三网融合中的FTTH网络设计与实践

学校代号 10532 学号G0******* 分类号 TN929.1 密级普通工程硕士学位论文三网融合中的FTTH网络设计与实践学位申请人姓名何月春培养单位信息科学与工程学院导师姓名及职称杨 华 副教授 杨文灿高级工程师学科专业软件工程研究方向通信及网络方向论文提交日期2013 年 3月25日学校代号：10532学号：G0*******密级：普通湖南大学工程硕士学位论文三网融合中的FTTH网络设计与实践学位申请人姓名： 何月春导师姓名及职称：杨华副教授杨文灿高级工程师培养单位：信息科学与工程学院专业名称：软件工程论文提交日期：2013年3月25日论文答辩日期：2013年4月 6 日答辩委员会主席：Design and practice of FTTH network onThree-network convergencebyHE Yue ChunB.E.(Hunan Institute of Science and Technology)2007A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster of EngineeringinSoftware Engineeringin theGraduate SchoolofHunan UniversitySupervisorAssociate Professor Yang Hua Senior Engineer Yang Wen CanMarch, 2013三网融合中的FTTH 网络优化与实践湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。

2、不保密□。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日工程硕士学位论文摘要“三网融合”是电话、宽带和电视在业务层面有机融合，电信运营商为了抢占市场需要建设一张能够承载“三网融合”业务的稳定性强、传输容量大和保密性强安全可靠网络。

电信运营商主干传输网络已光纤IP化，但是用户接入依然采用以铜缆接入为主的接入网络，制约了通信信息网络发展，在技术层面现有网络阻碍了“三网融合“业务的发展。

而FTTH技术应运而生，FTTH网络成为承载“三网融合”业务的最佳网络选择。

本文对电信网、广播电视网和互联网三网网络的技术原理和工作体系情况以及现有宽带网络接入方式进行了对比分析，要实现“三网融合”，现有接入网络必须改造成FTTH网络。

从通信原理及EPON技术基础知识入手，论述了以太网无源光网络结构特征，通过分析得出大容量传输和高稳定性是“三网融合”业务发展的必选技术的结论。

分析了EPON 通信过程中面临的各种安全威胁，论述了EPON系统对安全威胁采用的一种相互认证和加密机制。

对EPON带宽分配算法展开了研究，论述了动态带宽分配算法在EPON系统中的实现。

研究了FTTH技术在光纤通信网络中的具体应用及网络接入架构。

全光网网络加载传输IPTV 业务，论述了在FTTH 网络中如何监测IPTV业务服务质量。

本文结合工程实践案例，分析设计了数码电脑城FTTH接入网络，并组织施工建设，验证了FTTH 接入网络局端和终端的网络性能，测试了EPON系统的认证机制，测试IPTV 业务在FTTH 网络中运行指标。

从技术和成本可行性两方面论证了FTTH接入网络是承载“三网融合”业务的最佳网络建设方案。

关键词：三网融合；EPON；FTTH三网融合中的FTTH 网络优化与实践Abstract"Three-network convergence" is the telephone, broadband and television in the organic integration of the business level，Telecom operators in order to seize the market needs to build a capable of carrying the " three-network convergence " business, strong stability, large transmission capacity and high security safety network.Telecom operators have trunk transmission network of optical fiber IP, But the user access is still using the access network based on copper cable access, Restrict the development of information and communication network, In the technical aspects of the existing network hindered " three-network convergence " business development. While FTTH technology emerge as the times require, FTTH network becoming the "best network convergence" choice.This paper analyzes technical principle and system based on telecommunication network, broadcast television network and Internet network and existing broadband network access methods, In order to realize the integration of three networks, the existing access network must be transformed into FTTH.Starting from the principle of communication and EPON technology basic knowledge, Describes the structural features of Ethernet passive optical network, Through the analysis of large capacity transmission and high stability is required technology business development integration of three networks. Analysis of the various security threats to EPON communication process, Discusses the EPON system for security threats by a mutual authentication and encryption mechanism, in the research of EPON bandwidth allocation algorithm, and discusses the realization of dynamic bandwidth allocation algorithm in EPON system.The specific application and network architecture of the FTTH technology in optical communication network.All-optical network loaded transmission IPTV business, Discusses how to monitoring IPTV service quality in FTTH network.This paper on the combination of engineering practice, Analysis and design of the digital computer city FTTH access network, And the organization of construction, To verify the network performance of FTTH access network local terminal and terminal, Authentication mechanism in EPON system test, Test the IPTV business operation index in FTTH network.In the "Three-network convergence" in access工程硕士学位论文network, from two aspects of technology and cost feasibility demonstration of FTTH access network is the best network construction scheme.Key word: Three-network convergence; EPON; FTTH三网融合中的FTTH 网络优化与实践目录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书....................................................I 摘要........................................................................................................................II Abstract....................................................................................................................III 插图索引..................................................................................................................VII 附表索引................................................................................................................VIII 第1章绪论.. (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外发展历程及状况 (1)1.2.1 三网融合的发展情况 (1)1.2.2 无源光网络技术的发展 (3)1.3论文的研究内容 (4)1.4本文的结构安排 (5)第2章三网网络技术及接入方式 (6)2.1三网网络技术原理和工作体系 (6)2.1.1 电信网 (6)2.1.2 有线电视网 (6)2.1.3 IPTV交互式网络电视 (7)2.1.4 互联网 (8)2.2宽带通信网络接入方式 (9)2.2.1 ADSL (9)2.2.2 以太网 (10)2.2.3 FTTH (10)2.2.4 无线宽带接入技术 (10)2.3小结 (11)第3章EPON的安全性及动态带宽分配 (12)3.1EPON技术 (12)3.1.1 EPON技术基础及其技术原理 (12)3.1.2 EPON技术特点 (13)3.2EPON网络安全研究 (14)3.2.1 EPON网络的安全威胁 (15)3.2.2 SHA-256 散列算法和加密算法 (15)工程硕士学位论文3.2.3 EPON安全机制 (16)3.2.4 EPON 安全机制分析 (18)3.3EPON动态带宽分配研究 (19)3.3.1 带宽动态分配需求分析 (19)3.3.2 动态带宽分配算法 (19)3.3.3 EPON的DBA算法 (19)3.4小结 (21)第4章 FTTH技术及IPTV业务质量监测 (23)4.1FTTH技术 (23)4.1.1 FTTH组网方式 (24)4.1.2 FTTH中全程ODN组成 (25)4.1.3 FTTH接入的宽带网络架构 (25)4.2FTTH中IPTV业务质量监测研究 (26)4.2.1 IPTV 数据传输分析 (27)4.2.2 IPTV 业务传输带宽要求 (28)4.2.3 IPTV 业务服务质量要求 (28)4.3小结 (29)第5章 FTTH工程建设与实践 (30)5.1FTTH网络主要设备及功能 (30)5.2FTTH网络工程总设计 (31)5.2.1 FTTH 网络建设需求分析 (31)5.2.2 FTTH 网络接入总带宽设计 (32)5.2.3 FTTH 网络OLT 设计 (32)5.2.4 FTTH网络ONU设计 (33)5.2.5 FTTH无源光分配网络设计 (34)5.2.6 FTTH网络成本分析 (35)5.3项目的局端和终端验证测试 (37)5.3.1 FTTH 网络传送性能测试 (37)5.3.2 FTTH 网络业务开通测试 (39)5.4小结 (41)结论 (42)参考文献 (44)致谢 (47)三网融合中的FTTH 网络优化与实践插图索引图2.1 有线与无线宽带接入 (9)图2.2 ADSL网络组网 (9)图2.3 以太网LAN网络组图 (10)图2.4 FTTH网络图 (10)图3.1 ONU注册认证过程 (17)图3.2 密钥更新实现 (18)图3.3 请求/授权机制过程图 (20)图4.1 FTTH技术网络 (23)图4.2 FTTH主要组网模式 (24)图4.3 FTTH中全程ODN组成 (25)图4.4 OLT安装 (25)图4.5 FTTH接入宽带网络架构 (26)图4.6 IP 数据包在ONU 端的解析过程 (27)图5.1 FTTH网络OLT设计 (33)图5.2 FTTH 网络ONU 设计 (33)图5.3 ODN组网方式 (34)图5.4 局端与终端测试图 (37)图5.5 报文连接速率测试图 (38)图5.6 误码率与丢包率应用层网络流量测试 (38)图5.7 应用层网络流量测试图 (39)图5.8 ONU设备登陆申请 (39)图5.9 ONU申请注册OLT (40)图5.10 ONU 申请ITMS系统 (40)图5.11 ONU 注册成功 (40)附表索引表4.1 ITU-T J.241 Appendix A 标准规定的数字电视服务等级 (28)表4.2 IPTV业务服务质量要求 (29)表5.1 HG8245接口面板 (30)表5.2 HG8245侧板接口使用标识 (31)表5.3 用户业务需求统计 (31)表5.4 用户带宽需求表 (32)表5.5 最远光纤链路段衰减参考值表 (35)表5.6 FTTH组网建设设备投资 (35)表5.7 LAN组网建设设备投资 (36)表5.8 FTTH用户光衰减测试 (39)表5.9 IPTV 业务在FTTH网络测试数据 (41)第1章绪论1.1 课题研究的背景及意义“三网融合”业务的发展促进电信网、广播电视网和互联网在网络技术演进方向上趋于一致，同时语音、数据图文和视频业务大融合，为用户提供综合信息服务。