光纖接入網(wǎng)技術(shù)2014試卷

光纖接入網(wǎng)技術(shù)2014試卷中國礦業(yè)大學(xué)2013~2014學(xué)年度第二學(xué)期《光纖接入網(wǎng)技術(shù)》工程碩士課程考試題目什么是融合型接入網(wǎng)？其體系結(jié)構(gòu)如何？（20分）答：1．局所的融合農(nóng)村綜合業(yè)務(wù)目標(biāo)局一般設(shè)在縣城所在地，根據(jù)全縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)的數(shù)量和人口分布情況，最多在經(jīng)濟發(fā)達(dá)、人口稠密的鄉(xiāng)鎮(zhèn)再設(shè)一個目標(biāo)局。一般CATV網(wǎng)的中心前端也設(shè)在縣城，正好與電信網(wǎng)的目標(biāo)局地理位置、覆蓋范圍相近似。從目標(biāo)局的功能來看，它是一個多業(yè)務(wù)節(jié)點，因此也可以包含CATV的節(jié)點。如果采用光纖環(huán)路作為傳輸媒介，CATV的分前端可以利用接入網(wǎng)的主干光纜環(huán)接入目標(biāo)局的CATV中心前端。綜合業(yè)務(wù)目標(biāo)局的設(shè)置已經(jīng)為今后的融合奠定了基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的發(fā)展，多種業(yè)務(wù)的融合己成定局，CATV和電話業(yè)務(wù)的融合，在農(nóng)村是走向融合的第一步，也是關(guān)鍵的一步。從目前的情況看，兩種業(yè)務(wù)的融合，在目標(biāo)局有兩種不同的選擇，一種是同纜分纖的方法，CATV總前端設(shè)備單向傳送有線電視節(jié)目，采用獨立的傳輸系統(tǒng)，從總前端到前端的傳輸系統(tǒng)占用主干光纜環(huán)的一部分光纖。電信業(yè)務(wù)也采用獨立的系統(tǒng)，從OLT到ONU也占用主干光纜環(huán)的一部分光纖，有的廠家將電視信號和電信信號在光纖接入的局端設(shè)備中，通過波分復(fù)用（WDM）耦合到一起傳送到ONU，在ONU中分離出兩種不同波長的光信號，再分別由兩種不同的設(shè)備將光信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送到用戶端。另一種融合的方法是全程綜合，可以稱得上是“三網(wǎng)合一”的方式之一，采用HFC雙向傳輸技術(shù)，同纜同纖同引入線，在目標(biāo)局將電話業(yè)務(wù)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點和CATV總前端的語音，數(shù)據(jù)、CATV節(jié)目分別調(diào)制到不同的射頻上，然后混頻通過一個光發(fā)送系統(tǒng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的光節(jié)點，通過光節(jié)點進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將混頻的電信號用同軸電纜傳給用戶單元，用戶單元解調(diào)分離出三種信號，通過三種接口為用戶提供語音、數(shù)據(jù)、電視。此種方式的優(yōu)點在于CATV網(wǎng)、計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的程度比較高，但電話基本業(yè)務(wù)和低數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量比較差，價格較昂貴。目前在廣大的農(nóng)村地區(qū)很難推廣。2．網(wǎng)絡(luò)的融合（1）主干層和配線層的融合傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)的中心局（中心前端）到分局（前端），是星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性比較差。線路發(fā)生故障將影響幾千個用戶，所以網(wǎng)絡(luò)的可靠性是不能忽視的。中心局總前端通過主干層光纖環(huán)路與各分局的前端相連，形成物理環(huán)形邏輯星型的結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性得到保證。接入網(wǎng)配線層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般為環(huán)形和星型，與CATV前端到光節(jié)點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致。兩種業(yè)務(wù)的融合首先是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一致，在物理路由一致的前提之下，在主干和配線段首先可以采用同纜分纖的方式，各自選用不同的系統(tǒng)，最常見的是（HFC＋DLC）方式，有線電視采用HFC單向傳送電視業(yè)務(wù)。有源光纖接入設(shè)備傳送電信業(yè)務(wù)。主干光纖網(wǎng)絡(luò)可以是有源的（HFC＋DLC），也可以是無源的（HFC＋PON）。這種方式在HFC上只傳送CATV和VOD業(yè)務(wù)，而傳送數(shù)據(jù)以及電話業(yè)務(wù)則由PON或DLC承擔(dān)。此種方式的優(yōu)點在于，電話基本業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量和可靠性高，價格較低。此方式有利于郵電部門在保證基本電信業(yè)務(wù)的同時擴充傳送CATV和V0D業(yè)務(wù)的能力。也可以采用波分復(fù)用即同纜同纖不同波長的方式，最常見的是1300μm窗口傳送電信業(yè)務(wù)、150μm窗口傳送有線電視業(yè)務(wù)。（2）引入層的融合對于光纖接入網(wǎng)而言，引入層是指用戶端到光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），一般使用銅纜雙絞線，呈星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對于CATV網(wǎng)而言是指光節(jié)點到用戶端，一般使用同軸電纜，呈樹形或總線形的拓樸結(jié)構(gòu)。目前農(nóng)村的ONU大部分放置在行政村，一個ONU容量達(dá)到500線以上，平均每線綜合造價才能夠比較經(jīng)濟合理。對于經(jīng)濟發(fā)達(dá)、人口稠密、電話普及率比較高的行政村，設(shè)置一個0NU便可以接入500個用戶，而對于經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)，人口密度和電話普及率低的地區(qū)，F(xiàn)TTH用室外光纜,其產(chǎn)品和技術(shù)與普通室外光纜完全兼容,也可方便的利用現(xiàn)有光纜資源。FTTH用接入光纜，此種光纜是指由光纜分支點到用戶接入點之間的光纜，作用是將主干光纜中的一部分光纖引入到用戶接入點，引入的環(huán)境包括管道、架空、路面開槽淺埋等。其主要特點是：敷設(shè)距離較短，一般小于1000m；要求光纖易于分歧接續(xù)，便于提高施工速度；光纜芯數(shù)較小,一般在12芯以下；常用的光纜類型有小芯數(shù)骨架式光纖帶纜、小8字型自承式光纜、路面開槽光纜及室內(nèi)室外兩用光纜。FTTH用室內(nèi)光纜，此類光纜的設(shè)計要求直徑小，便于鋪設(shè)，同時還要考慮室內(nèi)阻燃，最好是無鹵阻燃，要求環(huán)保，滿足高低溫的要求，光纜的尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠與光纖快速接頭的要求相匹配，以保證能夠在施工現(xiàn)場根據(jù)實際要求截取適當(dāng)長度的光纜現(xiàn)場制作接頭，可避免處理入戶前多余光纜的盤留問題。普通的室內(nèi)光纜不能滿足建筑物內(nèi)部的方便鋪設(shè)及便于接頭等要求。

這種光纜的設(shè)計特點是采用LSZH（低煙無鹵）環(huán)保型材料做外護(hù)套，在光纜的兩側(cè)設(shè)計兩個V字槽，使得光纜在施工時候即使不利用工具也可以十分方便的剝除外護(hù)套，兩根非金屬加強芯平行的放置在光纖的兩側(cè)，由于非金屬加強芯的直徑遠(yuǎn)大于光纖的直徑，因此當(dāng)光纜受到側(cè)壓及沖擊時，光纖得到了有效的保護(hù)，因此可以承受很大的抗壓力（可以達(dá)到3000N/100mm）。目前ONU的供電主要有哪些方式？請分別進(jìn)行描述。（20分）答：FTTB（光纖到大樓）也是城市建設(shè)FTTX的重要方式，由于光纖接入點較FTTC下移，F(xiàn)TTB能提供更為高速的接入性能，節(jié)省更多的銅纜資源，并且近期建設(shè)成本持續(xù)大幅下降，未來一段時間內(nèi)，F(xiàn)TTB將成為光網(wǎng)絡(luò)及寬帶通信的主流建設(shè)方式。在這一模式中，ONU單元置于建筑物內(nèi)，對于多層和高層建筑，ONU單元通常有兩種放置方式。一是采用多個ONU分散放置，分別承擔(dān)一層至多層業(yè)務(wù)的方式；二是在某些樓層集中放置一組ONU，共同負(fù)擔(dān)多個樓層的業(yè)務(wù)以便于對設(shè)備進(jìn)行管理。作為FTTB使用的ONU單元通常支持交流220V以及直流48V兩種供電方式，功耗在200W左右。目前國內(nèi)大樓內(nèi)根據(jù)ONU放置方式不同，供電系統(tǒng)通常有如下幾種設(shè)計方式。A、采用交流直接供電。即采用建筑物內(nèi)市電對電源的直接對ONU供電。這種方式成本低，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期能夠滿足快速建設(shè)，快速收益的需要。但ONU設(shè)備同時承載了數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)，停電時用戶將無法使用固定電話，這與用戶多年的使用習(xí)慣相違背。因此在網(wǎng)絡(luò)建成后需要盡快解決備電問題。B、采用交流UPS供電。為解決ONU備電問題，部分地區(qū)采用UPS供電方式，由于單個ONU功耗較小，使用交流供電時典型負(fù)載電流僅為1安培左右，為節(jié)省投資和便于管理，通常使用一臺UPS向多個ONU供電。出于安全考慮，大部分建筑物弱電井內(nèi)不允許布放220V電纜，因此這種方式在ONU分置時應(yīng)用受到了一定限制。C、采用48V直流對電源的就近對ONU供電。采用48V直流對電源的+蓄電池向ONU供電可以較好地解決ONU備電問題。根據(jù)目前市場上ONU典型功耗，一臺10A對電源的系統(tǒng)配備24Ah蓄電池約可提供6臺ONU4小時的備電時間。D、采用48V直流對電源的對分散放置的ONU進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。此時，48V直流電纜可以方便地通過大樓弱電井走線。在FTTB應(yīng)用場景下，設(shè)備根據(jù)使用需要，通常安置于樓道、弱電井中，失去了機房的保護(hù)，環(huán)境溫度和灰塵將對設(shè)備工作造成很大影響。因此，需要選擇有一定防護(hù)能力、穩(wěn)定可靠的設(shè)備（包括對電源的設(shè)備和接入設(shè)備）。具備蓄電池內(nèi)置條件的應(yīng)將蓄電池內(nèi)置于機架/機柜中。由于FTTB建設(shè)方式的多樣性，對電源設(shè)備的安裝方式要求比較靈活。如壁掛式、機架安裝方式、對電源/電池一體式等。同時隨著居民防護(hù)意識的不斷提高，電源設(shè)備逐步被安裝于民用建筑物內(nèi)，這對設(shè)備的電磁兼容性，尤其是對電磁輻射提出了更高的要求，已經(jīng)有地區(qū)出現(xiàn)了居民擔(dān)心設(shè)備輻射而拒絕施工要求的案例。而設(shè)備工作的噪音也是FTTB建設(shè)時需要考察的重要因素之一。詳細(xì)描述以PON為基礎(chǔ)的SDV接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過與雙向HFC結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，敘述其優(yōu)缺點。（25分）答：除了利用PON來傳送寬帶圖像的結(jié)構(gòu)外，還有一種特殊的電是以PON為基礎(chǔ)的BPON結(jié)構(gòu)，稱之為交換式數(shù)字圖像（SDV）業(yè)務(wù)和應(yīng)用。應(yīng)該指出，SDV不是一個很合適的術(shù)語，很容易引起誤解。首先SDV不是一種獨立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而只是一種業(yè)務(wù)和應(yīng)用，其基本技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是PON。其次從字面上看，似乎SDV應(yīng)該是一種全數(shù)字化系統(tǒng)，而實際上當(dāng)人們談?wù)揝DV時目前幾乎都是暗指一種數(shù)字式FTTC與單向HFC的結(jié)合物，用FTTC結(jié)構(gòu)來傳送所有交互式數(shù)字業(yè)務(wù)（包括電話、圖像和數(shù)據(jù)），而HFC僅僅用來傳送模擬廣播電視節(jié)目外加給FTTC的ONU供電。這種結(jié)合物實際是由兩套基本獨立的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所組成。由圖可知，上半部實際是一個以PON為基礎(chǔ)的FTTC，與傳統(tǒng)的PON不同處在這兒是ATM化的BPON，因而HDT和ONU皆為綜合寬帶設(shè)備，而且ATM可直接通達(dá)機上盒（STB）。由于目前尚無BPON的國際標(biāo)準(zhǔn)，因而線路口速率幀結(jié)構(gòu)均為廠家專用的。例如美國LT公司的解決方案是采用雙纖方式，下行速率1.036Gbit/s，上行速率51Mbit/s，其中圖像業(yè)務(wù)的凈負(fù)荷下行方向為829Mbit/s，上行方向為12.88Mbit/s，傳輸距離達(dá)10km左右。由綜合HDT出來的高速信號經(jīng)點到點或1：4分路比的點到多點無源光網(wǎng)絡(luò)到達(dá)綜合的ONU，電話信號直接通過星形方式經(jīng)雙絞線送給用戶話機。交互式數(shù)字圖像信號則首先與來自HFC網(wǎng)部分的模擬廣播電視信號按頻分復(fù)用方式結(jié)合在一起，其中數(shù)字SDV信號占據(jù)低頻端，為基帶調(diào)制信號，采用16電平CAP調(diào)制（CAP-16），由于是帶通傳輸方式，因而零頻附近沒有頻譜分量。模擬廣播電視信號占據(jù)高頻端標(biāo)準(zhǔn)CATV通路。上述頻分復(fù)用信號再經(jīng)引入同軸電纜傳送給圖像終端，其中模擬廣播RF電視信號直接送給模擬電視接收機即可，交互式數(shù)字圖像信號需要經(jīng)過機上盒（STB）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模擬廣播RF信號頻譜后才能為模擬電視接收機所接受。SDV的上行信號在引入線同軸電纜上為1.62Mbit/s，ATM凈負(fù)荷1.02Mbit/s，將來計劃增加至3Mbit/s。在光纖線路上為51.84Mbit/s，ATM凈負(fù)荷為12.88Mbit/s。單向HFC，只用來傳送模擬廣播電視，帶寬也只需550MHz即可，同時還免去了傳輸雙向業(yè)務(wù)所帶來的一系列麻煩，網(wǎng)絡(luò)大為簡化。另外，利用同軸電纜總線給ONU提供射頻（RF）模擬電視信號的同時也解決了ONU的供電問題，而這兩點恰好是普通FTTC結(jié)構(gòu)的困難之處。SDV與雙向HFC的比較.SDVHFC基本技術(shù)數(shù)字基帶模擬帶通典型節(jié)點用戶數(shù)16～48500光纖化程度靠近用戶離用戶稍遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁湫?分支星形/總線復(fù)用方法TDMFDM接入控制網(wǎng)絡(luò)終端上行帶寬高低安全性好（專用星形鏈路）中（共享線路）光元器件要求低線性高線性維護(hù)運行容易復(fù)雜經(jīng)濟性高速率高交互式業(yè)務(wù)使率時經(jīng)濟低速率低交互式業(yè)務(wù)使率時經(jīng)濟網(wǎng)管目前兩套基礎(chǔ)設(shè)施需兩套獨立網(wǎng)管只需一套網(wǎng)管綜合看來，似乎SDV比較合理地利用了FTTC和HFC的特點，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對電話公司有很大靈活性，可以在優(yōu)先保證其雙向業(yè)務(wù)的前提下根據(jù)需要靈活提供模擬廣播電視業(yè)務(wù)和交互式數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，符合其長期發(fā)展目標(biāo)。然而其關(guān)鍵是經(jīng)濟性，只有當(dāng)使用交換式數(shù)字圖像業(yè)務(wù)的