有源光网络和无源光网络..
浅谈光纤通信技术
浅谈光纤通信技术作者：张晶来源：《数字技术与应用》2013年第02期摘要：光纤通信是以光波为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
从国家骨干通信网到城域网以及到用户的接入网，基本上都是采用光纤通信的方式实现的。
关键词：光纤网络传输容量超高速超长距离 DWDM 自动交换光网络中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0044-01近些年来，随着技术的发展，核心网已经实现了光纤化、数字化。
这就要求我们对光纤通信技术有比较深刻的认识。
光纤通信技术是实现网络信息化的核心技术，它负责把网络中的信号安全、高速的进行传送。
目前，我国累计铺设光缆近400万公里，累计光纤用量近8000万公里。
随着对传输速度和质量的要求不断提高，未来建立一个速度更快、容量更大的光纤通信网络已经是刻不容缓。
1 光纤通信技术优势光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输介质，由于光波频率远高于电波的频率，同时作为传输介质的光纤的损耗又远低于其它传输介质，所以光纤通信技术拥有频带宽，通信容量大、损耗低，中继距离长、抗电磁干扰能力强、保密性能好等特点。
1.1 频带宽、损耗低以目前的技术而言，我们发现传输的最好载体依然是光，所以我们只有充分利用光谱才能带给我们充裕的带宽，只有利用光作为传输介质才能给我们带来更低的损耗更远的中继距离。
以单模光纤为例，当它位于1550nm窗口时，衰减仅为0.19～0.25dB/km，色散系数为15～20ps/（nm.km）。
由于光纤传输损耗低，所以其中继距离达到几十公里至上百公里。
近些年来，人们为了获得更大的带宽，一般常用以下几种方式来增加光纤传输容量，空分复用（SDM）、电的时分复用（TDM）、波分复用（WDM）、光的频分复用（OFDM）、光的时分复用（OTDM）和光孤子技术（So liton）。
基于实用性，只对TDM和WDM两种扩容方式作简要介绍。
几种常见的网络接入方式
在各子信道 中传输 网络信息 ，数量可达到 Ｍｂ ｐ ｓ 数量级或更高 。 目前， 主流 的ＡＤ Ｓ Ｌ ２ ＋技术能达到 ２ Ｍ～ １ ０ Ｍ 的接入传输速率 。 Ｄ Ｓ Ｌ技术是 目前全国家庭用户主 流的 ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ 接入方式。
１ ． ２光纤 接入 网
（ Ｏ Ａ Ｎ ）
１有线接入系统
有线接入 系统 根据接入 的网络传输 介绍有铜线接 入，光纤
纤到楼 宇）、Ｆ Ｔ Ｔ Ｏ（ 光纤到办公室 ） 、Ｆ Ｔ ｒ Ｈ （ 光纤到 户 ） 等类型 的网络结构，Ｆ Ｔ ｒ Ｈ是最终实现 目标。
光纤接入 网从技术 上可分为两大类 ：有源光 网络 （ Ａ Ｏ Ｎ）
接入 ，其它接入方式几种 。
式做 了简要的 阐述 关键字 ：接入 网 ； 有线接入 ； 无线接入 ； 宽带接入 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文献标识码 ：Ａ ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ６ ９ ７ ０ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ５ １ 本文著录格式 ：【 １ 】 卢鹏 ． 几种常见的网络接入方式 Ⅱ 】 ＇ ２ ０ １ ３ ， ３ ４（ １ １ ）：１ ３ ９ — １ ４ ０
Ｅ系列 （ Ｎ ６ ４ ｋ ｂ ／ ｓ ） 通信技术成为主流技术 ， 负责高速数据 的转发， 信 号的一种通信方式 。电力线 上网使用 “ 电力猫 ”进行调制上 由于 Ｅ系列通信信道租 用非常贵，用户接入骨干 网还 是租用的 网，可以实现高达 １ ４ ｍｐ ｂ ｓ 或４ ５ ｍ ｂ ｐ ｓ Ｒ的传输速度。电力线接入
内因特 网建设初期 ，网络应 用主要是 以字符文 本数据 ，需求 的 １ ． ３其它介质 速率也 不高， 因特 网骨干 网与接 入 网通信技术差 别不 明显 ，用 其它介质接入 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ 主要为有线电视 网接入和 电力线接入 。
无源光网络技术在配用电通信网中的应用
基于配 用 电系统 本 身 的特点 ，配用 电通信接
口 Ａ 表 示 不 同类 型 信 息 Ｏ
入 网技 术必 须具 备 ： 综 合接 入 能力 ， ① 以满 足丰 富
的业 务 种类 ； 灵活 组 网 能力 ， ② 以实 现 分散 接 人 ； ③ 高 可靠性 ， 以提供 高质量 的业务 。 合考 虑配用 综
Ａ Ｎ系统方 便 ， Ｏ 且投 资成本 低 。 另 外 ，Ｏ 系统具 备 更 可 靠 的 网络 安全 保 护 ＰＮ
图 ２ ＰＯＮ 下 行 数 据传 输 方式
Ｆｇ２ ｉ． Ｄｏ ｓｒａｍ ａａ ｔａ ｓ ｉｓｏ ｆＰＯＮ ｗｎ ｔｅ ｄ ｔ ｒ ｎ ｍ ｓ ｉｎ ｏ
机 制 ， 体包 括 ： 单 节 点保 护 ， 具 ① 网络 中 某一 节 点
Ｐ Ｎ系统下 行采 用 Ｔ Ｍ 广播 方式 ， Ｌ Ｏ Ｄ Ｏ Ｔ将 全 部 下行 信 号广 播 出去 ， 过 Ｏ Ｕ分 配 到各 Ｏ Ｕ， 通 Ｄ Ｎ
每个 Ｏ Ｕ接 收到 所有 信号 ， 只取 出 自己需 要 的 Ｎ 但
信号。
Ｐ Ｎ上 行数 据传输 方式 如 图 ３所示 。 Ｏ
３ Ｐ ＯＮ 技 术 在 配 用 电 通 信 网 中 的
・
开发 与 应 用 ・ 于 晓东 等 无 源光 网络 技 术 在 配 用 电通 信 网 中的 应 用
．２ ． ９
在 Ｐ ＯＮ 中 ， Ｌ Ｏ Ｔ与 Ｏ Ｕ之 间 的数 据 传 输 方 Ｎ
式包括 ： 波分 复用 ／ 波分 多 址 （ Ｍ／ ＷＤ ＷＤＭＡ， ｖ ． Ｗａｅ
１ ｎ ｔ Ｄｉｉｉｎ ｅ ｇｈ ｖ ｓｏ Ｍｕ ｔｐｌｘ ｎ ／ ａ ｅ ｅ ｇ ｈ ｌｉ ｅ ｉ ｇＷ ｖ ｌｎ ｔ Ｄｉ ｉｉ ｎ ｖ ｓｏ
常用的网络接入方案及接入设备
常用的网络接入方案及接入设备计算机网络常用的网络接入方案及接入设备学校：西南交通大学学院：信息科学与技术学院专业：软件工程班级：软件二班姓名：田杰雄学号：20192740常用的网络接入方案1.ADSLADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line ，非对称数字用户环路）是一种新的数据传输方式。
它因为上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线环路。
它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。
即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。
通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps 的下行速度。
相关设备ADSL是一种异步传输模式（ATM）。
在电信服务提供商端，需要将每条开通ADSL业务的电话线路连接在数字用户线路访问多路复用器（DSLAM）上。
而在用户端，用户需要使用一个ADSL终端（因为和传统的调制解调器（Modem）类似，所以也被称为“猫”）来连接电话线路。
由于ADSL使用高频信号，所以在两端还都要使用ADSL信号分离器将ADSL数据信号和普通音频电话信号分离出来，避免打电话的时候出现噪音干扰。
通常的ADSL终端有一个电话Line-In，一个以太网口，有些终端集成了ADSL信号分离器，还提供一个连接的Phone接口。
某些ADSL调制解调器使用USB接口与电脑相连，需要在电脑上安装指定的软件以添加虚拟网卡来进行通信。
2. ISDN综合业务数字网(ISDN)是一种信息通信网络。
它提供端到端的数字连接，支持一系列的语音和非语音业务，可以用于计算机网络互联和用户网络接入。
数字化的发展趋势使得ISDN业务有了发展的空间。
用户只需要在现有的一对电话线上加上ISDN终端设备就可获取ISDN基本速率BRI（2B+D），从而使日常的使用业务从单一的语音通信拓展到文学、语音、数据和图象等多种综合业务。
有线电视名词解释
标清电视（SDTV），是指分辨率达到720x576像素标准的电视系统。
可称为标准分辨率电视、标准清晰度电视（standard-definition television）。
高清电视（HDTV）：国际电联的定义是一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的印象。
水平和垂直清晰度是常规电视的两倍左右，配有多路环绕立体声。
高清互动：高清互动电视是一种通过有线数字电视双向网络，基于高清互动机顶盒，输出高清晰度数字电视节目视频内容和综合信息服务平台，能提供高清直播、电视回看、视频点播、等服务。
云媒体电视（CMTV）：云媒体电视是以下一代广播电视网为基础，以综合视频、语音、数据等多媒体、全业务服务为途径，以开放化、智能化为特征，为用户提供融合广播电视、绿色互联网、可视通信以及开放的视频增值业务等全业务服务的安全可控的数字电视。
中国下一代广播电视网（NGB），是由科技部和广电总局联合组织开发建设，以有线电视网数字化整体转换和移动多媒体广播电视(CMMB)的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。
OLT（光纤线路终端）OLT设备是重要的局端设备，它实现的功能是：1、与前端（汇聚层）交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联。
2、实现对用户端设备ONU的控制、管理、测距等功能。
3、OLT设备和ONU设备一样，也是光电一体的设备。
PON（无源光网络）是指（光配线网中）不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。
一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。
在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
无源光网络(PON)和有源光网络(AON)技术比较
无源光网络（PON）和有源光网络（AON）技术比较深圳市首迈通信技术有限公司摘要：本文对无源光网络（PON）和有源光网络（AON）在网络结构和技术性能进行比较，分析两者在我国FTTH市场的适应性，阐述我国对FTTH接入技术的选择。
光纤到户（Fiber To The Home——FTTH）接入技术作为未来最终的、一劳永逸的宽带接入解决方案，在日本和美国已得到广泛应用（共有用户约500万）。
在我国FTTH尚处于明芽阶段，尚未有商用的FTTH接入网络，但FTTH在我国已得到了越来越多的关注。
现有的FTTH技术主要包括无源光网络（Passive Optical Network——PON）和有源光网络（Active Optical Network——AON），AON 接入技术又称小区交换有源光网络接入技术（Remote Office AON——RAON），它们各有优势，适合于不同的应用环境。
本文在对它们的网络结构和技术性能进行比较，并结合我国住宅小区的特点，比较上述两种FTTH技术在我国住宅小区应用的优劣，浅析我国住宅小区对FTTH接入技术的选择。
1. 几种FTTH接入技术最早的FTTH技术是光纤从电信运营商中心机房拉至用户家里以点对点（P2P）的方式组网，如图1.1所示。
其能轻易提供100M或1G带宽，网络结构简单，运营维护成本低，支持数据、话音和视频等多种业务，支持目前和未来各种宽带应用的能力。
但这种接入方式显然有其明显缺点：过分依赖光缆资源，光纤链路过长过多；由于中心机房离用户较远（一般平均距离在4—5km），这种大芯数远距离光缆铺设成本非常高，尤其在国内城市几乎不可能；一般中心机房覆盖区域大，用户众多，设备和光缆配线集中在中心机房需要大量空间。
目前，这种P2P的FTTH技术只应用在大客户（如大型企业、重点单位等），在FTTH接入中将很少使用。
目前谈论最多的FTTH接入技术是基于一点对多点（P2MP）网络拓扑结构的无源光网络（Passive Optical Network—PON）的FTTH接入网，如图1.2所示，在靠近用户时使用光分配器（Splitter）实现一点对多点（P2MP）的网络结构。
ONU
ONU (Optical Network Unit) 光节点。
ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。
一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。
ONU功能１、选择接收OLT发送的广播数据；２、OLT: optical line terminal(光缆终端设备），用于连接光纤干线的终端设备。
３、OLT机箱前视图：４、５、６、７、OLT功能８、1、向ONU(光网络分配单元）以广播方式发送以太网数据；2、发起并控制测距过程，并记录测距信息；3、为ONU分配带宽；即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小．EPON无源光网络系统中的局端设备（OLT），是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM业务。
放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。
EPON无源光网络系统组网灵活，下联半径20公里范围内处于业务接入点的多个终端, 构成EPON系统网络。
该系统可支持多种业务模式，适应多种工作环境，为用户提供FTTx系列解决方案。
OLT除了提供业务汇聚的功能外，还是集中网络管理平台。
在OLT上可以实现基于设备的网元管理和基于业务的安全管理和配置管理。
不仅可以监测、管理设备及端口，还可以进行业务开通和用户状态监测，而且还能够针对不同用户的QoS/SLA要求进行带宽分配。
OLT路由功能测试方法可用CDRouter进行全自动测试OLT功能1、向ONU(光网络分配单元）以广播方式发送以太网数据；2、发起并控制测距过程，并记录测距信息；3、为ONU分配带宽；即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小．EPON无源光网络系统中的局端设备（OLT），是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM业务。
放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。
EPON无源光网络系统组网灵活，下联半径20公里范围内处于业务接入点的多个终端, 构成EPON系统网络。
什么是ONU
ONU：光纤网络单元（Optical Network Unit）。
ONU属于接入网的用户侧设备，为用户提供电话、数据通信、图像等各种UNI接口。
ONU简介ONU (Optical Network Unit) 光节点。
ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。
一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。
ONU功能１、选择接收OLT发送的广播数据；２、响应OLT发出的测距及功率控制命令；并作相应的调整；３、对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送。
ONU设备完全符合IEEE 802.3/802.3ah·接收灵敏度高达-25.5dBm·发送功率高达-1至+4dBm·单光纤提供数据、IPTV，语音等业务，真正实现“triple-play”应用。
·最高速率PON：上下行对称1Gb/s数据、VoIP语音和IP视频服务。
·基于自动发现与配置的ONU“即插即用”·基于服务水平协议（SLA）计费的高级服务质量（QoS）功能·丰富强大的OAM功能支持的远端管理能力·高灵敏度光接收和低输入光功耗·支持Dying Gasp功能有源光网络单元有源光网络单元主要应用于三网合一之时，其集成了CATV全频段RF输出；高质量VOIP音频；三层路由模式，无线接入等功能，轻松实现三网融合终端设备接入。
无源光网络单元无源ONU （光网络单元）是GPON（千兆无源光网络）系统的用户侧设备，通过PON（无源光纤网络）用于终结从OLT（光线路终端）传送来的业务。
与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。
如Internet surfing，VoIP，HDTV，VideoConference等业务。
ONU作为FTTx应用的用户侧设备，是“铜缆时代”过渡到“光纤时代”所必备的高带宽高性价比的终端设备。
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的时隙 ONU在指定的上行时隙中用测距PLOAM信元应答 OLT计算往返时延，并与理想时延比较，计算出差值，发 送一个测距时间给ONU ONU根据测距时间调整均衡时延
快速比特传送技术
测距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存在相位差异 需要采用某种技术实现快速同步 基本策略先实现位同步、再进行信元同步 普通的滑动技术不能满足快速同步要求，需采用其他技术
5.2 无源光网络
5.2.1 无源光网络的概念
无源光网络(PON)一般指光传输段采用无源器件（无源光
分路器等），实现点对多点拓扑的光纤接入网。 (1)信号在传输过程中无再生放大 (2)信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户 (3)实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成
与有源光网络比： 覆盖范围和传输距离更小 可靠性更高（户外无有源设备，提高抗 干扰能力） 价格更低、安装维护更方便 是光接入网有发展潜力的技术（价格、 维护等优势）
用户 用户 ONU1 业 务 网 络
ONU2
ONUn
OBD
ODN
OL T
PON
PON的数据传输
ONU ONU
ONU OBD
下行连续模式 OLT 保护时隙 上行突发模式
PON的帧都是定时长帧，分上行帧和下行帧 为了实现TDMA接入，在上行时隙中传输的数据要求附加开 销。上行时隙格式如下： 附加开销 ATM信元/OAM信元/以太帧 用于OLT同步、标 识信元开始 OAM信元为管理信元， 如带宽申请、测距等
APON：ATM Passive optical network 在PION上传送ATM信元 标准规范：ITU-T的G.983 ONU与OLT之间传送ATM信元 速率：上/下行对称 155.52Mbps/155.52Mbps 上/下行非对称 155.52Mbps/622.08Mbps 无放大器作用距离：20km 双向通信：可用两条分离的光纤，波长1310nm区 也可复用一条光纤，异波长双工 （上行：1310nm区 下行：1550nm区）
第五章 有源光网络和无源光网络
5.1有源光网络技术AON
有源光纤接入网(AON)，是指从局端设备到用户分配单元之间 均用有源光纤传输设备，即光电转换设备、有源光电器件以及 光纤等。 可分为基于PDH和基于SDH的AON 现通常是基于SDH的AON
ห้องสมุดไป่ตู้
特点 传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率 传输距离远：不加中继器，距离70多公里 技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用 给有源设备供电是一件麻烦事
媒质接入控制（MAC）技术
信元的时隙分配 接入请求/允许 带宽的动态分配
带宽管理由OLT完成 为不同的业务提供优先级和带宽 上行带宽的占用由媒质接入控制MAC协议实现
5.2.1 ATM无源光网络 APON
APON的关键技术
基于ATM的PON接入网主要由光线路终端 OLT(局端设备)、光分路器(Splitter)、光网络 单元ONU(用户端设备)，以及光纤传输媒质组成， 一般采用TDMA控制的基带传输方式。局端到用户 端的下行方向上，由OLT通过分路器以广播方式 发送ATM信元给各个ONU。
PON的结构
单星形结构
ONU1 CO ONU2 分 路 器 1...n OLT
ONUn
...
多星形(树形)结构
总线结构
CO 分路器n 分路器2 分路器1
OLT
ONUn
ONU2
ONU1
环形结构
1
ONU1
OBD OLT OBD
ONUn
n
PON的系统结构
组成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是无源器件 共享介质 逻辑上是点到多点结构，物理拓扑可有多种形式 UNI SNI 用户
突发信号的收发
需要快速开启和关闭光电路，以适应上行的突发数据传输 接收端，需要快速调整接收门限，以适应不同距离用户的 信号衰减
搅码技术（扰码）
为了保证共享介质传输的安全性，引入搅码技术 在发送端：通过一个随机码对信息进行异或运算后传送 在接收端：采用相同的随机码再进行一次异或运算，得到 原始数据
为确保多个ONU到OLT间的正确传输，必须引 入测距机制，使各ONU到OLT的逻辑距离相等
测距技术
测距技术基本策略 单独测距+传输数据时测距相结合(粗测＋精测）
单独测距在ONU初装联网时必须进行 传输数据时测距可根据OLT的配置而定
测距的基本原理
OLT向ONU发送测距允许消息，消息中指明ONU的上行应答
APON的产生及优点
PON系统最早出现在20世纪90年代初期。1996年ITU-T
完成了对G．982的标准化，其主要目标是对2Mbit／s以下 接入速率的窄带PON系统进行定义。但是该规范的标准化 程度很低，只是对系统容量、分路比进行了规定。而对于 双向传输技术、线路速率和帧结构等一系列物理参数都没 有制定标准。主要原因在于各厂商先有窄带PON产品，后 有规范，而且各厂商规范不一，都认为自己是最好的选择， 因此到现在为止ITU-T还没有形成统一完整的规范。规范 的不统一带来的是不能形成器件的大规模生产，以至于价 格居高不下。在全球范围内，日本、德国和美国的一些窄 带PON系统已在应用。
PON的关键技术
测距技术 快速比特传送技术 突发信号的收发 搅码技术（扰码） 媒质接入控制（MAC）技术
测距技术
为何需要测距？
采用TDMA，必须保证每个时隙的数据彼此独 立，互不干扰 PON结构中，各ONU到OLT的物理距离不等， 则各ONU到OLT的传输时延不同，如不进行时 延补偿，会出现时隙的重叠，造成数据干扰
PON的数据传输
下行：OLT向各ONU采用广播通信方式，传输连续时隙流 （下行帧） 局端数据→ OLT →封装成连续时隙流下行帧 以广播方式传送 →各ONU收到信元流，取出属于自己的 数据→用户终端 上行：采用TDMA技术（动态分配），突发传送时隙流（上 行帧） 各ONU共享ODN，且数据突发性强。 各ONU向OLT申请带宽→OLT授权ONU发送（上行的发 送时隙、带宽分配等） → 获得授权的ONU在指定时隙发 送