PON技术应用到现代化小区网络建设GPON毕业设计

　　目录

　　摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 Abstract ........................................................................................................... 错误！未定义书签。

　　第一章 绪论 ................................................................................................................................... 1

　　1.1 选题的背景及其意义 ....................................................................................................... 1

　　1.2 接入网的概念及发展历程 ............................................................................................... 1

　　第二章 GPON的技术分析 .............................................................................................................. 2

　　2.1 GPON的简介 ...................................................................................................................... 2

　　2.2 GPON的系统结构 .............................................................................................................. 2

　　2.3 GPON与EPON的比较 ........................................................................................................ 3

　　2.4 GPON的关键技术 .............................................................................................................. 4

　　2.4.1 GPON的传输复用方式及帧结构 .......................................................................... 4

　　2.4.2 GEM封装技术 ........................................................................................................ 8

　　2.4.3 动态带宽分配（DBA） ......................................................................................... 8

　　2.4.4 层次化QoS技术 ................................................................................................... 9

　　2.4.5 TDMoGEM技术 ........................................................................................................ 9

　　2.4.6 GPON安全技术 ...................................................................................................... 9

　　第三章 基于GPON的接入网分析 ............................................................................................... 11

　　3.1 GPON设计接入原则 ........................................................................................................ 11

　　3.1.1 OLT 设备安装设计原则 ..................................................................................... 11

　　3.1.2 ONU 设备的安装设计原则 ................................................................................. 11

　　3.1.3 光分路器(OBD)配置原则 ................................................................................... 11

　　3.1.4 光通道衰减核算原则 ......................................................................................... 11

　　3.1.5 GPON保护机制原则 ............................................................................................ 12

　　3.1.6 容量测算原则 ..................................................................................................... 12

　　3.2 GPON在FTTx中的应用模式 .......................................................................................... 14

　　3.2.1 FTTB应用模式 .................................................................................................... 14

　　3.2.2 FTTH应用模式 .................................................................................................... 14

　　3.3 典型PON网络建设案例 ................................................................................................. 14

　　3.3.1 商务楼宇建设案例 ............................................................................................. 14

　　3.3.2 多层小区建设案例 ............................................................................................. 16

　　3.3.3 高层小区建设案例 ............................................................................................. 19

　　3.3.4 联体别墅建设案例 ............................................................................................. 21

　　第四章 基于GPON的小区FTTH方案 ......................................................................................... 22

　　4.1 需求分析 ......................................................................................................................... 22

　　4.2 设计方案 ......................................................................................................................... 22

　　4.2.1 FTTH组网方案 .................................................................................................... 22

　　4.2.2 施工设计 ............................................................................................................. 23

　　4.3 工程预算 ......................................................................................................................... 25

　　第五章 总结 ................................................................................................................................. 28

　　参考文献......................................................................................................................................... 29

　　附录 ................................................................................................................................................ 30 致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

　　第一章 绪论

　　1.1 选题的背景及其意义

　　随着信息技术的发展，人们对以固话网、电视广播网、internet数据网为代表的电信服务有了越来越高的需要，但不同网络的重复投资造成资源的浪费，以及管理的成本增加，基于三网融合技术的飞速发展推动了给接入网性能的提高。目前，对于新建的有高带宽业务需求的高档小区（主要是高档别墅和高档公寓），PON技术被广泛应用到三网融合的接入网建设中，该课题选择EPON或者GPON技术，进行完整的光纤接入网设计，具有较强的工程实践价值。

　　1.2 接入网的概念及发展历程

　　所谓接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“最后一公里”。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入和无线接入等几种方式。

　　通信网发展至今，发生了天翻地覆的变化，从模拟到数字，从电缆到光缆，从PDH到SDH，从STM到ATM，从ATM到IP/DWDM??，一代又一代新技术、新系统层出不穷。然而，绝大多数新技术、新系统都是应用于骨干网中，用户接入网仍为模拟双绞线技术所主宰。由于社会经济和通信技术的发展，单纯的语音业务已难以满足用户和市场的需求，特别是光纤技术的出现，以及用户对新业务，尤其是对宽带图象和数据业务的需求增加，给整个网络的结构带来了影响，同时也为用户接入网的改造和更新带来了转机。总之，用户对宽带综合业务的需求和通信技术的迅速发展成为接入网技术发展的两大原动力。

　　随着电信行业垄断市场消失和电信网业务市场的开放，电信业务功能、接入技术的不断提高，接入网也伴随着发展，主要表现在以下几点：接入网的复杂程度在不断增加。不同的接入技术间的竞争与综合使用，以及要求对大量电信业务的支持等，使得接入网的复杂程度增加。接入网的服务范围在扩大。随着通信技术和通信网的发展，本地交换局的容量不断扩大，交换局的数量在日趋减少，在容量小的地方，改用集线器和复用器等，这使接入网的服务范围不断扩大。接入网的标准化程度日益提高。在本地交换局逐步采用基于V5.X标准的开放接口后，电信运营商更加自由地选择接入网技术及系统设备。接入网应支持更高档次的业务。市场经济的发展，促使商业和公司客户要求更大容量的接入线路用于数据应用，特别是局域网互连，要求可靠性、短时限的连接。随着光纤技术向用户网的延伸，CATV的发展给用户环路发展带来了机遇。支持接入网的技术更加多样化。尽管目前在接入网中光传输的含量在不断增加，但如何更好地利用现有的双绞线仍受重视，但对要求快速建设的大容量接入线路，则可选用无线链路。光纤技术将更多的应用于接入网。随着光纤覆盖扩展，光纤技术也将日益增多地用于接入网，从发展的角度看，SDH、ATM、IP/DWDM目前仅适用于主干光缆段和数字局端机接口，随着业务的发展，光纤接口将进一步扩展到路边，并最终进入家庭，真正实现宽带光纤接入，实现统一的宽带全光网络结构，因此，电信网络将真正成为本世纪信息高速公路的坚实网络基础。

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　　第二章 GPON的技术分析

　　2.1 GPON的简介

　　GPON(Gigabit-Capable PON)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[1]。

　　无源光网络是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的OLT、光分配网(ODN)、用户侧的ONU和网管系统组成，根据ONU摆放的位置，GPON系统可能的应用包括FTTH、FTTO、FTTB、

　　[2]FTTC等场合。

　　其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，GPON下行最大速率为2.5Gbps，上行为1.25Gbps，分光比最大为1：64，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场[3]。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。做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。 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、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。

　　2.2 GPON的系统结构

　　GPON系统主要由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网络)、ONU(光网络单元)组成,其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备[4]。OLT放置于业务接入中心节点,为接入网提供网络侧与城域网之间的接口,通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络;ONU放置于小区或楼内机房,为接入网提供用户侧的接口,提供语音、数据、视频等多业务流的接入,通过GE光口经ODN上联至OLT，如图2.1为GPON的系统结构图。

　　ONU

　　LANIP骨干网光分路器

　　ONUOLTPSTN

　　ONU

　　Video service

　　图2.1 GPON系统结构图

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　　2.3 GPON与EPON的比较

　　同EPON相比，GPON的主要优势为：

　　更高的带宽和更大的分光比。GPON采用上下行不对称宽带分配方式，上行1．25G，下行2．5G，优于EPON采用上下行都是1．25G的对称宽带分配方式；且GPON光纤利用率高，最大分光比可达1：128，EPON只有1：32。

　　传输距离远，覆盖范围大。支持最大理论距离为60KM，支持最大物理距离为20KM，支持最大距离差为20KM。

　　承载业务丰富。GPON网络可以承载Ethemet业务、TDM业务、iTv业务等，综合业务支持好，是三网融合的最佳方案。

　　GPON标准完善，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证，还规定了在接入网层面上的保护机制，光纤自动倒换时间小于50ms，并具有完整OAM 功能[5]。

　　总结起来，GPON和EPON的区别如表2.1所示。可以说，尽管EPON从成本和目前的市场状况来看占据了一定的优势，但是GPON具有更远的传输距离，更高的带宽，以及更为优良的分光特性。如果说EPON代表了目前的主流，那么GPON就是未来的发展趋势[6]。

　　表2.1 GPON与EPON的对比

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