用户接入组网设计我国农村地型复杂，农户居住分布也很复杂，有几户几十户乃至上百户聚居的村庄，也有居住非常分散的农村。很多农户对自己需要什么样的业务不是很明确，业务需求也千差万别，今后农村对电信业务需求的潜力究竟有多大，如何综合考虑各种因素设计接入方案，同时投资建设费用最省，这些都给电信运营商在规划设计、投资建设农村接入及实现村村通工程时带来了很大的考验。基于农村信息化的特点，可采用基于EPON的多种技术组合的组网方案，以实现整个网络的经济性及可靠性。在进行接入组网方案设计时应考虑到这几点:农村网络覆盖范围广，传输距离长;总体造价要低;网络扩展性要好，有巨大的带宽扩展潜力;能提供包括语音、视频、数据在内的综合业务;设备应易于维护。对于农村的有线电视业务，可在EPON原有两波长的基础上附加第二个波长来下行广播电视信号。为此，有如下接入组网方案:1．EPON+PBX/DSLAM组网方案在农户比较密集或聚居的地区，OLT可放置在县机房或比较大的乡镇机房，线路采用无源分路器实现多个行政村或自然聚居村庄共享主干光纤，ONU放置在这些行政村或大的聚居村庄中，ONU下挂PBX小交换机提供E1接入，从而完成通话功能。在小PBX覆盖范围内，村民之间的通话属于PBX内部通话，不占用外部线路，收费可以更加低廉，符合农村低消费的实际需要。DSLAM作数据业务接入，可满足农村现今的数据业务需求和今后中短期内潜在的数据业务增长需求，在一个比较长的时期内不用改造线路。该方案如图4所示。2．EPON+WiMax/无线基站组网方案在农户密度低的边远山区农村，地型复杂，若铺设有线，投资太大，而目‘施工难度也很大，适于采用EPON+WiMax/无线基站方案.OLT可放置在县机房或比较大的乡镇机房，ONU放置在乡镇或大的行政村，下挂WiMAX基站，如图5所示。WiMAX是一项无线城域网(WMAN)技术，其无线信号传输距离远可达SOkm接入速度最高可达70Mb/s，能提供包括语音、数据和视频在内的多媒体通信服务，是一个很理想的宽带无线接入解决方案，是欠发达农村地区与人口密度较低的边远地区的自然选择。四．小区组网方案传统的接入方式:光收发器+FTTB(光纤到大楼)，如图1所示。方案说明:1)通过光纤和光收发器进行接入，小区主机房需要放置光收发器，通过光纤上连到运营商侧就近的城域网汇聚点。2)采用光纤从小区主机房到楼道，楼道中放置汇聚交换机，直接出网线到户的方式接入。考虑到通用性的问题，光模块采用千兆光模块。3)主机房中的汇聚交换机的选择根据小区规模而定，如:IS-3928P-EI只有4个光口，适用于规模不大的小区，QuidwayS6502则有更多的光口(12个)，费用也相对高。4)用户采用PPPOE拨号认证，或者采用Weh页面认证。方案一:EPON接入+FITB，见图2。方案说明:1)采用EPON进行接入，EPON的OLT设备放置于运营商侧的机房中，OLT上行至就近的城域网汇聚点，一级分光点置于小区的主机房内。采用2:N的分光器，对上行进行保护。2)分光器和楼道之间采用光纤到楼道，楼道中放置ONU设备，ONU出网线到用户的方式接入。ONU设备采用B类设备。考虑到全业务的竞争，可以采用带语音接入的ONU。3)用户采用PPPOE拨号认证，通过接入服务器(MA5200F,MA5200G等)连接到骨干城域网，或者采用Web页面认证。方案二:EPON接入+FTTH(光纤到户)，见图3。方案说明:1)采用EPON进行接入，EPON的OLT设备放置于运营商侧机房，OLT上行至就近的城域网汇聚点，一级分光点置于小区主机房内。采用2:N的分光器，对上行进行保护。2)采用光纤直接到用户，ONU设备采用A类设备，放置于用户家中。ONU通过光纤、分光器上连到OLT，接入城域网。如果有语音需求，可以采用带语音的ONU。3)用户采用PPPOE拨号认证，通过接入服务器(MA5200F,MA5200G等)连接到骨干城域网，或者采用Web页面认证。4)用于特殊需求的用户或者高端客户、重要的客户以及商务楼宇中的企业客户。方案三:EPON+交换机，见图4。方案说明:1)采用EPON进行接入，EPON的OLT设备放置于运营商侧机房，OLT上行至就近的城域网汇聚点，一级分光点置于小区主机房内。采用2:N的分光器对上行进行保护。2)主机房中放置A类ONU,ONU直接与汇聚交换机对接。可以看出，基于EPON的FTTX方式与传统的FTTX方式比较起来有很大的优势:1)节约光纤资源。EPON的分光能力，大大提高了单纤的片区覆盖能力。2)可以提供真正的FTTH。传统的光纤接入最多都是到大楼，很少有能到户的，而EPON则为光纤到户提供经济的解决方式。3)可以提供丰富的功能。传统的FT1'x只能提供数据接口，业务单一，而EPON的ONU还可以提供语音接口，并且随着业务的拓展，ONU可开发更多更灵活的接口。以上3种EPON的用户接入方式再配以类型丰富的ONU，基本能满足企业信息化，小区光纤到户，一网双吧等各种需求，并提供完备的解决方案。随着EPON技术的成熟和试点应用，EPON必将大规模应用于电信运营城市和农村的宽带接入和VoIP中，有效节省建设投资成本和运营成本。电子工程系专业综合课程设计成绩评定表专业：通信工程班级：B08231学号：20084023132姓名：陈书红课题名称基于EPON技术的小区组网方案研究设计任务与要求指导教师评语建议成绩：指导教师：课程小组评定评定成绩：课程负责入：2011年11月20日