城域光接入網(wǎng)工程設計.doc

本科生畢業(yè)設計（論文）摘 要論文的題目是“城域光接入網(wǎng)工程設計”，是通過光纖通信完成本地用戶業(yè)務接入，屬光纖接入網(wǎng)工程范疇。光纖通信具有傳輸容量大、傳輸損耗小、不怕電磁干擾等優(yōu)點廣泛應用于干線傳輸。在城域網(wǎng)和局域網(wǎng)中，目前光纖通信已發(fā)展到路邊FTTC，到大樓FTTB，到用戶FTTH。光纖通信在通信傳輸系統(tǒng)中占有越來越重要的位置。在世界范圍內(nèi)得到迅猛的發(fā)展和廣泛地應用，并在人們心中享有很高的聲譽。本工程為華光園小區(qū)接入工程設計。利用錦州電信城域網(wǎng)光傳輸環(huán)，將ONU（光網(wǎng)絡單元）光接入網(wǎng)業(yè)務接入中心局OLT（光線路終端）：錦州中心機房華光園小區(qū)接入點。設計目的是為華光園小區(qū)安裝1536個語音信號、80個ADSL用戶等，并考慮滿足該小區(qū)遠期業(yè)務增長的需求。設計包括綜合接入網(wǎng)設備ONUF02A、傳輸設備OptiX155/622H及其他配套設備的安裝設計。設計做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用，并充分利用原有設施，避免重復建設。關鍵詞：接入網(wǎng)；光纜；SDH同步數(shù)字系列；ONU光網(wǎng)絡單元 AbstractThe title of the dissertation is “The Design of Metropolitan Optical Access Network Engineering”, which can make the user access by using fiber communication. It belongs to the project of Fiber Access Network.Fiber communicating has the character of big capacity of delivering, low delivering cost, not being interrupted by electronics and magnetic field. So this technique is being used widely in main line communicating. In citys network and local network, up to now the fiber communicating has developed into FTTC (Fiber to the curb) and FTTB (Fiber to the building) and FTTH (Fiber to the home) .The fountain of fiber communicating is more important. In the world, this technique has been improved and used widely so it has very good reputation among users.This project for Hua Guangyuan plot turning on engineering design. Jinzhou use of optical telecommunications MAN ring, ONU (optical networking unit) OAN Services Access Centre, OLT (optical line terminal).Jinzhou center engine room - - Hua Guangyuan plot junction point.The design goal is the plot installs 1536 voice signals, 80ADSL users for Hua Guangyuan and so on, and considered that satisfies this plot forward service aggregate demand.The design includes optical integrate access network equipment ONUF02A(optical network unit), transmission equipment OptiX155/622H and other relating equipment to finish the project. The technique of the design must be advance, economical, safe, usable, using old equipments as possibly as and avoiding rebuilding.Key words:Accessing Network；Optical Fiber；SDH Synchronous Digital Hierarchy；ONU Fiber Network Unit目 錄第1章 概述11.1 光接入網(wǎng)的發(fā)展狀況與動力11.2 發(fā)展目標與意義21.3 系統(tǒng)分類與特點51.4 光接入網(wǎng)的設計考慮5第2章 光接入網(wǎng)72.1 光接入網(wǎng)的定義72.2 光接入網(wǎng)的參考配置和功能結構72.2.1 光接入網(wǎng)的參考配置72.2.2 光接入網(wǎng)的功能結構92.3 光接入網(wǎng)的拓撲結構112.4 SDH自愈網(wǎng)142.5 OAN的應用類型142.6 V5接口152.6.1 V5接口支持的業(yè)務162.6.2 V5接口的基本功能172.6.3 V5接口設備組網(wǎng)182.6.4 V5接口存在的問題19第3章 工程設計213.1 工程任務及目的213.2 光纖及光纜213.2.1 本工程對光纖的基本要求213.2.2 光纖的特性參數(shù)233.2.3 對光纜的基本要求253.3 本工程采用的接口263.4 時鐘同步273.5 SDH傳輸網(wǎng)絡的容量確定283.6 SDH傳輸速率293.7 工程建設方案303.7.1 接入網(wǎng)建設的原則303.7.2 本工程組網(wǎng)方案313.8 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)323.9 本工程接入網(wǎng)設備簡介343.10 話務量參數(shù)的選定353.11 工程配套設備36第4章 硬件配置及軟件實現(xiàn)374.1 Optix155/622H設備374.2 ONU面板384.3 OLT面板394.4 常用命令40參考文獻45致 謝46附錄47附錄59IV第1章 概述1.1 光接入網(wǎng)的發(fā)展狀況與動力早在20世紀80年代前期，一些發(fā)達國家開始研究光纖接入網(wǎng)的有關技術；80年代末期，光纖接入網(wǎng)的有關技術就趨于成熟，達到實用化程度。20世紀90年代初期，一些發(fā)達國家在相當多的城市里建起了實用化的光纖接入網(wǎng)；90年代中期，光纖接入網(wǎng)得到迅速發(fā)展，成為通信建設的一個熱點。就光纖接入網(wǎng)的技術標準而言，目前已基本形成。1996年，ITU-T通過了G.982建議，其目標主要是針對2Mbit/s以下速率的窄帶光纖接入網(wǎng)(NPON)系統(tǒng)；從1998年開始，ITU-T針對ATM寬帶無源光纖接入網(wǎng)(APON)，先后通過了G.983.1、G.983.2、G.983.3建議。另外，IEEE組織就以太網(wǎng)無源光接入網(wǎng)(EPON)也通過了相關標準。促使光纖接入網(wǎng)迅速發(fā)展的動力主要有兩個：一是市場需求；二是技術支持。其具體表現(xiàn)可歸納為如下幾點：（1）人們對多媒體和寬帶新業(yè)務的需求不斷提高。隨著信息化社會的不斷發(fā)展，人們不再滿足于一般的電話和廣播電視業(yè)務，許多新業(yè)務，特別是寬帶新業(yè)務的市場需求急劇增加。例如，計算機通信、高速數(shù)字傳真、信息貯存、電子郵件、遙測遙控、股市行情、會議電視、有線電視、高清晰度電視、視頻點播以及各種數(shù)據(jù)檢索等等。這些業(yè)務不僅種類繁多，而且對傳輸質量和可靠性的要求較高、而傳統(tǒng)的銅線接入網(wǎng)很難以較高的傳輸質量，支持上述多種新業(yè)務，因此不能滿足信息業(yè)務的市場需求。為了滿足信息業(yè)務的市場需求，人們必須研究和發(fā)展光纖接入網(wǎng)。（2）光纖接入網(wǎng)的技術已經(jīng)成熟。光通信技術的成熟與發(fā)展，使光纖接入網(wǎng)中用到的各種設備與部件，網(wǎng)絡設計與施工技術都達到了實用化水平，為光纖接入網(wǎng)的工程實現(xiàn)提供了有力的支持。（3）計算機網(wǎng)絡的發(fā)展要求用光纖支持局域網(wǎng)（LAN）構建與接入。光纖綜合局域網(wǎng)的成熟和發(fā)展，有有力地促進了光纖接入網(wǎng)的迅速發(fā)展。（4）一些銅線接入網(wǎng)需要改造和更新?lián)Q代?，F(xiàn)有的一些銅線接入網(wǎng)有許多難以克服的缺點和限制因素。例如，傳輸寬帶窄、損耗大、機線陳舊、維護費用高以及地下管道擁擠、擴容困難等。這種現(xiàn)狀很難適應當前和今后人們對通信的要求，因此必須加以必要的改造和更新?lián)Q代。 （5）光纖接入網(wǎng)的價格在下降。近年來，光纜與光器件的價格持續(xù)下降；而銅纜的價格卻持續(xù)上升。光纖接入網(wǎng)的初裝費用已經(jīng)下降到接近銅線接入網(wǎng)的水平。在傳輸距離大約為23km以上時，光纖接入網(wǎng)的費用已經(jīng)低于銅線接入網(wǎng)。在這種情況下，采用光纖接入網(wǎng)替代需要改造和更新的銅線接入網(wǎng)，當然是最佳選擇。（6）引入光纖接入網(wǎng)是實現(xiàn)全光通信的需要。光纖作為一種傳輸媒質，它具有極寬的傳輸帶寬（可用帶寬達50THz（1THz=Hz）和較小的傳輸衰減（工作于1550nm波長的單模光纖的最小傳輸衰減可達0.2dB/km）,因此，成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中長途干線傳輸和局間中繼傳輸?shù)闹饕侄?。長途有線傳輸中傳統(tǒng)的電通信方式正在逐步向光通信方式過渡。光通信的繼續(xù)發(fā)展，必然向接入網(wǎng)延伸，這是現(xiàn)代通信網(wǎng)實現(xiàn)全光通信的需要。而且，只有引入光纖接入網(wǎng)，才能從根本上解決接入網(wǎng)的“瓶頸效應”問題，才能真正實現(xiàn)用戶端到端的信息高速公路。所以，光纖接入網(wǎng)是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。目前，限制光纖接入網(wǎng)發(fā)展的主要因素是用戶的經(jīng)濟承受能力，而不是技術問題。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，光纖接入網(wǎng)將會不斷擴大。盡管銅線接入網(wǎng)在目前接入網(wǎng)中仍然占據(jù)著支配地位，但從發(fā)展的觀點看，光纖接入網(wǎng)最終取代銅線接入網(wǎng)只是時間問題。1.2 發(fā)展目標與意義光纖接入網(wǎng)的發(fā)展目標，可以歸納為如下幾點： 提供從窄帶到寬帶多種業(yè)務； 建設適應未來需要的通信基礎設施； 實現(xiàn)靈活的高可靠性的網(wǎng)絡結構； 進一步提高網(wǎng)絡的使用效率； 降低網(wǎng)絡結構的實現(xiàn)成本。引入光纖接入網(wǎng)的重要意義不僅在于可以從根本上解決接入網(wǎng)的“瓶頸效應”問題，而且還將整個電信網(wǎng)的結構發(fā)生根本性變化。由于光纖具有傳輸帶寬寬和傳輸損耗小的突出優(yōu)點，因此引入光纖接入網(wǎng)可以使接入線路的傳輸距離大大延長，從而使接入網(wǎng)的覆蓋范圍擴大，如圖1.1所示。圖1.1 光纖接入網(wǎng)與銅線接入網(wǎng)服務區(qū)的比較這樣，可以減少整個電信網(wǎng)的節(jié)點數(shù)量，從而使整個電信網(wǎng)的結構更加簡化。引入光纖接入網(wǎng)還將利于全光通信網(wǎng)的實現(xiàn)，這將使電信網(wǎng)的結構發(fā)生重大變化，使其從繁雜、不靈活、低效與低可靠性的傳統(tǒng)網(wǎng)絡結構向簡化、靈活、高效與高可靠性的現(xiàn)代網(wǎng)絡結構演進。圖1.2示出市內(nèi)電信網(wǎng)的兩種結構模型。圖1.2（a）為市內(nèi)電信網(wǎng)的傳統(tǒng)結構模型，其特點是： 網(wǎng)絡節(jié)點多，設備繁雜，投資費用高； 節(jié)點之間不分層次，采用互聯(lián)方式； 業(yè)務種類少，用戶使用寬帶窄； 調(diào)度不靈活，網(wǎng)絡使用效率低； 可靠性差； 維護費用高。圖1.2市內(nèi)電信網(wǎng)的演變圖1.2(b)為引入光纖接入網(wǎng)后市內(nèi)電信網(wǎng)的現(xiàn)代結構模型，其特點是： 網(wǎng)絡節(jié)點少，結構簡單，投資費用低； 接入網(wǎng)分饋線網(wǎng)和配線網(wǎng)兩個層次，其饋線網(wǎng)一般采用環(huán)型鏈路； 業(yè)務種類繁多，用戶使用帶寬寬； 調(diào)度靈活，網(wǎng)絡使用效率高； 采用環(huán)型網(wǎng)，可靠性高； 網(wǎng)絡智能化水平高，維護費用低。電信網(wǎng)的現(xiàn)代結構與傳統(tǒng)結構相比，具有三個顯著特點：一是用戶區(qū)的寬帶化，可以提供多種新業(yè)務，特別是寬帶新業(yè)務；二是網(wǎng)絡的層次化，從端局到遠端之間的傳輸網(wǎng)擔負主干線任務，從遠端到用戶之間的傳輸網(wǎng)擔負支線任務，簡化了網(wǎng)絡結構，節(jié)省了建設投資；三是環(huán)型網(wǎng)結構，使網(wǎng)絡可靠性顯著提高。這種網(wǎng)絡結構不僅便于進行業(yè)務的靈活調(diào)度和網(wǎng)路的靈活組織，使網(wǎng)絡資源得到充分共享，是網(wǎng)絡效能得到最大發(fā)揮，而且也為新業(yè)務和新技術的平穩(wěn)引入提供了基本平臺。1.3 系統(tǒng)分類與特點光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)可分為兩大類，即有源光網(wǎng)絡（AON-Active Optical Network）系統(tǒng)與無源光網(wǎng)絡(PON-Passive Optical Network)系統(tǒng)。兩者的區(qū)別在于光配線網(wǎng)中所采用的分（合）路設備：前者采用PDH或SDH有源電復用設備作為分（合）路設備；而后者采用簡單的無源光分路器作為分（合）設備。AON系統(tǒng)的主要特點是：存在有源電復用設備造成的傳輸“瓶頸效應”，且系統(tǒng)成本與維護費用高；PON系統(tǒng)的主要特點則與其相反，即不存在有源電復用設備造成的傳輸“瓶頸效應”，故能充分利用的寬帶傳輸特性，同時具有系統(tǒng)成本與維護費用低、業(yè)務透明等一系列優(yōu)點。與AON相比，PON的發(fā)展更為迅速。PON已由早期的窄帶接入PON (NPON)發(fā)展到目前的寬帶接入PON(BPON)。根據(jù)所采用的傳輸技術不同，目前BPON又出現(xiàn)了APON和EPON兩類：前者采用ATM傳輸技術；后者采用以太網(wǎng)傳輸技術。1.4 光接入網(wǎng)的設計考慮綜上所述，各種網(wǎng)絡結構各有其特點，因而在網(wǎng)絡結構選擇和設計時要綜合考慮現(xiàn)有的或規(guī)劃的遠端局站的地理位置、重要性、需要提供的業(yè)務（窄帶/寬帶、單向/雙向）、保護要求、經(jīng)濟性以及維護管理考慮等。通常接入網(wǎng)采用PDH系統(tǒng)時，雙星結構和樹形結構是兩種最經(jīng)濟的適合小企事業(yè)用戶和住宅居民用戶的結構，而星形則適合于幾十線以上的大企事業(yè)用戶。采用SDH系統(tǒng)時，原則上適于任何結構，初期主要應用為雙星結構和總線結構，以后將會應用較多的環(huán)形結構。實際網(wǎng)絡的具體結構則更加多樣化?？傊?，光纖接入網(wǎng)的設計有個優(yōu)化問題，這取決于許多經(jīng)濟的和技術上的諸多因素。概括起來有如下幾點：1、技術方面的因素1）帶寬能力。是窄帶業(yè)務或是寬帶業(yè)務，或者是兩者兼有。近期（35年）和中遠期（710年，或更長）有何變化？2）業(yè)務范圍和可能提出的新業(yè)務要求。3）網(wǎng)絡維護、管理和安全考慮。4）何種線路、設備及元部件性能最優(yōu)良。5）何種網(wǎng)絡結構能滿足技術要求。2、經(jīng)濟方面因素1）何種網(wǎng)絡結構共享線路與設備（包括元器件）最顯著。2）何種網(wǎng)絡布局、節(jié)點設置最省投資。3）何種設備、部件最省錢。4）其他，包括施工方法、施工周期、工作壽命以及網(wǎng)絡生存能力等。3、地理環(huán)境與人口因素1）網(wǎng)絡范圍內(nèi)的地理位置。2）網(wǎng)絡區(qū)域的環(huán)境條件，包括氣象條件。3）人口分布與發(fā)展。4）網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)將來可能發(fā)生的重大變化，如新人口住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)以及新工業(yè)區(qū)等。4、規(guī)劃化和標準化因素1）網(wǎng)絡接口、各種接口、速率等級等應符合國際標準和國家標準，并在具體做法上規(guī)范化。2）選用的線路、設備、零部件等應符合有關規(guī)定和標準。以上是選擇和實際光纖用戶時必須考慮的因素。第2章 光接入網(wǎng)2.1 光接入網(wǎng)的定義一個接入鏈路定義為一個給定的網(wǎng)絡接口(V)和單個用戶接口(T)之間的全部傳輸手段。由于網(wǎng)絡側和用戶側不同，因此接入鏈路不對稱。光接入網(wǎng)(OAN)定義為共享相同網(wǎng)絡側接口并由光接入傳輸系統(tǒng)所支持的接入鏈路群。由一個光線路終端（OLT）、至少一個光配線網(wǎng)（ODN）、至少一個光網(wǎng)絡單元（ONU）及適配設施（AF）組成，可能包含若干與同一OLT相連的ODN。如圖2.1所示。圖2.1 光接入網(wǎng)的基本框圖2.2 光接入網(wǎng)的參考配置和功能結構2.2.1 光接入網(wǎng)的參考配置由光接入網(wǎng)(OAN)的定義可以看到，一般情況下，OAN是一個點對多點的光傳輸系統(tǒng)。從系統(tǒng)配置上可分為無源光網(wǎng)絡(PON)和有源光網(wǎng)絡(AON)，如圖2.2所示。圖2.2中的英文縮寫詞含義如下：ODN：光配線網(wǎng)絡，它是OLT和ONU之間的光傳輸媒質，由無源光器件組成。OLT：光線路終端。它提供OAN網(wǎng)絡側接口，并且連接一個或多個ODN。ONU：光網(wǎng)絡單元。它提供OAN用戶側接口，并且連接一個ODN。ODT：光遠程終端。由光有源設備組成。AF：適配功能。UNI：用戶網(wǎng)絡接口。SNI；業(yè)務節(jié)點接口。S：光發(fā)送參考點。R：光接收參考點。V：與業(yè)務節(jié)點間的參考點。T：與用戶終端間的參考點。a：AF與ONU間的參考點。圖2.2 光接入網(wǎng)的參考配置無源光網(wǎng)絡由于在OLT和ONU之間沒有任何有源電子設備，對各種業(yè)務呈透明狀態(tài)，易于升級擴容，便于維護管理。ITU-T根據(jù)技術推動和市場導向的方針，制定G.982“支持ISDN基群速率的光接入網(wǎng)”、正在制定G.PONB“支持大于ISDN基群速率的光接入網(wǎng)”等兩個建議。該系統(tǒng)由于其低的接入成本，受到很多電信主管部門和運營部門的重視。不足之處是OLT與ONU之間的距離和容量受到一定的限制。有源光網(wǎng)絡中，用有源設備或網(wǎng)絡系統(tǒng)（如SDH環(huán)網(wǎng)）的ODT代替無源光網(wǎng)絡中的ODN，傳輸距離和容量大大增加，易于擴展帶寬，網(wǎng)絡規(guī)劃和運行的靈活性大。不足的地方是有源設備需要機房、供電、維護等。兩種網(wǎng)絡的綜合使用，構成能接入不同容量的用戶，提供窄帶業(yè)務員、寬帶業(yè)務的光接入網(wǎng)?？偟膩碚f，隨著信息傳輸向全數(shù)字化過渡，光接入方式必然成為寬帶接入網(wǎng)的最終解決方法。目前，用戶網(wǎng)光纖化主要有兩個途徑，一是基于現(xiàn)有電話銅纜用戶網(wǎng)，引入光纖和光接入傳輸系統(tǒng)、改造成光接入網(wǎng)。二是基于有線電視（CATV）同軸電纜網(wǎng)，引入光纖和光傳輸系統(tǒng)，改造成光纖、同軸混合網(wǎng)(HFC)，它是CATV網(wǎng)和電話網(wǎng)結合的產(chǎn)物，是目前將光纖逐漸推向用戶的一種較經(jīng)濟的方式。2.2.2 光接入網(wǎng)的功能結構圖2.2上半部分從業(yè)務節(jié)點接口（V接口）到用戶網(wǎng)絡接口（T接口）稱為無源光接入鏈路。光接入網(wǎng)可以定義為共享同一網(wǎng)絡側接口，且由光接入傳輸系統(tǒng)支持的一系列接入鏈路，它由光線路終端（OLT）、光配線網(wǎng)（ODN）、光網(wǎng)絡單元（ONU）及適配功能（AF）組成。用戶網(wǎng)絡接口（UNI）與中心局（CO）的不同交換接口相連以支持不同的業(yè)務，光線路終端通過光配線網(wǎng)與若干光網(wǎng)絡單元相連。光網(wǎng)絡單元通過用戶網(wǎng)絡接口為一個或多個用戶服務。在無源光網(wǎng)絡中，ODN為采用無源光分支器件的點到多點結構。下面對幾個主要功能結構的作用作一簡要介紹。1、光線路終端（OLT）為光接入網(wǎng)提供至少一個與本地交換機的接口。OLT可以直接設在本地交換機處，也可以設置在遠端，與遠端集中器或復用接口，分離交換和非交換業(yè)務，管理來自光網(wǎng)絡單元的信令和監(jiān)控信息，為ONU及本身提供維護和供給功能。其功能框圖如2.3所示。圖2.3 OLT功能框圖為了使客戶得到更多的選擇，華為開發(fā)了SmartAXMA5680T全光接入平臺，該平臺可同時支持GPON、EPON和P2P三種主流的光接入技術，支持GPON、EPON、P2P業(yè)務單板混插，能夠靈活適應不同的場景和業(yè)務需求，為客戶的技術選擇和將來的技術升級提供了有力的保障和便利。2、光配線網(wǎng)為OLT和ONU提供光傳輸手段，完成光信號功率的分配。ODN是由無源光器件（諸如光纖光纜、光連接器、光分路器和波分復用器等）組成的純無源光配線網(wǎng)，其拓撲結構一般為樹形、星型及總線型。其中樹形拓撲結構如圖2.4所示。圖2.4 ODN結構在ODN中用到的主要無源光器件有：光纖、光纜、光連接器、光分路器和光放大器等。目前，華為已為全球多個運營商提供ODN咨詢、網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)絡工程設計和工程實施等方面的服務，積累了豐富的項目實施經(jīng)驗，可為客戶提供全面的ODN解決方案。3、光網(wǎng)絡單元（ONU）提供用戶側通往ODN的光接口。其網(wǎng)絡側是光接口，而用戶側是電接口，因此光網(wǎng)絡單元需要光/電和電/光轉換功能，還要完成對語音信號的數(shù)/模和模/數(shù)轉換、復用、信令處理和維護管理功能。根據(jù)ONU在光接入網(wǎng)中所處的位置不同，可以將光接入網(wǎng)劃分為三種類型，即光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)和光纖到家(FTTH)。ONU的結構框圖如圖2.5所示。圖2.5 ONU功能框圖4、適配功能（AF）為ONU和與用戶設備提供適配功能，具體物理實現(xiàn)則既可以包含在ONU內(nèi)，也可以完全獨立。以FTTC為例，ONU與基本速率NT1（相當AF）在物理上是分開的。當ONU與AF獨立時，則AF還要提供在最后一段引入線上的業(yè)務傳送功能。 圖2.2中發(fā)送參考點S是緊靠在發(fā)送機（ONU或OLT）光連接器前的光線點；a參考點是ONU與AF之間的參考點；V參考點是用戶接入網(wǎng)與業(yè)務節(jié)點間參考點；T參考點是用戶網(wǎng)絡接口參考點；Q3是網(wǎng)管接口，通過Q3接口可與電信管理網(wǎng)(TMN)相連，TMN實施對OAN的操作管理維護(OAN)功能。有源光網(wǎng)絡（AON）的參考配置見圖2.2中的下半部分，主要由光線路終端(OLT)、光遠程終端(ODT)、光網(wǎng)絡單元(ONU)、適配功能單元(AF)和光纖傳輸線路構成。ODT可以是一個有源復用設備、遠端集線器(HUB)，也可以是一個環(huán)網(wǎng)，其主要功能與OLT類似，故也稱為遠端光線路終端(ROLT)。AON與PON主要區(qū)別在ODT與ODN，AON中的ODT包括有源設備或網(wǎng)絡系統(tǒng)（如SDH環(huán)網(wǎng)），同時也可以包括ODN的功能。一般有源光網(wǎng)絡屬于一點對多點的光通信系統(tǒng)，其中點對多點的光通信系統(tǒng)僅是一個特例，即只有一對OLT和ONU。例如，ODT可以包括通用的用戶環(huán)路光纖傳輸系統(tǒng)（UDLC，也稱為用戶環(huán)路載波SLC）、靈活接入的用戶環(huán)路光纖傳輸系統(tǒng)(FDLC)、綜合的用戶環(huán)路光纖傳輸系統(tǒng)(IDLC)、普通的PDH系統(tǒng)、SPDH系統(tǒng)、PSDH系統(tǒng)、SDH網(wǎng)絡等等。2.3 光接入網(wǎng)的拓撲結構光纖接入網(wǎng)的拓撲結構是其基礎技術之一。所謂拓撲結構泛指網(wǎng)絡的布局和形狀，進一步可分為物理配置結構和邏輯配置結構。物理配置結構指網(wǎng)絡節(jié)點、傳輸鏈路的布局和幾何排列，反應物理形狀和物理上的連接性。邏輯配置結構指各信號通道在光纖中使用的方式，反應了網(wǎng)絡的邏輯形狀和邏輯上的連接性。一個物理配置結構可以同時支持幾種不同的邏輯配置結構。通常，邏輯配置結構決定了業(yè)務特性（如單向廣播還是雙向交互型業(yè)務），而且比較容易修改。物理配置結構決定了給定結構最終可以獲得的可靠性，而且難以修改，希望有較長時間的穩(wěn)定性。網(wǎng)絡拓撲結構對網(wǎng)絡設計、功能配置、可靠性等有重要影響。本論文著重從物理配置結構的角度介紹各種主要實用光纖接入網(wǎng)結構的特點。1、總線型結構總線型結構有一條共享主干信道。該信道可使用一根雙向傳輸?shù)墓饫w線路或兩根單向傳輸?shù)墓饫w線路，線路終點不閉合，各個終端用光耦合器互連到共享信道上，采用時分多路、頻分多路等方法使各節(jié)點共享同一條信道。從端局發(fā)出的信號為所有用戶所接收，每個用戶根據(jù)所用復用方法挑選出屬于自己的信號，因而只要總線帶寬足夠寬，不僅傳送低速雙向業(yè)務沒有問題，而且傳送分配型業(yè)務也沒有問題。這種網(wǎng)絡的主要優(yōu)點是結構簡單，增減節(jié)點容易，一個節(jié)點功能出故障時不會影響其他節(jié)點，由于共享主干信道而造價相對較低。但缺點是損耗累積，用戶接收機的動態(tài)范圍要求較高，對主干光纖的依賴性太強，總線本身出故障時網(wǎng)絡將受到損害。2、單星形結構該結構是用光纖將位于電信交換局的OLT與用戶直接相連，基本上都是點對點的連接，與現(xiàn)有銅纜接入網(wǎng)的結構相似。每戶都有單獨的一對線，直接連到電信局。因此，單星型可與原有銅線網(wǎng)絡兼容；用戶之間互相獨立，保密性好，升級和擴容容易，只要兩端的設備一換就可開通新業(yè)務，適應性強。缺點是成本太高，每戶都需要單獨的一對光纖或一根光纖雙向波分復用，要通向千家萬戶，就需要上千芯的光纜，難于處理，而又每戶都需要專用的光源和檢測器，相當復雜?？傊?，星形結構優(yōu)質服務和成本高的特點決定了它十分適合于傳輸成本相對于交換成本較低的場合，如幾十線以上的大型企業(yè)事業(yè)用戶就是這種結構的最佳服務對象，靈活接入復用器也是適合這種應用場合的系統(tǒng)。 3、雙星形結構雙星形結構是單星形結構的改進結構，適合于網(wǎng)徑更大的范圍。在每一條線路中設置遠端分配單元(RDU)，節(jié)點功能越多，則網(wǎng)絡性能越佳。遠端分配單元主要是將信息分別送入每個用戶，并把用戶的上行信息集中送入端局。其節(jié)點是由無源器件所組成，又稱為無源雙星形網(wǎng)絡，簡稱雙星網(wǎng)絡。此時，無源器件用來完成選路、交接和測試功能，例如用星形耦合器，采用波分復用或時分復用來分離不同通路。這種網(wǎng)絡有許多優(yōu)點，是目前采用較多的一種結構。由于RDU將一些用戶信息流復用后在一根光纖中傳輸，所以能夠做到光、電器件和傳輸媒介的共享，降低了每個用戶的成本。此外，維護費用低，使用壽命長，易于擴容升級，業(yè)務變換更靈活，能充分利用光纖的帶寬。而且容易與B-ISDN銜接，所以該結構被廣泛應用。4、有源雙星形結構它在中心局的OLT與用戶之間增加了一個有源節(jié)點。中心局與有源節(jié)點之間共用光纖，利用時分復用(TDM)或頻分復用(FDM)傳送較大容量的信息，到有源節(jié)點處再換成較小容量的信息流，傳到千家萬戶。其優(yōu)點是靈活性較強，中心局與有源節(jié)點間共用光纖，光纜芯數(shù)較少，降低了費用。缺點是有源節(jié)點部分復雜，成本高，維護不方便；另外，如要引入寬帶新業(yè)務，將系統(tǒng)升級，則需將所有的光電設備都更換，或采用波分復用疊加的方案，這比較困難?？傊?，有源雙星形結構是一種經(jīng)濟的演進的網(wǎng)絡結構，很適用于傳輸距離較遠，用戶密度較高的企事業(yè)用戶和住宅居民用戶區(qū)。特別是遠端節(jié)點采用SDH復用器的雙星結構不僅覆蓋距離遠，而且容易升級至高帶寬，利用SDH特點可以靈活地向用戶單元分配所需的任意帶寬。5、無源多星形結構這種結構保持了雙星形結構饋線光纖容量共享的優(yōu)點，雖然要在一個或多個位置進行無源分路，需要許多光分路耦合器，但此結構在光纖帶寬方面的利用則更為有效。若有眾多用戶被收容在網(wǎng)絡內(nèi)時，網(wǎng)絡初建費用將會明顯降低。6、樹形結構這種網(wǎng)絡結構采用了較多的光分路耦合器，即光無源分路器，因而也叫無源光網(wǎng)絡，由于在交換箱（相當于遠端局）和分線盒等位置采用光分路耦合器進行光功率（即光信號）分配，因此，光纖可以共享。此外，除了端局和用戶終端之外不包括任何有源器件，因而，對帶寬、波長和傳輸方法沒有任何限制，但是樹形結構保密性容易受損，用戶側收發(fā)設備較復雜?？傊?，這種結構十分適合那些目前僅有4線以上電話業(yè)務需求，而對雙向寬帶業(yè)務需求不迫切或不明朗的小企事業(yè)用戶和住宅居民用戶，特別是新建區(qū)。7、環(huán)形結構這種結構的所有節(jié)點都共用同一條公共鏈路，形成一個環(huán)型封閉回路，節(jié)點之間也可以雙向傳輸。其優(yōu)點是提高了線路設定的自由度和靈活性，環(huán)型結構的自愈功能大大提高了網(wǎng)絡的可靠性。環(huán)型結構的傳輸速率較高，價格較貴，在目前的接入網(wǎng)中應用不多。以上是光纖接入網(wǎng)的一些典型結構，而在實際的工作中，除了采用上述的網(wǎng)絡拓撲結構外，還可使用有源和無源網(wǎng)絡并用以及多種拓撲結構相結合，即所謂的混合結構網(wǎng)。這樣做主要是根據(jù)客觀實際需要而定。各種拓撲結構的性能比較：在這一節(jié)中我們較詳細地介紹了光纖用戶網(wǎng)的拓撲結構及主要性能?，F(xiàn)在將其中最基本的四種結構，即總線型、星形、環(huán)形以及樹形進行匯總性比較。并且，除了經(jīng)濟性外，偏重于網(wǎng)絡的運轉、維護、管理以及在發(fā)展過程中的適應性?，F(xiàn)將比較結果結構示于表2.1。表2.1 各種拓撲結構的性能比較比較內(nèi)容總線形星形環(huán)形樹形成本投資（光纜與低最高低低續(xù)表電子器件）維護與運行測試很困難清除故障所需時間長較好測試困難需光功率分配器和光網(wǎng)絡單元安全性能很安全安全很安全很安全可靠性比較好最差很好比較好用戶規(guī)模適于中等規(guī)模適于大規(guī)模適合于有選擇性用戶適于大規(guī)模新業(yè)務要求容易提供容易提供向每個用戶提供較困難向每個用戶提供較困難帶寬能力高速數(shù)據(jù)基群接入視頻基群接入基群接入和視頻高速2.4 SDH自愈網(wǎng) 最簡單的自愈網(wǎng)形式是自動線路保護倒換，基本原理是當出現(xiàn)故障時，自動把信息從工作通道倒換到保護通道，恢復業(yè)務的正常傳送。其結構有兩種保護方式：1+1和1+N。 a.1+1保護：1+1方式采用并發(fā)優(yōu)收，即在發(fā)送端永久的把工作段和保護段相連接，而在接收端同時監(jiān)控工作段和保護段上的信息。正常工作，從工作段下載信號；當出現(xiàn)故障時，從保護段下載信號。 b.1+N：N=114。自愈網(wǎng)有一個保護段，N個工作段（保護段由N個工作段公用，當其中任意一個工作段出現(xiàn)故障時，均可確保出現(xiàn)故障的工作段上的信息倒換到保護段。 正常工作時，可將保護段用來傳輸額外業(yè)務，但一旦需要保護倒換時，額外的業(yè)務將隨之丟失。2.5 OAN的應用類型一般來說，從中心局的交換機輸出的電信號，經(jīng)過位于中心局的光終端設備光線路終端(OLT)變成光信號，經(jīng)光纖傳輸后，到達用戶附近的光終端設備光網(wǎng)絡單元(ONU)，變換成電信號后，傳至用戶設備。根據(jù)光纖向用戶延伸的距離，即ONU所設置的位置，光纖接入網(wǎng)又有多種應用形式：（1）光纖到家，F(xiàn)iber to the Home(FTTH)；（2）光纖到路邊，F(xiàn)iber to the Curb (FTTC)；（3）光纖到大樓，F(xiàn)iber to the Building(FTTB)；（4）光纖到辦公室，F(xiàn)iber to the Office(FTTO)；（5）光纖到樓層，F(xiàn)iber to the Floor(FTTF)；（6）光纖到小區(qū)，F(xiàn)iber to the Zone (FTTZ)；（7）光纖到電桿，F(xiàn)iber to the Pole(FTTP)；（8）光纖到鄰里，F(xiàn)iber to the Neighbourhood(FTTN)；（9）光纖到門，F(xiàn)iber to the Door(FTTD)；（10）光纖到遠端單元，F(xiàn)iber to the Remote unit(FTTR)；其中最主要的是光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)和光纖到家(FTTH)這三種形式。FTTC主要是為住宅用戶提供服務的，ONU設置在路邊，即用戶住宅附近，從ONU出來的電信號再傳送到各個用戶，一般用同軸電纜傳送視像業(yè)務，用雙絞線傳送普通電話業(yè)務。FTTB的ONU設置在大樓內(nèi)的配線箱處，主要用于綜合性大樓、遠程醫(yī)療、遠程教育及大型娛樂場所，為大中型企事業(yè)及商業(yè)用戶服務，提供高速數(shù)據(jù)、電子商務、可視圖文等寬帶業(yè)務。FTTH是將ONU 放置在用戶住宅內(nèi)，為家庭用戶提供各種綜合寬帶業(yè)務，F(xiàn)TTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的最終目標，但是每一用戶都需一對光纖和專用的ONU，因而成本昂貴，實現(xiàn)起來非常困難。如圖2.6所示。圖2.6 光接入網(wǎng)的應用類型2.6 V5接口為了支持不同的業(yè)務，接入網(wǎng)可能需要不同的接口，而且其用戶側與交換機側的接口可能是不對稱的。隨著光纖和數(shù)字用戶傳輸系統(tǒng)的引入，數(shù)字業(yè)務的要求，AN必須做到在本地交換機（LE）到用戶終端（TE）之間實現(xiàn)透明的數(shù)字連接，這要求本地交換機提供數(shù)字用戶接入能力，為此開發(fā)了本地交換機用戶側接口，通稱為V接口，在AN中，用戶側為Z接口和T接口，交換機側的接口為V接口。它們的位置如圖2.7所示。圖2.7 V接口在接入網(wǎng)中的位置V5接口根據(jù)速率的不同，分為V5.1接口和 V5.2接口。V5.1接口通過制定升級，可變?yōu)閂5.2接口。V5接口是AN與LE間的開放接口。V5.1接口用一條2.048Mbit/s鏈路連接LE與AN。他所對應的AN不含集中器功能，它支持PSTN（包括單用戶和PABX）接入，ISDN基本接入（2B+D）。V5.1在連接小規(guī)模的接入網(wǎng)時使用。V5.2接口由多個（最多16個）2.048Mbit/s鏈路支持，它對應的AN可含集中器功能，除支持V5.1接口的業(yè)務外，還可支持ISDN基群速率接入，即支持30 B+D，或支持，和業(yè)務。上述接入類型對應的業(yè)務可以是按需或租用線路（永久或半永久）。因此V5.1可以看成是 V5.2的一個子集。一個AN可以有多個V5接口，每個V5接口可以連到一個LE或通過重新配置與另一個LE并聯(lián)。屬于同一用戶的不同用戶端可以用同一個或不同的V5接口來配置，但一個用戶端僅由一個V5接口所服務。2.6.1 V5接口支持的業(yè)務V5接口支持的業(yè)務包括：（1）電話用戶的接入支持一個模擬用戶的接入，也支持用戶交換機的接入。其中的用戶信令可以是雙音多頻（DTMF）信號或者線路狀態(tài)信號，并且對用戶的附加業(yè)務沒有影響。在使用用戶交換機的情況下，也支持用戶直接撥入功能。（2）ISDN接入用戶可以以S/T參考點的2B+D方式接入，也可以使用T參考點的30B+D方式接入。B通道的承載業(yè)務和補充業(yè)務均不受限制，D通道的分組業(yè)務和補充業(yè)務也不受限制。（3）專線用于沒有帶外信令的半永久租用線路或者永久租用線路，可以是模擬用戶，也可以是數(shù)字用戶。半永久租用線路通過V5接口，永久租用線路旁通V5接口。2.6.2 V5接口的基本功能圖2.8給出了V5接口的功能描述，它表示了通過V5接口需要傳遞的信息及所實現(xiàn)的控制功能。圖2.8 V5接口功能描述但在推廣應用V5接口時應注意如下幾個問題：（1）V5.1接口具有復用功能的特性，適用于數(shù)據(jù)租用線業(yè)務用戶較多的地方。（2）V5.2接口具有集成功能，適合在用戶密集的地方采用，對于用戶密度低的地方，宜采用V5.1接口。（3） 對于全部是模擬電話業(yè)務的情況，不一定要采用V5接口，但如引入ISDN業(yè)務時，宜采用V5接口。（4） V5接口的選用也要注意AN設備和技術，對于固定無線接入設備和HFC設備，宜采用V5.2接口。（5）在引入不同廠商的V5接口設備時，必須同時注意解決好AN的網(wǎng)管和維護問題，以保證全網(wǎng)的服務質量和服務水平不受影響?？傊琕5接口是國際電聯(lián)為發(fā)展AN而專門制定的接口規(guī)范，它符合傳輸網(wǎng)絡的表針及AN今后的組網(wǎng)發(fā)展趨勢。實現(xiàn)統(tǒng)一的V5接口是實現(xiàn)向用戶提供綜合接入和引入多廠商競爭的關鍵。目前國內(nèi)許多城市都在進行V5接口試驗，接入方式包括有線和無線。國內(nèi)一些主要交換機廠家都在積極開發(fā)V5接口，如：貝爾的S-1240將提供V5.1接口；大唐的SP30交換機可提供V5.2接口；中興ZXJ10交換機可提供V5.1及V5.2接口；華為的C&C08交換機可提供V5.2接口。2.6.3 V5接口設備組網(wǎng)通過開放的V5接口設備，LE可以通過AN接納各種接入設備。同一AN的多個V5接口既可以連接到一個LE，也可連接到多個LE；同一AN的不同用戶端口既可指配給某一個V5接口，也可指配給多個V5接口。這不僅使得組網(wǎng)方式變得靈活，促使網(wǎng)絡向著有線/無線相結合的方向發(fā)展，而且提高了網(wǎng)絡的安全性與可靠性。目前V5接口主要組網(wǎng)方式如圖2.9和圖2.10所示。圖2.9 由局端處理的V5組網(wǎng)方案圖2.10 由遠端AN處理的V5組網(wǎng)V5接口設備一般由局端（CT-Centre Terminal）和遠端（RT-Remote Terminal）兩部分組成，中間是傳輸線路。根據(jù)V5協(xié)議是在局端處理還是在遠端處理，V5接口設備可分為局端終接型（如圖2.9示）和遠端終接型（如圖2.10示）兩種類型。對于局端終接型設備，局端和遠端之間既可采用非標準的內(nèi)部信令，也可采用標準信令，如采用V5標準信令。對于遠端終接型設備，V5協(xié)議處理與交叉集線均在遠端完成，局端可簡化成透明傳輸光端機，甚至可以借用原來已存在的光傳輸系統(tǒng)。遠端終接型設備特別適合于全利用度的大容量系統(tǒng)。在一點對多點的網(wǎng)絡結構中，如果點多而每點所需容量較小，遠端終接方式可能不太經(jīng)濟。另外，在條件較差的站點，復雜的遠端設備也不利于維護。到底采用遠端接結設備還是局端終接，應因地制宜地選用。對用戶來說，大可不必關心設備的終接方式，只要性能優(yōu)越、穩(wěn)定可靠，就是好的選擇。集線器既可以位于局端也可以位于遠端。局端集線的優(yōu)點是可以實現(xiàn)全利用度的交叉，遠端的所有用戶可以共享所有可用的承載通路；缺點是只有在局端和遠端間有足夠的傳輸帶寬時，才能接入足夠多的用戶。遠端集線時局端可以做得較簡單，卻是以電路分群為代價，只能部分交叉。部分交換機廠家的V5接口設備就是這樣做的。2.6.4 V5接口存在的問題V5接口作為標準化、綜合化、開放式的SNI接口，已受到各國電信部門的重視，并在AN建設中得到廣泛應用。通過應用，人們發(fā)現(xiàn)V5接口還存在以下問題，其標準化工作還需進一步完善。1、網(wǎng)絡管理困難為便于未來新業(yè)務的引入，ITU-T并沒有把AN的管理交由SN統(tǒng)一實施，而是經(jīng)標準化的Q3接口將其納入到TMN來協(xié)調(diào)實施。而V5接口目前并未定義管理協(xié)議。因而，各廠家在提供不同交換設備或接入設備的同時，也提供了各自不同的管理接口，使得網(wǎng)絡運營者難以在統(tǒng)一的管理平臺上對不同廠家的LE和AN設備實施管理，從而造成協(xié)調(diào)困難，阻礙了AN的發(fā)展過程。因此，必須盡快制定相應的網(wǎng)管規(guī)范，建立統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺，以利于AN在全網(wǎng)的快速發(fā)展 。2、維護測試不便V5接口的引入，使得原先由LE統(tǒng)一管理的用戶號碼和用戶端口變成由LE和AN設備分別來管理。對于AN的用戶端口，不能通過LE直接對其進行維護測試。當出現(xiàn)故障后，須由LE通過號碼查出相應的L3addr（PSTN用戶端口第三層地址）或Efaddr（ISDN用戶端口封裝地址），交由AN實施維護測試。顯然，這給維護測試工作帶來了不便。因此，必須盡快制定相應規(guī)范，建立112測量中心對局內(nèi)用戶和AN用戶實施統(tǒng)一的維護測試，以確保服務質量。第3章 工程設計3.1 工程任務及目的本次工程設計是根據(jù)自己所學的知識及結合實際狀況來模擬設計錦州市華光園小區(qū)住宅用戶光接入網(wǎng)系統(tǒng)工程。窄帶語音部分： 窄帶語音部分容量滿足小區(qū)用戶的固定電話要求，根據(jù)需求電話交換接入設備ONU單元512線。ONU用戶線路接口板ASL主接語音用戶，華為HONET 的ONU ASL/A32板提供16/32路POTS接口，因此1536個語音用戶占用48個ASL板。本次工程設計在選配設備時采用電源整流模塊、傳輸單元均為內(nèi)置于ONU機架的一體化設備。寬帶接入：本次工程還需要為ADSL 2Mbit/s60用戶、1Mbit/s20用戶提供寬帶接入。如表3.1。表3.1 寬帶接入數(shù)量局名ONU單柜容量ONU機柜數(shù)量ADSL用戶華光園小區(qū)512線3傳輸需求用戶（2Mbit/s）傳輸需求用戶（1Mbit/s）60戶20戶3.2 光纖及光纜3.2.1 本工程對光纖的基本要求目前，ITU-T已就單模光纖的標準提出四個建議，即G.652、G.653、G.654和G.655。本工程采用G.652光纖（常規(guī)單模光纖）G.652光纖也稱為非色散位移光纖，于1983年開始使用。這種光纖的非零色散波長位于1.31，在1.55波長處衰減最小，但有較大的色散。G.652光纖通常被稱為“標準單模光纖”或“1.31性能最佳單模光纖”。這種光纖是應用最為廣泛的光纖，其在世界各地敷設數(shù)量以高達7000萬千米之多，我國已敷設的光纖絕大多數(shù)是G.652光纖。根據(jù)G.652光纖的傳輸性能又可把G.652光纖分為G.652A、B、C、D 4個子類。G.652A光纖主要試用于ITU-T G.957規(guī)定的SDH傳輸系統(tǒng)和G.691規(guī)定的帶光放大的高至STM-16的單通道SDH傳輸系統(tǒng)。G.652B光纖主要適用于ITU-T G.957規(guī)定的SDH傳輸系統(tǒng)和G.691規(guī)定的帶光放大的高至STM-64的單通道SDH傳輸系統(tǒng)以及直到STM-64的ITU-T G.692帶光放大的波分復用傳輸。表3.2 ITU-T G.652光纖主要技術指標參數(shù)G.652AG.652BG.652CG.652D2000版2003版2000版2003版2000版2003版2003版1310nm模場直徑（）(8.6-9.5)0.7包層直徑()125.01芯同心度誤差（）0.8包層不圓度2%光纜截止波長()1260篩選應力(GPa)0.69宏彎損耗(dB)R37.5mm100圈0.51550nmR30mm100圈0.51550nmR37.5mm100圈0.51550nm0.516XXnmR30mm100圈0.51550nm0.51625nmR37.5mm100圈0.51550nm0.516XXnmR30mm100圈0.51550nm0.51625nmR30mm100圈0.51550nm0.51625nm最小零色散波長(nm)1300最大零色散波長(nm)1324零色散波長最大斜率（ps/nm2.km）0.093G.652C光纖又稱為低水峰光纖（全波光纖），其光纖損耗在13101360 間趨于平坦，它比G.652B光纖應用更為廣泛，可復用的波長數(shù)大大增加，是未來城域網(wǎng)新設光纖的理想選擇。G.652D光纖是2003年ITU-T新規(guī)定的一種光纖，與G.652B光纖屬性類似，但可用于更寬范圍的波長區(qū)域。G.652光纖廣泛用于數(shù)據(jù)通信和模擬圖象傳輸，其缺點是工作波長位1550nm時色散系數(shù)高達18 ps/nm.km，阻礙了高速率、長距離和多波長復用的應用。G.652光纖在速率為10Gbit/s以上對光信號長途傳輸時，必須引入色散補償光纖進行色散補償。在光纖接入網(wǎng)中，ITU-T建議只使用G.652光纖。因為在接入網(wǎng)中目的重點是2Mbit/s速率以下的業(yè)務，即使考慮到寬帶業(yè)務，其線路速率也不大可能超過2.5Gbit/s。采用G.652光纖足以覆蓋現(xiàn)行的和規(guī)劃的接入網(wǎng)的最大傳輸距離。這種光纖與其它三種光纖相比，具有生產(chǎn)量最大、價格最便宜且性能優(yōu)良，可以降低接入網(wǎng)的成本，利于接入網(wǎng)的統(tǒng)一施工和維護。為了保證光纖的長期壽命，用于管道、直埋光纜和架空光纜的光纖篩選張力