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扎区花园小区GPON光纤接入网规划设计论文 扎区花园小区G P O N光纤接入网规划设计论文 IMB standardization office 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_2022年9月_ 姓名_卢婷_ 学号_ 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_2022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、. 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)丰富等众多优点，被大多数视为实现业务宽带化，综合化改造的理想技术。GPON最早由FSAN组织于2022年9月提出，ITU-T在此基础上于2022年3月完成了技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON，PON是英文“无源”的缩写。而GPON(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork)最早由FSAN组织于2022年9月提出，ITU-T在此基础上于2022年3月完成了基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由的OLT(光线路)，用户端的ONT/ONU(终端或称作)，连接前两种设备由单模(SMfiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管。 前所未有的高。GPON?高达,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125s,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为提供网络侧与之间的接口,通过ODN与各ONU连接。作为PON系统的核心功能设备,OLT具有集中分配、控制各ONU、运行维护管理PON系统的功能。ONU为提供用户侧的接口,提供、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116/32/64,随着光收发模块的发展演进,支持的分支比将达到1128。GPON的传输机制和EPON完全相同，都是采用单纤双向传输机制，在同一根上,使用WDM技术，用不同波长传输上下行数据。在同一根上,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在中的应用GPON可应用于接入网中的、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6070%，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：可直接利用现有的用户电话线，无须另铺电缆，节省投资；能提供上、下行不对称的传输带宽；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）；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；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2022年9月提出,2022年3月ITU通过了和协议。对GPON接入系统的总体特性进行了规定；对GPON的 ODN(OpticalDistributionNetwork)物理媒质相关子层进行了规定；2022年6月ITU又通过了它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。 速率上，EPON提供固定上下行,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，下行或，上行或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可包含一个或多个分为5种业务类型，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的QOS要求。T-CONT类型1的特点是固定带宽固定时隙,对应固定带宽（Fixed）分配,适合对时延敏感的业务，如话音业务；类型2的特点是固定带宽但时隙不确定，对应保证带宽（Assured）分配,适合对抖动要求不高的固定带宽业务，如视频点播业务；类型3的特点是有最小带宽保证又能够动态共享富余带宽，并有最大带宽的约束，对应非保证带宽（Non-Assured）分配,适合于有服务保证要求而又突发流量较大的业务，如下载业务；类型4的特点是尽力而为（BestEffort），无带宽保证，适合于时延和抖动要求不高的业务，如WEB浏览业务；类型5是组合类型，在分配完保证和非保证带宽后，额外的带宽需求尽力而为进行分配。 运行、维护上，EPON没有对OAM进行过多的考虑,只是简单的定义了对ONT远端故障指示、环回和链路监测.并且是可选支持。GPON在物理层定义了PLOAM（PhysicalLayerOAM）,高层定义了OMCI（ONTManagementandControlInterface）,在多个层面进行OAM管理.PLOAM 用于实现数据加密、状态检测、误码监视等功能.OMCI信道协议用来管理高层定义的业 务，包括ONU的功能参数集、T-CONT业务种类与数量、QoS参数，请求配置信息和性能统计，自动通知系统的运行事件,实现OLT对ONT的配置、故障诊断、性能和安全的管理。 64字节 的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配,带宽轮讯,自动发现,测距等工作。对于数据业务以外的业务（如TDM同步业务）的支持没有作过多研究，很多EPON厂 家开发了一些非标准的产品来解决这个问题，但是都不理想,很难满足电信级的QoS要 求。 GPON基于完全新的传输融合（TC）层，该子层能够完成对高层多样性业务的适配， 如图二所示，定义了ATM封装和GFP封装（通用成帧协议），可以选择二者之一进行业务封装鉴于目前ATM应用并不普及,于是一种只支持GFP封装的设备应运而生,它把ATM从协议栈中去除以降低成本。 GFP是一种通用的适用于多种业务的链路层规程,ITU定义为中对GFP作了少量的修改,在GFP帧的头部引入了PortID，用于支持多端口复用；还引入了Frag（Fragment）分段 指示以提高系统的有效带宽.并且只支持面向变长数据的数据处理模式而不支持面向数据 块的数据透明处理模式，GPON具有强大的多业务承载能力。GPON的TC层本质上是同步的，使用了标准的8kHz（125m）定长帧，这使GPON可以支持端到端的定时和其他准同步业务，特别是可以直接支持TDM业务，就是所谓的NativeTDM，GPON对TDM业务具备“天然”的支持。通过在速率上、QOS上、和运行维护三个方面来看，GPON要优于EPON。 分路比即一个OLT端口(局端)带多少个ONU(用户端)。EPON标准定义分路比1：32。GPON标准定义分路比下列几种1:32；1:64；1:128其实，技术上EPON系统也可以做到更高 的分路比,如1：64，1:128，EPON的控制协议可以支持更多的ONU。分路比主要是受光模块性能指标的限制,大的分路比会造成光模块成本大幅度上升;另外,PON插入损失1518dB，大的分路比会降低传输距离;过多的用户分享带宽也是大分路比的代价。GPON提供多选择性,但是成本上考虑优势并不明显最大传送距离GPON系统可支持的最大物理距离，当光分 路比为1:16时，应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，应支持10km的最大物理距离。通过分路比上的比较EPON和GPON是相同的。 EPON和GPON各有千秋，从性能指标上GPON要优于EPON,但是EPON拥有了时间和成本上 的优势,GPON正在迎头赶上,展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁,应该是共存互 补。对于带宽、多业务,QoS和安全性要求较高以及ATM技术作为骨干网的客户，GPON会更 加适合。而对于成本敏感,QoS,安全性要求不高的客户群，EPON成为主导。 （四）FTTX+LAN和无线宽带接入 FTTx+LAN是目前比较普及的一种宽带接入方式，网络服务商在光纤到小区的基础上 利用局域网通过五类数据线，采用共享机制的以太网交换技术向用户提供高速上网以及如视频通信、交互游戏、远程教育、远程医疗、局域网高速互连之类的宽带增值业务。 安装条件：由于FTTx+LAN接入需要小区综合布线，使用光纤接入城域网，各社区楼 内采用以太网接入到户，所以通常由小区出面来申请安装，网络服务商不受理个人服务。 用户可询问所居住小区物业或直接询问当地网络服务商是否已开通了本小区的宽带业务。这种接入方式对用户的设备要求比较低，只要有一台带普通网卡的电脑就可以了。 传输速率：理论上FTTx+LAN支持10Mbps的上下行速率，但是这种接入方式采用了共享带宽的方法，也就是说大多数小区的宽带均为10Mbps共享带宽，在同一时段上网的小区用户越多，网速就会越慢。如果小区用户不是太多，FTTx+LAN的速度就比ADSL快很多。但是在高峰时间段，FTTx+LAN的实际上网速率就和ADSL差不多了。 光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。它在干线通信方面已有广泛体现。在接入网中，光纤接入也将成为发展重点。接入网市场是多种新旧技术共存竞争，多种传输手段共存竞争，多种传输体制共存竞争的领域，其中还受到政策和法规的影响。采用何种类型的接入网应该根据具体情况而定。 就电信网络而言，他已经积累了几十年，具备了庞大的双绞线网络，采用ADSL技术将是较好的选择。ADSL已经是成熟的技术，在北美地区已经得到广泛的应用，正在提供着良好的服务。 就有线电视系统而言，主要靠电缆接入用户。有线电视在我国虽然起步较晚，然而发展迅速，目前我国已经有8000万有线电视用户，高达1G的带宽是电缆系统最大的优势。基于光纤铜缆构架上的HFC网络将是有线电视接入网的最佳选择。然而要提供交互式数据通信，HFC网络就面临着双向改造。国内密集的居住人群以及电缆老化等问题使回传系统产生棘手的漏斗噪声问题，使双向改造不易进行，用户群只能限于较小的范围内。人们已经想了各种方法来解决这些问题。 无线接入网将在低密度的分散小用户群领域、急需电话用户线的地区以及有地理障碍的地区占有日益重要的地位。对于正在建设固定有线接入网的地区，无线接入可作为过渡手段迅速提供新用户线，一旦有线接入网建成后，无线接入系统可以移往别处使用。农村网环境下则无线一点多址技术具有经济性和灵活性。 接入网的共同趋势都是逐渐将光纤化推向用户。FTTC将逐渐向FTTH方向发展，而HFC将逐渐从较大的节点向较小的节点发展，然后逐渐将光纤推进至分支点（FTTT）甚至实现FTTH。光纤到户后，就消除了FTTC中的金属引入线和HFC中的同轴电缆，避免了金属腐蚀等问题，接入网的瓶颈也随之消失。然而光纤到户将是一个漫长的过程，需要投入大量的资金和人力。因此多采用混合接入模式，例如HFC是一种混合模式，将FTTC与VDSL技术相结合提供了光纤敷设成本、电子设备成本和提供的带宽能力方面的最佳平衡，也是一种比较现实理想的宽带混合接入方案。 总之，随着接入网业务的不断增多，例如视频点播（VOD）、远程教育、远程医疗、交互式图像游戏等业务的兴起，所需的网络带宽将会越来越宽，交互性越来越强，接入网的宽带化将是不可避免的趋势。接入网市场将会成为未来几年信息产业中最炙手可热的市场之一，人们的生活也将因之而改变。 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 本工程为扎区花园小区工程，位于中央大街与满达街交汇处。本工程提供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；架空光缆公里。本工程新增宽带端口192个。OLT设置在扎区移动机房内，通过光交调4纤芯到2号光交在调至小区光交内，接入5台1:32光分器，扩分32个端口每个端口在与每个单元的楼道内，光器跳接最后通过皮线光缆与用户家的ONT相连，从而实现整个FTTH的接入。 （二）、设备选型 FTTH方式适合于别墅区和新建小区等有高带宽需求的用户。采用光纤到户的方式，通过在用户家中安装小型ONU设备满足用户对宽带和语音等业务的需求。由于ONU设备容量尺寸较小可设置在用户家中的用户综合箱内或桌面。 中国FTTH比例相对很低这也意味着对于FTTH，联通，移动起点一样，面临移动的很大的竞争（双绞线优势丧失）,2022年，中移定位FTTH比例非常高，针对企业客户及新建楼宇。FTTH时代已经到来：北京要求新建小区必须光纤到户.FTTH市场引爆点：中国电 信认为FTTH每线综合成本1000元以下，将全部以FTTH为主的时候。技术上GPON和EPON都是成熟的。2022年FTTH端到端3500元,2022年下半年1900元,2022年应该在1500元以内,目前关键是FTTH集采量太小，预计2022年全球FTTH4000万左右。得益于全球市场FTTH的发展，成本会有较大降低。三年以内低于1000元完全可能。 相比铜线接入（1）便宜（2）无源，降低能耗，容易维护，无电磁干扰，防雷击（3）大带宽 中国电信，2022年，在集团5000多亿的资产里面，有1000多亿是铜缆，偷盗严重,在集团5000多亿的资产里面，有1000多亿是铜缆，如果我们对这个问题认识不到它的紧迫性，1000多亿的铜缆资源有可能成为我们一个很沉重的包袱，而不是我们固网的优势。现在移动有非常强大的资金做支撑，到处在搞光缆，已经做到很多小区和写字楼，一旦全业务运营，移动对政企客户绝对是非常重要的一个竞争的领域。 电缆这两年被盗严重，两个月前，全国被盗电缆已经到12亿，估计全年会达到20亿。铜价格不断上升，铜缆回收还是有价值的。从这个角度讲，大力推进光进铜退，对我们降低建设成本，防止不必要的损失，都是非常有好处。在降低建设成本里面，除了电缆光缆的成本对比。光缆的价格已经很低，一米只有8分钱，成缆1公里平均也就100多元，裸纤只有80元每公里。 光纤战略-中国电信接入网的核心战略 （1）光纤接入最优覆盖半径2-3倍于铜缆 （2）光纤比铜缆便宜15%以上 光缆光纤的建设方式 根据主干光缆建设需求在现有主干光缆不足的情况下,由主干光缆工程增加主干光缆，本工程只负责用户配线光缆。 配线光缆芯数考虑中远期各种业务对光纤的需求，同时也考虑PON系统中光分路器的设置合理选择光缆芯数。 光缆/光纤类型的选择 本工程光缆采用填充型松套型层绞式结构的GYTA光缆,光缆中光纤均采用（对应于ITUT-T建议的单模光纤）。 光缆敷设方式 本工程普通光缆采用墙吊和墙钉的方式进行敷设。 光缆的防护 本工程光缆的防护根据具体情况采用以下措施 光缆接头处两侧金属构件不作电气连通，也不接地。 光缆内的金属构件，在局（站）内或交接箱处线路终端时必须做防雷接地。 ODF架中光缆金属构件用截面不小于6mm2的铜接地线与高压防护接地装置相连，然后用截面不少于35的多股铜芯电力电缆引接到机房的接地铜排。 架空光缆的架设高度应不低于下表的要求 名称 与线路方向平行时与线路方向交越时 架设高度 (m) 备注 架设高度 (m) 备注 市内街道最低缆线到地面最低缆线到地面 市内里弄 （胡同） 最低缆线到地面最低缆线到地面铁路最低缆线到地面最低缆线到地面公路最低缆线到地面最低缆线到地面土路最低缆线到地面最低缆线到地面 房屋建筑物最低缆线到地面 最低缆线到房屋平顶 河流最低缆线到最高水位时的船桅顶 市区树木最低缆线到树枝的垂直距离 郊区树木最低缆线到树枝的垂直距离 其他通信导线一方最低缆线到另一方最高线条 与同杆已有 缆线间隔 缆线到缆线 架空光缆交越其他电气设施的最小垂直净距应不小于下表的要求 其他电气设备名称 最小垂直净距(m) 备注架空电力线 路有防雷保 护设备 架空电力线 路无防雷保 护设备 10KV以下电力线最高缆线到电力线条35110kv电力线（含110KV）最高缆线到电力线条110220kv电力线（含 220KV） 最高缆线到电力线条220330kv电力线（含最高缆线到电力线条