扎区花园小区GPON光纤接入网规划设计(论文)

北京邮电大学网络教育学院毕业设计设计题目：扎区花园小区GPON光纤接入网规划设计入学年月_2013年9月____姓名____卢婷______学号_131180143209166_专业__通信工程____总站/学习中心_内蒙古呼伦贝尔职业技术学校奥鹏学习中心指导教师_孙学康______完成时间__2015年9月_______扎区花园小区GPON光纤接入网规划设计内容摘要接入网是整个电信网中重要的组成部分，其投资比重占电信网全部投资的很大的一部分。它既是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”。相对于无线接入方便、灵活的特点而言，有线接入网的优点主要在于带宽安全和质量。对于目前网络的主要收入来源（语音）与投资重点（宽带）不一致的问题，人们迫切希望找到一种新的网络体系，不仅能够持续提升带宽、发掘新的业务增长点，还能有效节约网络建设和维护成本，适应人们不断变化的业务发展需求。扎区花园小区工程，位于中央大街与满达街交汇处。本工程为FTTH接入。小区内共有住宅楼3栋，1号楼五个单元、2号楼五个单元、3号楼四个单元。本次工程在三号楼西侧安装光缆交接箱（整架288芯）1座,内置1:32分光器5个;安装光分纤箱14个。网络覆盖范围较小，居民楼等用户也不是很多，所以光纤强劲的网络核心能为该小区用户网络保证充沛动力。本文从以下几个方面说明GPON技术相对传统ADSL接入的优势，从运营商的建设方的角度出发，满足用户潜在需求，节约建设资金，提高接入速率，以期为我国通信建设事业贡献一份力量。关键字：接入网GPONOLTONU目录一、宽带接入网概述二、扎区花园小区宽带接入网建设需求分析（一）花园小区网络现状（二）建设宽带接入网的必要性三、几种常用的宽带接入网技术（一）ADSL技术（二）HFC技术（三）EPON/GPON技术（四）FTTX+LAN和无线宽带接入四、扎区花园小区GPON光纤接入网规划设计方案（一）接入网网络结构的设计（二）设备选型（三）网络容量的计算（四）光功率分配的计算（五）网络保护方式的设计（六）ip地址规划五、方案论证评估一、宽带接入网概述接入网是整个电信网中重要的组成部分，其投资比重占电信网全部投资的很大的一部分。它既是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”。相对于无线接入方便、灵活的特点而言，有线接入网的优点主要在于带宽安全和质量。对于目前网络的主要收入来源（语音）与投资重点（宽带）不一致的问题，人们迫切希望找到一种新的网络体系，不仅能够持续提升带宽、发掘新的业务增长点，还能有效节约网络建设和维护成本，适应人们不断变化的业务发展需求。GPON(Gigabit-CapablePON)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-TG.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。GPON技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON技术标准，PON是英文“无源光网络”的缩写。而GPON(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork)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-TG.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(SMfiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管系统组成。前所未有的高带宽。GPON速率高达2.5Gbps,能提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长的对高带宽的需求,同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。很好地支持TDM业务。TDM业务映射到GEM帧中,由于GPONTC帧帧长为125μs,能够直接支持TDM业务。TDM业务也可映射到ATM信元中,也能提供有QoS保证的实时传输。同所有PON系统一样,GPON由ONU、OLT和无源光分配网组成。OLT为接入网提供网络侧与核心网之间的接口,通过ODN与各ONU连接。作为PON系统的核心功能设备,OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON系统的功能。ONU为接入网提供用户侧的接口,提供话音、数据、视频等多业务流与ODN的接入,受OLT集中控制。系统支持的分支比为1∶16/32/64,随着光收发模块的发展演进,支持的分支比将达到1∶128。GPON的传输机制和EPON完全相同，都是采用单纤双向传输机制，在同一根光纤上,使用WDM技术，用不同波长传输上下行数据。在同一根光纤上,GPON可使用波分复用(WDM)技术实现信号的双向传输。根据实际需要,还可以在传统的树型拓扑的基础上采用相应的PON保护结构来提高网络的生存性。GPON在接入网中的应用GPON可应用于接入网中的光纤到户、光纤到楼/路边和光纤到交接箱。OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络（AON，ActiveOpticalNetwork）和无源光网络（PON，PassiveOpticalNetwork）两类。二、扎区花园小区宽带接入网建设需求分析（一）扎区花园小区网络现状扎区花园小区工程，位于中央大街与满达街交汇处。本工程为FTTH接入。小区内共有住宅楼3栋，1号楼五个单元、2号楼五个单元、3号楼四个单元。每个单元6层，每层2户，共有小区用户168户。（二）建设宽带接入网的必要性电信行业是高科技密集的行业，技术的进步对电信业务市场的发展具有及其重大的影响。从固定电话到移动电话，从电报传真到互联网的普及，无一不体现出技术进步的推动作用。当然，技术的进步一定要建立在市场需求的基础上，否则将会被市场所遗弃。当前，宽带化、分组化、个人化是未来通信技术的发展方向，与此相适应的光通信、宽带接入、数据通信以及移动通信等业务也正成为电信业务市场中发展最快的领域。为满足数据和话音业务的需求，如何构造新一代的网络体系架构，现有网络如何向未来网络演进，如何选用网络标准等，是每一个运营商和设备供应商都关心的课题。接入网对固网运营商来说是最重要的资产，一般占运营商设备投资的60～70%，运营成本上，接入网也占了绝大多数的费用。目前的固网运营商主要以铜线接入为主，由于DSL技术接入距离的限制，每个接入点的接入用户数是很有限的，这就导致一个城市里固定接入网站点数非常多，导致维护和支撑费用的大幅上升。而光纤接入比传统的双绞线的传输距离要长很多，比如基于PON的光纤接入网络传输距离可以达到20km，通过提高光发射功率或者延伸技术，距离可以达到60km，所以传统交换机时代的“大容量、少居所”的建网思路在光接入网的时代又回来了，但光接入TCO点覆盖的范围更广，容量更大，需要的站点数更少，甚至可以减少站点数量的80％。所以，针对目前接入传送网存在的多局点的问题，精减节点成为运营商未来优化网络、节省网络投资和维护费用的重要举措。三、几种常用的宽带接入网技术介绍几种宽带接入技术（ADSL、HFC、EPON/GPON、FTTX+LAN和无线宽带接入）的概念及优缺点。（一）ADSL技术:ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine),中文名字叫非对称数字用户线路，是以普通电话线为传输媒介的传输组合，有效传输距离3至5公里范围。在普通电话线两端分别放置ADSLMODEM，便产生三个信息通道：一个是速率为1Mbps-8Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个是速率为16Kbps-1Mbps的中速上行通道；还有一个普通的电话服务通道。而且，这三个通道可以同时工作。ADSL具备的优点如下：①可直接利用现有的用户电话线，无须另铺电缆，节省投资；②能提供上、下行不对称的传输带宽；③采用点对点的拓扑结构，用户可独享高带宽，以超高速上网（比普通modem高数十倍到上百倍）；④可广泛用于视频业务及高速INTERNET等数据的接入，它的网上视频实时播放（VOD、MTV等），突破传统MODEM网上视频播放差的限制；⑤上网同时可以打电话，互不影响，而且上网时不需要另交电话费（二）HFC技术：HFC网是以有线电视（CATV）起来的。它可以提供CATV业务以及话音、数据以及其他交互型业务。HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术的高度分布式智能宽带用户接入网络，是CATV和电话网结合的产物。HFC网络的覆盖范围可达100公里，而且传输信号的衰减小、噪声低，是理想的CATV网络传输技术。HFC的典型结构采用光缆作为CATV的干线传输网络，以有线电视台前端为中心星形或环形分布，一直延伸到到城市的市内居民和办公小区以及郊区的县乡村，形成许多的光节点。从光节点开始，通过传统的同轴电缆将有线电视信号送到最终用户。图1给出了HFC网络的一般结构。图1HFC网络结构图（三）EPON/GPON技术：EFMA（EthernetintheFirstMileAlliance，第一英里以太网联盟）于2000年底提出了Ethernet-PON（EPON）的概念，传输速率达1Gbps,链路层基于简单的Ethernet封装.GPON(Gigabit-CapablePON)由FSAN组织于2002年9月提出,2003年3月ITU通过了G.984.1和G.984.2协议。G.984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2对GPON的ODN(OpticalDistributionNetwork)物理媒质相关子层进行了规定；2004年6月ITU又通过了G.984.3,它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。速率上，EPON提供固定上下行1.25Gbps,采用8b/10b线路编码,实际速率为1Gbps。GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，下行2.5Gbps或1.25Gbps，上行1.25Gbps或622Mbps，根据实际需求来决定上下行速率，选择相对应光模块,提高光器件速率价格比。Q0S上，EPON在MAC层Ethernet包头增加了64字节的MPCP多点控制协议，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP点到多点的拓扑结构,实现DBA动态带宽分配。MPCP涉及的内容包括ONU发送时隙的分配、ONU的自动发现和加入、向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP提供了对P2MP拓扑架构的基本支持,但是协议中并没有对业务的优先级进行分类处理,所有的业务随机的竞争着带宽，GPON则拥有更加完善的DBA,具有优秀QoS服务能力。GPON将业务带宽分配方式分成4种类型，优先级从高到低分别是固定带宽、保证带宽、非保证带宽和尽力而为带宽。DBA又定义了业务容器（trafficcontainer,T-CONT）作为上行流量调度单位,每个T-CONTAlloc-ID标识。每个T-CONT可包含一个或多个G