光纤接入技术论文(2)
光纤接入技术论文篇二
光纤接入技术在小区的应用
摘要：自光纤通信实用化应用30余年来，光纤光缆的制造技术突飞猛进、产品品种不断丰富，并且由于规模化应用、生产效率的提升，使得光纤光缆产品在性能指标不断提高的同时，成本在不断降低，从而带动了光纤应用领域的不断扩展。
关键词：光纤接入;FTTB技术;EPON;LAN;HFC网络
Abstract: the optical fiber communication and practical application for more than 30 years, optical fiber &cable manufacturing technology advance by leaps and bounds, product variety is unceasingly rich, and because of large scale application, to promote the efficiency of production, make optical fiber &cable products in the performance index of continuous improvement of at the same time, lower in cost, thus promote the expansion of optical fiber application field.
Keywords: fiber access; FTTB technology; EPON; LAN; HFC network
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A文章编号：
引言：自光纤通信实用化应用30余年来，光纤光缆的制造技术突飞猛进、产品品种不断丰富，并且由于规模化应用、生产效率的提升，使得光纤光缆产品在性能指标不断提高的同时，成本在不断降低，从而带动了光纤应用领域的不断扩展。欧美、亚太、中东等地区的国家纷纷把建立全国性光纤网络作为宽带发展的目标。预计未来数年内，全球各地将掀起光纤网络的建设高潮，它们的基础都是光纤接入。
一、光纤接入技术
光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网从技术上可分为两大类：即有源光网络和无源光网络。光纤用户网的主要技术是光波传输技术。目前光纤传输的复用技术发展相当快，多数已处于实用化。
小区网络拓扑图
根据光网络单元(ONU)的位置，光纤接入方式可分为如下几种：FTTR(光纤到远端接点);FTTB(光纤到楼);FTTC(光纤到路边);FTTZ(光纤到小区);FTTH(光纤到用户)。光网络单元具有光/电转换、用户信息分接和复接，以及向用户终端馈电和信令转换等功能。当用户终端为模拟终端时，光网络单元与用户终端之间还有数模和模数的转换器。
二、FTTB (Fiber To The Building)光纤到楼
FTTB(Fiber To The Building)：意即光纤到楼，是一种基于优化高速光纤局域网技术的宽带接入方式，采用光纤到楼、网线到户的方式实现用户的宽带接入，我们称为FTTB+LAN的宽带接入网(简称FTTB)，这是一种最合理、最实用、最经济有效的宽带接入方法。
FTTB宽带接入是采用单模光纤高速网络实现千兆到社区、局域网百兆到楼宇，十兆到用户。 由于FTTB完全仿佛是互联网里面的一个局域网，所以使用FTTB不需要要拨号，并且FTTB专线接入互联网，用户只要开机即可接入INTERNET。 FTTB接入ISP当然也不会像普通拨号上网那样遇忙，FTTB上网只有快或慢的区别，不会产生接入遇忙的情况，并且因为通过FTTB上网并没有经过电话交换网接入INTERNET，只占用宽带网络资源，用FTTB浏览互联网时，不产生电话费。
FTTB+EPON技术
针对目前小区网络建设的特性，有两种网络建设方案可供选择，分别为EPON无源光网络和传统有源光交换网络两种方式，它们各有优势。有源光交换网络和EPON无源光网络都是利用以太网技术，采用光纤+双绞线的方式对小区进行综合布线。这里只说明EPON无源光网络。
1、EPON发展现状
光纤是传输数据、视频和语音业务最有效的媒介，能提供无限的带宽。EPON克服了点对点的弊端，转而采用点对多点拓扑，不需要诸如再生器、放大器和激光器等电子器件，减少了端局使用的激光器数量。点对点光纤技术适用于城域网和长距离应用。EPON适用于光纤接入网的特殊要求。EPON比其他接入网技术更为简单，效率高，费用低。EPON将光纤延伸到最后一公里，从而获得高效、高可扩性、低维护费用、端到端的光网。
2、EPON的简介
EPON(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本;高带宽;扩展性强，灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。
EPON定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测(CSMA/CD)协议而应用在共享媒质上;第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。
EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。
下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1:N的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间(由可用的光功率预算所限制)。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。
上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。
3、EPON的结构
Ethernet PON的无源器件位于光分布网络中，包括单模光纤光缆、无源光分束器/耦合器、连接器和接头。光线路终端和多个光网络单元位于PON的终端。光信号通过PON下行传输时，经过分束器分发到多条光纤，上行信号由分束器/耦合器合并到同一根光纤中。无源光网络利用光纤点对多点树，在树枝上连接用户。
光网络单元提供用户数据、图像和电话网络与PON的接口。ONU的基本功能是接收光信号，并将其转换成用户需要的格式(以太网、IP多播、POTS、T1)。
4、FTTB+EPON组网方式：
EPON组网方式即光纤经过分光器后到达单元楼道内，光纤接到1台ONU设备，经过24口交换机转换，再通过五类线接入每户家庭。
5、EPON的应用特点
5.1. 方便扩容，运营维护费用低廉。住宅楼内无需占用机房和供电设施，支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，对于运营商来可以大大降低运营维护费用。
5.2.光纤在住宅楼内的布线简单化。长距离，宽带宽(20km，1.25G)，光纤的接入和传输，光纤化的ONU/ONT，非常适合于FTTB和FTTO模式，光纤直接到ONU。EPON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务，将非常有吸引力。
5.3.带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，可以根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端口的速率限制)，并可根据业务合约保证每个用户连接的QoS。
5.4.EPON是面向未来的技术，它是一个多业务平台，可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。QoS可以完全保证，而且完全遵循IEEE 802.3ah的标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向全IP业务网络过渡。
四、HFC网络
1、概 述 有线电视网目前在全世界已有超过9.4亿的用户，我国有线电视网自90年代初发展至今，全国覆盖面已达50%，电视家庭用户数有8000多万，成为世界上第一大有线电视网。随着计算机技术、通信技术、网络技术、有线电视技术及多媒体技术的飞速发展，尤其在Internet的推动下，用户对信息交换和网络传输都提出了新的要求，希望融合CATV网络、计算机网络和电信网为一体的呼声越来越高。利用HFC网络结构，建立一种经济实用的宽带综合信息服务网的方案也由此而生。 2、 早期CATV网络 最早的电视广播都是无线传送，每个电视台的每套节目都被调制在不同的频段进行发射，以避免干扰;随着电视台的增加和节目数量的增多，频带拥挤的矛盾越来越突出。为保证各个电视频道间互不干扰，而且能尽可能多地给用户提供节目频道，便产生了有线电视网。有线电视网在传输电视信号的功能方面与无线电视广播类似，有线电视信号的传输也是通过把不同频道的节目调制在不同的频段，再经过有线电视网络送到用户。只是它可以同时传送的频道更多，而且节目质量也更好;这主要是因为有线传输隔绝了与周围电磁信号的辐射干扰，而且可以保证在较大频带范围内衰减较少。
早期有线电视网络是采用同轴电缆结构，是一种树型结构网络，从有线电视台出来后不断分级展开，最后到达用户。前端负责收集来自卫星传送的电视信号、无线广播的电视信号及经微波传送的电视信号。其主要功能是收集、调制及传送出电视节目，同时具有控制功能。主干网利用干线放大器的接力放大，可以传输较远的距离。到居民较集中的地区，使用分配器从主干网分出信号进入分配网络。分配网络再将信号用延长放大器(Line Extender)放大，最后从分支器送到用户。而且，这种树型网络还会随居民分布情况的不同，分出更多的层次。 3、 HFC技术 HFC即Hybrid Fiber-Coaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输;到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤传输光信号，在前端需完成电―光转换，进入用户区后要完成光―电转换。
HFC的主要特点是：传输容量大，易实现双向传输，从理论上讲，一对光纤可同时传送150万路电话或2000套电视节目;频率特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡;传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大;光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量。
同传统的CATV网络相比，其网络拓扑结构也有些不同：第一，光纤干线采用星形或环状结构;第二，支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构;第三，整个网络按照光结点划分成一个服务区;这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。随着数字通信技术的发展，特别是高速宽带通信时代的到来，HFC已成为现在和未来一段时期内宽带接入的最佳选择，因而HFC又被赋予新的含义，特指利用混合光纤同轴来进行双向宽带通信的CATV网络。 HFC网络能够传输的带宽为750MHz～860MHz，少数达到1GHz。根据原邮电部1996年意见，其中5～42/65MHz频段为上行信号占用，50MHz～550MHz频段用来传输传统的模拟电视节目和立体声广播，650MHz～750MHz频段传送数字电视节目、VOD等，750MHz以后的频段留着以后技术发展用
小结：
总之，随着接入网业务的不断增多，所需的网络带宽将会越来越宽,交互性越来越强，接入网的宽带化将是不可避免的趋势。接入网市场将会成为未来几年信息产业中最炙手可热的市场之一,人们的生活也将因之而改变。本文只是我对所学接入网重点知识的简要总结，若要熟练掌握接入网技术，除要掌握文章中基本的接入网知识外，我们还需深入了解更多接入技术知识，关注接入网发展局势，掌握更多更新的接入网知识，为以后技术运用打好基础。
参考文献：
[1] 高等院校信息与通信工程系列教材《接入网技术》,作者：雷维礼,印刷日期：2011-7-1,清华大学出版社.
[2] 彭美娥编写：第4章光纤接入技术;4.6基于Ethernet的无源光网络――EPON.
[3] 吴凡编写：第6章HFC接入技术;6.3HFC网络;6.3.1HFC网络系统结构.
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