光接入网简介
光接入网
光接入网（OAN）一、光接入网的基本概念所谓光接入网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。
通常，OAN指采用基带数字传输技术，并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输带宽广播式和交互式业务。
在北美，美国贝尔通信研究所规范了一种称为光纤环路系统（FITL）的概念，其实质和目的与ITU－T 所规定的OAN基本一致，两者都是指电话公司采用的主要适用于双向交互式通信业务的光接入网结构。
目前的接入网仍然主要是铜缆网，约占94%，携带的业务主要是电话业务。
铜缆网的故障率很高，维护运行成本也很高，仅美国贝尔电话运营公司每年用于其用户铜缆网维护运行和满足新用户增长要求的花费，就达30亿美元。
在光通信时代，花费巨额费用去维护运行一个将要淘汰的铜缆网，实在是迫不得已之举。
OAN和FITL概念的提出，正是为了达到将上述大规模接入网投资，和花费逐渐转向光纤的目的。
总的看，在电信网中引入OAN或FITL的最基本的目标有两条：首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率。
其次是为了支持开发新业务，特别是多媒体和带宽新业务，从而加强竞争力，增加新业务收入，补偿建设光接入网所需的新投资。
除了上述两个基本目标外，采用光接入网，可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约城市拥挤不堪的地下管道空间，延长传输覆盖距离，适应扩大的本地交换区等其他目的，其结果当然也把接入网的数字化，进一步推向了用户。
简言之，采用光接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径，其应用场合不仅最适合那些新建的用户区，而且也是需要更新的现有铜缆网的主要代替手段。
二、系统接入方式从光接入网系统接入方式看，可以划分为三类接入方式：1、综合的FITL系统这类系统的主要特点是通过一个开放的高速数字接口与数字交换机相连。
由于接口是开放的，因而FITL系统不必依赖于交换机制造厂商，可以工作在多厂家环境，有利于将竞争机制引入接入网，从而降低了接入网成本。
PON网络知识介绍
PON网络知识介绍PON网络（Passive Optical Network）又称为无源光纤网络，是一种基于光纤传输技术的宽带接入网络。
与传统的以电信号为传输媒介的网络相比，PON网络具有更高的带宽、更远的传输距离和更低的成本。
PON网络的原理是在光纤传输链路中使用无源光纤设备，将光纤传输链路划分为不同的分支，每个分支连接到终端用户。
光信号从中心节点传输到终端用户的过程中，不需要额外的光源和光放大器进行增强，而是通过分光器进行分配和光栅进行反射，实现信号的传输。
这种设计使得光信号可以同时传输给多个用户，提高了网络的利用率。
光线路终端（OLT）是PON网络的中心节点，负责管理和控制整个网络。
OLT与电信运营商的核心网相连，并通过光纤链路将信号传输给ONU。
同时，OLT也负责对网络中的光信号进行调度和控制，以满足不同用户的需求。
光网络单元（ONU）是连接到终端用户的设备，通过PON网络接收和发送光信号。
每个终端用户都会有一个独立的ONU。
ONU可以是家庭用户的宽带接入设备，也可以是办公楼、学校等机构的网络终端设备。
ONU负责与OLT进行通信，将光信号转换成电信号，并将数据传输到用户终端设备。
光纤分配器（ODN）是将光信号从OLT分发到不同的用户分支的装置。
ODN将光信号分成不同的波长，然后通过分光器将其传输到不同的终端用户。
这种设计使得光信号可以在不同的用户之间共享，提高了网络的利用率。
PON网络具有许多优点。
首先，它提供了高带宽的网络接入，可以满足用户对高速互联网和大带宽应用的需求。
其次，PON网络的传输距离可以达到几十公里，远远超过了传统的电线传输距离。
此外，PON网络的构建成本较低，因为它使用了无源光纤设备，减少了能耗和维护成本。
然而，PON网络也存在一些挑战和限制。
首先，由于光纤传输链路的共享特性，网络的带宽会随着用户数量的增加而减少。
其次，由于是无源光纤网络，因此在信号传输过程中可能会存在一些损耗和衰减。
光纤接入网
光纤接入网光纤接入网是指接入网中传输媒介为光纤的接入网。
光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。
有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON;无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。
由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为FTTC(光纤到路边)、FTTZ(光纤到小区)、FTTB(光纤到大楼)、FTTO(光纤到办公室)和FTTH(光纤到户)，它们统称为FTTx。
FTTx不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用策略。
技术特点1. 有源光网络顾名思义，有源光网络的局端设备(CE) 和远端设备(RE)通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术，但以SDH技术为主。
远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。
局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。
此外，局端设备还向网元管理系统提供网管接口。
在实际接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星形或环形。
有源光网络具有以下技术特点：◆传输容量大，目前用在接入网的SDH传输设备一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口，有的甚至提供2.5Gb/S的接口。
将来只要有足够业务量需求，传输带宽还可以增加，光纤的传输带宽潜力相对接入网的需求而言几乎是无限的。
◆传输距离远，在不加中继设备的情况下，传输距离可达70～80公里。
◆用户信息隔离度好。
有源光网络的网络拓扑结构无论是星形还是环形，从逻辑上看，用户信息的传输方式都是点到点方式。
◆技术成熟，无论是SDH设备还是PDH设备，均已在以太网中大量使用。
由于SDH/PDH技术在骨干传输网中大量使用，有源光接入设备的成本已大大下降，但在接入网中与其他接入技术相比，成本还是比较高。
2. ATM无源光网络(ATM-PON)ATM-PON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。
第七章 光纤接入网
7.2.1 光纤接入网功能模型
Q3接口 （PON） ODN ONU ONU ONU 用户侧 ONU：光网络单元 ODN：光配线网络 接入链路 OLT：光线路终端 PON：无源光网络 网络侧 AON：有源光网络 ODT：光配线终端 （AON） ODT OLT 业务节点功能 OLT甚高速数字用户线(VDSL：very－high－rate DSL) 在ADSL基础上发展起来的VDSL，可在很短的双绞 铜线上传送比ADSL更高速的数据，其最大的下行速率为 51～55Mbps，传输线长度不超过300m；当传输速率在 13Mbps以下时，传输距离可达到1.5Km，上行速率则为 1.6Mbps以上。 • 速率自适应数字用户线(RADSL:Rate Adaptive DSL) RADSL提供的速率范围与ADSL基本相同，也是一 种提供高速下行、低速上行并保留原语音服务的数字用 户线。与ADSL区别在于：RADSL的速率可以根据传输 距离动态自适应，当距离增大时，速率降低，这样可以 提供用户传输服务的灵活选择。
树形结构 采用串联光分支器件（OBD）分开下 行信号和组合上行信号，光分支器件一般采用1： N型。 总线形结构采用分光/合光器件（S/C）即光分支 耦合器，将各个ONU连接到OLT发出的总线上。 ODN的主要光特性如下： •光波长透明性：如光分支器件之类的无源器件， 不 具 有 波 长 选 择 功 能， 能 支 持 传 送 1310nm和 1550nm波长区内波长的信号。 •互换性：ODN的输入和输出口互换后，对通过器 件的光衰耗不会产生显著的变化。 •光纤兼容性：所有的光器件应能与光纤兼容。
光纤接入网可分为光纤到户(FTTH)、光纤到路边 (FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到办公室 (FTTO)等。
基于光纤的接入技术包括光纤/同轴线混合网 （HFC：Hybrid Fiber Coaxial) 、以ATM为基础 的无源光网络(APON) 、GPON、EPON、SDH 应用于接入网 、IP over （D）WDM 等。
GPON光纤接入网
接入网路是指从主干网路至使用者终端机的全部装置。
GPON将GEMport 这个概念引进进来，它很好地从数据上将不同业务分离开来，这样不但方便了各业务数据流的通过，还可以很好地找到问题的根源。
GPON的长度通常为数百米到几公里，因此被形象地称为"最后一公里"。
因为主干网路通常都是以光导纤维为架构，所以接入网就成了网路的「瓶颈」。
接入网络的接入模式可分为若干种，如铜线（一般的电话线路）接入、光纤接入、光纤同轴（cable cable）光缆（cable cable）混合式接入以及无线电接入。
按接入点的位置，可将其划分为：FTTH, FTTB, FTTC,FTT0。
在现有的接入网中，V5接入、无源光网络接入（PON）、xDSL接入以及Fiber/Synthetic Mixed Network Access (High Fiber/Synchronized Network Access, HFC）是目前最重要的接入模式。
以下是接入网络的类别。
图1-1 接入网分类发展历程在当前通信产业中，由于产业内的垄断性和网络服务的不断放开，以及移动宽带数据服务的迅速发展，GPON被广泛地应用到了接入网络中，它的服务覆盖面也在不断扩大。
前期GPON网络构建中，OLT局点与城市区域网之间以光纤通信为主的接入模式已经难以适应业务的迅速发展，而对于一些边远地区的基站来说，如果使用光纤通信来进行OLT局点与城市区域网之间的通信，将会出现大量的跳接点、上联链路无保护和故障点多等问题，不利于服务的监测和保护；同时，基于SDH技术的SDH技术也不能适应GPON大规模通信对带宽的需要。
在GPON中，OLT是一个服务聚合终端，它的安全与可维护性是整个GPON 系统的关键。
要努力打造出优质的网络，争取在竞争中获得更好的表现，在顾客中树立起一个好的品牌形象，需要通过使用规模部署的光电缆网和新型的传输系统来完成OLT上联保护和带外监视，从而达到对服务进行保护和监视的目的。
XPON基础知识介绍
Internet Dial-up Streaming VoIP Voice
GSM/GPRS CDMA
PD H
AT M
Cable
IP
SD H
ADSL
Ethernet
FR X.25
PST N
Access
Core
如何解决“距离与带宽”的矛盾
ISDN
HDSL
ADSL ADSL2+ xDSL技术
问：怎么办？
答：“光进铜退”！采用光纤接入方 案！
VDSL 2 …… ???
xDSL技术很
难解决距离 与带宽的矛
盾
光纤接入网的接入方案
(a) 点到点的网络
CO
L km
(b) 路边交换网络
CO
(c) 无源光网络
即: PON
CO
L km L km
Curb switch
N subscribers
Passive optical splitter
GPON与EPON的比较
为什么选择GPON？
• GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks） • 三大优势：
1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM； 2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）； 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。 • GPON支持Triple－play业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的 带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是 三网合一的上佳方案。 • GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高 • 全球大运营商的选择
第二讲光网络结构体系及分类
第二讲光网络结构体系及分类光网络是一种基于光传输技术的通信网络体系，它利用光信号作为信息的传输媒介，具有高带宽、长距离传输、低功耗等优点，被广泛应用在现代通信领域。
光网络结构体系和分类是指在光网络中，根据不同的架构和应用需求进行分类和组织的方式。
下面将从光网络结构体系和分类两个方面进行阐述。
一、光网络结构体系光网络结构体系通常包括三个层次：光核心网、光接入网和光用户网络。
1.光核心网层：光核心网是光网络的中枢部分，承载着大量的数据传输任务。
它利用光传输技术将数据在不同节点之间进行转发和交换，实现大规模网络的连接和通信。
光核心网通常采用光分组交换技术，将光信号分成一组一组的数据包进行传输，这样可以提高网络的带宽利用率和传输效率。
2.光接入网层：光接入网是将光信号传输到用户终端的网络环节。
它连接光核心网和光用户网络，是光网络和用户之间的桥梁。
光接入网有多种技术架构，包括光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）和光纤到街（FTTC）等。
光接入网可以满足用户对高带宽、高速率传输的需求，实现用户之间的互联互通。
3.光用户网络层：光用户网络是指用户终端设备之间通过光网络进行通信和数据传输的网络层次。
它包括各种终端设备，如个人电脑、手机、智能家居设备等。
光用户网络可以通过光接入网连接到光核心网，实现与其他用户和网络资源的连接和通信。
二、光网络分类根据应用需求和网络规模的不同，光网络可以分为长途光网络和短距离光网络两种分类。
1.长途光网络：长途光网络主要用于实现大范围的传输，通常跨越数百甚至上千公里的距离，用于连接不同城市、国家或洲际之间的通信。
长途光网络通常采用的是光纤传输技术，利用光纤的低损耗和高带宽特性，实现对大量数据的高速传输。
长途光网络通常具有多个节点和交换中心，采用光分组交换技术和多路复用技术，具有高速率、大容量和灵活性的特点。
2.短距离光网络：短距离光网络主要用于局域网（LAN）和数据中心等小范围的通信需求。
光纤通信原理-光接入网
提供更远的传输距离，采用光纤传输，接入层的覆 盖半径达20km，局端单根光纤经分光后引出多路到 户光纤，节省光纤资源；
拥有高速宽带及高效率传输的特性。
2.GPON帧格式
分为下行帧和上行帧结构，GPON帧结构比EOPN帧结 构复杂。
下行 4 PSync
4 标记符
13
1
PL OA M
⑤ 支持QoS。在EPON中QoS主要体现在3个方面：一 是物理层和数据链路层的安全性；二是如何支持业 务等级区分；三是如何支持传统业务。 ⑥ EPON的安全性。ONU通过上行信道传送一些保密 信息（如数据加密密钥），OLT使用该密钥对下行信 息加密，因为其他ONU无法获知该密钥，接收到下行 广播数据后，仍然无法解密获得原始数据。
6
帧起 始 定界
72～1526
净负荷 以太网帧
8 前导 码
6
目的 地址
6
源端 地址
2
数据 长度
6
帧结束 定界
16
前向 差错 校验
6 字节
帧结 束 定界
46～1500
数据 信息
0-46
4 字节
填充 帧校验 （PAD) （FCS)
帧起始定界（SFD，Start of Frame Delimiter），共6字节， 用来为帧的头部定界；
对于上行数据，采用时分多址接入技术（TDMA）， 根据IEEE802.3ah协议，当ONU在注册成功后，OLT会 根据系统的配置，给ONU分配一个唯一的LLID，给 ONU分配特定的带宽，TDMA 技术为每个ONU分配时隙， 每个ONU的信号通过使用不同时间长度的光纤传输来 完成“时分”功能，再把“时分”后的信号聚到光 分路器，完成“复用”功能。在采用动态带宽调整 时，OLT会根据指定的带宽分配策略和各个ONU的状 态报告，动态地给每一个ONU分配带宽。
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a
光纤接入网技10 术
3.光线路终端（OLT）
业务接口
PSTN
ATM交叉连接
业
ATM
OLT
ODN接口
务
VOD服务器
接
OAM模块和供电模块
口
Internet服务器
下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA方 式。
上、下行速率为1.25Gbit/s.
a
光纤接入网技19 术
（三）EPON的光路波长分配
1.EPON的两波长结构
OLT 1510nm光发送器
1310nm光接收器
W 光分路器 W
D
D
M
M
ONU 1510nm光接收器
1.光纤接入网的概念 若传输媒质是光纤，同时利用光波作为光载
波传送信号的接入网，称为光纤接入网。 2.光纤传输系统的主要优点 a.容量大。光纤能传输的带宽很宽，估计可以
达到数万GHz以上。
a
光纤接入网技5 术
b. 损耗小。光纤的衰减系数比目前用于长途 干线，复用路数最多的同轴电缆衰减系数要低几 十倍。
光纤接入网简介
a
1
课目：光纤接入网简介 内容：光接入网介绍，无源光网络的结
构与应用 时间：30分钟 要求：了解接入网的概念和光纤接入网
的基本形式，掌握无源光网络的 功能与应用
a
光纤接入网技2 术
一、光纤接入网的概念及特点
（一）接入网
1.接入网的概念 按照电信网的概念，公用电信网可以划分为
长途网、中继网和接入网三部分。国际上已将长 途网和中继网合并在一起称为核心网。相对于核 心网的其他部分则统称为接入网。
c.防电磁能力强。 d.光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐年上 升。
3.光纤接入的基本形式
各种不同接入方式的主要区别在于网络单元 (Optical Network Unit,ONU)放设的位置不同。
a
光纤接入网技6 术
根据实际情况，分别采用以下一些接入方式：
FTTH
光纤到家
FTTB
光纤到大楼
FTTC
Internet
OLT
ONU
LAN
ONU
LAN
a
光纤接入网技15 术
3.APON在ATM/SDH城域网中的应用
ADM
ADM ADM
ADM
ONU ONU
OLT
ONU
ONU ONU
三、以太网无源光网络（EPON）
（一）EPON的特点及网络结构 1.EPON的特点 上下行速率比APON高，大带宽，低成本。帧结
32 branches
1 2
n 3
上行（突发模式）
OLT
ATM 交换
a
光纤接入网技9 术
下行传输：从OLT往ONU传送下行信号时采用TDM 技术。ATM送信号给OLT，OLT将其变为155M或 622M速率，并以广播方式，传送到所有与OLT相 连的ONU，任一ONU根据信元的VCI/VPI选出属 于自己的信元传送给用户终端。
2.接入网的主要任务 接பைடு நூலகம்网主要完成将所有用户接入到核心网的
任务。
a
光纤接入网技3 术
3.接入网的分类
有线接入网技术
接 入 网
无线接入网技术
铜线传输系统 光纤传输系统 光纤/铜线混合传输系统 固定终端接入 移动终端接入 有线无线综合接入
a
光纤接入网技4 术
（二）光纤接入网（PON:Passive Optical Network)
ONU
OLT
a
光纤接入网技8 术
◆APON系统优点：理想的光纤接入网；低成本 ；高可靠性；具有综合接入能力。
◆APON系统待提高的问题：测距技术；上行突 发同步技术；上行突发接收技术；带宽动态分配 技术。
2.APON系统结构及工作过程
用户 用户 用户
ONU1 ONU2 ONUn
下行连续比特率 123 n
a
光纤接入网技12 术
（二）APON帧结构
1.APON帧结构
APON对称帧结构
下行帧结构
56信元/帧
PLOAM1 ATMcell1
ATMcell27 PLOAM2 ATMcell28
ATMcell54
上行帧结构
53信元/帧
ATMcell1 ATMcell2 ATMcell3
ATMcell53
3字节开销
PLOAM8 ATMcell190-216
此为下行622M、上行155M的不对称帧结构
a
光纤接入网技14 术
（三）APON接入网应用配置 1.APON在ADSL接入网中的应用
ONU
OLT
ADSL ADSL
ONU
ONU
ATM 路由器
ADSL ADSL ADSL
2.APON在以太网中的应用
ADSL
Internet
a
光纤接入网技17 术
（二）EPON的传输原理及帧结构
1.在EPON中，根据IEEE802.3以太网协议， 传送的是可变长度的数据包，最长可为1518个字 节。
2.帧结构
下行帧结构
2
1
误码 检测域
净荷
信头
2ms n
同步标识符
a
光纤接入网技18 术
上行帧结构
2ms
123
n
33
信头
误码检测域
可变长度净荷
光纤到路边
FTTO
光纤到办公室
FTTZ
光纤到小区
FTTF
光纤到楼层
FTTN
光纤到邻里
FTTR
光纤到远端节点
a
光纤接入网技7 术
二、无源光网络（ATM-PON,APON）
无源光网络和有源光网络广泛应用于光纤接入 网中。
（一）APON的模型及特点 1.ATM-PON的模型结构
SNI UNI
ATM-PON
上下行速率均为155M。下行每28个时隙插入
一个物理层维护管理信元PLOAM，其余为ATM信
元。
a
光纤接入网技13 术
APON的不对称帧结构 其上行帧结构与APON对称帧结构中的上行帧
结构一样。
下行帧结构
56×4信元/帧 PLOAM1 ATMcell1-27 PLOAM2 ATMcell28-54
多个信道交换功能
ATM交叉连接
信元路由功能 信元复制功能
错误信元丢弃功能
a
光纤接入网技11 术
4.光分配网络（ODN） 一个ODN的分支比最高到1︰32，即一个ODN最 多支持32个ONU，最大传输距离20Km.
5.光网络单元（ONU）
ONU
ODN接口功能模块 用户端口功能模块 业务、传输（解）复用模块 供电模块
构与APON不同
a
光纤接入网技16 术
2.网络结构
管理系统
PSTN ATM交换
STM-1 视频流
EMS OLT
ONU ONU ONU
ONU
ONU
ONU
OLT的功能：向ONU以广播方式发送以太网数据；
发起并控制测距过程，并记录测距信息；发起并控
制ONU功率；控制ONU发送数据起止时间和发送
窗口大小以及其他以太网相关功能。