光纤宽带接入系统研制

第1页共15页潍坊学院计算机工程学院毕业实习报告学生姓名：倪帅学号：12271140024专业：通信工程（歌尔）班级：2012级1班指导教师：张彭2016年3月第2页共15页一、毕业实习目的1、通过毕业实习，更好地实现将大学期间所学的理论知识与实践相结合，更进一步加深对理论知识的理解，为今后学习和实际工作打下良好基础。2、通过本次实习，培养自我学习与勤于思考的良好工作习惯，严谨的科学态度和实际动手能力，亲身感受由一个学生转变为一个职业人的具体过程，为尽快融入社会作好充分准备。二、毕业实习内容学习并设计光纤宽带接入系统：由自己独立完成整个产品的设计过程，包括：资料搜集，关键理论与技术学习，方案设计与设计文档撰写。三、毕业实习简要总结这次实习不仅仅锻炼了我们自己的动手能力，而且增加了我们的支持技能，夯实基础很重要。进一步加深了对理论知识的理解，为今后学习和实际工作打下良好基础。是一次来之不易的增长才干的机会！四、评语及成绩指导教师（签字）年月日第3页共15页一、概述1.1宽带光纤接入发展的状况和应用从电信发展历史看,当网络用户数达到一定规模。各种应用会自然产生,这也是所谓的迈特卡夫定律的威力所在。历史上没有一种技术生来就带着一大堆应用的,无论是移动通信还是互联网,其短信、浏览、网上聊天等关键应用都是在用户规模发展到一定程度后自然产生的,而不是事先刻意设计策划出来的。进入21世纪以来,全球宽带接入网进入了大发展阶段。到2004年底,总用户数已经达到1.5亿,成为电信史上发展最快的电信业务之一,甚至比移动业务还快。例如全球移动业务从1000万发展到1亿花了5.5年,而宽带接入业务仅用了3.5年。按照IDC的预测,2007年全球宽带总用户可以达到2.09亿,其中9.9,即大约2000万用户为光纤接入网。亚太地区,特别是韩国和日本是宽带接入发展最迅猛的国家,韩国宽带用户总数已经突破1000万,宽带普及率居世界第一,占据家庭的7互联网的90%。日本政府也通过各种措施大力推进宽带发展,计划2005年将宽带用户总数提高到3000万,其中FTTH达到1000万。美国依然是世界最大的宽带接入市场,总用户数超过3000万。美国FOC将宽带业务定位为2003—2008年的六大目标之一,事实上宽带接入正成为美国普遍服务的下一个目标。美国宽带接入是以电缆电视和ADSL为主发展的,由于电信管制政策鼓励采用新技术建设网络(例如FCC规定运营商建设光纤接入网可以不受限于本地环路的非捆绑政策)以及竞争和业务增长的压力,近来主导运营商对光纤到驻地(FTTP)的发展十分积极。就光纤接入网,特别是光纤到驻地(FTTP)或光纤到家(FTTH)而言,全球已经开始进入启动阶段,仅美国就有270个FTTP项目,多半是地方政府、公共公司、房地产开发商和非主导电信运营商的项目。主导运营商也开始进入该领域,其中Verizon计划2005年完成300万FTTP;SBC在其庞大的“光速”计划中计划2007年达1800万FTTN,每户具备速率20-39Mb/s,提供端到端的三重业务捆绑(tripteplay)业务。日本是世界上推进FTTH最激进的国家,2.004年其光纤就已经通达1800万多户家庭,但是用户发展滞后,大约为200万,2005年计划发展1000万。欧洲比较稳健保守,到2004年FTTH总共敷设了50万,有167个小项目或试验项目在进行。我国宽带接入网在近两年发展也十分迅速,据初步统计,第4页共15页到2004年底我国宽带用户为2500万,成为仅次于美国的第二大宽带接入市场,其中主导技术是ADSL,大约占70%左右,其次是以太网技术,还有少量宽带无线接入和电缆调制解调器接入,对于FTTH技术还处在跟踪阶段,少数发达城市也已经在开始考虑和试验各种FTTHI技术。从宽带应用看,按照美国麦肯锡公司的最新分析,初期的宽带应用主要是高速上网,可以使上网的时间增加约30%。此后,随着业务的大规模拓展,开发新的业务成为继续发展的动力。据美国BHK公司在2004年的调查结果显示,2003年美国前五名的宽带消费是网上赌博、成人节目、游戏、音乐下载和点播电视,具有明显的向消费类倾斜的趋势。二、基础知识简介2.1宽带接入2.1.1宽带接入的两大主题如今互联网这张大网已经几乎网罗了世界的任何一个角落。的确，随着互联网的爆炸式发展和ＰＣ的快速普及，如今谈到接入网基本都是宽带接入网，区别于过去单一的ＰＳＴＮ，现在的宽带接入网业务内容之丰富、技术种类之多样均非往昔所比。传统的接入主流技术ADSL、LAN也好，新兴的PON、WIMAX也罢，技术终究是服务于业务的，无论采用何种技术都是为业务实现提供平台。业务应用成为宽带规模化后的热点问题，综合业务模式（包括热门的Triple-play）、固定与移动电信业务的融合、客户群进一步细分以及个性化的解决方案等，这些都成了各大论坛和会议的热门话题。总之技术服务于业务，而业务也对技术提出了新的要求和发展方向，因此内容和速度成为宽带接入发展的两大主题。2.1.2宽带接入的分类宽带接入是相对于窄带接入而言的，一般把速率超过1Mbps的接入称为宽带接入。宽带接入技术主要包括：铜线宽带接入技术、HFC技术、光接入技术和无线接入技术。1、铜线接入技术铜线宽带接入技术也就是DSL技术，主要包括高比特率的用户数字环路第5页共15页（HDSL）、非对称用户数字环路（ADSL）和甚高比特率的用户数字环路（VDSL）。传统的铜线接入技术，即通过调制解调器拨号实现用户的接入，速率为56kbit/s（通信一方为数字线路接入）。全铜线接入网在双绞线上采用时间压缩复接（TCM）和回波消除技术来提高传输速率。但是，当传输速率增加到T1（1554kbit/s）和E1（2048kbit/s）时，串扰和符号间干扰迅速增加。为了改善通信质量，采用非对称用户线（ADSL）和超高速数字用户线（VDSL）。（1）ADSL用户线1989年，美国Bellcore首先提出ADSL技术。在实现FTTH比较困难的情况下，ADSL考虑了用户线上传输视频信号和多媒体信号时上、下行带宽的不对称性。美国国家标准协会（ANSI）的TIE研究组制订了第一个ADSL标准（即T1.413），其单工下行最高传输速率为6.144Mbit/s。中国将8.192Mbit/s速率作为ADSL最高传送等级速率。（2）超高速数字用户线（VDSL）超高速数字用户线技术（VDSL）是一种在双绞线上能够提供最高传输速率达55Mbit/s，传输距离为0.3～1.5km的技术。VDSL的信道划分如下：0～4kHz为用户传输电话业务；4～8kHz为上行通道，用于传输中低速数据，速率可达1.6Mbit/s；7000kHz以上为下行通道，传输高速数据业务，最大下行速率分为3档：1.5km时为12.96～13.8Mbit/s，1.0km时为25.92～27.6Mbit/s，0.3km时为51.84～55.2Mbit/s。由于技术等因素，最初的VDSL产品采用较低的上行速率。（3）ADSL2/ADSL2+ITU于2002年完成ADSL2（G.992.3，G.992.4），它延长了传输距离，引入了无缝数据适配技术，实现线路实时改变和两端平滑同步，支持多线对端口绑定，支持智能管理及实时测试等功能。另外，ITU在2003年完成ADSL2+（G.992.5），频谱宽度从1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之内可达24Mbit/s，1.2km之内可达20Mbit/s，1.5km之内可达16Mbit/s。（4）VDSL2VDSL2是第二代VDSL，与VDSL不同，ITU制定了VDSL2+互联互通标第6页共15页准，使VDSL2+实现了不同厂家的兼容。与VDSL相比，VDSL2有更高的传输速率。VDSL2具有完善的PSD控制能力，采用频谱开槽、上行功率削减（UPBO）、MIB控制PSD等技术来完成功率谱的管理，消除或减小干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。同时也具有良好的视频业务支持能力。充分考虑了视频业务对分组丢失或误码敏感的特点，在脉冲噪声保护、动态改变交织深度以及双延迟通道等方面做了大量的工作，以降低脉冲噪声造成的误码、分组丢失的概率。除此之外，VDSL2还具有多种模板（Profile）配置、环路诊断以及在线重配置（OLR）等技术优点。2、HFC技术HFC（HybridFiberCoaxial，混合光纤同轴网）是指光纤同轴电缆混合网，采用光纤到服务区，“最后一公里”采用同轴电缆。有线电视就是最典型的HFC网，它比较合理地利用了当前的先进成熟技术，提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目。但由于是针对模拟电视节目的广播传输，传统的HFC网络并不具备上行回传通道，为了开展数字电视点播和高频宽带接入等业务，必须对原有网络进行双向化改造。HFC的主要优点是基于现有的有线电视网络，提供窄带、宽带及数字视频业务，成本较低，将来可方便地升级到光纤到户（FTTH）。但缺点是必须对现有有线电视网进行双向改造，以提供双向业务传送。3、无线接入技术无线接入技术是指接入网的某一部分或全部采用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。特点是：覆盖范围广、扩容方便、可加密等。无线接入技术分为移动接入技术和固定无线接入技术。4、无线局域网一般来说，凡是采用无线传输媒质的计算机局域网都可称为无线局域网。这里的无线媒体可以是无线电波、红外线或激光。无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的无线扩展和替换。它是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点（AP）、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实第7页共15页现。无线局域网的组网方式包括有中心和无中心两种模式。当采用有中心模式时，由接入点AP对无线信道进行集中式管理，当采用无中心的方式时，各移动终端分布式地随机访问信道。无线局域网为移动终端提供一种访问广域网的方式，也可由多个移动终端自由组网，共享资源。它主要支持数据业务的传送，也可提供语音和图像业务的传送。无线局域网的主要优点是投资少，移动终端可以动态、临时组网，支持移动终端的漫游。缺点是覆盖范围有限，带宽相对较小，且存在潜在的安全风险。2.2光纤接入2.2.1光纤接入技术定义光纤接入技术是目前发展最快的领域之一。所谓光纤接入网(OAN)就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常，OAN指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，可以将数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN又可以划分为无源光网络(PON)和有源光网络(AON)，前者采用光分路器分路，后者采用电复用器分路。在宽带接入网进入了大发展的现阶段，各种光纤接入网技术均得到了长足发展。Hz），光纤工作频率在~Hz之间。2.2.2光纤接入网光纤接入网是指以光纤为传输介质的网络环境。光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON，PassiveOpticalNetwork)。有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON；无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为FTTC（光纤到路边）、FTTZ（光纤到小区）、FTTB（光纤到大楼）、FTTO（光纤到办公室）和FTTH（光纤到户），它们统称为FTTx。FTTx不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用策略。第8页共15页2.2.3光纤的接入结构接入环路的三种系统结构分别为FTTN、FTTC和FTTH。光纤接入（FiberToTheBuilding）意即光纤到楼；另外还有光纤到户(FTTP/FTTH)将光缆一直扩展到家庭或企业；FTTO,FTTC...光纤是宽带网络中多种传输媒介中最理想的一种，它的特点是传输容量大，传输质