雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)總結(jié)

有線電視雙向網(wǎng)絡(luò) 一、有線電視網(wǎng)絡(luò)的組成 二、有線電視傳輸系統(tǒng) 三、用戶接入網(wǎng)及常見接入技術(shù)和其優(yōu)缺點 四、有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)光節(jié)點的安放位置 五、常用光設(shè)備介紹 1 有線電視網(wǎng)絡(luò)的組成 有線電視網(wǎng)絡(luò)組成 有線電視 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)由 四 部分組成： 信號源系統(tǒng)、 前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和 用戶 分配系統(tǒng) 。 1.1、信號源系統(tǒng) 信號源是提供傳送廣播電視信號節(jié)目的源頭，是指提供系統(tǒng)所需各類優(yōu)質(zhì)信號的各種設(shè)備。有線電視的信號源分為兩大類：一類是從空中收轉(zhuǎn)的各種電視信號。另一類是有線電視系統(tǒng)自辦的電視節(jié)目。 1.2、前端系統(tǒng) 位于信號源和傳輸系統(tǒng)之間，對傳輸信號進行各種技術(shù)處理的設(shè)備組合。它是系統(tǒng)信號處理的中 心，它將信號源輸出的各類信號分別進行處理，并最終混合成一路復(fù)合射頻信號提供給傳輸系統(tǒng)， 前端設(shè)備的性能，對整個系統(tǒng)的信號質(zhì)量起著決定性的作用。 2 有線電視網(wǎng)絡(luò)的組成 圖 1.1、 現(xiàn)代有線電視系統(tǒng)的基本組成 3 1.3、 傳輸系統(tǒng)和 用戶 分配系統(tǒng) 現(xiàn)代有線電視系統(tǒng)最根本的目的是要解決覆蓋問題，因此，由前端產(chǎn)生的復(fù)合射頻信號最終必須通過合理的傳輸分配網(wǎng)絡(luò)才能被準確、優(yōu)質(zhì)地傳送到千家萬戶。 傳輸分配網(wǎng)絡(luò)通常由傳輸干線和用戶分配網(wǎng)組成，從目前采用的傳輸媒介看，傳輸分配網(wǎng)絡(luò)主要有四種應(yīng)用模式：即 HFC網(wǎng)（光纖同軸電纜混合網(wǎng)，傳輸干線由光纖傳輸系統(tǒng)組成，而用戶分配網(wǎng)則仍然是同軸電纜）、同軸電纜網(wǎng)（傳輸分配均采用同軸電纜）和 MMDS（多路微波分配系統(tǒng)）系統(tǒng)。還有一種 LAN接入方式。 MMDS通常只做輔助或補充手段，在一些地形特殊、用戶分散、不便于鋪纜架線的地區(qū)使用。 4 有線電視傳輸系統(tǒng) 5 有線電視傳輸系統(tǒng) 2.1、有線電視傳輸系統(tǒng)介質(zhì) 光纜 光纜是一種傳輸媒體，它以一定波長的光和被調(diào)制的電視信號在其中傳播。光纜傳輸具有損耗低、距離遠、頻帶寬、容量大、信號質(zhì)量好、保真度高、可靠性高、抗干擾力強等優(yōu)點，故而有著廣闊的應(yīng)用前景。 2.2、光纜傳輸?shù)幕驹?有線電視光纜調(diào)制，是通過所傳的電視信號副載波去改變發(fā)光器件的光強度來達到調(diào)制目的的。 其主要調(diào)方式有三種：一為調(diào)頻調(diào)制方式，二為調(diào)幅調(diào)制方式，三為數(shù)字調(diào)制方式。 6 調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)示意圖 視頻 音頻 調(diào)頻調(diào)制器 170MHz 混 合 器 視頻 音頻 調(diào)頻調(diào)制器 n70MHz 光發(fā)射機 光接收機 EDF 視頻 音頻 調(diào)頻解調(diào)器 1 70MHz 分 配 器 視頻 音頻 調(diào)頻解調(diào)器 n 70MHz FM/AM 摻餌光纖 (EDF) 其中少了寬帶接入部分，該部分在 olt局端與電視信號混合，如下圖所示 7 數(shù)字電視信號 數(shù)字電視、寬帶數(shù)據(jù)光傳輸示意圖 (下行） OLT為光線路終端設(shè)備（ optical line terminal）具體功能后邊詳細介紹。 合波器將有線電視信號和寬帶及電話的混合信號通過波分復(fù)用混合在一起通過接入網(wǎng)傳輸 8 有線電視傳輸系統(tǒng) 2.3、調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng) 用多路視音頻信號對 70MHz的中頻副載波進行調(diào)頻，再經(jīng)上變頻器將其變換為不同的電視高頻信號，然后混合起來去調(diào)制光信號的強度。這種方式的優(yōu)點是傳輸?shù)膱D像質(zhì)量高、傳輸距離遠（超過 40公里后，其信噪比仍達 60dB以上）、光接收機的靈敏度高。缺點是所占頻帶較寬，且光接收機輸出的信號不能被電視機直接接收，需要經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換為 殘留邊帶調(diào)幅信號 ，才能送入用戶分配網(wǎng)。 調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)的組成 調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)大致由調(diào)頻調(diào)制器、多路混合器、光發(fā)射機、光接收機、分配器和調(diào)頻解調(diào)器等器件組成。 9 2.4、調(diào)幅光纜傳輸系統(tǒng) 用殘留邊帶調(diào)幅的方法將多路視音頻信號調(diào)制到不同的高頻副載波上，并經(jīng)混合器混合得到一寬帶高頻信號，再用此信號去調(diào)制光信號的強度。這種方式的優(yōu)點在于能傳輸較多的電視節(jié)目信號，缺點是光接收機的靈敏度較低，傳輸距離不遠（ 30公里左右）。 由前端混合器輸出的高頻電視信號通過光發(fā)射機調(diào)制為光信號送入光分路器，由光分路器分成多路注入多芯光纜進行傳輸；如果傳輸距離超過 35公里以上，則加入光中繼站放大后再進行傳輸，直至送到光接收機解調(diào)為電信號，然后由用戶分配網(wǎng)進行分配。 10 2.5、數(shù)字光纜傳輸系統(tǒng) 數(shù)字光纜傳輸系統(tǒng)由視音頻處理器、信源編碼器、時分復(fù)用器、光發(fā)射機、光接收機、解復(fù)用器和信源解碼器組成。 原理： 視音頻信號經(jīng)過視音頻處理器 (由放大、濾波、整形等電路構(gòu)成 )的放大、濾波、整形等處理送入信源編碼器，由編碼器將其變?yōu)?PCM脈沖數(shù)字信號，經(jīng)過時分復(fù)用器將多路 (兩路以上 )低速數(shù)字信號合成為一路高速數(shù)字信號送光發(fā)射機，進行數(shù)字調(diào)制后變?yōu)楣庑盘枺淮诵盘柾ㄟ^光纜傳輸?shù)焦饨邮諜C，由光接收機將光信號變?yōu)殡娦盘?(高速數(shù)字視音頻信號 )送解復(fù)用器，由解復(fù)用器把一路高速數(shù)字信號分接成多路低速數(shù)字信號，經(jīng)信源解碼器解碼還原為模擬視音頻信號，再經(jīng)調(diào)制器調(diào)制為電視高頻信號，然后送入用戶分配網(wǎng)絡(luò)進行分配。 11 2.6、光纜傳輸系統(tǒng)的主要設(shè)備和器材 光纖和光纜 光纖是導光玻璃纖維的簡稱，是用來傳輸光信號的媒介，它由纖芯、包層和涂覆層等組成。光纜是由多根光纖及加強芯和外護套構(gòu)成。 12 光纖的分類 （ 1）按傳輸光波的模式不同分為多模光纖和單模光纖。光在光纖介質(zhì)中傳播，它的電磁場在光纖中將按一定的方式分布，這種分布方式稱之為模式。 單模光纖 是指只允許一種電磁場分布存在的光纖。 多模光纖 是指允許多種電磁場分布方式同時存在的光纖。 （ 2）按二次被覆結(jié)構(gòu)的不同分為緊包光纖和松套光纖。 （ 3）按纖芯折射率分布類型不同分為突變型光纖和漸變型光纖。對多模光纖而言，其傳輸特性與橫截面積上的折射率分布有很大關(guān)系，其折射率分布有突變型和漸變型兩種。 13 有線電視 1310nm光傳輸技術(shù)和 1550nm光傳輸技術(shù) 二者比較： 都屬于單模光纖傳輸技術(shù)。 前者傳輸距離小于 35km，單模衰減 0.35db/km,更長距離時需要加光中繼站 . 后者后接光放大器（ EDFA Erbium-doped Optical Fiber Amplifier ）傳輸距離大于 35km,單模衰減 0.25db/km,適合長距離傳輸 ,減小系統(tǒng)的失真 .允許更多的光分路器 .缺點是：單個設(shè)備成本較高增加最初的資金投入，必須考慮備件的成本。產(chǎn)品復(fù)雜，故障會導致停止更多用戶的業(yè)務(wù)。 14 15 光纜 光纜是由纜芯和護套兩大部分組成，如圖所示為幾種常見光纜結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。 16 光纜的連接 1）固定連接 （ 1）熔融連接。 （ 2）粘接連接。 2）活動連接 活動連接器產(chǎn)品有光纖跳線、跳線光纜、尾纖光纜、扇出尾纖。 3）光纖活動接頭 17 4）光接續(xù)盒、光配線箱、光終端盒 18 光路器件 在對光信號進行處理時，需要對光信號進行耦合、分配、分支、隔離、濾光、合波、分波等處理，這些功能都由相應(yīng)的器件來完成。 19 光發(fā)、光收及光發(fā)大器 20 21 用戶接入層以及常見接入技術(shù)及其優(yōu)缺點 22 用戶接入網(wǎng)（層）以及常見接入技術(shù)及其優(yōu)缺點 23 用戶接入網(wǎng)（層）： 從傳輸系統(tǒng)接收光信號并負責把信號匯聚轉(zhuǎn)換，控制用戶上下行通信和負責信號分配的一層，或可以稱之為用戶接入網(wǎng)。功能是接收傳輸系統(tǒng)發(fā)送過來的信號并經(jīng)過相應(yīng)處理轉(zhuǎn)換分發(fā)給用戶，使用戶能夠使用相應(yīng)業(yè)務(wù)。 24 用戶光接入層的定義： 概言之就是由 一個光線路終端（ OLT） 、至少一個 光分配網(wǎng)（ ODN） 、至少一個 光網(wǎng)絡(luò)單元（ ONU optical network unit ） 及 適配設(shè)施（ AF） 組成。 光分配網(wǎng)：由光纜、光分 /合路器、光纖連接器等無源器件構(gòu)成的 ONU與 OLT之間的光通路連接。 OLT： optical line terminal(光線路終端），用于連接光纖干線的終端設(shè)備。一般位于分局中心機房 ,在整個網(wǎng)絡(luò)中充當網(wǎng)絡(luò)匯聚層的功能，負責用戶接入網(wǎng)的匯聚和業(yè)務(wù)的分離。 根據(jù) OLT到 ONU之間是否存在有源設(shè)備，光接入網(wǎng)分為： 無源光網(wǎng)絡(luò)（ PON）：無源光分路器 有源光網(wǎng)絡(luò)（ AON）：有源電復(fù)用器 通信方式 下行通信： OLT將信號時分復(fù)用成時隙流，經(jīng)光分路器廣播至 ONU 各 ONU在規(guī)定的時隙接收信息 。 上行通信：各 ONU共享一根光纖，任意時刻只能有一個 ONU發(fā)送信號。 復(fù)用方式：空分復(fù)用、時分復(fù)用、 波分 復(fù)用 。 空分復(fù)用：上下行雙向通信各使用一根光纖；性能最佳，設(shè)計簡單；光傳輸設(shè)備和線纜雙倍，成本高。 時分復(fù)用：在同一光載波波長上，把時間分成周期性的幀，每一個幀再分成若干時隙，每個 ONU分配一個固定時隙。每個 ONU在每幀內(nèi)只能在所分配的固定時隙內(nèi)向 OLT上傳數(shù)據(jù)。 波分復(fù)用：不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進行傳送，每個波長作為一個獨立的通道傳輸一種預(yù)定波長的光信號。 WDM：不同窗口的光波進行復(fù)用。 DWDM：同一窗口的光波進行復(fù)用 25 OLT的功能 OLT功能 1、向 ONU以 廣播 方式發(fā)送 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)； 2、發(fā)起并控制測距過程，并記錄測距信息； 3、為 ONU分配 帶寬 ；即控制 ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時間和發(fā)送窗口大小 EPON無源光網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)中的局端設(shè)備（ OLT），是一個多業(yè)務(wù)提供平臺，同時支持 IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的 TDM業(yè)務(wù)。放置在城域網(wǎng)邊緣或社區(qū)接入網(wǎng)出口，收斂接入業(yè)務(wù)并分別傳遞到IP網(wǎng)。 OLT除了提供業(yè)務(wù)匯聚的功能外，還是集中網(wǎng)絡(luò)管理平臺。在 OLT上可以實現(xiàn)基于設(shè)備的網(wǎng)元管理和基于業(yè)務(wù)的安全管理和配置管理。不僅可以監(jiān)測、管理設(shè)備及端口，還可以進行業(yè)務(wù)開通和用戶狀態(tài)監(jiān)測，而且還能夠針對不同用戶的QOS/SLA要求進行帶寬分配。 26 ONU的功能 光節(jié)點的全稱是： Optical Network Unit，簡稱 ONU。一般把包括光接收機、上行光發(fā)射機、多個橋接放大器、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的設(shè)備叫做光節(jié)點。 實際上是光電、電光轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，具有雙向傳輸功能。 負責 光節(jié)點可以安放在小區(qū)中心，也可以安放在樓道中，其具體位置要根據(jù)實際的用戶情況進行綜合分析。 27 常見的幾種接入技術(shù)以及其優(yōu)缺點 1、 CMTS+CM （如圖） CMTS+CM（ Cable Modem Termination System+Cable Modem） 組網(wǎng)方案在光傳輸部分，下行數(shù)據(jù)信號和 CATV的下行信號采用頻分 (FDM)方式共纖傳輸，上行數(shù)據(jù)信號采用空分 (SDM)方式共纜不同纖傳輸，在電纜部分，上下行信號按 FDM方式同纜傳輸。 28 Cable Modem: Cable Modem的通信和普通 Modem一樣，是數(shù)據(jù)信號在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^程，但也存在差異，普通 Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問服務(wù)器之間是獨立的，即用戶獨享傳輸介質(zhì)，而 Cable Modem的傳輸介質(zhì)是 HFC網(wǎng)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到某個傳輸帶寬與有線電視信號共享介質(zhì)；另外，Cable Modem的結(jié)構(gòu)較普通 Modem復(fù)雜，它由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、加 /解密模塊、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、以太網(wǎng)集線器等組成，它無須撥號上網(wǎng)，不占用電話線，可提供隨時在線連接的全天候服務(wù)。目前 Cable Modem產(chǎn)品有歐、美兩大標準體系， DOCSIS是北美標準， DVB/DAVIC是歐洲標準。兼容歐洲標準的 Euro DOCSIS1.1標準較流行，我國信息產(chǎn)業(yè)部 CM技術(shù)要求類似于這一標準 。 29 CMTS+CM工作原理 Cable Modem的技術(shù)實現(xiàn)一般是從 87 MHZ 860MHZ電視頻道中分離出一條 6MHZ的信道用于下行傳送數(shù)據(jù)。通常下行數(shù)據(jù)采用 64QAM（正交調(diào)幅）調(diào)制方式或 256QAM（高階調(diào)制技術(shù)）調(diào)制方式。上行數(shù)據(jù)一般通過 5 MHZ-65 MHZ之間的一段頻譜進行傳送，為了有效抑制上行噪音積累，一般選用 QPSK調(diào)制（ QPSK比 64QAM更適合噪音環(huán)境，但速率較低）。 CMTS（ Cable Modem的前端設(shè)備）與 CM（ Cable Modem）的通信過程為： CMTS從外界網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀封裝在 MPEG TS幀中，通過下行數(shù)據(jù)調(diào)制（頻帶調(diào)制）后與有線電視模擬信號混合輸出 RF信號到 HFC網(wǎng)絡(luò)， CMTS同時接收上行接收機輸出的信號，并將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。用戶端的 Cable Modem的基本功能就是將用戶計算機輸出的上行數(shù)字信號調(diào)制成 5 65 MHZ射頻信號進入 HFC網(wǎng)的上行通道，同時， CM還將下行的 RF信號解調(diào)為數(shù)字信號送給用戶計算機。 30 Cable Modem系統(tǒng)的配置、使用和管理 Cable Modem和前端設(shè)備的配置是分別進行的。 Cable Modem有用于配置的 Consol接口，可通過 VT終端或 Win9x的超級終端程序進行設(shè)置。 Cable Modem加電工作后，首先自動搜索前端下行頻率，找到下行頻率后，從下行數(shù)據(jù)中確定上行通道，與前端設(shè)備 CMTS建立連接，并交換信息，包括上行電平數(shù)值、動態(tài)主機配置協(xié)議 (DHCP)和小文件傳送協(xié)議 (TFTP)服務(wù)器的 IP地址等。 Cable Modem具有在線功能，即使用戶不使用，只要不切斷電源，就與前端始終保持信息交換，用戶可隨時上線。 Cable Modem具有記憶功能，在斷電后再次上電時，使用斷電前存儲的數(shù)據(jù)與前端進行信息交換，可快速地完成搜索過程。在實際使用中， Cable Modem一般不需要人工配置和操作。如果進行了設(shè)置，例如改變了上行電平數(shù)值，則會在信號交換過程中自動設(shè)置到 CMTS指定的合適數(shù)值上。每一臺 Cable Modem在使用前，都需在前端登記，在TFTP服務(wù)器上形成一個配置文件。一個配置文件對應(yīng)一臺 Cable Modem，其中含有設(shè)備的硬件地址，用于識別不同的設(shè) 備 。 31 前端 CMTS的配置 前端 CMTS是管理控制 Cable Modem的設(shè)備， CMTS一般在有線電視的前端或者在管理中心的機房；其配置可通過 Consol接口或以太網(wǎng)接口完成。通過 Consol接口的配置與 Cable Modem配置類似，以行命令的方式逐項進行，而通過以太網(wǎng)接口的配置，需使用廠家提供的專用軟件。 一般地說， CMTS的下行輸出電平為 110 121dBV，接收的輸入電平為 44 86-dBV； Cable Modem接收的電平范圍為 45 75dBV；上行信號的電平為 68-118dBV(QPSK)或 68 115dBV(16QAM)。上下行信號在經(jīng)過 HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸衰減后，電平數(shù)值應(yīng)滿足這些要求。 CMTS設(shè)備中的上行通道接口和下行通道接口是分開的，使用時需經(jīng)過高低通濾波器混合為一路信號，再送入同軸電纜。在實際使用中，也可用分支分配器完成信號的混合，但對 CMTS設(shè)備內(nèi)部的上下行通道的干擾較大。 在 CMTS和 Cable Modem間的通道建立后，可使用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 (SNMP)進行網(wǎng)絡(luò)管理。 （ Simple Network Management Protocol） 32 33 系統(tǒng)參數(shù) : 標準 參數(shù) DOCSIS V1.0 Euro DOCSIS V1.1 下行 上行 下行 上行 調(diào)制方式 64/256QAM QPSK 16QAM 64/256QAM QPSK 16QAM 傳輸速率 （ Mbit/s） 27/38 0.32/0.64/1.28 2.56/5.12/10.24* 38/52 0.32/0.64/1.28 2.56/5.12/10.24* 信道帶寬 （ MHz） 6 0.2/0.4/0.8 1.6/3.2 8 0.2/0.4/0.8 1.6/3.2/6.4* 頻率響應(yīng) （奈奎 斯特） 濾波特性 64QAM =18% 256QAM =12% QPSK =25% 64/256QAM =15% QPSK =25% 輸入電平 （ dBV） -16 25dBmV* -1525dBmV 4486* 4373（ 64QAM） 4777（ 256QAM） 輸出電平 （ dBV） 5061dBmV 855dBmV （ 16QAM） 858dBmV （ QPSK） 110121 68115（ 16QAM） 68118（ QPSK） CMTS輸出特性 : 參 數(shù) 數(shù) 值 中心頻率（ fc） 112MHz858MHz 30kHz 電平 在 110dBV121dBV內(nèi)可調(diào) 調(diào)制類型 64QAM 256QAM 符號率（標稱） 64QAM 256QAM 6.952Msym/s 6.952Msym/s 標稱信道間隔 8MHz 頻率響應(yīng) 64QAM 256QAM 15%升余弦平方根整形 15%升余弦平方根整形 34 CM輸入特性 : 參 數(shù) 值 中心頻率 112858MHz 30kHz 電平范圍（一個信道） 4373dBV， 64QAM 4777dBV， 256QAM 調(diào)制類型 64QAM和 256QAM 符號率（標稱） 6.952Msym/s（ 64QAM和 256QAM） 帶寬 8MHz（ 15%升余弦平方根整形，64QAM和 256QAM） 總輸入功率（ 80862MHz） 6dB（ 565MHz） 連接器 F型連接器，根據(jù) ISO-169-24（與輸入公共） 36 CMTS+CM方案適合已建 HFC網(wǎng)絡(luò)改造，可利用原網(wǎng)絡(luò)中預(yù)留的光纖和無源分配到戶的電纜網(wǎng)絡(luò)組成雙向傳輸系統(tǒng)；只需要在前端和用戶端分別加裝 CMTS和 CM即可實現(xiàn)雙向傳輸。 CMTS+CM優(yōu)點 ： 技術(shù)成熟； 利用現(xiàn)有的 CATV網(wǎng)絡(luò)提供雙向通信，適合稀疏模式網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域； 大面積覆蓋，低開通率情況下成本較低，前期投入少； 技術(shù)標準及產(chǎn)品比較成熟。 CMTS可支持大量的用戶可大規(guī)模升級可靠的服務(wù)和網(wǎng)管軟件 CMTS+CM缺點 ： 需要對 HFC光電傳輸鏈路部分進行雙向改造； 上行信號噪聲大； 噪聲匯聚效應(yīng)影響系統(tǒng)的帶寬和性能，同軸纜及接頭質(zhì)量要求較高，后續(xù)維護工作量較大； CMTS下行通道帶寬有限，頭端共享 38Mbit/s，可開通用戶數(shù)少； 可承載業(yè)務(wù)有限，大帶寬業(yè)務(wù)無法滿足；后續(xù)系統(tǒng)擴容成本巨大 ；設(shè)備價格昂貴，主要適合于沿海發(fā)達城市。 37 2、 EPON： EPON（ Ethernet Passive Optical Network以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了 PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用 PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了 PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本；高帶寬；擴展性強，靈活快速的服務(wù)重組；與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；方便的管理等等。 EPON媒質(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點到點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網(wǎng)絡(luò)。 下行方向： OLT發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報經(jīng)過一個 1:n的無源光分路器或幾級分路器傳送到每一個 ONU。 上行方向：由于無源光合路器的方向特性，任何一個 ONU發(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達 OLT，而不能到達其他的 ONU。 EPON在上行方向上的行為特點與點到點網(wǎng)絡(luò)相同。但是，不同于一個真正的點到點網(wǎng)絡(luò)，在 EPON種，所有的 ONU都屬于同一個沖突域 來自不同 的 ONU的數(shù)據(jù)包如果同時傳輸依然可能會沖突。因此在上行方向， EPON需要采用某種仲裁機制來避免數(shù)據(jù)沖突。 38 EPON特點： 兼容現(xiàn)有以太網(wǎng) 傳輸距離和 ODN： 有以下兩種格式： OLT和 ONU之間最大傳輸距離 10KM，支持的最大分路比至少為 1:32； OLT和 ONU之間最大傳輸距離 20KM，支持的最大分路比至少為 1:16； 傳輸速率：上下行速率均為 1.25Gbps 單纖雙向系統(tǒng)： 上行使用 12601360nm波長； 下行使用 14801500nm波長； 如果實現(xiàn) CATV，應(yīng)使用 15401560nm波長。 EPON可采用樹型（ 1xN分路器）、總線型（ 1x2分接耦合器）和環(huán)型（ 2x2分接耦合器）網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。 39 EPON接入系統(tǒng) 的組成： 一套典型的 EPON 系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成： 硬件部分主要包括有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和無源光分配網(wǎng)兩大部分 有源設(shè)備包括： 光線路終端 OLT和光網(wǎng)絡(luò)單元 /光網(wǎng)絡(luò)終端 ONU/ONT。 由局端到用戶端的光纖和無源光分配器的無源光分配網(wǎng)： 無源光網(wǎng)絡(luò) /光分配網(wǎng) PON/ODN。 軟件： 相應(yīng)的控制管理軟件。 傳輸距離：兩個因素影響無源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離： 第一、由光線路終端（ OLT）的發(fā)射光功率和 ODN的損耗決定。 第二、光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU同時發(fā)射的風險。 40 EPON系統(tǒng)組成 OLT EPON系統(tǒng) OLT 光線路終端 ODN 光分發(fā)網(wǎng)絡(luò) ONU（ ONT)光網(wǎng)絡(luò)單元 41 特點： 局端（ OLT）與用戶（ ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護人員，因此，可有效節(jié)省建設(shè)和運營維護成本； EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時也是用戶局域網(wǎng) /駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素； 采用單纖波分復(fù)用技術(shù)（下行 1490nm，上行 1310nm），僅需一根主干光纖和一個 OLT，傳輸距離可達 20公里。在 ONU側(cè)通過光分路器分送給最多 32個用戶，因此可大大降低 OLT和主干光纖的成本壓力； 上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分復(fù)用（ TDMA）共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬； 點對多點的結(jié)構(gòu)，只需增加 ONU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級，充分保護運營商的投資 ； 42 EPON工作原理 下行方向 ONU位于網(wǎng)絡(luò)側(cè)，連接路由器或交換機。 采用以太網(wǎng)協(xié)議； 提供網(wǎng)絡(luò)接入，完成光電轉(zhuǎn)換、帶寬分配等功能。 OLT將數(shù)據(jù)以 可變長度 的數(shù)據(jù)包 廣播 傳輸給所有在 EPON上的 ONU； 每個包攜帶一個具有傳輸?shù)侥康牡?ONU標識的信頭。 數(shù)據(jù)到達 ONU時，由 ONU進行地址解析，提取出自己的數(shù)據(jù)包，丟棄其他的數(shù)據(jù)包。 上行方向 ONU位于用戶側(cè)，采用以太網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)第二層和第三層的交換路由功能。 上行為點到點結(jié)構(gòu)， ONU發(fā)送的信息只會到達 OLT，不會到達其他的 ONU。 為避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用率，上行采用 TDMA多址接入方式。 多個 ONU的上行信息組成一個 TDM信息流傳送到 OLT。 43 EPON工作原理 在 EPON中，因為所有用戶終端共享 OLT和光纖，所以每個用戶終端的可用帶寬也是共享的?？晒蚕淼目値捜Q于分光器的分光比。例如， EPON的分路比為 1:32時，每個 ONU的平均可用帶寬是 32Mb/s。 上行為多點到一點的拓撲結(jié)構(gòu)，每個 ONU發(fā)送時隙必須與 OLT的系統(tǒng)時鐘分配的時隙保持一致，以防止各個ONU上行數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞； ONU的時鐘應(yīng)與 OLT的時鐘同步：采用時間標簽方式。 OLT側(cè)有一個全局計數(shù)器，下行方向 OLT根據(jù)本地的計數(shù)器插入時鐘標簽； ONU根據(jù)收到的時鐘標簽修生本地計數(shù)器，完成系統(tǒng)同步。 上行方向 ONU根據(jù)本地計數(shù)器插入時鐘標簽， OLT根據(jù)接收到的時鐘標簽完成測距。 44 ONU的自動發(fā)現(xiàn)功能： 系統(tǒng)自動完成對新 ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊，不需要人工干預(yù)； 新 ONU的加入不影響運行中的 ONU； 能夠在短時間內(nèi)（ 60s）完成新 ONU的自動加入； 根據(jù) ONU距 OLT最遠距離優(yōu)化 ONU自動加入?yún)?shù)，支持最遠距離為30km的 ONU的自動加入。 （ 1） ONU的自動發(fā)現(xiàn)加入過程如下： OLT周期的向系統(tǒng)各個 ONU廣播發(fā)送目的地址為廣播 LLID（全零）的注冊授權(quán)幀，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)距離最遠的 ONU確定授權(quán)大小。 新的 ONU收到注冊受權(quán)后，在授權(quán)分配的時間內(nèi)向 OLT發(fā)送注冊請求幀，并等待接收 OLT發(fā)送的注冊幀。 如果 ONU在發(fā)送注冊請求幀一段時間后（比如 100ms）還沒有收到 OLT發(fā)出的注冊幀，則認為注冊沖突，自動延遲一段時間后，等待新的注冊授權(quán)信息。 OLT接受到 ONU發(fā)出的注冊請求幀后，為該 ONU分配 ONU ID，然后以廣播 LLID向該 ONU發(fā)送注冊幀，目的 MAC地址指向該 ONU。 當 OLU在同一個注冊窗內(nèi)收到多個 ONU的沒有混疊的注冊請求幀時， OLT不做任何處理。只有收到唯一一個注冊請求幀時，才進行處理。 45 在發(fā)送注冊幀后， OLT給該 ONU發(fā)送授權(quán)以使該 ONU發(fā)送注冊確認幀，并等待改 ONU發(fā)出的注冊確認幀，該授權(quán)在 OLT認為 ONU注冊失敗前始終有效。 新 ONU收到注冊幀后，用新分配的 ONU ID覆蓋原來的 ID，同時等待OLT的注冊確認幀授權(quán)以發(fā)送注冊確認幀，通知 OLT新 ONU ID刷新成功，同時等待帶寬授權(quán)。 OLT在發(fā)送注冊確認幀授權(quán)后一段時間內(nèi)收到 ONU