1、一选题意义及背景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。二毕业设计（论文）主要内容： 以某具体小区为设计对象，将 PON 技术应用到现代化小区网络建设中，主要完成：1.PON 相关技术的分析；2.针对具体的小
2、区，设计该小区的接入网的方案，包括元件的选择、工程概况分析、施工图设计、概预算文件的编制、施工等。三计划进度：第八周：查找资料，确定论文大纲第九周：方案的规划设计第十周：利用设备进行方案的仿真实验第十一周：写论文 第十二周：修改论文第十三周：准备答辩四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、基于 PON 技术的施工图设计方案2、概预算文件3、毕业论文指导教师 教研室主任年 月 日 年 月 日I摘要本论文首先阐述了接入网的概念及发展历程，介绍了 GPON 以及它的系统结构，重点研究了 GPON 的关键技术，通过与 EPON 的比较，得出了 GPON 高带宽、高效率、高分光比、长距离传输、覆盖范围广
3、、用户接口丰富等优点。其次从OLT 设备安装设计、ONU 设备安装设计、光分路器配置等方面重点分析了 GPON的设计接入原则，具体分析了 GPON 在 FTTx 中的应用模式。最后将 GPON 技术应用到毓秀华庭小区的 FTTH 建设中，通过对用户高速上网、IP 话音、视频通信、网络游戏、VOD 等需求分析，设计了基于 GPON 的 FTTH 组网方案，进行了详细施工接入设计和工程预算，实现了该小区的多业务融合接入，体现出 GPON 是目前三网融合、光纤到户的最佳解决方案。关键词：GPON；接入网；FTTHAbstractThis paper first describes the conce
4、pt and development of access network, introduces the GPON and its architecture, focusing on the key technologies of GPON, compared with EPON, the GPON high bandwidth, high efficiency, high light ratio, long distance transmission, wide coverage, the advantages of rich user interface. Secondly, from t
5、he OLT equipment installation design, ONU equipment installation design, optical splitter configuration and other important aspects of the design of access principle of GPON, analyzed the application of GPON in FTTx mode. Finally, GPON technology will be applied to the Yuxiu Vista area in the constr
6、uction of the FTTH, through the analysis of the user IP high-speed Internet access, voice, video communication, network game, VOD requirements, design the FTTH networking scheme based on GPON, has carried on the detailed design and implementation of the project budget, the multi service access in th
7、e area of the reflecting fusion, GPON is the best solution to the integration of three networks, fiber to the home.Key words：GPON；Access network；FTTH目录摘要 IAbstract .II第一章 绪论 11.1 选题的背景及其意义 11.2 接入网的概念及发展历程 1第二章 GPON 的技术分析 .22.1 GPON 的简介 .22.2 GPON 的系统结构 .22.3 GPON 与 EPON 的比较 .32.4 GPON 的关键技术 .42.4.1
8、 GPON 的传输复用方式及帧结构 .42.4.2 GEM 封装技术 .82.4.3 动态带宽分配（DBA） 82.4.4 层次化 QoS 技术 92.4.5 TDMoGEM 技术 .92.4.6 GPON 安全技术 .9第三章 基于 GPON 的接入网分析 113.1 GPON 设计接入原则 .113.1.1 OLT 设备安装设计原则 113.1.2 ONU 设备的安装设计原则 113.1.3 光分路器(OBD)配置原则 113.1.4 光通道衰减核算原则 113.1.5 GPON 保护机制原则 .123.1.6 容量测算原则 123.2 GPON 在 FTTx 中的应用模式 .143.2.
9、1 FTTB 应用模式 .143.2.2 FTTH 应用模式 .143.3 典型 PON 网络建设案例 143.3.1 商务楼宇建设案例 143.3.2 多层小区建设案例 163.3.3 高层小区建设案例 193.3.4 联体别墅建设案例 21第四章 基于 GPON 的小区 FTTH 方案 224.1 需求分析 224.2 设计方案 224.2.1 FTTH 组网方案 .224.2.2 施工设计 234.3 工程预算 25第五章 总结 28参考文献 29附录 30致谢 310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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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。1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
15、的应用包括FTTH、FTTO、FTTB、FTTC 等场合 2。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
16、)、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
17、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。2O L T光分路器O N UO N UO N UL A NV i d e o s e r v i c e电话P B XI P 骨干网P S T N图 2.1 GPON 系统结构图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125G，下行 25G，优于 EPON 采用上下
18、行都是 125G 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 EPO
19、N 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。P2MPGPON EPON P2P标准 ITU.T IEEE IEEE 802.3ah速率 2.488G/1.244G 1.25G/1.25G 100M1G分光比 1:641:128 1:161:32 1:1承载 ATM,Ethernet,TDM Ethernet Ethernet带宽效率 92% 72% 80%QOSVery good，Including Ethernet， TDM,ATMGood,O
20、nly athernetGood,dedicatebandwidth光预算 Class A/B/C Px10/Px20 /3表 2.1 GPON 与 EPON 的对比2.4 GPON 的关键技术2.4.1 GPON 的传输复用方式及帧结构与 APON、EPON 相比，GPON 最主要的区别表现在传输汇聚帧结构上。GPON通过 ATM 和 GFP 两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为125s，下行采用 TDM 方式，上行采用 TDMA 接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙（slot）组成，每帧包括一个或多个光网络单元的传输时隙，通过下行帧的上行带宽映射（US BWmap）域指示相
21、应光网络单元的上行数据发送。1.GPON 的下行传输方式OLT 下行业务采用广播方式，OLT 将业务封装入 GPON 封装方式（GPON Encapsulation Method，GEM）帧中，然后若干个 GEM 帧组成 GPON 传输汇聚（GPON Transmission Convergence，GTC）帧，下行传送。在 ONU 根据 GEM 帧中封装的 Gemport ID 进行过滤。下行具有两种类型的通道，单播 Gemport 通道和组播 Gemport 通道。（1）单播 Gemport 通道单播 Gemport 通道，表示 OLT 发送的数据只是传送给某个特定的 ONU，只有一个配置
22、了这个单播 Gempor 的 ONU 会接收这个数据，如图 2.2 所示。（2）组播 Gemport 通道组播 Gemport 通道，表示 OLT 发送的数据是传送给一组 ONU，存在若干个ONU 配置了这个组播 Gemport，这些 ONU 都会接收这个数据，由于 ONU 往往具有若干个 UNI 接口，一般对于组播 Gemport 通道会结合组播 Gemport ID 与组播媒介接入控制（Medium Access Control，MAC）地址一起进行过滤操作，如图2.3 所示。测距 EoD 逻辑等距 RTT /DBA 标准格式 厂家自定义 /TDM 支持TDM over Ethernet（
23、PWE3,CESoEthernet or native TDM)TDM over Ethernet（PWE3,CESoEthernet )Good,dedicatebandwidthONT 互通 OMCI 无 NoneOAM ITU-T G.984(强) Ethernet OAM(弱，厂家扩展) IEEE 802.3ahOPEX 低 OPEX 中 OPEX /4FCS FCSpayload T/L DASA payload T/L DASApayload HEC Port-id=1PTI PLIGEM1 GEM3GEM2 GEM1 PCBONU2Portid=1ONU2Portid=2ONU3
24、Portid=3OLT125s根据 PORT-ID 进行过滤图 2.2 单播通道FCSFCSpayloadpayloadpayloadT/LT/LSASADA=YDA=YHEC PTI Portid=x PLIGEM1 GEM2 GEM3 GEM1 PCBOLTONU2Portid=1Portid=xMA=YONU2Portid=2Portid=xMA=YONU3Portid=3Portid=xMA Y125sPortid=x 构成广播域MA=组播地址表项Y 是组播地址图 2.3 组播通道2.GPON 的上行传输方式GPON 上行业务采用 TDMA 方式，ONU 将业务封装入 GEM 帧中，然
25、后若干个GEM 帧组成一个 T-CONT，在分配的时间片内传送。OLT 上行只有一种类型，如图 2.4 所示。5GEM2ploplo ploploploploGEM1GEM1GEM3GEM3GEM2FCS FCSpayload payloadpayloadT/L T/LSA SADA DAONU2Portid=1ONU2Portid=2ONU3Portid=3Port-id=1HEC PTI PLI125s上行数据用 PORTID 进行隔离复用OLT图 2.4 上行通道3.GPON 的帧结构GPON 系统的协议主要有物理媒质相关层和 GPON 传输汇聚层（GTC）组成。如图 2.5 所示，其中
26、层又包括两个子层：GTC 成帧子层和 TC 适配子层。GTC 层主要实现 GEM（传感器网络）客户接口和管理和控制接口（OMCI）的适配和封装。OMCIPLOAMOMCI 适配GEM TC 适配GPON 传输汇聚（TC）层DBA 控制TC 适配子层GTC 成帧子层GPON 物理媒质相关子层GEM Client图 2.5 GPON 系统协议栈GPON GTC 的 TC 帧结构分为下行帧结构和上行帧结构，如图 2.6 所示，两者不对称。其中下行帧结构采用 125s 长度的帧结构。而上行帧结构是按照125s 划分的虚拟帧结构。6PCBdn净荷 n PCBdn+1 净荷 n+1SlotRSlot0Sl
27、ot0Slot1SlotRSlot1TP-Frame=125s上行虚拟帧 TX 时长1 字节下行上行图 2.6 GTC 的 TC 帧结构（1）GPON 下行帧结构GPON 的下行帧格式包括下行物理层控制块头（Physical Control Block downstream，PCBd）和净荷两个部分组成。如图 2.7 所示，PCBd 提供帧同步、定时及动态宽带分配等操作管理维护（Operation Administration and Maintenance，OAM）功能；净荷部分透明封装 GEM 帧。ONU 依据 PCBd 获取同步等信息，依据 GEM 帧头的 Port ID 过滤 GEM
28、帧。PCBd 中的 US BWmap 用于指示 OLT 分配给 ONU 的时间片，如图 2.8 所示。SStart 用于指示分配时隙的开始时间。该时间以字节为单位，在上行帧中从 0开始，并限制上行帧的大小不超过 65536 字节，可满足 2.488Gbit/s 的上行速率要求。SStop 用于指示分配时隙的结束时间。净荷Psync4 字节Ident4 字节BIP4 字节PLOAMd13 字节Plend4 字节Plend4 字节US BWmapN8 字节BIP 覆盖区域 下一个 BIP 覆盖区域PCBd图 2.7 PCBd 组成7US BWmapN*8 字节Access18 字节Access18
29、 字节AccessN8 字节Access 的数目是变化的SStart2 字节SStop2 字节CRC1 字节CRC 覆盖范围Alloc-ID12bitFlags12bit图 2.8 GTC 带宽映射分配结构（2）GPON 上行帧结构GPON 的上行帧是按照 125s 划分的虚拟帧结构，实际是由若干个突发时间片构成，时间片的长度由下行帧中 US BW Map 域确定。如图 2.9 所示，GPON 的上行帧结构中的突发时间片包括上行物理层开销（Physical Layer Overhead upstream，PLOu） 、物理层 OAM（Physical Layer Operations, Adm
30、inistration and Maintenance，PLOAMu） 、PLSu 、DBRu 以及净荷。PLOu 主要用于 OLT 进行突发同步，包含前导码、定界符、BIP、PLOAMu 指示及 FEC 指示，其长度由 OLT 在初始化 ONU 时设置，ONU 在占据上行信道后首先发送 PLOu单元，以使 OLT 能够快速同步并正确接收 ONU 的数据；PLOAMu（PLOAM upstream）用于承载上行 PLOAM 信息，包含 ONU ID、Message ID 及 CRC，长度13 字节；PLSu 为功率测量序列，现在已经基本废除；DBRu 用于上报相关信息净荷域透明封装帧。Deli
31、rniterb bytesBIP1byteONU-ID1byte1nd1byteONU-ID1byteMag-ID1byteCNC1byteCRC1byteDBA1，2，4bytesMessage10bytesPLOu PLOAMu PLSu DBRu PayloadStart Time 指示字节边界Preamblea bytes图 2.9 GPON 上行帧结构的突发时间片构成2.4.2 GEM 封装技术为克服 ATM 承载 IP 业务开销大的缺点，GPON 的业务封装采用了 GEM 帧，8该协议能完成对以太网业务、Native TDM 业务的适配，如图 2.10 所示。其中PLI 用于下一个
32、帧头定界，以及确定当前 GEM 帧的净荷长度，PLI 以字节为单位指示帧头后面的净荷段长度，由于 PLI 域只有 12 比特，所以最多可指示 4095字节。如果用户数据帧大于这个值，则必须要分成小于 4095 字节的碎片；Port ID 为 12 比特，Port ID 用来提供 PON 中 4096 个不同的业务流标识，以实现业务流复用。每个 Port-ID 包含一个用户传送流。在一个 Alloc-ID 或 T-CONT 中可以有一个或多个 Port-ID 传输；PTI 用作分段指示；HEC 为头校验，用于帧的同步与帧头保护。GEM 帧的净荷可以封装以太网业务或者 Native TDM 业务，
33、由于 GEM 帧的净荷最长只能是 4095 字节，而以太网 Jumbo 帧长可达到 9K，因此封装以太网业务时可能会对以太网帧进行分片处理。净荷长度指示 净荷类型指示PTI3bitsHEC13bitsPort ID12bits净荷段L BytesPLI12bits图 2.10 GEM 帧结构2.4.3 动态带宽分配（DBA）动态带宽分配（Dynamic Bandwidth Assignment，DBA）技术是指通过GPON 系统中各个 ONU 的上行使用带宽实时动态的改变来适应用户速率的各种变化，以提高系统的带宽利用率的技术。PON 系统的上行接入一般采用中央控制按需分配和固定分配相结合的方式
34、，也就是 ITU-T G.983.4 规定的静态带宽分配和动态带宽分配两种方式，按照业务等级进行优先级分配。对于 GPON 中的数据通信这种变速率业务，用静态带宽分配是不合适的，需要通过动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高，即 DBA 技术根据 ONU 的突发业务的要求，通过在 ONU 之间动态调节带宽来提高上行带宽利用效率。根据 GPON 的特点和 G.983建议，可以知道动态带宽分配的具体要求是：业务要透明、带宽利用率尽量高、具备地抖动与时延特性、公平分配带宽、信号健壮、实时性强、保证不同业务的 QoS 等。在 GPON 结构中，OLT 通过向 ONU 内部每个流量容器（T-CONT）分
35、配数据授权来控制上行流量。为确定分配给一个 T-CONT 的授权数目，OLT 需要知道该 T-CONT 的流量状态。2.4.4 层次化 QoS 技术在 GPON 系统中，业务承载层主要分为三层：GTC、GEM、ETH/TDM，针对每一个承载层具备相应的 QoS 处理机制，如图 2.11 所示。GPON 业务承载层 GPON QoS 处理机制ETH/TDMGEMGTCVLAN/COS/GTS/POLICINGFlow control/ClassificationT-CONT/DBA图 2.11 业务承载层和 QoS91.GTCPON 系统构架是下行方向为广播方式，上行方向为 TDMA 方式，所以
36、只对上行方向的业务流提供 QoS 处理。QoS 处理的最小单元是 T-CONT，T-CONT 可以看作是 ONU 业务流的承载容器，调度机制是 DBA（动态带宽分配） 。DBA 的算法是GTC 的 QoS 处理性能的关键。2.GEM在 GEM 层主要是针对每个 GEM Port 进行业务流分类，类似于 DSLAM（数字用户线路接入复用器）的单 PVC 多业务的处理方式。针对流分类后的业务分别进行优先级修改、流量监管和转发处理。3.ETH/TDMTDM 业务（非电路仿真方式）为面向连接，系统可以通过静态配置带宽严格保证面向连接的 QoS。ETH 业务（包括电路仿真方式的业务）主要是基于二层 VL
37、AN、COS 等标识进行业务的 QoS 处理，QoS 主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形，它们的实现复杂度是影响 QoS 处理性能的关键。2.4.5 TDMoGEM 技术针对 GPON 的定长帧传输特点，TDM 在 GPON 线路上承载具有天然优势。TDMoGEM 的实现是将 TDM 帧直接封装到 GEM 帧中进行传输。在 GPON 线路上给封装有 TDM 帧的 GEM 给与最高的优先级，保证 TDM 的传输质量。在同步方面，系统采用统一的 8K 时钟进行全网同步。2.4.6 GPON 安全技术1.线路加密技术GPON 系统采用 AES128 加密机制对线路安全进行控制，有
38、效地防止了数据盗用等安全问题。在 AES128 加密系统中，OLT 支持密钥更换和切换功能。密钥更换由 OLT 发起密钥更换请求，ONU 响应并将生成的新的密钥，由于 PLAOM 消息的长度有限，密钥分为两部分发给 OLT，并重复发送三次。如果 OLT 没有收到三次传送中的任意一次，OLT 将重新发送密钥更换请求，直到三次收到相同的密钥为止。当 OLT 收到了新的密钥后，就要开始进行密钥切换。OLT 将使用新的密钥的帧号通过相关的命令通知 ONU，这个命令一般会发送三次，只要 ONU成功收到一次就在相应的数据帧上切换校验密钥。2.终端 SN+PSW 注册ONU 在上电进入序列码状态后，OLT
39、会发序列码请求消息，ONU 会将唯一的序列码发送给 OLT 进行认证。这个序列码是唯一的，类似设备的 MAC 地址。如果序列码合法，OLT 将分配一个 ONU-ID 给 ONU 并要求进行密码认证，如果 ONU反馈的密码正确，这个 ONU 才会进入下一个测距状态。否则就会停在这个状态，超时后返回原始状态，重新开始注册。3.用户安全认证技术在 GPON 系统中，用户通过物理端口实现用户唯一标识、定位和认证主要有VBAS、PPPoE+和 DHCP Option60/82 三种方案。4.系统安全防护技术（1）防 IP SpoofingOLT 设备一般会采用 IP 地址和业务流绑定的方法，使得其他用户
40、无法用其他非法获取的 IP 地址在 OLT 上完成业务认证，从而达到了防止 IP 地址欺骗的目的。10（2）防 MAC Spoofing防 MAC Spoofing 的处理是从捕获的上行报文中提取 MAC 出地址、VLAN ID和用户的流信息进行 MAC 地址的动态绑定，然后再转发出去，作用在于防止非法用户伪造合法用户的 MAC 截获和监听合法用户的业务信息。（3）MAC+IP 绑定OLT 支持 MAC 和 IP 地址绑定的功能，OLT 在主控板上生成一个 IP 地址和MAC 地址的对应表，只有“IP+MAC”地址相对应的合法用户才能得到更正确的ARP 应答，来控制 IP-MAC 不匹配的主机
41、与外界通讯，达到防止 IP 地址的盗用。（4）管理用户的 RADIUS 认证支持管理用户的 RADIUS 认证，这样就可以保证网络管理的安全，免受非法管理员进入系统修改数据。（5）访问控制（ACL）技术ACL 使用包过滤技术，在 OLT 上读取第三层及第四层包头中的信息如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，根据预先定义好的规则对包进行过滤，从而达到访问控制的目的。5.网络管理安全技术SNMP V3 的安全特性极大的提高了网络管理的可靠性，SNMP V3 需要用户名和密码才能通过 SNMP 进行网络管理，同时这样的过程都是加密进行的，保证了整个 SNMP 访问过程的安全性和可靠性。第三章 基于
42、 GPON 的接入网分析3.1 GPON 设计接入原则3.1.1 OLT 设备安装设计原则为便于运行维护，降低维护成本，光线路终端(OLT)设备宜集中安装在端局，也可以分散安装，利用已有的接入网机房、住宅小区中心机房等，由于 OLT 设备用户容量集成度较高，一般不宜单独安装，设计时应根据覆盖范围内的用户数、通信管道、光缆引入等因素综合考虑，将 OLT 设备安装在最经济、最合适的位置。 省公司设计原则，尽量接近用户侧安装，比如小区内的光交箱、商务楼的室外综合箱。3.1.2 ONU 设备的安装设计原则光网络单元(ONU)通常安装在用户家中或者办公地点，安装方式大致有三种：安装在预埋的综合信息箱中、
43、挂墙明装方式、安装在的桌面或用户指定的位置117。3.1.3 光分路器(OBD)配置原则光分路器（OBD）常用的光分路比为：1:2、1:4、1:8、1:16、1:32 、1：64 六种， 需要时也可以选用 2:N 光分路器或非均分光分路器。ODN 总分光比应根据用户带宽要求、光链路衰减等因素确定；光分路器（OBD）的级联不应超过二级 8。3.1.4 光通道衰减核算原则ODN 的光功率衰减与 OBD 的分路比、活动连接数量、光缆线路长度等有关，设计时必须控制 ODN 中最大的衰减值，使其符合系统设备 OLT 和 ONU PON口的光功率预算要求。ODN 光通道衰减所允许的衰减定义为 S/R 和
44、R/S 参考点之间的光衰减，以 dB 表示。包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。 在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行 ODN 光通道衰减核算。计算时相关参数取定： 1.光纤衰减取定:1310nm 波长时取 0.36dB/km；1490nm 波长时取 0.22dB/km。 2.光活动连接器插入衰减取定：0.5dB/个。3.光纤熔接接头衰减取定：0.08 0.2dB /每个接头。 4.冷接子双向平均值：0.15dB/每个接头。 5.计算时光分路器插入衰减参数取定见表 3.1。表 3.1 插入损耗参数分光器类型 1:2 1:4
45、1:8 或2:8 1:16 或 2:16 1:32 或2:32FBT 或 PLC 3.6dB 7.3dB 10.7dB 14.0dB 17.7dB6.光纤富余度 Mc ：（1）当传输距离 5 公里时，光纤富余度不少于 1 dB；（2）当传输距离10 公里时，光纤富余度不少于 2 dB；（3）当传输距离10 公里时，光纤富余度不少于 3 dB。3.1.5 GPON 保护机制原则GPON 标准中定义了 TYPEA/B/C/D种保护机制，其中最为常用的是 TYPEB和 TYPEC 保护，如图 3.1 所示。12图 3.1 TYPEB 和 TYPEC 保护TYPEB 方式通过采用 N:2 的分光器提供
46、了主干光纤的保护。在实际 FTTx 建设中，由于分光器部署的位置距离客户驻地的距离很近，通常在 500m 范围内，甚至在 FTTB 模式下，分光器会安装在楼内，分支光纤出现故障的可能性很低，这种模式能够满足大多数企业业务的可靠性需求。而针对可靠性要求更高的客户可采用 TYPEC 保护，OLT 和 ONU 均提供 2 个PON 端口，使用 2 个独立的 ODN 网络连接，实现端到端的光纤保护。GPON 系统的 50ms 保护倒换能力与 SDH 网络相当，能够提供高质量的业务保障 9。3.1.6 容量测算原则1.OLT 测算原则： 在估算 OLT 设备个数和容量时，可采用等效用户数指标。根据 OL
47、T 所覆盖的理区域、用户分布特点等，预测规划期内分年度 OLT 需要覆盖的大致用户规模再根据 OLT 的等效用户容量，并结合 ODN 组网规划，就可以估算出规划期内每年需要的 OLT 数量和用户容量。2.ONU 容量测算：结合项目本身的性质，来选择和配置 ONU 型号，有些项目只需要提供宽带，有些只需提供语音，有些需提供语音和宽带，有些是机房拆除替换，有些是大对数电缆整改等。 3.1.7 带宽测算原则结合经营策略和业务性质，为不同客户群、不同业务分配相应的带宽，表3.2 是典型业务带宽需求的参考模型：表 3.2 业务带宽需求的参考模型业务分类 下行带宽 上行带宽13上网业务 2M 1M网络游戏
48、 300K 300KIPTV 视频（标清） 2MIPTV 视频（高清） 6MVOD 3M语音电话 100K 100K可视电话 1M 1MPeer to Peer 4M 4MTDM 专线 N*64 或者 2M N*64 或者 2M3.1.8 投资估算原则每个项目投资由设备成本、线路成本、人工成本组成，在前期 GPON 汇聚层的设备投入使用后，综合测算后，新增一个宽带或者窄带端口需增加投资约为300 元（包含从机房侧到用户侧全部投资） 。 例如：济南滨河星都小区是一个大型新建社区，位于联四路以东，水屯北路以北。小区共有 13 栋楼，均为 7 层，每层 2 户，包含 9 栋 3 个单元和 4 栋 4
49、个单元，合计共 588 户。采用 GPON 技术接入时，在小区内新建一个光交接箱，安装一个 1：64 的光分路器，安装 43 个 8+8 口的 ONU，布放光缆 23.62 芯公里，项目投资估算为：23.12 万元。新增宽带和窄带端口各 344 线，每线投资为 336 元。采用传统技术接入时，布放用户主干电缆 500P 的 1100 米、支路电缆 50P的 1800 米和 20P 的 1000 米，新建一个 600 对电缆交接箱，安装 43 个 20 对分线盒，需对机房进行扩容包括：11 块 A32 用户板和 11 块 ADCE 用户板，项目投资估算为：29 万元，新增宽带和窄带端口资源各 352 线，每线投资为 420 元。此费用不包括售后服务和维护费用。比较得出，单线资源投资 GPON 接入时为 336 元小于传统技术方式接入时的420 元，GPON 接入投资收效大。 3.2 GPON 在 FTTx 中的应用模式143.2.1 FTTB 应用模式FTTB+xDSL。具体实现是将光纤端接点分布在楼层(高层楼宇)或楼道(多层建筑)，小型 DSLAM 设备网络侧采用 GPO
