xxx小区FTTH宽带接入工程设计论文.docx

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xxx小区FTTH宽带接入工程设计论文

重庆邮电大学高等函授

本科毕业设计〔论文〕

设计〔论文〕题目：

xxx小区FTTH宽带接入工程设计

入学年月

姓名

学号

专业

所属科站

指导教师

完成日期2021年2月21日

重庆邮电大学高等函授毕业设计〔本科〕任务书

[第1页/共2页]

姓名

学号

专业

所属站

工作单位

通信地址

E-mail地址

设计〔或论文〕题目

指导教师、指导教师组

组长及成员姓名

职称

工作单位及所从事专业

专业方向、根本理论、技术要求及设计〔论文〕内容纲要

专业方向：

接入技术

根本理论：

接入技术、通信网络知识。

主要包括接入技术分类、FTTH接入技术的应用及实现；通信网络知识。

设计要求及设计内容纲要：

该设计题目的实质是在熟悉FTTX接入技术的根底上，重点探讨FTTH接入技术在目前通信网中实际应用。

主要设计内容包括：

一、接入技术概述

1.宽带接入技术简介

2.FTTX接入技术的概念及根本知识

1）FTTX的概念

2）FTTX接入技术分类

二、FTTH接入技术概述

1.当前主要的几种宽带接入技术比拟

2.FTTH接入技术的适用环境

3.FTTH接入技术的组网方式

小区FTTH接入工程设计

4.当前接入技术现状

5.小区FTTH接入技术工程设计

1）网络组网结构

2）设备选型

3）核心设备概预算

三、宽带接入技术展望

〔二、三局部为设计重点〕

本人在该设计中具体完成的工作

1.收集资料

2.查阅并学习相关书籍、资料，加深及提高理论知识

3.熟悉相关接入技术

4.深入实际，调查某地宽带用户接入现状

5.结合调查结果，分析问题，提出采用FTTH接入技术的实施方案

主要参考文献、资料：

[1].陶智勇等编著，综合宽带接入技术[专著]，北京邮电大学出版社，1995

[2].韩玲等编著，X．DSL宽带接入技术[专著]，北京邮电大学出版社，2003

[3].李征等编著，接入网与接入技术[专著]，北京清华大学出版社,2003

[4].郭士秋等编著，光纤通信技术[专著]，人民邮电出版社，2005

要求完成报告书的时间：

2021年3月

审

批

意

见

函授站

〔盖章〕

年月日

审

批

意

见

重邮成教院

〔盖章〕

年月日

注：

第2页/共2页；本表由指导教师填写一式三份。

重庆邮电大学高等函授毕业设计〔本科〕评定表

姓名

学号

专业

所属站

设计〔或论文〕题目

毕业设计〔或论文〕的评语：

指导教师〔签名〕

年月日

备注

【摘要】在过去电信网的开展建设中，骨干网的数字化、光纤化一直是电信网建设的主要任务，各地电信网的开展建设也主要集中在解决交换、传输方面的矛盾。

在用户接入网技术方面，根本上一直延续采用铜缆建设方案，包括解决各种新业务的用户接入问题。

进入九十年代以来，随着社会的开展和市场需求环境的变化，对电信网的适应能力要求越来越高，业务的多媒体化、宽带化开展都需要进一步改善和提高现有网络综合能力，而以传统模拟铜缆为主要技术手段的用户接入网难以适应这种高速开展的通信需求。

 本文结合小区网络现状，在分析FTTH接入网根本构成、分类根底上，重点提出了小区FTTH接入网设计方案，论文主要阐述了FTTH接入网设计依据、业务需求、设计目标以及FTTH接入网具体的设计方案，具有很强的现实意义。

【关键词】FTTH概念技术设计

前言…………………………………………………………………………………1

第一章接入技术概述………………………………………………………………2

1.1宽带接入技术简介…………………………………………………………2

1.2FTTX接入技术的概念及根本知识………………………………………3

1.2.1FTTX的概念…………………………………………………………3

1.2.2FTTX接入技术分类………………………………………………3

第二章FTTH接入技术概述…………………………………………………………6

2.1当前主要的几种宽带接入技术比拟……………………………………6

2.2FTTH接入技术的适用环境……………………………………………13

2.3FTTH接入技术的组网方式……………………………………………13

第三章小区FTTH接入工程设计……………………………………………15

3.1当前接入技术现状…………………………………………………………15

3.2小区FTTH接入技术工程设计………………………………………16

3.2.1网络组网结构……………………………………………………16

3.2.2设备选型…………………………………………………………17

3.2.3核心设备概预算…………………………………………………28

第四章宽带接入技术展望………………………………………………………34

结论…………………………………………………………………………………35

结束语………………………………………………………………………………36

参考文献…………………………………………………………………………37

前言

近十几年来，随着我国电信事业不断持续高速的开展，整体通信效劳水平得到了明显的改善和提高，为推动和促进我国国民经济的开展与建设发挥了巨大作用。

在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。

FTTH宽带具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。

在干线通信中，FTTH宽带扮演着重要角色，在接入网中，FTTH宽带接入也将成为开展的重点。

FTTH宽带接入是开展宽带接入的长远解决方案。

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第一章接入技术概述

1.1宽带接入技术简介

随着社会经济得法展，人类交往活动范围的不断扩大，人们迫切需要交往中的各种信息，而移动通信那么是到达通信最终目的的有效手段，随着社会科学技术的不断开展，特别是无线电通信技术的开展和成熟，从18世纪末以来，移动通信技术取得了极大的进展。

电信网的线路分为两类，即局间（交换机之间）的中继线与用户间的用户线。

用户线是最后一个没有数字化的线路局部，是电信业务传输的重要限制因素，它己经严重影响了多媒体业务在电信网络中的应用。

为促使用户环路进一步向数字化和宽带化开展，国际电信联盟ITU-T根据近年来的开展演变，提出了接入网（AN）的概念。

根据国际电信联盟标准部〔ITU-T〕的建议，接入网是由业务节点接口〔SNI:

ServiceNodeInterface〕和用户网络接口〔UNI:

UserNetworkInterface〕之间的一系列传送实体〔如线路设备和传输设施〕组成，是为电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。

接入网可通过管理接口〔Q3〕实现配置和管理，原那么上对接入网可以实现的用户网络接口〔UNI〕和业务节点接口〔SNI〕的类型和数量没有限制。

接入网不解释信令。

 接入网是由UNI、SNI和Q3接口界定的，接入网〔AN〕通过这些接口连接到其它网络实体。

显然，用户终端通过用户网络接口〔UNI〕连接到接入网;接入网通过业务节点接口〔SNI〕连接到业务节点〔SN〕;接入网〔AN〕和业务节点〔SN〕通过Q3接口连接到电信管理网〔TMN〕。

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 原那么上，接入网可支持的UNI和SNI的类型和数目没有限制。

不同的UNI支持不同业务，如模拟，ISDN，数字或模拟租用线业务等的接入。

SNI有模拟接口（Z接口）和数字接口（V接口）两类。

接入网位于交换局和用户终端之间，可以支持各种交换性和非交换性业务，并将这些业务组合后沿着公共传输通道送往业务节点，其中包括将UNI信令转换为SNI信令，但接入网本身并不解释和处理信令的内容。

其中，馈线段对应于综合布线系统中的端局到设备间主配线架，配线段对应于布线系统中主配线架到楼层配线架，而引线段对应于水平布线系统，即楼层配线架到用户工作区的信息插座上。

1.2FTTX接入技术的概念及根本知识

1.2.1FTTX的概念

FTTx是新一代的光纤用户接入网，用于连接电信运营商和终端用户。

FTTx的网络可以是有源光纤网络，也可以是无源光网络。

用于有源光纤网络的本钱相对较高，实际上在用户接入网中应用很少，所以目前通常所指的FFTx网络应用的都是无源光纤网络。

Fiber-to-the-x〔FTTx〕光纤接入

〔FTTx,x=Hforhome,Pforpremises,CforcurbandNfornodeorneighborhood,Oforoffice，SAforservicearea,BforBuilding）其中FTTH光纤到户，FTTP光纤到驻地，FTTC光纤到路边/小区，FTTN光纤到结点，FTTO光纤到办公室，FTTSA光纤到效劳区。

光纤到家庭〔FTTH）是20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，但由于本钱、技术、需求等方面的障碍，至今还没有得到大规模推广与开展。

正因为如此，很多有识之士把FTTx〔特别是光纤到家、光纤到驻地〕视为光通信市场复苏的重要转折点。

并且预计今后几年，FTTH网将会有更大的开展。

根据光纤到用户的距离来分类，如图1所示，可分成光纤到交换箱〔FiberToTheCabinet;FTTCab〕、光纤到路边〔FiberToTheCurb;FTTC〕、光纤到大楼〔FiberToTheBuilding;FTTB〕及光纤到户〔FiberToTheHome;FTTH〕等4种效劳形态。

美国运营商Verizon将FTTB及FTTH合称光纤到驻地〔FiberToThePremise;FTTP〕。

上述效劳可统称FTTx。

1.2.2FTTX接入技术分类

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光纤连接ONU主要有两种方式，一种是点对点形式拓扑〔PointtoPoint;P2P〕，从中心局到每个用户都用一根光纤；另外一种是使用点对多点形式拓扑方式〔PointtoMulti-Point;P2MP〕的无源光网络（PassiveOpticalNetwork;PON〕，其拓扑结构如图2所示。

对于具有N个终端用户的距离为Mkm的无保护FTTx系统，如果采用点到点的方案，需要2N个光收发器和NMkm的光纤。

但如果采用点到多点的方案，那么需要N十1个光收发器、一个或多个〔视N的大小〕光分路器、和大约Mkm的光纤，在这一点上，采用点到多点的方案，大大地降低了光收发器的数量和光纤用量，并降低了中心局所需的机架空间，有着明显的本钱优势。

图1.1PON的拓扑结构

1、点到点的FTTx解决方案

点对点直接光纤连接具有容易管理、没有复杂的上行同步技术和终端自动识别等优点。

另外上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展。

但是这些优点并不能抵消它在器件和光纤本钱方面的劣势。

Ethernet+MediaConverter就是一种过渡性的点对点FTTH方案，此种方案使用媒体转换器〔MediaConverter；MC〕方式将电信号转换成光信号进行长距离的传输。

其中MC是一个单纯的光电/电光转换器，它并不对信号包做加工，因此本钱低廉。

这种方案的好处是对于已有的电的Ethernet设备只需要加上MC即可。

MC方式的拓扑结构如图3所示。

不必更换支持光纤传输的网卡，只需要加上MC，这样用户可以减少升级的本钱，是点对点FTTH方案过渡期间网络的解决方案。

由于其技术架构相当简单、廉价并直接结合以太网络而一度成为日本FTTH的主流。

图1.2使用MediaConverter

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2、点到多点的FTTx解决方案

在光接入网中，如果光配线网〔ODN〕全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，那么这种光接人网就是PON。

PON的架构主要是将从光纤线路终端设备OLT下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Splitter〔光分路器〕，将光信号分路播送给各用户终端设备ONU/T，这样就大幅减少网络机房及设备维护的本钱，更节省了大量光缆资源等建置本钱，PON因而成为FTTH最新热门技术。

3、PON接入网技术

PON作为一种接入网技术，定位在常说的“最后一公里〞，也就是在效劳提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。

随着宽带应用越来越多，尤其是视频和端到端应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。

在北美，每个用户的带宽需求在5年内将到达20～50Mb/s，而在10年内将到达70Mb/s。

在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，而PON技术却可以大显身手。

1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。

下面对几种分别进行介绍。

APON是在1995年提出的，当时，ATM被期望为在局域网〔LAN〕、城域网（MAN〕和主干网占据主要地位。

各大电信设备制造商也研发出了APON产品，由于APON只能为用户端提供ATM效劳，2001年底FSAN更新网页把APON改名为BPON，即“宽带PON〞，APON标准衍变成为能够提供其他宽带效劳〔如Ethernet接入、视频播送和高速专线等〕的BPON标准。

在局域网领域，Ethernet技术高速开展。

Ethernet已经开展成为了一个广为接受的标准，全球有超过400万个以太端口，95%的LAN都是使用Ethernet技术。

Ethernet技术开展很快，传输速率从10Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s、10Gbit/s甚至40Gbit/s，呈数量级提高；应用环境也从LAN向MAN、核心网开展。

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EPON就是是由IEEE802．3工作组在2000年11月成立的EFM（EthernetintheFirstMile〕研究小组提出的。

EPON是几个最正确的技术和网络结构的结合。

EPON以Ethernet为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式。

EPON也提供一定的运行维护和管理〔OAM〕功能。

EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。

而且EPON还可以轻松实现带宽到10Gbit/s的平滑升级。

新开展的效劳质量〔QoS〕技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。

这些技术包括全双工支持、优先级〔p802.1p〕和虚拟局域网（VLAN〕。

另外，和GPON相比它的传输效率较低。

2001年，FSAN组启动了另外一项标准工作，旨在标准工作速率高于1Gbit/s的PON网络．这项工作被称为GigabitPON（GPON〕。

GPON除了支持更高的速率之外，还要以很高的效率支持多种业务，提供丰富的OAM&P功能和良好的扩展性。

大多数先进国家运营商的代表，提出一整套“吉比特业务需求〞〔GSR）文档，作为提交ITU-T的标准之一；反过来又成为提议和开发GPON解决方案的根底。

这说明GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，是值得产品用户信赖的。

第二章FTTH接入技术概述

2.1当前主要的几种宽带接入技术比拟

宽带接入是相对于窄带接入而言的，一般把速率超过1Mbps的接入称为宽带接入。

宽带接入技术主要包括：

铜线宽带接入技术、HFC技术、光接入技术和无线接入技术。

1、铜线接入技术

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铜线宽带接入技术也就是DSL技术，主要包括高比特率的用户数字环路〔HDSL〕、非对称用户数字环路〔ADSL〕和甚高比特率的用户数字环路〔VDSL〕。

传统的铜线接入技术，即通过调制解调器拨号实现用户的接入，速率为56kbit/s〔通信一方为数字线路接入〕，但是这种速率远远不能满足用户对宽带业务的需求。

虽然铜线的传输带宽非常有限，但是由于现在网非常普及，线占据着全世界用户线的90%以上。

充分利用这些珍贵资源，需要先进的调制技术和编码技术。

全铜线接入网在双绞线上采用时间压缩复接〔TCM〕和回波消除技术来提高传输速率。

但是，当传输速率增加到T1〔1554kbit/s〕和E1〔2048kbit/s〕时，串扰和符号间干扰迅速增加。

为了改善通信质量，采用非对称用户线〔ADSL〕和超高速数字用户线〔VDSL〕。

〔1〕ADSL用户线

1989年，美国Bellcore首先提出ADSL技术。

在实现FTTH比拟困难的情况下，ADSL考虑了用户线上传输视频信号和多媒体信号时上、下行带宽的不对称性。

美国国家标准协会〔ANSI〕的TIE研究组制订了第一个ADSL标准〔即T1.413〕，其单工下行最高传输速率为6.144Mbit/s。

中国将8.192Mbit/s速率作为ADSL最高传送等级速率。

双绞线上ADSL的用户频谱的分配如下：

0～4kHz频段传送语音基带信号，实现业务；20～120kHz频段用来传送上下行低速数据或控制信息，控制信息速率在16～64kbit/s；高频段〔124～1000kHz〕的带宽用于传送下行高速数据；最新的ADSL2+将频段扩展到2.208MHz。

〔2〕超高速数字用户线〔VDSL〕

另一种数字用户线技术是VDSL，这是一种在双绞线上能够提供最高传输速率达55Mbit/s，传输距离为0.3～1.5km的技术。

VDSL的信道划分如下：

0～4kHz为用户传输业务；4～8kHz为上行通道，用于传输中低速数据，速率可达1.6Mbit/s；7000kHz以上为下行通道，传输高速数据业务，最大下行速率分为3档：

1.5km时为12.96～13.8Mbit/s，1.0km时为25.92～27.6Mbit/s，0.3km时为51.84～55.2Mbit/s。

由于技术等因素，最初的VDSL产品采用较低的上行速率。

VDSL中，上下行信道均使用FDM〔频分复用〕技术，并与POTS和ISDN信号分开。

上行也可采用TDMA〔时分多址〕技术，此时上行信道相应采用QPSK〔正交相移键控〕调制技术或SLC〔简单线路编码〕技术。

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VDSL所要到达的目的是要在更短的距离上传输更多的信息，因此VDSL采用先进的编码技术，如CAP、DMT、DWMT〔离散小波多音频调制〕和SLC等。

为使传输误码率与压缩的视频信号相适应，VDSL必须采用前向误码纠错方案，并采用交织技术，以纠正由于脉冲噪声产生的误码。

〔3〕ADSL2/ADSL2+

ITU于2002年完成ADSL2〔G.992.3，G.992.4〕，它延长了传输距离，引入了无缝数据适配技术，实现线路实时改变和两端平滑同步，支持多线对端口绑定，支持智能管理及实时测试等功能。

另外，ITU在2003年完成ADSL2+〔G.992.5〕，频谱宽度从1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之内可达24Mbit/s，1.2km之内可达20Mbit/s，1.5km之内可达16Mbit/s。

总的说来，xDSL技术允许多种格式的数据、语音和视频信号通过铜线从局端传给远端用户，可以支持丰富的业务类型。

其主要优点是能在现有90%铜线资源上传输高速业务，解决光纤不能完全取代铜线“最后一公里〞的问题。

但DSL技术也有其缺乏之处：

它们的覆盖范围有限〔只能在短距离内提供高速数据传输〕，且一般是非对称的〔通常下行带宽较高〕。

因此，这些技术只适用于一局部应用场景，可作为宽带接入的过渡技术—从开展的角度来看，基于铜质双绞线和同轴电缆的各种宽带接入技术都只是一种过渡性措施，可以暂时满足一局部比拟有需求的新业务，但如果要真正解决宽带多媒体业务的接入，就必须将光纤引入接入网。

〔4〕VDSL2

VDSL2是第二代VDSL，与VDSL不同，ITU制定了VDSL2+互联互通标准，使VDSL2+实现了不同厂家的兼容。

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与VDSL相比，VDSL2有更高的传输速率：

在300m的短距离内，可以实现双向的100Mbit/s数据传送速率；在300～1500m中等距离内，通过采用栅格编码技术和交织技术，传输速率也高于第一代VDSL。

VDSL2有更远的传输距离，通过增强发射功率〔20.5dBm〕，并配合U0频段和回波抑制的使用，传输距离最远可达4.5km左右。

VDSL2摒弃了QAM调制方式，采用与ADSL2+同样的DMT作为唯一的调制方式，能够兼容ADSL2+技术。

VDSL2由于融合了ADSL2+和第一代VDSL技术的优点，因此在短距离内，可以到达100Mbit/s传输速率，超过一定距离后，直接切换到ADSL2+模式，继续提供中远距离的数据传输。

这为ADSL2+向VDSL2过渡提供了良好的解决方案，运营商可以根据需要逐步更新设备，既保护了原有的投资，又减少了技术选择风险。

VDSL2具有完善的PSD控制能力，采用频谱开槽、上行功率削减〔UPBO〕、MIB控制PSD等技术来完成功率谱的管理，消除或减小干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。

同时也具有良好的视频业务支持能力。

充分考虑了视频业务对分组丧失或误码敏感的特点，在脉冲噪声保护、动态改变交织深度以及双延迟通道等方面做了大量的工作，以降低脉冲噪声造成的误码、分组丧失的概率。

除此之外，VDSL2还具有多种模板〔Profile〕配置、环路诊断以及在线重配置〔OLR〕等技术优点。

2、HFC技术

HFC〔HybridFiberCoaxial，混合光纤同轴网〕是指光纤同轴电缆混合网，采用光纤到效劳区，“最后一公里〞采用同轴电缆。

有线电视就是最典型的HFC网，它比拟合理地利用了当前的先进成熟技术，提供较高质量和较多频道的传统模拟播送电视节目。

但由于是针对模拟电视节目的播送传输，传统的HFC网络并不具备上行回传通道，为了开展数字电视点播和高频宽带接入等业务，必须对原有网络进行双向化改造。

HFC主要由模拟前端、数字前端、光纤传输网络、同轴电缆传输网络、光节点、网络接入单元和用户终端设备等组成。

CableModem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程，但也存在差异：

普通Modem的传输介质在用户与访问效劳器之间是独立的，即用户独享传输介质，而CableModem的传输介质是HFC，将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质；另外，CableModem的结构较普通Modem复杂，它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成，它无需拨号上网，不占用线，可提供全天候随时在线连接的效劳。

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CableModem的技术实现一般是从87～860MHz电视频道中别离出一条6MHz的信道，用于下行数据采用64QAM或256QAM调制方式。

上行数据一般通过5～65MHz之间的一段频谱进行传送，为了有效抑制上行噪声积累，一般选用QPSK调制。

前端设备CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口通过交换型HUB与外界设备相连，通过路由器与Internet连接，或者可以直接连接到本地效劳器，享受本地业务。

CableModem是用户端设备，放在用户家中，通过10Base-T，100Base-T接口与用户计算机相连。

HFC的主要优点是基于现有的有线电视网络，提供窄带、宽带及数字视频业务，本钱较低，将来可方便地升级到光纤到户〔FTTH〕。

但缺点是必须对现有有线电视网进行双向改造，以提供双向业务传送。

3、光接入技术

〔1〕宽带点到点有源光纤数字环路

宽带点到点有源光纤数字环路支持DSL等宽带接入业务，集成IP语音媒体网关功能，是推动接入网在灵活点〔交接箱处〕宽带化演进的理想平台，适合网络从传统端局向软交换统一控制的宽