遼工大耘慧樓EPON光接入網(wǎng)設(shè)計方案與規(guī)劃

前言自古以來，“通信”在我們身邊一直存在。隨著社會的發(fā)展，通信也在不斷發(fā)展?，F(xiàn)如今，有光、電兩大通信種類。其中，電通信包括有線、無線，這兩種技術(shù)是成熟技術(shù)。在發(fā)展過程中，以提高信息傳輸距離與速率為任務(wù)，讓通信更加技術(shù)有效、通信費用更加實惠、通信安全更加可靠等方面進行了許多研究，并取得卓越的成就。這些年，人們開始對語音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有更高的需求，對速率的要求也更高，“最后一公里”接入技術(shù)已經(jīng)難以滿足當(dāng)代社會的需求。因為光纖網(wǎng)絡(luò)有透明業(yè)務(wù)、，壽命長，容量幾乎無限的優(yōu)點?？梢赃m應(yīng)增加帶寬和新業(yè)務(wù)開發(fā)需求。自然地，接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展存在不可避免的趨勢。由于人們有這些需求，各運營商已于2006年開始相關(guān)部署和測試，無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)能適應(yīng)當(dāng)代社會的需求，它對更容易適應(yīng)周圍環(huán)境，并且在特殊環(huán)境下也不受電磁雷電干擾、無供電壓力、節(jié)省成本、運營維護費低等。PON中EPON和GPON技術(shù)尤其受歡迎，因為它們不但成本較低而且壽命長、除此之外傳輸距離較遠并且?guī)捀?，這使它們成為新一代光接入網(wǎng)的主要原因。如今被廣泛使用的寬帶接入技術(shù)之一就是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中最有優(yōu)勢的寬帶接入方案是FTTH，在中國它已被廣泛使用，在國內(nèi)外受到重視，現(xiàn)在已進慢慢進入到規(guī)?；膽?yīng)用階段。本次對遼寧工程技術(shù)大學(xué)耘慧樓的光接入網(wǎng)設(shè)計中使用FTTH方案設(shè)計。1光纖通信概述光纖通信是一種光信號通過光纖的通信方法。在中國古代，烽火被用來傳達信息。今天的通信已經(jīng)從第一代經(jīng)過不斷的研究、探索已經(jīng)發(fā)展到第五代通信系統(tǒng)。1.1光纖通信的發(fā)展史1.1.1發(fā)展的里程碑高琨博土是一位英籍華人，他為光纖的發(fā)展做出了巨大的貢獻。在1966年7月他在一片雜志上發(fā)表名為《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》的論文。他提出了一種可能性，就是讓光纖來作為傳輸介質(zhì)，并且他也在論文里設(shè)計了光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為需要提高玻璃的純度并添加適當(dāng)?shù)膿诫s劑，用這些成分能制作出光學(xué)纖維。將光纖衰減系數(shù)降低20dB/km以下。1.1.2技術(shù)上的重要發(fā)展階段光纖通信史中，重要發(fā)展階段如下表1-1所示。表1-1光纖通信發(fā)展階段Tab.1-1TableofDevelopmentstageofopticalfibercommunication各階段產(chǎn)生時間主要特點及技術(shù)第一代光纖通信系統(tǒng)20世紀(jì)70年代后期它主要使用0.85μm波長的光波的多模光纖作為光源。但由于損耗大并且多模光纖的傳輸帶寬小，它存在傳輸距離短且傳輸速度低的限制。第二代光纖通信系統(tǒng)20世紀(jì)80年代早期它主要使用1.3μm波長的光波的多模光纖作為光源。光纖損耗小，中繼距離為大于20km，但多模光纖具有較大的色散和較低的系統(tǒng)比特率。第三代光纖通信系統(tǒng)它主要將工作波長定在1.55μm處，并且傳輸介質(zhì)是色散位移光纖第四代光纖通信系統(tǒng)使用波分復(fù)用和光放大器來增加比特率和中繼距離。第五代光纖通信系統(tǒng)以新型技術(shù)的應(yīng)用為產(chǎn)生標(biāo)志，如使用光孤子技術(shù)通信。1.2光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成。如下圖1-1所示。調(diào)制信號從電發(fā)射器發(fā)射到光發(fā)射器，以產(chǎn)生由光發(fā)射器調(diào)制后的光信號，進入光纖傳輸，并到達光接收器，光信號被發(fā)送到光接收機，之后光信號被轉(zhuǎn)換成電信號，被放大并被發(fā)送出去，該過程在光接收器處進行。圖1-1最簡單的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)Fig.1-1ThediagramofThesimplestopticaldigitalcommunicationsystem1.3光纖傳輸原理1.3.1光的性質(zhì)麥克斯韋認(rèn)為電磁波是光波的本質(zhì)。偏振效應(yīng)表面光波是橫波。波動光學(xué)認(rèn)為，一個小光源輻射出的電磁波可以用中心光源發(fā)出的一系列球面波前表示。波前定義為波列中具有相同相位的點的集合。光在傳播中遇到尺寸比光波波長大得多的物體，這時光波看成平面波，傳播方向用光射線表示，射線與波前垂直。因此大尺寸的光效應(yīng)如：反射和折射，可以使用簡單射線軌跡的分析方法，這個觀點就是射線光學(xué)或幾何光學(xué)。光射線指明了光束能量流動的方向。1.3.2光纖傳輸原理根據(jù)射線理論，光在光纖中傳播主要基于全反射原理。全反射原理：從光速小的介質(zhì)(光密介質(zhì))進入到光速大的介質(zhì)(光疏介質(zhì))時，入射角度到達特定角度(臨界角)時會產(chǎn)生全反射。光在不同物質(zhì)中傳播有不同速度，當(dāng)光進入另一種不同的物質(zhì)時，在界面會發(fā)生折射和反射。并且入射光的角度越大/小折射光的角度也越大/小。當(dāng)入射角度達到或超過90度時，會產(chǎn)生光的全反射。物質(zhì)不同光折射率不同，當(dāng)物質(zhì)相同時，光的波長不同折射角也不同的。1.3.3光纖模式和結(jié)構(gòu)光纖的纖芯的材料為石英玻璃，并用玻璃包層包裹。大多光纖都包在一層有彈性、耐磨蝕的塑料材料中。這層材料可以保護光纖、減緩機械損傷。圖1-2單模、多模、梯度折射率光纖的比較圖Fig.1-2ThediagramofComparisonofsinglemode,multimode,gradientindexfibers常用的光纖類型。階躍折射率光纖指折射率均勻的纖芯與包層界面處經(jīng)歷折射率的大變化。梯度折射率光纖指距光纖中心的向外部的徑向距離的函數(shù)是纖芯的折射率。如圖1-2所示。階躍型和梯度型折射率光纖又可以分為單模和多模。其特點如下表1-2所示。表1-2單模和多模光纖介紹及特點表Tab.1-2TableofSinglemodeandmultimodefiberintroductionandcharacteristics種類介紹特點單模光纖只能傳輸一種模式的光信號損耗較小、傳輸距離較長、易于制造、便宜、不需要復(fù)雜的電路、并且具有長壽命多模光纖可以傳輸多種模式的光信號模式相互干擾、損耗大、傳輸距離短、存在模間色散由上表可以看出單模光纖的優(yōu)勢更多，因此光纖接入網(wǎng)當(dāng)前應(yīng)用的全是單模光纖。1.4光纖的優(yōu)點與銅線相比，光纖具有以下優(yōu)點。傳輸距離長。由于光纖傳輸損耗低于銅線，因此減少中繼器數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。信息容量大。光纖傳輸?shù)膸捠谴笥阢~線傳輸?shù)?，單個物理線可以傳送更多信息，因此只需少量物理線路就可以獲得一定的信息量。尺寸小、重量輕。與銅線的半徑和重量比起來光纖的尺寸更小、更輕，可以很容易地鋪設(shè)在非常擁擠的城市的地下管道和電纜托架上。抗電磁干擾。光纖是由介質(zhì)材料制成，因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這意味著光纖免受電磁干擾和鄰近信號載體干擾的影響，也不會耦合進電噪聲從附近設(shè)備中。布設(shè)時更為安全。光纖布設(shè)時不會產(chǎn)生火花和高壓電，但要避免眼睛直視光纖。提高信息安全性。光纖是非常安全的，因為光信號被限制在光纖中，并且周圍的不透明涂覆層可以很好地吸收泄露信號。資源豐富，節(jié)約有色金屬。光纖主原料是玻璃即SiO?，SiO?與銅、鋁相比優(yōu)點有：資源豐富、價格低廉，因此光纖可以節(jié)省大量銅材。2接入網(wǎng)技術(shù)隨著IP骨干網(wǎng)和IPLAN迅速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)正在引入越來越多的新服務(wù)以改善網(wǎng)絡(luò)使用。接入網(wǎng)成本和接入網(wǎng)技術(shù)限制了所有通信網(wǎng)絡(luò)寬發(fā)展。無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)用光纖做傳輸媒，有透明服務(wù)、運維費低和易于升級等優(yōu)點。2.1接入網(wǎng)2.1.1接入網(wǎng)基本概念整個通信網(wǎng)分為三個部分：通信設(shè)備終端、本地交換網(wǎng)、接入網(wǎng)。通信設(shè)備終端與本地交換網(wǎng)絡(luò)之間的是接入網(wǎng)，它包括網(wǎng)絡(luò)終端、網(wǎng)絡(luò)單元、分配單元、線路終端、用戶/網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。如下圖2-1所示。圖2-1接入網(wǎng)的基本組成Fig.2-1ThediagramofBasiccompositionoftheaccessnetwork2.1.2功能模型及構(gòu)成與定界接入網(wǎng)有如圖2-2所示的物種功能。圖2-2接入網(wǎng)功能模塊Fig.2-2ThediagramofAccessnetworkfunctionmodule其中，用戶接口功能是將用戶網(wǎng)絡(luò)接口與管理和核心功能與用戶網(wǎng)絡(luò)接口適配；業(yè)務(wù)接口功能是與處理、選擇、管理信息的核心功能進行適配；核心功能包括協(xié)議處理和傳輸復(fù)用；傳輸功能可以提供傳輸?shù)耐ǖ篮兔劫|(zhì)；接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能對以上功能進行檢測、操作、控制、管理、配置、數(shù)據(jù)采集等。接入網(wǎng)物理參考模型如圖2-3所示?？梢钥闯?，接入網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)實體之間主要通過Q3接口、業(yè)務(wù)節(jié)點接口和用戶網(wǎng)絡(luò)接口進行連接。圖2-3接入網(wǎng)物理參考模型Fig.2-3ThediagramofAccessnetworkphysicalreferencemodel2.1.3主要類型近年來，接入網(wǎng)已成為包括交換，傳輸，管理和計算機在內(nèi)的各種通信技術(shù)發(fā)展的綜合表達。根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，接入網(wǎng)可以分為無線和有線接入。1.無線接入無線接入技術(shù)是指引入無線傳輸介質(zhì)以向用戶提供固定終端服務(wù)和移動終端服務(wù)的接入網(wǎng)絡(luò)的一部分或全部。無線接入技術(shù)具有服務(wù)快速，網(wǎng)絡(luò)靈活，維護方便，投資少，影響快等特點。但基站接收器需放置在用戶的互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備周圍一定距離內(nèi)，它特別適用于地理位置崎嶇的地方，并提供緊急服務(wù)的需要。2.有線接入有線接入技術(shù)主要包括雙絞線接入、光纖接入和混合接入。具體介紹如下表2-1所示。表2-1有線接入技術(shù)種類及特點Tab.2-1TableofWiredaccesstechnologytypesandfeatures種類采用技術(shù)性能介紹特點雙絞線接入數(shù)字信號處理技術(shù)雙絞線只能傳輸音頻和低速數(shù)據(jù)成本最低、使用最多光纖接入無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)光接入網(wǎng)OLT到各ONU之間是沒有有源設(shè)備。采用無源光分路器和光纖放大器，利用時分復(fù)用、波分復(fù)用、副載波復(fù)用傳輸方式將信息送至用戶無源光分配器無需機房、絡(luò)維護費用很低、適用于居民用戶和小型商業(yè)用戶有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)光接入網(wǎng)OLT到各ONU之間是有有源設(shè)備，利用復(fù)用器組成環(huán)型和雙星型等拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時，業(yè)務(wù)的分支通過有源的復(fù)用設(shè)備完成具有交叉連接功能、組網(wǎng)能力較強、適用于大中型商業(yè)用戶混合接入采用混合光纖同軸電纜網(wǎng)基本特征是以副載波調(diào)制方式綜合接入多種模擬和數(shù)字業(yè)務(wù)信息節(jié)省投資、可拓寬業(yè)務(wù)、可使電話、數(shù)據(jù)、有線電視三網(wǎng)合一2.2光接入網(wǎng)從寬帶發(fā)展的角度去思考，F(xiàn)TTH接入是用戶接入的最好的一種方式，也是發(fā)展的必然趨勢。近年來，各大網(wǎng)絡(luò)運營商的建設(shè)優(yōu)先級已成為光纖入戶接入(FTTH)，這已經(jīng)成為社會網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的必然趨勢。2.2.1光接入網(wǎng)配置ITU-TG.982建議關(guān)于光接入網(wǎng)功能參考配置，它配置如下表2-2所示。表2-2ITU-TG.982建議光接入網(wǎng)參考配置Tab.2-2TableofITU-TG.982RecommendationOpticalAccessNetworkReferenceConfiguration參考配置主要功能OLT光線路終端位于接入網(wǎng)的局端，提供光接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)與交換機之間的接口；OLT管理來自O(shè)NU的信令和監(jiān)控業(yè)務(wù)，為ONU提供維護和指配功能。ODN光分配網(wǎng)由光纜、光分路/合路器、光纖連接器等器件構(gòu)成的ONU與OLT之間的光通路連接，上行采用時分多址(TDMA)技術(shù)將信息從ONU傳輸?shù)絆LT，下行采用時分復(fù)用(TDM)模式從OLT傳輸?shù)絆NU。ONU光網(wǎng)絡(luò)單元為光接入網(wǎng)提供直接或者遠端的用戶端接口，位于ODN的用戶側(cè)，一個ONU可接入多個用戶，ONU的網(wǎng)絡(luò)側(cè)為光接口，用戶側(cè)為電接口，因此需要光/電和電/光轉(zhuǎn)換功能：ONU還要完成對語音信號的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、信號處理、復(fù)用和維護管理功能。AF適配功能為用戶和ONU提供適配功能，它既可以包含在ONU內(nèi)，又可以是獨立的。這些配置可以用于光纖到分線盒(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到辦公室(FTTO)和光纖到戶(FTTH)等情況。2.2.2拓撲結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)中包括局端OLT、用戶端ONT、光分配網(wǎng)ODN。它包括點到點型拓撲結(jié)構(gòu)、星型拓撲結(jié)構(gòu)、樹型拓撲結(jié)構(gòu)、總線型拓撲結(jié)構(gòu)、環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)。1.點到點拓撲結(jié)構(gòu)圖2-4點到點拓撲結(jié)構(gòu)Fig.2-4ThediagramofPoint-to-pointtopology如上圖2-4所示，點到點拓撲結(jié)構(gòu)是一個OLT的線路終端(LT)，僅對應(yīng)連接一個ONT的線路終端(LT)。這種方式中的ONT相互獨立地工作，ONT之間無關(guān)聯(lián)性。2.星型拓撲圖2-5星型拓撲圖結(jié)構(gòu)Fig.2-5ThediagramofStartopologystructure如上圖2-5所示，星型拓撲是多點到多點結(jié)構(gòu)，一個OLT的多個線路終端(LT)可以連接多個ONT的線路終端(LT)，每個OLT的線路終端只能連接一個ONT的線路終端。3.樹型拓撲圖圖2-6樹型拓撲圖結(jié)構(gòu)Fig.2-6ThediagramofTreetopologystructure如圖2-6所示，樹型拓撲是點到多點結(jié)構(gòu)。樹型拓撲是ODN中存在光分配點(ODP)的一種結(jié)構(gòu)，從OLT到ODP形成樹干，樹枝是從ODP到ONT，ONT則成了樹葉；該結(jié)構(gòu)使用0DP將下行鏈路信號分發(fā)給大量用戶，并且還使用這些ODP將上行鏈路信號傳送到OLT。這種結(jié)構(gòu)適用于不均衡的ODP。4.總線型拓撲圖2-7總線型拓撲圖Fig.2-7ThediagramofBustopology如圖2-7所示，總線拓撲圖也是點到多點結(jié)構(gòu)，光分配網(wǎng)(ODN)由多個光分配點(ODP)，組成，這些ODP串聯(lián)，OLT的線路終端(LT)與光分配網(wǎng)中的一個光分配點連接，ODP把從總線上的信號分配給OLT，它可以看作是樹型結(jié)構(gòu)的一種特例。5.環(huán)形拓撲圖2-8環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)Fig.2-8ThediagramofRingtopology如圖2-8所示，將OLT用兩個線路終端(LT)與多個ODP串聯(lián)連接成一個環(huán)形。這種結(jié)構(gòu)可用于提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。2.2.3光接入網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用1.光纖到辦公室(FTTO)FTTO的應(yīng)用類型，如圖2-9所示。圖2-9FTTO的類型Fig.2-9ThediagramofTypeofFTTO用于業(yè)務(wù)最大、對網(wǎng)絡(luò)安全要求高的企業(yè)單位，結(jié)構(gòu)上適于點到點或環(huán)型結(jié)構(gòu)：但若很多企業(yè)單位聚集在一處，且業(yè)務(wù)量不是很大，樹型也是可行的。2.光纖到戶(FTTH)FTTH用光纖作為饋線、配線和引入，將ONU分配給每個用戶，ONU就是ONT，直接連接用戶家庭網(wǎng)絡(luò)。如圖2-10所示。圖2-10FTTH的類型Fig.2-10ThediagramofTypeofFTTHFTTH比較經(jīng)濟的拓撲結(jié)構(gòu)是樹型拓撲。可以使xPON和點對點以太網(wǎng)滿足從OLT到ONU之間的傳輸技術(shù)的業(yè)務(wù)需求，或采用其他技術(shù)。3.光纖到交接箱(FTTCab)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)部署在交接箱靈活點(FP)處，從靈活點(FP)之后使用金屬線直接連接到用戶，如圖2-11所示。圖2-11FTTCab的類型Fig.2-11ThediagramofTypeofFTTCab其中，DP為分配點，CN為用戶網(wǎng)絡(luò)。FTTCab的拓撲主要適用于點到點或環(huán)型的拓撲?？梢允箈PON和點對點以太網(wǎng)滿足從OLT到ONU之間的傳輸技術(shù)的業(yè)務(wù)需求，使用ADSL2+/ADSL/VDSL2技術(shù)滿足FP之后的業(yè)務(wù)需求，若想使用WiMAX方式，需要使ONU點到用戶如果采用無線方式接入。4.光纖到大樓/分線盒(FTTB/C)如下圖2-12所示，OLT至ONU使用光纖直接連接，金屬線作為DP之后的引入線，形成FTTB/C的應(yīng)用類型。圖2-12FTTB/C的類型Fig.2-12ThediagramofTypeofFTTB/CFTTB/C利用金屬線上的高帶寬傳輸技術(shù)，具備更高的用戶帶寬接入擴展能力，與光纖到戶時用戶所能夠使用的帶寬基本一致。從OLT至ONU使用光纖直接連接，可以使xPON和點對點以太網(wǎng)滿足從OLT到ONU之間的傳輸技術(shù)的業(yè)務(wù)需求。2.3無源光網(wǎng)絡(luò)由最開始的以異步傳輸方式作為基礎(chǔ)的APON技術(shù)，發(fā)展至將以太網(wǎng)作為基礎(chǔ)的10GEPON以及EPON技術(shù)，最后則是GPON，任何PON標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生均有效地推動接入網(wǎng)科技的飛快進步。2.3.1主要類型目前PON產(chǎn)品按照其采用技術(shù)，分為APON/BPON、EPON和GPON。1.APON/BPONAPON(ATM-PON)的模型結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。APON工作的基本模式為：OLT把抵達所有ONU的下行業(yè)務(wù)整合為幀，借助廣播手段進行信號傳遞，ONU借助信元頭當(dāng)中的虛擬通道以及電路標(biāo)識，對數(shù)據(jù)信元展開合理界定，如此獲得歸于本身的信號，同時將其它信號剔除掉。在上行位置必須獲得上行批準(zhǔn)的ONU方可在上行幀當(dāng)中具備特定的時隙。圖2-13APON模型結(jié)構(gòu)Fig.2-13ThediagramofAPONmodelstructureAPON系統(tǒng)具備這么幾個重要特征：借助統(tǒng)計時分技術(shù)展開運作；帶寬屬于即時性分配；配備了極為完整及多樣化的管控及保護功能等。APON的缺點：業(yè)務(wù)能力有限、傳輸速率低、ATM層適配復(fù)雜、成本較高。2.EPON(10GEPON)EPON把PON同互聯(lián)網(wǎng)科技有效融合，其目的為借助最為有效的手段達成單個點至多點構(gòu)造的吉比特光纖系統(tǒng)。EPON同IEEE標(biāo)準(zhǔn)相吻合。它的重要優(yōu)勢為將SDH成以及ATM剔除掉，促使運作及初期成本顯著減少；能夠充分運用以太網(wǎng)技術(shù)先進的芯片，達成維護成本的降低，易于更新以及擴展。它的重要缺陷為整體效率不夠高，無法對以太網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)提供有效支持，在涉及到TDM以及語音業(yè)務(wù)之時，就會引起QoS問題。它屬于將以太網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)的寬帶接入系統(tǒng)，借助PON的拓撲結(jié)構(gòu)對以太網(wǎng)展開接入。它利用PON來實現(xiàn)Ethemnet幀的傳遞，向用戶給予有效的視頻以及信息等各類業(yè)務(wù)。相較于APON而言它給予的帶寬更大，服務(wù)水平更高且成本更小，它所給予的帶寬相較于當(dāng)前接入技術(shù)要高不少。它同APON的重要差別為：它是按照IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議的規(guī)定，將長度不定的數(shù)據(jù)包予以傳遞，最長字節(jié)能夠達到1518個；APON是按照ATM協(xié)議的要求，所傳遞的是字節(jié)長度確定的信元共計53個，每一個信元包含字節(jié)信頭五個以及凈負荷48個。為將OLT的帶寬分配難題處理掉，IEEE802.3ah研究組創(chuàng)造了多點控制協(xié)議的模式，屬于在控制子層當(dāng)中嵌入EPON媒質(zhì)的基礎(chǔ)功能。MPCP借助定時器以及信息等手段，對點至多點主站拓撲的對接展開操控。該拓撲當(dāng)中任何ONU均存在MPCP實例，其同OLT當(dāng)中的實例展開通信。3.GPON在EPON誕生以后，F(xiàn)SAN聯(lián)盟逐漸對高于1Gbit/s的PON標(biāo)準(zhǔn)展開探索，如今已構(gòu)建多個標(biāo)準(zhǔn)如G984.4標(biāo)準(zhǔn)。GPON存在有史以來的最大速率，可高效并借助原格式進行業(yè)務(wù)的傳遞。GPON所給予的下行速率有2.488以及1.244Gbit/s，而上行速率則具有諸多標(biāo)準(zhǔn)，能夠根據(jù)實際狀況給予非對稱或?qū)ΨQ速率；傳遞距離可達到20km以上；對所有接入服務(wù)提供有效支持，尤其是對原格式的TDM流以及數(shù)據(jù)劃分提供充分的支持。在制定GPON協(xié)議時重點關(guān)注以幀為基礎(chǔ)的各類業(yè)務(wù)的傳遞；在分配上行帶寬時借助的是時隙指配；對非對稱速率予以支持。為促使帶寬效率大幅增加，數(shù)據(jù)幀能夠展開串連以及分拆；歸于物理層的有存活率開銷以及帶寬即時分配信息等；幀頭選取CRC予以維護，誤碼率測算選取的是比特交織奇偶檢驗；物流層對服務(wù)水平產(chǎn)生一定的支持。幀的凈負荷可劃分成兩段，即通用幀段以及ATM信元段，達成各類業(yè)務(wù)的順利接入。2.3.2無源光網(wǎng)絡(luò)特點由于光纖在傳輸帶寬方面具有無與倫比的優(yōu)勢，最佳的接入手段就是光纖接入，尤其是寬帶相關(guān)的業(yè)務(wù)。在所有光纖接入方式當(dāng)中，達成FTTH的較佳方式為PON，存在大量顯著的特征。1)PON將外部的有源設(shè)施剔除掉，任何信號處置都在戶內(nèi)設(shè)施以及交換機當(dāng)中實現(xiàn)。因為當(dāng)?shù)亟粨Q機同用戶間并不存在有源電子設(shè)施，能夠在用戶所在位置配備ONU，所以環(huán)境質(zhì)量明顯提升，能夠選取成本低廉的元器件。不僅防止有源設(shè)施產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及雷電作用，還使得外部設(shè)施以及線路遭遇更少的問題，同時促使系統(tǒng)更為穩(wěn)定及可靠。2)因為無源光光網(wǎng)絡(luò)為完全透明的，所以對傳輸手段與模式以及帶寬等不存在要求，也就是同所有速率以及模式的信號相適，同新業(yè)務(wù)的引進是相適用的，屬于較為完美的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并且同接入網(wǎng)運作的長期目的相吻合。3)由于PON自身屬于多用戶共享的一種系統(tǒng)，也就是大量用戶共同享有同樣的光分路器、光纜以及設(shè)施等，因而成本是極為低廉的，同時此類介入模式初期無需較多的投入，大多數(shù)投入能夠等待用戶實際接入時實施；相較于有源光網(wǎng)絡(luò)而言，其在維護運作、開啟及安裝等方面的成本大幅減小，促使系統(tǒng)更為平穩(wěn)及持續(xù)地運行。3以太無源光網(wǎng)絡(luò)EPON它屬于無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，重點處理光纖的接入如光纖到戶或小區(qū)，借助它能夠促使設(shè)施及光纖等的成本大幅減少；因為選取的是無源分光器，促使故障發(fā)生率以及網(wǎng)絡(luò)層次顯著降低。它已經(jīng)獲取網(wǎng)絡(luò)運營商的接受及認(rèn)同，伴隨成本的削減將得到大規(guī)模應(yīng)用。3.1EPON協(xié)議的層次構(gòu)成如圖3-1所示，EPON協(xié)議同OSI網(wǎng)絡(luò)分層模型當(dāng)中的兩層相關(guān)，分別為物理層以及數(shù)據(jù)鏈路層。在后者當(dāng)中引進了OAM以及多點MAC控制這兩個子層。多點MAC控制子層的重點功能為，基于點對多點的實體網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中達成點對點的邏輯鏈路，促進OLT可以同大量ONU間產(chǎn)生信息互通。OAM子層給予了定位的方式以及狀態(tài)監(jiān)控，還有故障分析以及鏈路級的特性等。就物理層而言它同吉比特以太網(wǎng)具備一樣的結(jié)構(gòu)，然而按照點對多點的規(guī)定對專門的PMD子呈展開界定，并且對PMA以及RS等子層展開合理擴張。圖3-1EPON協(xié)議的參考模型Fig.3-1ThediagramofReferencemodelforEPONprotocol1.PMD子層PMD子層的主要作用為光信號的收發(fā)，還有對信號展開監(jiān)控及檢測。光發(fā)送器借助串行接口來獲取源自于PMA的碼流，接著把它轉(zhuǎn)變成適宜在鏈路中傳遞的物流信號，該信號借助媒質(zhì)關(guān)聯(lián)接口傳遞至無源光介質(zhì)中。光接收器借助MDI獲得源自于物理介質(zhì)所發(fā)出的信號，獲取同步判決時鐘把物理信號轉(zhuǎn)換成碼流。并且該接收器能夠?qū)π盘柦邮账秸归_監(jiān)控，要是非常好則會出現(xiàn)Signal-Detcet信號，借助PMA傳送至PCS當(dāng)中的同步模塊。EPON系統(tǒng)當(dāng)中的ONU以及OLT，在PMD方面產(chǎn)生的主要差別，就是接收過程中的時鐘提取電路。2.PMA子層該子層的主要作用為達成并串之間的轉(zhuǎn)化。在傳送時它收到源自于PCS的通過編碼處理的十位代碼組，借助本地傳送時鐘對其展開串并轉(zhuǎn)化，接著利用升位次序傳送至PMD。PMA通過PMD獲取比特流，借助PMD獲取的同步時鐘，基于代碼組對齊模塊的操控之下，對比特流展開并串轉(zhuǎn)化以后，最后傳送至PCS。再則PMA具備反饋作用，能夠借助PMA的收發(fā)功能來展開檢測。3.PCS子層它位于物理層的最上方位置，下同PMA子層相連，上同GMII相連，重點達成十位同八位數(shù)據(jù)的編碼轉(zhuǎn)換。十位數(shù)據(jù)可以促使直流分量顯著減少，方便誤碼率的減小以及接收端時鐘提取，所以它將上方傳送的八位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭粩?shù)據(jù)予以傳送。OLT一側(cè)PCS的收發(fā)均選取的是持續(xù)的工作方式，至于ONU一側(cè)的PCS子層為持續(xù)收取OLT一側(cè)傳送的廣播信息，傳送則為持續(xù)地進行。所以EPON當(dāng)中的PCS子層不但需在持續(xù)的信息流狀況下平穩(wěn)運作，在展開突發(fā)收發(fā)時也必須維持平穩(wěn)。當(dāng)中OLT側(cè)出現(xiàn)的突發(fā)接收以及同步，均為達成系統(tǒng)PCS子層技術(shù)的核心。4.FEC子層它處于PMA同PCS間，通常包含下述幾個功能：發(fā)送。收取由PCS層傳送的包，展開八位同十位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以后，接著實施FEC編碼運算，借助校驗字節(jié)將一些擴張的包間間隔予以替換，最終將包借助十位及八位編碼傳送至PMA層。字節(jié)對齊。收取由PMA層傳送的信號且對齊幀，選取FEC子層時不得對齊該子層的字節(jié)。接收。將借助字節(jié)對齊的信息展開RS譯碼，接著引進空閑碼再傳送至PCS層。5.MAC子層它的主要作用為成幀。EPON當(dāng)中的MAC層不僅選用了兩類幀，分別為PAUSE控制幀以及802.3數(shù)據(jù)幀，另外增添了五類控制幀。6.RS子層它的主要作用為把關(guān)聯(lián)控制信號以及GMII的信息，傳送至以太網(wǎng)當(dāng)中的PLS服務(wù)原語。EPON系統(tǒng)促使它的功能延伸。借助它的延伸功能來模擬點至點信道，將EPON當(dāng)中點至多點的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成多條點至點信道的集合。7.MPMC子層它的主要作用為實現(xiàn)ONU至OLT的注冊程序管控，以及OLT對ONU展開帶寬即時分配。EPON借助它，經(jīng)過在其上運行的MPCP，如此達成點至多點的通信。OLT對ONU發(fā)送窗口的分配，以及ONU的注冊均為借助MPCP予以實現(xiàn)的。3.2工作原理EPON下行選取的是TMD傳送模式，上行選取的是TDMA傳送模式。3.2.1下行數(shù)據(jù)傳輸如圖3-2所示。OLT把數(shù)據(jù)借助長度不確定的數(shù)據(jù)包廣播，傳送至在EPON當(dāng)中的全部ONU，任一數(shù)據(jù)包均配備了包括目的地ONU的信頭。再則部分包也許必須傳送至特定的多播或者所有廣播。光分路器位置的流量劃分為單獨的幾組信號，任一組均包含全部特定ONU的信號，在信號傳送至該ONU之時，其獲取分配給自身的包，而將部分傳送至其它ONU的包剔除掉。圖3-2EPON下行傳輸原理Fig.3-2ThediagramofEPONdownlinktransmissionprinciple3.2.2上行數(shù)據(jù)傳輸在展開上行傳輸時EPON借助的是TDMA技術(shù)，把大量ONU所具備的上行數(shù)據(jù)整合為TDM數(shù)據(jù)流傳送至OLT。如圖3-3所示。該技術(shù)為把合路時隙劃分給所有ONU，任何ONU的信號在借助長度不一樣的光纖傳送之后，抵達光分路器的公用光纖，恰恰占有劃分給自身的指定時隙，從而防止出現(xiàn)互相撞擊的狀況。圖3-3EPON上行傳輸原理Fig.3-3ThediagramofEPONuplinktransmissionprinciple借助TMD將時隙分配至ONU，從而對上行流量展開管控，時隙處于同步狀態(tài)，從而方便在信息信號聚集至同一光纖時，所有ONU當(dāng)中的上行包不至于相互作用。在ONU給出的時隙上將數(shù)據(jù)傳送至OLT，借助時分復(fù)用防止信息傳送抵觸，也就是上行選取爭用手段，下行選取廣播手段。3.2.3EPON多點控制協(xié)議機制IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中制定了多點控制協(xié)議，該協(xié)議指的是在所有ONU同OLT間構(gòu)建合理的點對點鏈路，讓點對多點系統(tǒng)當(dāng)中的MAC用戶端可以獨立地進行數(shù)據(jù)幀的收發(fā)。該協(xié)議的基本作用包含：上行帶寬的即時性分配，ONU的定時、注冊以及查詢等。為了將此類作用完全體現(xiàn)出來，有這么幾類處理機制。其一選通機制。OLT按照ONU的擁擠程度，以指定算法作為基礎(chǔ)，將上行帶寬即時分配給各類ONU。其二報告機制。ONU將擁擠程度告知OLT，明確所有優(yōu)先級隊列所必須具備的上行帶寬。即便不存在帶寬要求，ONU也會定期發(fā)布相關(guān)通告，從而確保兩者間的有效連接。其三發(fā)現(xiàn)機制。對ONU展開認(rèn)證發(fā)現(xiàn)等，在該過程中還必須展開定時及測距等。4遼工大耘慧樓EPON光接入網(wǎng)設(shè)計方案與規(guī)劃在本設(shè)計方案中，主要對用戶進行需求分析、接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、無源器件的選型設(shè)計、線路的損耗計算和系統(tǒng)容量設(shè)計、工程預(yù)算設(shè)計等內(nèi)容。具體設(shè)計方案如下。4.1用戶需求分析根據(jù)實地考察可知，遼寧工程技術(shù)大學(xué)有行政樓、靜遠樓、耘慧樓、爾雅樓、實驗樓、圖書館和宿舍樓等，由于整個校園用戶人數(shù)較多，所以需要把學(xué)校分為教學(xué)區(qū)和生活區(qū)，而本次設(shè)計中的耘慧樓屬于教學(xué)區(qū)，它位于遼寧工程技術(shù)大學(xué)偏西的位置。如圖4-1和4-2所示，耘慧樓呈一個環(huán)形，中間是一個小花園，教室分布在四周，共有四層樓層，其中一層有19間教室、二層有24間教室、三層有26間教室、四層有25間教室，因此耘慧樓共94間教室。由于學(xué)校教學(xué)樓樓宇不多，且教室分布均勻，需要寬帶業(yè)務(wù)、普通電話業(yè)務(wù)等，需要網(wǎng)絡(luò)范圍較小，因此采用基于EPON的FFTH技術(shù)就能完成耘慧樓的寬帶網(wǎng)絡(luò)需求。圖4-1耘慧樓一、二層平面分布圖Fig.4-1ThediagramofPlanemapofthefirstandsecondfloorsofYunhuiBuilding圖4-2耘慧樓三、四層平面分布圖Fig.4-2ThediagramofThethirdandfourthfloorplanofYunhuiBuilding表4-1各個教室功能介紹Tab.4-1TableofIntroductiontoeachclassroomfunction樓層教室功能教室號數(shù)量總計一層小教室106/117/109/110/11151050019大階梯教室101/105/108/116臺4922.5實驗室102/103/104/112/113/1206值班室1071辦公室107/1192配電室115米1二層小教室203/207/208/215424大階梯教室201/206/209/219435實驗室(辦公室)202/204/205/210/211/212/217/218/2239辦公室213/216/220/221/224/2256機房2141三層小教室308/315/317/322426計算機教室302/312/313/314/319/3206資料室301/311/3183辦公室303/305/307/309/310/316/321/323/324/325/32611會議室3061實驗室3041四層小教室401/417/418325實驗室404/412/413/414/419/4206辦公室407/408/409/410/411/415/421/422/423/424/42511會議室4031機房402/405/4163試卷室4061合計94耘慧樓的教室功能有很多種，例如小教室、大階梯教室、實驗室、教室辦公室、計算機機房、資料室等。具體功能如上表4-1。4.2接入網(wǎng)設(shè)計方案4.2.1整體接入網(wǎng)設(shè)計方案由于校園用戶數(shù)量大，所以我們選擇用兩個OLT來進行校園接入網(wǎng)設(shè)計。如圖4-3所示。圖4-3基于EPON構(gòu)建遼寧工程技術(shù)大學(xué)校園接入網(wǎng)Fig.4-3ThediagramofConstructionofCampusAccessNetworkofLiaoningTechnicalUniversityBasedonEPON本設(shè)計主要需要設(shè)計耘慧樓EPON光接入網(wǎng)。需要給每個樓配兩條光纜，一條在用，另一條備用，來解決語音傳輸和寬帶網(wǎng)絡(luò)需求，光纖入樓層具體方案如下圖4-4所示。12芯主干光纜從移動公司機房OLT設(shè)備經(jīng)過學(xué)校的弱電井最后接到耘慧樓外的光交箱處，從光交箱分出兩芯供給耘慧樓使用，一個作在用光纜，另一個作備用光纜，將在用光纜接至耘慧樓一層的光分纖盒內(nèi)，在光分纖盒里有一分八光分路器，將光纖分為8路，每層供給2路，分別接每層的兩個ONU設(shè)備，如圖4-4所示。圖4-4光纖入樓層設(shè)計Fig.4-4ThediagramofFiberintothefloordesign在耘慧樓內(nèi)，具體設(shè)計思路如下圖4-5和4-6所示。圖4-5耘慧樓光接入網(wǎng)路由圖Fig.4-5ThediagramofOpticalaccessnetworkroutingdiagramofYunhuiBuilding圖4-6耘慧樓一層光纖接入Fig.4-6ThediagramofOnelayeroffiberaccessintheYunhuiBuilding如上兩圖所示，每個樓層的ONU設(shè)備在西門的上下兩端。因為從耘慧樓西門至東門距離在100以內(nèi)，而五類線的最長傳輸距離為100米，所以在教學(xué)樓內(nèi)可以采用圖4-5的方法進行光纖入戶。本設(shè)計采用的ONU設(shè)備支持16口輸出，所以在耘慧樓一層使用的兩個ONU設(shè)備分別接11、8間教室；二層的兩個ONU設(shè)備分別接15、9間教室；三層的兩個ONU設(shè)備分別接15、11間教室；四層的兩個ONU設(shè)備分別接14、11間教室。具體教室的連接如表4-2所示。表4-2每個ONU設(shè)備具體連接的教室Tab.4-2TableofClassroomconnectedtoeachONUdeviceONU設(shè)備位置教室號教室數(shù)量一層西北處107/108/109/110/111/112/113/114/115/116/11711間一層?xùn)|南處101/102/103/104/105/106/118/1199.28010D/20D8間二層西北處208/209/210/211/212/213/214/215/216/217/218/219/220/221/22415間二層?xùn)|南處201/202/203/204/205/206/207/223/2259間三層西北處312/313/314/315/316/317/318/319/320/321/322/323/324/325/32615間三層?xùn)|南處301/302/303/304/305/306/307/308/309/310/31111間四層西北處412/413/414/415/416/417/418/419/420/421/422/423/424/4259.28010D/20D14間四層?xùn)|南處401/402/403/404/405/406/407/408/409/410/41111間因為每個ONU都有剩的端口，所以當(dāng)故障時，可以用剩余的端口作備用端口來應(yīng)急。4.2.2教室內(nèi)部接入設(shè)計用五類線將ONU設(shè)備與每個教室的光貓連接，光貓再接到教室的路由器就可以實現(xiàn)上網(wǎng)；在需要IP語音業(yè)務(wù)的教師辦公室，可以接一個電貓，同時完成語音業(yè)務(wù)和上網(wǎng)業(yè)務(wù)。具體不同種類教室需求如下表4-3所示。表4-3不同教室種類需要的設(shè)備Tab.4-3TableofEquipmentrequiredfordifferentclassroomtypes需要設(shè)備教室種類光貓小教室、大階梯教室、會議室、試卷室9.28010D/20D300/1000Modem實驗室、辦公室、機房、資料室9.79710D/20D300/1000具體接入方式如下圖4-7和4-8所示。在只需要上網(wǎng)業(yè)務(wù)的教室，例如小教室、大階梯教室、會議室等，用光纖把ONU設(shè)備與光貓相連，光貓的輸出口接至網(wǎng)線一端，網(wǎng)線另一端接路由器插口，這時就可使用WIFI否者用網(wǎng)線路由器的LAN口和電腦相連電腦即可上網(wǎng)，如下圖4-7所示。圖4-7光貓的連接方式Fig.4-7ThediagramofGuangModemconnectionmethod在既需要上網(wǎng)業(yè)務(wù)也需要電話語音業(yè)務(wù)的教室，例如實驗室、辦公室、資料室等，需要用光纖將ONU設(shè)備與Modem連接，連接方法與光貓連接方式類似，但它比光貓多一條電話線，讓Modem接上電話線即可完成電話語音業(yè)務(wù)，如下圖4-8所示。圖4-8Modem的連接方式Fig.4-8ThediagramofModemconnectionmethod4.3設(shè)備選型4.3.1局端設(shè)備OLTOLT設(shè)備有機架式和盒式兩種形態(tài)。機架式是前面板的上下高度大于8.9厘米、結(jié)構(gòu)是常用的插板式。它可接入容量大、當(dāng)接口不夠可以擴展且性能好，接口廉價。多種接口可以做到混插，因此它可以大容量的綜合接入，易于順應(yīng)發(fā)展需要。盒式前面板的上下高度小于等于8.9厘米。設(shè)計有固定的樣式，不支持模塊化。其口數(shù)量少、可擴展性不強，在用戶數(shù)少的場合有較小的優(yōu)勢。在本次設(shè)計，我們預(yù)選機架式設(shè)備，產(chǎn)品如下：1)華為產(chǎn)品表4-4華為OLT設(shè)備系列Tab.4-4TableofHuaweiOLTequipmentseries參數(shù)運行環(huán)境背板總線交換容量主控板交換容量接入容量接口種類系統(tǒng)性能MA5680T溫度：-25℃～+55℃濕度：5%～95%3.2Tbit/s1920Gbit/s128×10GEPON256×EPON48×10GEPON96×EPON1.上行接口：10GE光，GE光/電2.業(yè)務(wù)接口：EPON光口、GPON光口、P2PFE光口、P2PGE光口1.二層/三層線速轉(zhuǎn)發(fā)2.支持1：256分光比3.支持60km邏輯距離MA5683T溫度：-40℃～+65℃濕度：5%～95%1.5Tbit/s960Gbit/s48×10GEPON96×EPONMA5608T溫度：-40℃～+65℃濕度：5%～95%720Gbit/s512Gbit/s16×10GEPON32×EPON2)烽火OLT設(shè)備表4-5烽火OLT平臺AN5516-01Tab.4-5TableofFiberHomeOLTplatformAN5516-01整體描述設(shè)計特點系統(tǒng)容量業(yè)務(wù)能力1.小體積、大容量、高密度2.EPON/GPON/10GEPON/P2P通用平臺；3.支持IEEE1588V2協(xié)議，支持三層功能；4.單框支持128個PON口，背帶交換容量976G，總線帶寬3.25T。1.全前插板、前出線設(shè)計；2.支持所有板卡、所有光模塊熱插拔；3.PON接口支持盤間、跨盤保護，保護時間小于50ms。1.背板交換容量976G，背板總線帶寬3.2T；2.PON口數(shù)量64/128個；3.上行接口：4*STM-1/32E1專線、下行接口：16*8GE；5.支持1:32/64/128光分路比6.支持60KM超長距離1.支持V5/NGN語音模式，支持H.248、MGCP、SIP等協(xié)議；2.支持強大的VLAN擴展功能，包括VLAN。從上表可以得出，在本次設(shè)計采用性價比較好的華為MA5680TOLT設(shè)備，如圖4-9它是插板式帶有擴展槽的具有三層設(shè)備的功能相當(dāng)于路由器或高層交換機。圖4-9華為MA5680T設(shè)備實物圖Fig.4-9ThediagramofHuaweiMA5680Tdevicephysical其接口主要參數(shù)如下表4-6所示。表4-6MA5680T接口主要參數(shù)Tab.4-6TableofMainparametersoftheMA5680Tinterface接口類型最大傳輸距離傳輸速率中心波長發(fā)送光功率接收靈敏度最大值SC/PC20km1.25Gbit/s1310/1490nm2dBm~7dBm-27dBm4.3.2終端設(shè)備ONUONU設(shè)備種類豐富，從用戶數(shù)量看，包括獨享和共享；從數(shù)量上來看，可以是單個也可以是一個；從放置位置看，包括室內(nèi)、室外、樓內(nèi)等。ONU它具有核心功能、業(yè)務(wù)功能和公共功能。ONU設(shè)備選型應(yīng)考慮到OUN設(shè)備應(yīng)與OLT設(shè)備之間芯片級互通、ONU設(shè)備需要由應(yīng)用環(huán)境來決定端口的類型和數(shù)量。華為SmartAXMA5620支持接口規(guī)格為24、16、8口FE+POTS。目前，MA5620設(shè)備，有低功耗、靜音、自然散熱等優(yōu)點，同時它支持遠程配置，在設(shè)備上注冊成功之后可以直接建立業(yè)務(wù)通道和管理通道，不用人力在現(xiàn)場操作，插上立馬可以使用。它支持SIP和H.248兩種協(xié)議；支持GPON、EPON、GE三模自適應(yīng)模式。MA5620E-16設(shè)備的EPON接口主要參數(shù)如下表4-7所示，實物圖如4-10所示。表4-7MA5620E-16設(shè)備EPON接口參數(shù)Tab.4-7TableofMA5620E-16deviceEPONinterfaceparameters傳輸速率接口類型靜態(tài)功耗中心波長發(fā)送光功率接收靈敏度最大值峰值功耗接收：1Gbit/s發(fā)送：1Gbit/sSC/PC35.2W發(fā)送：1310nm接收：1490nm-1dBm~4dBm-27dBm40.6W圖4-10MA5620E-16實物圖Fig.4-10ThediagramofMA5620E-16physical在選擇光纖或光纜時，應(yīng)注意選用規(guī)則：根據(jù)通信距離、傳輸速率、是否采用波分復(fù)用(G.652光纖適合光纖接入網(wǎng)、G.653適合單通道高速光傳輸網(wǎng)、G.655適合長距離高速密集波分復(fù)用光傳輸網(wǎng))；考慮功率、色散和非線性因素(G.652光纖適合功率受限系統(tǒng)、G.653適合色散受限系統(tǒng)、G.655非線性受限系統(tǒng))；光纖接頭類型(根據(jù)設(shè)計的光纖通信系統(tǒng)選用接頭兼容的光纖)；考慮業(yè)務(wù)需求(束狀光纜適合光接入網(wǎng)和光傳輸網(wǎng)；帶狀光纜適合光傳輸網(wǎng)；皮線光纜適合光接入網(wǎng)中住戶至終端側(cè)；光電混合光纜適合企業(yè)網(wǎng))；考慮應(yīng)用環(huán)境(阻燃光纜適合煤礦、石化等危險環(huán)境；海底光纜適合海底通信環(huán)境；束狀光纜、帶狀光纜和光電混合光纜適合管道、架空和直埋環(huán)境；皮線光纜和光纖適合室內(nèi)小型走線管或直連環(huán)境)；價格因素(根據(jù)需求選用適合系統(tǒng)容量的光纜，如8芯、12芯、24芯等)。從設(shè)計總圖可以看出，在本次設(shè)計中，從OLT到校園的光交箱，使用一根12芯主干光纖用于教學(xué)樓部分(耘慧樓行政樓、靜遠樓、爾雅樓、實驗樓、圖書館)，之后用配線光纜和用戶引入光纜將光纖入教室，配線光纜我們采用GYTA型號光纜，它的適用于戶外、金屬加固、鋼-聚乙烯粘結(jié)護套光纜。如下表4-8所示。表4-8GYTA光纜各型號參數(shù)Tab.4-8TableofGYTAcablevariousmodelparameters光纜型號芯數(shù)(根)光纜直徑mm光纜重量Kg/Km彎曲半徑(mm)靜態(tài)/動態(tài)允許壓扁力(N、100mm)長期和短期GYTA/2-62-69.28010D/20D300/1000GYTA/8-128-129.28010D/20D300/1000GYTA/14-1814-189.28010D/20D300/1000GYTA/32-3632-369.79710D/20D300/1000光纖主要選用G.652單模光纖。它波長為1310nm，并且它是所有單模光纖中性能最好的。并且在1550nm波長出表現(xiàn)出最小的衰減，在18ps/(nm.km)的系數(shù)下可以看到大量的色散，所以它可以選擇1310nm,也可以選擇1550nm波長。G.652有以下幾種型號，如下表4-9所示。表4-9G.652單模光纖型號參數(shù)Tab.4-9TableofG.652singlemodefibermodelparameters型號支持傳輸系統(tǒng)最大傳輸距離支持傳輸系統(tǒng)最大傳輸距離G.652A10Gbit/s400km40Gbit/s2kmG.652B10Gbit/s3000km40Gbit/s80kmG.652C10Gbit/s400km40Gbit/s2kmG.652D10Gbit/s3000km40Gbit/s80km因此，本設(shè)計中進入教學(xué)樓的光纜選用G.652B型單模光纖，它傳輸距離較長，能完成我們的傳輸任務(wù)。在教學(xué)樓內(nèi)部，應(yīng)選用皮線光纜，它抗拉、抗擾、抗壓性能較好，便于操作。4.3.4光分路器選型光分路器可以分為尾纖式光分路器和法蘭式光分路器，它的接口類型有FC、SC、LC等；本設(shè)計中采用法蘭式FC型接口類型的光分路器，如圖4-11所示。圖4-11法蘭式光分路器Fig.4-11ThediagramofFlangeopticalsplitter光分路器的具體參數(shù)如下表4-10所示。表4-10光分路器參數(shù)表Tab.4-10TableofOpticalsplitterparametertable光分路器參數(shù)1:41:81:161:321:64典型插入損耗(dB)7.010.213.216.519.6最大插入損耗(dB)7.310.613.517.020.0均勻性(dB)<=0.6<=0.6<=0.6<=1.2<=1.7偏振相關(guān)損耗(dB)<=0.3<0.3<0.3<0.3<0.4回波損耗(dB)>=55方向性(dB)>=55工作波長1260~1650nm工作穩(wěn)定40℃～85℃工作濕度<=85%4.3.5光纖法蘭盤選型光纖法蘭盤又稱光纖耦合器,是光纖活動連接器對中連接的重要部分，作用是光纖對接。它可以從兩側(cè)連接不同類型接口，同時允許在MPO、SC、LC、FC、ST、MTRJ等不同接口之間進行轉(zhuǎn)換。當(dāng)連接光纖通信相關(guān)的設(shè)備時、連接光纖時、對儀器進行測試時、進行光纖傳感器時，都會用到它。它有這很重要的作用。在本次設(shè)計中使用SC-PC活動連接器，讓光纖與光分路器、路由器、光端口等端口進行對接。其具體參數(shù)如下表4-11所示。表4-11SC-PC光纖耦合器參數(shù)表Tab.4-11TableofSC-PCfibercouplerparameter型號平均損耗回波損耗SC-PC光纖耦合器<=0.5dB<=45dB4.3.6光交箱選型光纜交接箱以干層光纜為主，配線層光纜提供光纜成端，跳接的交接設(shè)備。光纜引入光纜交接箱后，需要對接入的光纜進行固定、端口對接、分配光纖，使主干光纜與配線光纜連通用跳纖。它有用于室外的室外式光交箱和用于室內(nèi)的小型壁掛式光交箱兩種。光交箱有48芯、72芯、96芯、144芯、288芯、360芯、576芯幾種。在本次設(shè)計中，由于有669間教室，就使用144芯光交箱，光交箱放置在幾個教學(xué)樓較中心的位置，也就是在耘慧樓對面的路邊。圖4-12校園光交箱Fig.4-12ThediagramofCampuslightbox4.3.7光分纖盒光纖分纖盒用來連接入戶光纜，它可以在室外、樓道、室內(nèi)使用并固定、安裝光分器。在本次設(shè)計中將使用掛壁式光纜分纖盒，并將光分纖盒放置在一路樓道內(nèi)，在將分纖盒內(nèi)光纖做好標(biāo)記，以便于未來的故障檢查等。掛壁式光纜分纖盒如圖4-13所示。圖4-13掛壁式光纜分纖盒Fig.4-13ThediagramofWall-mountedcablesplitterbox4.3.8路由選型在本次設(shè)計中，要使用路由器實現(xiàn)上網(wǎng)功能。如今，幾乎家家配有路由器，現(xiàn)在市面上有各種牌子路由如：華為、銳捷、H3C、中興、TP-LINK等。選擇路由器時，我們應(yīng)注意CPU、內(nèi)存、吞吐量、支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和待機數(shù)量等方面問題。具體參數(shù)如表4-12所示。表4-12不同型號路由器參數(shù)Tab.4-12TableofDifferentmodelrouterparameters產(chǎn)品型號無線傳輸速率網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)USB接口數(shù)量無線網(wǎng)絡(luò)支持頻率價格TL-WDR7660千兆版1900Mbps802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac不支持2.4G&5G189元WS5200增強版1167Mbps802.11b、802.11g、802.11a、802.11n、802.11ac不支持2.4G&5G229元小米路由器4A1200Mbit/s802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac不支持2.4G&5G119元WS51021167Mbps802.11b、802.11g、802.11a、802.11n、802.11ac不支持2.4G&5G139元由上表的對比，可以選擇性價比較好的小米路由器4A。4.4網(wǎng)絡(luò)容量計算在對接入網(wǎng)進行設(shè)計時，要對網(wǎng)絡(luò)容量問題進行考慮。若網(wǎng)絡(luò)容量設(shè)計不合適，那么會造成網(wǎng)絡(luò)運行不暢或資源浪費的現(xiàn)象。因此，需要合理的規(guī)劃每個PON系統(tǒng)的用戶數(shù)。并確保所需要使用的網(wǎng)絡(luò)寬帶是小于網(wǎng)絡(luò)的最大寬帶。本設(shè)計對用戶所需寬帶進行分析，如下表。表4-13用戶寬帶分析Tab.4-13TableofUserbroadbandanalysis業(yè)務(wù)類型所需帶寬同時在線率(%)上網(wǎng)8Mbit/s80%IP語音0.2Mbit/s2%如上表所示每個用戶帶寬需求是8.2Mbit/s，但是在現(xiàn)實生活中，他們并不都是同時在線的。按照電信運營給出的經(jīng)驗來算，每個用戶的統(tǒng)計帶寬約為：8Mbit/s(高速上網(wǎng))×80%+0.2Mbit/s(IP語音)×2%=6.4Mbit/s。若考慮33%的冗余能力，每個用戶應(yīng)該留夠6.4×33%+6.8=8.5Mbit/s帶寬，對與本設(shè)計，除去鏈路開銷，每個PON口提供的GE帶寬可以達到900Mbit/s，因此可以配給900/8.5=105個用戶使用。在本設(shè)計中，計算了一個PON口在全部用戶全部使用，和80%用戶同時使用時，所需要的總帶寬。如下表4-11所示。表4-14一個PON口需要的總帶寬Tab.4-14TableofTotalbandwidthrequiredforaPONport同時在線率用戶數(shù)每戶所需帶寬總帶寬100%1058.5Mbit/s892.5Mbit/s80%848.5Mbit/s714Mbit/s由上表可以看出，當(dāng)所以用戶同時在線時，一個PON口需要提供892.5Mbit/s帶寬，而我們使用的設(shè)備每個PON口提供1.25G， 遠小于這個范圍。由于校園使用用戶較多我們把校園分為教學(xué)區(qū)和生活區(qū)，各分給這兩個區(qū)一個OLT，其中教學(xué)區(qū)包括耘慧樓(94間)、行政樓(146間)、靜遠樓(169間)、爾雅樓(80間)、實驗樓(100間)和圖書館(80間)；教室共有669間教室。所以教學(xué)區(qū)實際帶寬需：8.5×669=5685.5M帶寬。所以本工程教學(xué)區(qū)需要1個10GE光口上聯(lián)IP網(wǎng)絡(luò)。生活區(qū)算法如上，也需1個10GE光口上聯(lián)IP網(wǎng)絡(luò)。4.5計算光纖線路損耗在對耘慧樓的光接入網(wǎng)設(shè)計中，需要算出整個過程中最壞條件下的損耗，來確定方案是否可行。整個鏈路的損耗應(yīng)滿足一下公式：光纖損耗×光纖傳輸?shù)木嚯x+光分器損耗+活動接頭損耗×接頭個數(shù)<EPONR/S-S/R允許的最大損耗-損耗富余量。其中允許最大損耗量計算如下公式：上行：損耗量=ONU發(fā)射光功率—OLT接收光功率；下行：損耗量=OLT發(fā)射光功率—ONU接收光功率；將所用OLT和ONU設(shè)備參數(shù)進行統(tǒng)計，并計算EPON系統(tǒng)最大衰耗數(shù)值。如下表4-15所示。表4-15EPON系統(tǒng)最大衰耗計算Tab.4-15TableofMaximumattenuationcalculationofEPONsystem類型損耗OLTPON口發(fā)送光功率2dBm~7dBm單模光纖接收靈敏度-27dBmONUPON口發(fā)送光功率-1dBm~4dBm接收靈敏度-27dBmEPON系統(tǒng)R/S-S/R間允許最大衰耗上行：ONU-OLT1310nm25dBm(考慮1dB的上行光通道代價)下行：OLT-ONU1490nm28dBm(考慮1dB的上行光通道代價)在計算損耗時，需要計算光纖損耗，熔接點損耗，光器件損耗等，并且要加上損耗富余量?？倱p耗計算如下表4-16所示。表4-16鏈路總損耗Tab.4-16TableofTotallinkloss項目單位損耗數(shù)量/長度總損耗主干光纜損耗0.2(dB/km)5.4km1.08dB配線光纜0.2(dB/km)1km0.2dB熔接點損耗0.1(dB/個)17個1.7dB1:8光分路器10.2(dB/個)1個10.2dB活動接頭0.517個8.5dB總計21.68dB上表是鏈路進行最壞條件下的損耗計算。損耗富余量一般認(rèn)為3dB。因此：21.68dB<25dB-3dB，所以本設(shè)計可以保證光信號的可靠接收。4.6工程預(yù)算在完成耘慧樓的EPON光接入網(wǎng)設(shè)計中，工程預(yù)算也不可缺少。本設(shè)計要考慮從中國移動公司(城東)到學(xué)校的施工預(yù)算，需要計算直埋光纜施工費、挖弱電井費、鋪設(shè)光纖費和人工費用等，如下表4-17所示。除此之外還需要考慮耘慧樓使用的各個設(shè)備。例如：OLT、ONU設(shè)備、光纜、無源光器件等。其所需設(shè)備預(yù)算如下表4-18所示。表4-17施工預(yù)算Tab.4-18TableofConstructionbudget序號施工名稱單位數(shù)量單價總計(元)1直埋光纜施工費千米5.410000元/千米540002掘井費口11200元/口12003人工費11280總計66480由上表可以看出，本設(shè)計在施工上的預(yù)算為66480元。表4-18設(shè)備預(yù)算Tab.4-17TableofEquipmentbudget序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量單價(元)總計(元)1OLTMA5680T臺110500105002ONUMA5620-8臺8922.573803主干光纜12芯米54002.25/m121504配線光纜4芯米3002/m6005皮線光纜2芯米1001.2/m1206超五類線UTP或STP米6000.95407分光器1：8臺135358光交箱144芯三網(wǎng)合一空箱個17507509分纖盒室內(nèi)壁掛式個1101010路由器小米路由器4A個901191071011光纜熔接盒臺12000020000總計62795由上表可以看出，本設(shè)計在購買設(shè)備上的預(yù)算為66480元。本設(shè)計整體施工時間預(yù)計16天完成，并需要達到運營商的各種標(biāo)準(zhǔn)后，才算整體完成，整個工程預(yù)算預(yù)計十三萬可以完成。4.7施工方案4.7.1施工前準(zhǔn)備1.將鋪設(shè)材料準(zhǔn)備妥當(dāng)，布線輔料就位。2.光纜檢測，在光纜敷設(shè)之前對所購的光纜進行檢驗，包括光纜類型、光纖對數(shù)、光纜長度、光纜連通性等。3.勘察主干光纜經(jīng)過的地方，是否適合鋪設(shè)光纜4.在鋪設(shè)主干光纜沿途，挖地坑時，需要貼施工警示；在耘慧樓外也需要貼開工通知