民安小区EPON小区宽带接入中的设计与实现规划设计.docx
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1、沈阳工程学院毕业论文 摘 要 摘 要随着现代信息技术的不断更新升级,人们对电信业务的带宽、业务、简洁、多样的要求也越来也高。伴随着骨干网的能力越发增强,与此同时接入网却没有多大进步。如此,由骨干网络到用户终端之间的几百米或者几公里组成的接入网,因此而被形象地称为最后一公里。由于骨干网基本采用光纤结构,传输速率非常高。因此,这最后一公里便必然成为了制约整个网络系统的瓶颈。这使得改进接入网已经到了十分关键的时刻。本论文研究的课题是EPON在小区宽带接入中的设计与实现,简要介绍了光纤接入技术的相关知识,并就其中的EPON技术作了详细介绍和说明,最后以民安小区为设计对象,利用EPON技术来实现小区接入
2、网的设计和规划,综合考虑小区的实际情况来选择合适的设备和ONU位置,进行IP地址分配,实现其可运营性。关键词 宽带接入,光纤接入技术,EPON技术 34沈阳工程学院毕业论文 AbstractAbstractWith the development of modern information technology unceasing renewal upgrade, people to telecommunication business of bandwidth, business, concise, diverse requirement also more and more high al
3、so. With the backbone of the ability more enhancement, meanwhile access but not much progress. So, by backbone network to user terminals between several hundred meters or a few kilometres of access network, thus has been aptly called the last mile. Because backbone by using optical fiber structure,
4、basic transmission speed very fast. Therefore, the last mile will inevitably become the bottleneck of restricting the entire network system. This makes the improved access network has reached the crucial time. This paper briefly introduces a series of basic knowledge about EPON and EPON for the acce
5、ss method and the district access network planning. Based on practical principles, comprehensive consideration of the equipment selection, ONU position, IP address allocation, realize its operational sex. And selected a village, the full optical fiber access network design, achieve the purpose of sk
6、ills to use. Key Words Broadband Access Fiber access technology EPON technology 沈阳工程学院毕业论文 目 录目录摘 要IAbstractII目录III第1章 绪 论11.1 光纤接入技术11.1.1 前言11.1.2 光纤接入技术概述11.1.3 光纤接入技术的研究意义21.2 EPON技术介绍21.2.1 EPON技术概述31.2.2 EPON系统概述31.2.3 EPON系统各部分功能41.2.4 EPON信号传送原理41.2.5 EPON的关键技术5第2章 光纤接入网的基本概念72.1 光纤接入网的优势72.
7、2 光纤接入网结构72.3 光纤接入网的分类82.4 接入网的拓扑结构9第3章 民安小区本地网网络结构和运行数据123.1 民安小区本地平面图及局所位置123.2 本设计所涉及范围的用户群状况123.3 现行用户接入方式及接入业务状况133.4 业务发展预测14第4章 建设接入网的可行性和必要性154.1 成熟的EPON技术154.2 用户需求分析15第5章 民安小区EPON光纤接入网规划设计方案175.1 接入网网络结构的设计175.2 设备选型185.2.1 OLT选型185.2.2 ONU选型215.2.3 无缘分光器选型235.3 ONU位置的设置235.4 OLT容量的计算245.5
8、 光功率分配计算过程245.6 IP地址分配275.6.1 IP地址概述275.6.2 A、B、C类地址研究275.6.3 公有和私有IP地址285.6.4 小区用户IP地址分配305.7 网络保护方式的选择305.8 网同步的设计325.8.1 OLT与ONU的时钟同步与MPCP时钟同步33结 论34致 谢35参考文献36沈阳工程学院毕业论文 第1章 绪 论第1章 绪 论1.1 光纤接入技术1.1.1 前言光纤接入网络,以光纤作为传送介质,传送距离远,传送的容量大,抗干扰能力强和抗衰减能力强,重量较轻,是固定宽带接入发展的必然发展方向。EPON是采用了P2MP(单个点对多个点)的拓扑构造的较
9、新的光纤接入技术,它的传输无需电源,能提供多个建立于以Ethernet的网络服务。它是利用无源光纤网络技术,采用在link layer上的Ethernet协以及PON(无源光网络)的拓扑构造,来接入Ethernet的物理层。自从EFMA (Ethernet第一英里联盟)在二四年七月发表IEEE802.3ah技术标准要求开始,无源光网络技术获得了飞跃式的进步和发展,如今,EPON的芯片和相关装备均已成熟。通信业人士普遍认为,宽带接入的最佳方式是FTTH方式,它和EPON将成为众所认可的主要宽带的接入技术。早在2001年,电气和电子工程师协会开始讨论无源光网络技术之后,一些亚洲国家(中国及周边发达
10、国家)极力发展无源光网络技术,它已经被广泛应用于亚洲同时逐步促进亚洲的产业链的发展和壮大。政府的政策支持和市场竞争日益激烈是EPON技术的飞速发展的原动力。随着IP业务的增长,逐步开放中国的电信市场,无论是传统的电信运营商或新运营商,为了能够在不败电信行业之间的新的环境中竞争,正在瞄准建设方向的IP基于业务的电信网络。在中国的南部,接入网主要用于ADSL、ADSL2 +,局域网技术主要由于大量的铜线接入网以满足业务需求,提高了网络的建设中的成本,并增加了困难1。在本文中,在民安小区的背景下,通过对EPON技术是网络的结构书籍自学和访问网络信息,来实现EPON接入网的校区规划。1.1.2 光纤接
11、入技术概述光接入网(OAN)就是指在接入网中传送信息时采用光纤作为主要的传输介质的的网络模式。在AccessNetwork中根据光区段的不同,将其划分点对点(P2P)、P2MP的构造。依据OAN是否需要电力,OAN可划分为无源光网络(PON)以及有源光网络(AON)。本课题只讨论无源光网络部分,将不讨论有源光网络。无源光纤网络(Passive optical network)的别名为被动式光纤网络,作为一种光纤通信网络的,其特点是不借助电力就可以进行处理信号,和镜子类似,不借助电源就能折射图像。除了网络的终端设备有电的需求以外,其内部则是通过细小的光纤的部件所构成。基于Ethernet的无源光
12、网络多点架构,能够提供各种服务的Ethernet网络。现如今,LAN通讯的绝大部分应用以IP /Ethernet应用为主,其比率超过百分之九十五,甚至更多。EPON由于上述的高性价比的结构技术,将会成为接入网络连接到最终用户的最可靠简便的方法。10G的Ethernet骨干网和城域环也将使全光网络(EPON)成为最后一英里的下一个最合理的解决方案2。1.1.3 光纤接入技术的研究意义由于已经发表了IEEE 802.3ae的10GEthernet规范,这表示Ethernet能够作为城域网和广域网的链接方式。而在二二年年底同时开启的10GBASE -T LAN标准的10GBASE- CX4和补充标准
13、,如果AN也利用电信级别Ethernet技术,就会从局域网、接入网、城域网甚至广域网实现全部是Ethernet结构,可以大大提高整个网络的效率。能够进行远距离传输高带宽(30KM/1.26G)是EPON的一大特色,由于光纤接入和传输以及其ONU / ONT,使得无源光网络能够利于进行光纤到办公室和光纤到楼宇模式。EPON系统可以提供有具有可调控的优先级并能够保障带宽的服务。利用EPON技术,减少了对维护和功耗的需求,不用占用其他的房间建设和供电的设备,支持自动的远程设备测距ONU / ONT ,并能够自动添加,以方便网络扩容和局端设备和CPE统一的网络管理,运营商可以显著减少操作和维护成本。无
14、源光网络主要是面向以后的技术,它是融合了多个业务的平台,能够同时支持传统的时分复用服务以及IP服务。在完全符合IEEE 802.3ah标准下完全可以保证QoS 。这不仅使运营商能够传输在同一组的平台,您可以随时打开根据用户的要求所需的多种服务,并且很容易过渡到全IP的服务网络。此外,使用EPON技术是更灵活的带宽分配和服务得到了保证。为了能够提供用户级的服务等级协议 ,无源光网络能够利用区分服务 ,PQ / WFQ ,加权随机先期检测等方式来实现。MS -EPON甚至可以达到根据需要为每个用户(从普通交换机基于端口的速率限制不同),所有端口连接上的带宽配额均可保证基于商业合约的服务质量3。1.
15、2 EPON技术介绍1.2.1 EPON技术概述PON(无源光网络)是一种网络协议的光分配网络,不包含任何电子设备和电子节能的光纤具有透明度是其主要优势,同时是电信部门期待已久的电信技术,光纤接入网的重要影响。同时,通过20多年的技术积累,Ethernet技术变得愈加成型。其拥有简洁方便以及价格上面的优势,已经基本成为局域网最主要的技术。而Ethernet无源光网络(EPON)则是通过Ethernet与无源光分配网络的相互融合。通过使用它的Ethernet端口,高可靠性,低成本高的无源元件在网络中,你可以很容易地实现EPON是经济、性能与高带宽。由于Ethernet与无源光分配网络的性质,无源
16、光网络接入网已成为主流的技术。随着IP业务,而不是ATM的EPON概念的基础上具有类似的结构和G.983 APON上,努力保持最好的部分是,它的物理层PON的相关组织和Ethernet的不断发展为纽带,以层协议,构成要约低成本,高带宽和新的接入技术强大的作战能力 - EPON 。EPON (Ethernet无源光网络)是采用一点到多个点的拓扑结构、无源的传输方式的新型光纤接入网络技术,能提供多个建立于Ethernet上的服务。它是利用无源光分配网络技术,采用link layer协以及无源光分配网络的拓扑构造,来接入Ethernet的物理层。所以,它结合了无源光分配网络技术和Ethernet技术
17、的优点:传送距离远,可传送大容量信息,稳定性很强,衰减小,质量轻,方便维护,并与现有的Ethernet等兼容4。1.2.2 EPON系统概述Ethernet无源光网络是利用双向光接入的网络,采用了点对多个点(P2MP)的结构,同时它也可以是树形拓扑或星形的拓扑结构。EPON由光分配网络ODN、OLT网络侧以及用户侧的ONU组成。无源光网络分层协议系统模型如下图:图1.1 EPON系统组成 1.2.3 EPON系统各部分功能OLT(光线路终端):广播Ethernet数据到光网络单元;启动并检测测距过程,测量并记载信息内容;控制电源和ONU、ONU的注册;为个光网络单元分派宽带,掌控光网络单元时段
18、来发送信息和发送窗口的大小。 ODN(光分配网络):由ONU上传的数据,并集中上行下行链路的数据的分布。沿着光信号无源分路器输入到光功率比为时分复用信号,并输出分频。 ONU(光网络单元):回应由光线路终端发布的功率调控和距离测量的指令,同时发布调整指令;高速缓存是Ethernet数据用户和OLT发送窗口分配上行链路数据传输5。1.2.4 EPON信号传送原理有源光网络和无源光网络最巨大的差距是无源光网络基于IEEE802.3协议,可发送不超过一千五百一十八字节的任意长度的数据包。然而,ATM协议是APON的基础,需要将数据包划分为固定的五十三字节,其中的四十八字节用以传送信息,另外的五字节用
19、以开销。低数据率,这种差异意味着APON难以运行IP协议。使用ATM PON传输IP服务时,需要将数据包划分为四十八个字节,组成为小组,同时在所有小组前面额外添加五个字节的开销。这个进程需要消耗大量时间以及非常繁杂,同时增加了ONU和OLT其他成本。从光线路终端采用下行传送数据到若干光网络单元与若干光网络单元采用上行传送数据到光线路终端是不一样的。采取不同的上行/下行链路技术如下:图1.2 EPON上下行传输原理此端口上当OLT启动时,它会周期性地广播插槽允许访问其他信息。 ONU连上电源,经过OLT广播出的许可访问的消息,经过(此过程可不进行)发起的允许注册的申请,OLT上对于ONU的认证,
20、在被许可访问光网络单元和光网络单元的注册申请的光网络终端端口被派发一个唯一的逻辑链路标识符。光线路终端采用TDM技术,通过广播下行到多个光网络单元,按照每个数据帧的IEEE802.3ah协议的协议报头包括分配特定ONU的逻辑链路标识( LLID )的前配准,此标志表示该帧是唯一一个ONU ( ONU1 , ONU2 , ONU3 . ONUn )相同。此外,数据帧的一部分,可以是对所有的光网络单元(广播)或光网络单元(组播)中的分束器的特定组时,流程被分成三个单独的信号组,每一组载波信号的所有的ONU6。1.2.5 EPON的关键技术系统的同步技术: 每个ONU只能使用时分方式进入EPON系统
21、,所以,为了保证信息准确无误的进行传输,务必在OLT与ONU进行通讯之前完成同步。为了能够使得系统得到同步,务必有一个相同的时钟作为依据,在无源光网络技术里面,所有时钟均以光网络终端为同步时钟,包括光网络单元时钟也与其同步。光网络终端定期广播同步信息,每个光网络单元,调整自己的生物钟。无源光网络的位同步信息传输的要求,光网络终端必须收到(光网络终端时钟)在一个特定的单元(光网络单元的时钟)在时间t的时间7。测距和时延补偿:EPON上行信道采用时分多址的方法,多址接入到不同的数据帧的ONU的范围,所以我们必须引入延迟补偿技术,避免数据冲突域,和支持ONU塞。的距离的准确测量到光网络终端和光网络单
22、元的精确调整的光网络单元的传输延迟,窗口可以降低光网络单元的传输之间的时间间隔,从而使得上行信道的效率增加并减少延迟。另外,测距过程当中应全面考虑EPON的整体配置。宽带分配:分配给各ONU到OLT的EPON上行接入带宽控制决策。的大小和对光网络单元的窗口和宽带派发的上行链路发送速度分配。其大体进程如下:OLT的带宽分派在时间t1广播信道和下行时隙空余时隙同步信号标记,在空余时隙中的T2检测ONU的初始标记,定时器被复位到当地的T1,然后回波时间T3响应数据帧包含在这时间线,在本地时间戳T4ONU参数数据帧(地址,服务水平,等);OLT接收响应帧时间T5。ONUOLT的帧参数不仅可以利用的信道
23、响应可以在光网络单元和光网络终端计算RTT=T2-T1+T5 T3t5-t4=两者间的延迟后,OLT ONU根据DBA的带宽分配协议。当ONU脱机,因为OLT的时间(如3分钟)接收ONU的时间戳标记,然后确定其脱机8。沈阳工程学院毕业论文 第2章 光纤接入网的基本概念第2章 光纤接入网的基本概念2.1 光纤接入网的优势光线接入网一种以光纤作主要传输媒介的接入网. 它的主要优点有:1光纤带宽容量大,可以满足未来更多业务的需要。2光纤抗干扰性好,不会被电磁或雷电等的影响。3光纤寿命长久,可达50年。4衰减小。5体积小,重量轻。因此,它的带宽,损耗低,重量轻,强抗干扰能力强,性能可靠,丰富的原材料等
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- 小区 EPON 宽带接入 中的 设计 实现 规划