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PON网络基本知识

PON网络介绍: 
  GPON(Gigabit-Capable PON) 千兆无源光网络 | 吉比特无源光网络 | 无源光网络,技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准,具有高带宽,高效率,大覆盖范围,用户接口丰富等众多优点,被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化,综合化改造的理想技术。 
  GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出,ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定,2004年2 月和6月完成了G.984.3的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。  
  基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似,也是由局端的 OLT(光线路终端),用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元 ),连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的 ODN(光分配网络)以及网管系统组成。 
  对于其他的PON标准而言,GPON标准提供了前所未有的高带宽,下行速率高达 2.5Gbit/s,其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。提供QoS的全业务保障,同时承载ATM 信元和(或)GEM帧,有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载 GEM帧时,可以将TDM业务映射到GEM帧中,使用标准的 8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。作为电信级的技术标准, GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。 
GPON的标准 
  在GPON标准中,明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet 业务,包括IP业务和MPEG视频流)、 PSTN业务(POTS,ISDN业务) 、专用线(T1,E1,DS3,E3和ATM业务)和视频业务( 数字视频)。GPON中的多业务映射到ATM 信元或GEM帧中进行传送,对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。  
GPON的种类 
  GPON相关终端产品与EPON基本类似,主要分为三种: 
  1)面向大客户、商业用户为主的FTTH/FTTO等类终端,一般称SFU/SBU型ONU。PON口下行光纤经过分光器后直连到用户ONU,一个ONU仅供一个用户使用,用户数据业务通过FE或GE口上行,安全性好,成本也高,一般针对高端用户和商业用户。 
  2)面向集中的新建小区或中高端居民区为主的FTTB等类终端,一般称MDU(LAN)型ONU。一般几户到几十户共用一个ONU终端,用户数据业务通过FE口上行,也能提供较大接入带宽。 
  3)面向集中的中低端居民区、厂区为主的FTTC等类终端,一般称MDU(DSL)型ONU。一般几十户到几百户共用一个ONU终端,用户数据业务通过电缆线上行,提供ADSL/ADSL2+等接入速率。  
GPON的方式 
  GPON主要采用的组网方式除ONU直接入户以外,还包括FTTX+LAN和FTTX+DSL两种。FTTX+LAN利用ONU提供的FE/GE口,接入楼道交换机或企业网关等设备的方式,灵活调整企业机关对内外网访问的不同带宽需求。FTTX+DSL则利用ONU提供的FE/GE口,接入DSLAM设备,灵活利用光纤资源,扩大传统接入网设备的覆盖范围。   GPON上下行最大速率为2.488.32Gbps,可提供对称和非对称的带宽需求。支持最大分
光比1:128,局端OLT到下挂ONU(ONT)最大逻辑距离60km。 
1.OLT 
OLT英文全称optical line terminal(光缆终端设备),用于连接光纤干线的终端设备。 1.1OLT功能 
1、向ONU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. 
  GPON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。 
  GPON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 GPON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 
2.光分路器 
与同轴电缆传输系统一样,光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配,这就需要光分路器来实现。光分路器又称分光器,是光纤链路中最重要的无源器件之一,是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件,常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。  
2.1.光分路器的分光原理 
  光分路器按原理可以分为熔融拉锥型和平面波导型两种,熔融拉锥型产品是将两根或多根光纤进行侧面熔接而成;平面波导型是微光学元件型产品,采用光刻技术,在介质或半导体基板上形成光波导,实现分支分配功能。这两种形式的分光原理类似,它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合(耦合度,耦合长度)以及改变光纤半径来实现不同大小分支量,反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。熔锥型光纤耦合器因制作方法简单、价格便宜、容易与外部光纤连接成为一整体,而且可以耐孚机械振动和温度变化等优点,目前成为市场的主流制造技术。 
  熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰,在高温加热下熔融,同时向两侧拉伸,最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构,通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度,可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英基片上插入不锈铜管内,这就是光分路器。这种生产工艺因固化胶的热膨胀系数与石英基片、不锈钢管的不一致,在环境温度变化时热胀冷缩的程度就不一致,此种情况容易导致光分路器损坏,尤其把光分路放在野外的情况更甚,这也是光分路容易损坏得最主要原因。对于更多路数的分路器生产可以用多个二分路器组成。  
2.2.光分路器的常用技术指标
在传输1.31 微米的光时两个输出端的分光比为50:50;在传输1.5μm的光时,则变为70:30(之所以出现这种情况,是因为光分路器都有一定的带宽,即分光比基本不变时所传输光信号的频带宽度)。所以在订做光分路器时一定要注明波长。 (4) 隔离度 
  隔离度是指光分路器的某一光路对其他光路中的光信号的隔离能力。在以上各指标中,隔离度对于光分路器的意义更为重大,在实际系统应用中往往需要隔离度达到40dB以上的器件,否则将影响整个系统的性能。 
  另外光分路器的稳定性也是一个重要的指标,所谓稳定性是指在外界温度变化,其它器件的工作状态变化时,光分路器的分光比和其它性能指标都应基本保持不变,实际上光分路器的稳定性完全取决于生产厂家的工艺水平,不同厂家的产品,质量悬殊相当大。在实际应用中,可能会碰到很多质量低劣的光分路器,不仅性能指标劣化快,而且损坏率相当高,作于光纤干线的重要器件,在选购时一定加以注意,不能光看价格,工艺水平低的光分路价格肯定低。 
  此外,均匀性、回波损耗、方向性、PDL都在光分路器的性能指标中占据非常重要的位置。 
3.ONU 
  ONU (Optical Network Unit) 光节点。 
  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 (光网络单元)是G/EPON(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

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