接入网课程设计-某住宅区基于EPON接入网规划与设计

计算机科学与技术学院

课程设计

班级：

课程名称：接入网技术实验

课题名称:某住宅区基于EPON接入网规划与设计

任课教师:

学号: 姓名:

2011 年 6 月 10日

摘要： (2)

一：可行性分析 (3)

二：小区基本情况 (3)

2.1小区的组网选择 (3)

三．小区EPON组网方案 (4)

3.1光线路终端布放原则 (4)

3.2分光器布放方式 (4)

3.3分光器布放原则 (5)

3.4光网络单元布放原则 (5)

3.5小区的组网选择 (5)

四：小区EPON网设备配置 (6)

4.1各种设备的数量及实际配置明细 (6)

五．小区EPON具体网络规划 (7)

5.1网络拓扑规划 (7)

5.2业务规划 (8)

5.3统一网管规划 (8)

5.3.1 管理站网管软件的实现 (8)

5.3.2.代理站软件的实现 (9)

六：系统测试 (9)

6.1光缆子系统的测试 (10)

6.2安装设备子系统测试 (10)

七.合理性评估 (10)

八．可靠性评估 (11)

九．可扩展性评估 (11)

十．总结 (11)

住宅区EPON设计

摘要：

基于以太网技术的无源光网络应用现状 EPON 在日本、韩国等东亚地区已经大规模应用。随着EPON 互连互通测试顺利完成，在中国，EPON 即将如火如荼地大规模应用。尤其是最近几年，将是EPON 网络应用发展最为关键的时期。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。但在满足目前高速率带宽业务接入需求的同时，由于EPON 网络的点对多点技术特点及三重业务(VoIP 、高速上网、IPTV)的开展，给EPON 网络的组网和规划工作带来了很多新的挑战。

一：可行性分析

目前，基于EPON 的组网应用主要有三种方式：FTTH ，FTTB ，FTTN 。各自适应的领域都不同。FTTH 适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。FTTB 方式适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。FTTN 则是带宽与投资的折衷，FTTN 在满足用户带宽需要的前提下，采用最新的数字用户线(DSL)技术，尽量使用长的双绞线，以提高ADSL 接入复用器(DSLAM)节点的用户容量，从而减少节点数量，减少投资和维护成本。

对于现在的园区网络，分布比较密集，主要针对中高档家庭用户建设。带宽可在2M,5M,10M,20M 范围内变化,可以提供当前宽带上网、VOD 视频点播和VOIP 应用，且完全承载未来多种新型增值业务的可赢利的IP 城域网络，如IPTV 、3G 等。MA5680T 部署在小区机房，光纤到小区后进行分光，采用一级分光。在大楼弱电箱内采用ONU+LSW 方式给客户提供宽带上网业务，根据大楼的高度设置弱电箱的位置和数量。覆盖整个小区用户。高质量、低成本、全业务、面向未来平滑演进。规模成本低、高带宽、基于IP 标准、成熟可靠、光进铜退。

二：小区基本情况

2.1小区的组网选择

住宅小区 对于新建住宅小区，宜采用FTTH 或FTTB ，ONU 可设置在用户端或楼道，分光器设置于楼道或小区机房或地下室。对于老住宅小区，一般存在DSL 或楼道交换机，宜采用FTTB 或FTTN+DSL 或局域网(LAN)的方式，可利用原有DSL 或LAN 的线路与设备，节省投资。分光器设置于小区机房或地下室。不管是新建小区还是老小区，OLT 宜放置于中心机房，分光方式宜采用等功率分光方式，一般采用一级分光，若需求比较分散，也可采用二级分光。

2.2小区的物理拓扑结构

10/12层高楼

御景花园为新建小区，目前建设共13栋楼，其中：

1、6栋12层住宅楼，共17个单元；

2、5栋10层住宅楼，共10个单元；

3、2栋22层住宅楼，共3个单元。

另外，还有待建的4栋22层住宅楼，共8个单元。

三．小区EPON组网方案

3.1光线路终端布放原则

(1)OLT放置于中心机房(CO，即交换机房、数据机房等现有机房)，其特点为覆盖范围大，便于操作和管理，适于早期用户比较少或集中管理的场景。

(2)远端中心机房，其特点为覆盖范围适中，便于操作和管理，同时兼顾容量和资源。

(3)户外机房或小区机房，其特点为节省光纤，但管理和维护困难，覆盖范围比较小，需要解决供电问题，一般不建议采用这种方式。

OLT位置的选择，主要取决于实际的应用场景，一般建议将OLT放置于中心机房，便于维护与管理，节省运维成本，同时便于资源共享，节省资源。

3.2分光器布放方式

分光器可采用一级或多级分光，分光方式一般采用等功率方式，也可采用不等功率的方式，主要取决于地形和潜在用户分布等因素的影响。 (1)一级分光适用于密型布局。分光器采用一级分光时PON端口一次利用率高，易于维护，其典型应用于需求密集的城镇，如大型住宅区或商业区。 (2)二级分光，适用于稀疏型布局。分光器采用二级分光时，故障点增加，维护成本高，熔接点/接头增加，分布较灵活。典型应用于需求分散的城镇，如小型住宅区或中小城市。 (3)多级分光，适用于稀疏型布局。分光器采用多级分

光时，同样故障点增加，维护成本很高，熔接点/接头增加，分布非常灵活，其典型应用于成带状分布的农村或商业街。对于城市住宅小区等环境的应用，由于业务分布比较均匀，一般采用等功率分光。对于农村、矿区、沿海或河床的养殖基地、商业街等特殊环境的应用，由于业务分布极不均匀，可采用不等功率分光。

3.3分光器布放原则

分光器放置于中心机房，便于管理和维护，但由于光纤量比较大，网络弹性不足，实施费用比较高，没有充分发挥PON网络的优势。

分光器放置于远端中心机房，集中分光，便于安装；网络结构比较简单；用户密度比较高时，总的建设费用较低。分光器放置于地下室，节省光缆，充分发挥了EPON的优势，建设费用很低，但管理与维护工作量较大。

3.4光网络单元布放原则

根据ONU布放的位置，可将EPON分为以下几种场景：光纤到户(FTTH)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到节点(FTTN)等。

FTTH方式 FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置分光器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或集线器(HUB)供多个设备连接。

(2)FTTB方式 FTTB方式适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置分光器，从交接箱引光缆至大楼。ONU放置在大楼交接间，通过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。在这种情况下，建设时需要根据用户带宽需求及数量选择合理的分路比。

(3)FTTN方式 FTTN方式FTTN则是带宽与投资的折衷，FTTN在满足用户带宽需要的前提下，采用最新的数字用户线(DSL)技术，尽量使用长的双绞线，以提高ADSL接入复用器(DSLAM)节点的用户容量，从而减少节点数量，减少投资和维护成本。

3.5小区的组网选择

住宅小区 ,xx的住宅区，对于新建住宅小区，宜采用FTTB或FTTN，ONU 可设置在用户端或楼道，分光器设置于楼道或小区机房或地下室。对于老住宅小区，一般存在DSL或楼道交换机，宜采用FTTB或FTTN+DSL或局域网(LAN)的方式，可利用原有DSL或LAN的线路与设备，节省投资。分光器设置于小区机房或地下室。不管是新建小区还是老小区，OLT宜放置于中心机房，分

光方式宜采用等功率分光方式，一般采用一级分光，若需求比较分散，也可采用二级分光。

四：小区EPON网设备配置

4.1各种设备的数量及实际配置明细

小区内各单元MDU部署如下：

宽带用户按照60％用户并发率，40％的平均带宽利用率计算。每户可达带宽12.5M－5.7M。

小区内设备配置

实际配置明细

五．小区EPON具体网络规划

5.1网络拓扑规划

本组网方案采用树形拓扑结构，树形拓扑结构可以认为是多级星形结构组成的，只不过这种多级星形结构自上而下（从核心交换机（或骨干层）到会聚层，再到边缘层）是呈三角形分布的，也就是上层的终端和集中交换节点多少，中层的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中交换节点最多，如3-9所示。就想一颗树一样，最顶端的枝叶少些，中间的多些，而最下面的枝叶最多。树的最下端相当于网络中的边缘层，树的中间部分相当于网络中的会聚层，而树的顶端则相当于网络中的核心(或骨干)层，顶端交换机就是树的“干"。它采用分级的集中控制方式，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，每条通信线路都必须是支持双向传输的。

大中型网络通常采用树型拓扑结构，它的可折叠性非常适用于构建网络主干。由于树型拓扑具有非常好的可扩展性，并可通过更换集线设备使网络性能迅速得以升级，极大地保护了用户的布线投资，因此非常适宜于作为网络布线系统的网络拓扑。

树型拓扑结构除了具有星型结构的所有优点外，还具有以下自身优点。

(1)扩展性能好

其实这也是星型结构的主要优点，通过多级星型级联，就可以十分方便地扩展原有网络，实现网络的升级改造。只需简单地更换高速率的集线设备，即可平滑地从l0Mbps升级至 100Mbps、1000Mbps甚至10Gbps，．实现网络的升级。正是由于这两条重要的特点，星型网络才会成为网络布线的当然之选。

(2)易于网络维护

集线设备居于网络或子网络的中心，这也正是放置网络诊断设备的绝好位置。就实际应用来看，利用附加于集线设备中的网络诊断设备，可以使得故障的诊断和定位变得简单而有效。这种结构的缺点就是对根(核心，或者

骨干层)交换机的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。同时，大量数据要经过多级传输，系统的响应时间较长。

5.2业务规划

可将OLT规划为二类：一类为A类，另一类为C类。其区别（接入场景不同）在于：A类为FTTN、FTTB接入，C类为FTTO、FTTH接入。

1.A类OLT的业务承载

公客业务：公客PPPOE拨号上网、IPTV、家庭网关管理、语音业务（MDU_AG 组网）、语音业务（BAC组网）。

商客业务：拨号上网（不对称）业务（PON+LAN、PON+DSL）、不对称专线上网（PON+LAN、PON+DSL）、对称专线上网（PON+LAN）、VoIP业务（类似AG组网）等。

业务路径：公客PPPOE终结在公客BRAS上，商客PPPOE终结在商BRAS 上，对称/不对称专线上网及AP专线（固定IP地址）VLAN终结在商客BRAS 上等。

2．C类OLT的业务承载

公客业务：公客PPPOE拨号上网、IPTV、家庭网关管理、VoIP业务（类似IAD组网）。

商客业务：对称专线上网业务（FTTO）、VPN专线、TDM业务。

业务路径：公客PPPOE终结在公客BRAS上，商客PPPOE终结在商BRAS 上等。

随着业务推广的深入，用户开通率逐步提高，一个头端不能满足整个小区的需求，可把据端设备向楼头下移。同时随着信息技术的发展和互动业务的不断开展，在网络中同时开展各项双向个人增值业务必然对带宽提出了新的需求，今后每户网络带宽需求分析如下：

5.3统一网管规划

EPON网管系统的实现包括管理站网管软件的实现和代理站软件的实现。

5.3.1 管理站网管软件的实现

管理站网管系统是为用户提供友好的交互式界面，包括通信模块、数据

采集/处理模块、显示模块利用SNMP协议对代理进程实现管理的控制实体。

通信模块的功能是按照SNMP协议，对网络中的代理站（OLT和ONU）发送、接收SNMP报文，从而获取或设置代理站中MIB库的相应信息。一方面，它将上层的操作、信息封装成对应的PDU（协议数据单元），向网络中发送。另一方面，它接收代理发给自己的PDU，并解析成上层可识别的信息，向上传递。对应于5种消息类型，SNMP有5种类型

数据采集、处理模块负责将采集的数据分析、处理、储存或者送往上层。对各种采集到的数据，要按照配置、性能、故障几个模块的需求进行转换，向上传送。一些数据直接可以给上层显示使用；一些采集到的数据需要处理后，再送往上层显示。如通过访问接口MIB，可以得到每个接口在每个时刻的总流量。可以设置每隔一秒钟取一次值，然后计算秒间总流量差值，得到接口每秒钟的流量。有些数据暂时不需要显示，需要储存在数据库，供以后查询使用。

显示模块是面向用户的。它按照配置管理、性能管理、故障管理、安全管理几个模块分类，以图形化界面形式显示各项信息，并且提供人机接口，供配置使用。

本系统是在Windows环境下，用VC++ 6.0开发出来的。通信模块是利用Windows提供的API函数，封装成一个SNMP类，来实现SNMP的各种操作。按照显示模块的需要，数据处理模块采用各种算法对采集到的数据进行分析处理。显示模块则以对话框、列表框、曲线图等形式，提供直观、方便的图形化界面。

5.3.2.代理站软件的实现

SNMP在代理站的实现工作主要包括代理进程软件的实现和MIB的设计与组织。

(1) 代理进程软件的实现

代理进程软件实现SNMP协议，并管理MIB。它实际上是一个执行无限循环的守护进程，在循环中，它接收管理站的SNMP请求，然后进行相应的操作，并作出响应。同时，代理进程能够根据自身管理的MIB信息，主动向管理站发送陷阱报文（Trap），以通知管理站所管理的网络设备发生了异常事件，实现故障告警。

在开发过程中可以使用一些软件开发包来缩短产品开发周期。ucd-snmp 软件包是一个广泛使用的实现SNMP代理开发的免费软件包，它支持SNMP v1/v2c/v3，支持分布式代理的开发，支持MIB-II。它包括SNMP协议模块和MIB管理模块，实现了SNMP代理站的基本框架。

实现配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。

六：系统测试

EPON工程主要由二个子系统组成：光缆子系统和安装设备子系统。EPON 中的光缆子系统和传统光缆建设的不同之处在于，在光缆不同的节点上根据需要安装相应分光比的分光器，中区电信主要采用1:8和1:32的分光器：1：8用于PON+DSL+POTS；1:32用于FTTO/FTTH。

6.1光缆子系统的测试

EPON网络是一个单纤双向的光传输系统，即OLT与ONU之间只通过一芯光纤进行光传输，下行采用广播方式，上行采用TDMA（时分复用选址）方式。特别是在EPON网络中，可叠加1550nm传输第三方波长，用于承载CATV（有线电视）业务。因此，运营商对光回损应有足够的关注。

EPON网络使用三个波长传输光信号：1490nm波长用于下行数据业务的传输；1310nm用于上行数据的传输；1550nm波长用于CATV的传输。这就要求在工程验收时工程人员必须对上述波长进行测试。

测试人员要使用专门针对FTTx/PON网络的光功率计，它具备触发光功率的能力。在测试中测试人员将该光功率计串在光分与ONU之间，就能测出OLT下发的光功率和ONU上行的光功率。

OLT光功率的参数指标为：输出光功率为2dbm～7dbm；接受灵敏度优于-27dbm；损耗门限4dbm（最大）。ONU光功率的参数指标为：输出光功率为-1dbm～4dbm；接受灵敏度优于-26.5dbm；损耗门限2dbm（最大）。如果测试数据不在上述范围内，测试人员就必须查找故障点，根据施工统计，故障点主要在NOU光收发板上或光跳纤没插紧。

6.2安装设备子系统测试

设备系统测试主要有两部分组成：OLT的测试和ONU的测试。OLT设备系统测试主要包括：光纤保护倒换功能；OLT电源冗余保护；OLT主控板卡冗余保护；OLT工作业务板卡热插拔；OLT非工作业务板卡热插拔；系统配置恢复；OLT上联口的链路聚合和负载分担功能；系统E1通道的性能测试。ONU测试主要包括：ONU光口的收发功率、PPPOE拨号上网、ITMS、语音拨打。

测试中遇到的主要问题有：光功率不达标主要是由光缆线路和光模块问题引起；PPPOE不通主要是因为ONU的VLAN配置不正确及用户板卡损坏；ITMS 测试时用户端获取不到DHCP地址，其问题主要是网管数据出错。

通过了性能测试，EPON在业务开通时还会存在许多隐性问题，而这些问题在用户安装调测中才能发现。

七.合理性评估

光纤接入 未来的发展趋势，解决了双绞线接入的带宽瓶颈问题；解决了双绞线接入的长距离覆盖的问题；全光纤接入可以满足用户长距离、高带宽、全业务的需求。EPON技术成熟，在中国已顺利完成多次互通测试，目

前应用的主要问题在设备稳定性、组网和运维等问题，而这些问题是对于任何新技术都面临的问题。EPON的成本优势必将随着规模应用逐渐体现出来。EPON基于吉比特以太网的无源光网络技术，继承了以太网的低成本和易用性以及光网络的高带宽。EPON是当前实现光接入网众多技术中性价比相对较高的一种。但从传输速率，提供业务情况看，EPON能很好的满足目前大多数用户的介入要求。

针对小区具体的情况，本文提出的EPON组网方式，能很好的满足当地居民的介入要求，还能根据发展要求和技术的成熟度提高接入速率和容量，并且还可以节省EPON的建设成本和运维成本，同时，也方便EPON网络的管理与维护。

八．可靠性评估

因EPON特有的技术，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IEEE 802.3协议，信息包最长为1 518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。在QoS性能方面，各厂家能够按照标准较好实现业务流分类、标记、排队和调度；OLT支持严格优先级和权重优先级或者两者混合调度，ONU支持严格优先级调度；

九．可扩展性评估

基本假定：

1、总共用户有2000户

2、用户带宽为2 Mbps，5Mbps，10Mbps,20Mbps

3、EPON的一个PON口传输速率为1250Mbps。

4、开户率为40%

5、并发率为60%

6、每个ONU带32户

在整个发展的过程中，只需要增加OLT的PON口的数量和局端的数量，就可以满足不同时期的网络发展的需求，还可满足周边地区的发展需求。十．总结

目前，FTTH作为宽带接入领域的新兴热点技术备受运营商的瞩目，其中EPON 技术以其成熟度高、成本低等诸多优势，成为实现FTTH的首选方案。EPON是IEEE的802.3ah工作组（即EFM，第一英里以太网）中的一个重要组成部分，主要思路是将以太网技术应用于PON网络结构之上，这使得EPON 可以很大程度上直接继承广泛使用中的以太网技术的低成本等诸多优势。出于不同角度的考虑，人们对于EPON的使用仍然有较多的疑虑，主要体现在两个方面：首先，EPON的网络结构是一点对多点的树型网络结构，存在单点故障的隐患；其次，EPON虽然简单、成熟，但是可能会将以太网在QoS、安全性、OAM等方面的问题引入到接入网领域。对于这些问题，业界均已对EPON 提出了完善的增强手段加以解决。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。有些技术问题虽然有尝试，但因研究不深跟现实的要求还有一定的差距。