中国联通接入网末梢维护应知应会手册

1 / 25 中国联通接入网末梢维护 应知应会手册 中国联通网络分公司运行维护部 2010 年 7 月 2 / 25 前 言 接入网是现代电信网络中技术创新最为活跃的部分，接入技术的种类繁多和飞速发展，对接入网运维工作提出了新的挑战。为适应新形式下对网络维护的更高要求，全面提高直接面向客户的末梢维护人员的技术水平，中国联合网络通信有限公司网络分公司运行维护部组织编制了中国联通接入网末梢维护人员应知应会手册。该手册覆盖现网各种主流接入技术，既有专业基础知识，也有基本操作规范，同时收 录了部分一线员工日常工作实践中积累的维护经验与故障处理案例，具有指导接入网末梢基层维护人员日常工作的作用。 错误！超级链接引用无效。 3 / 25 目 录 第一章 接入网基础技术 . 4 第一节 接入网概述 . 4 第二节 基础知识介绍 . 6 第三节 xDSL 技术 . 8 第四节 LAN 技术 . 13 第五节 PON 技术 . 15 第六节 WLAN 技术 . 21 第七节 家庭网关技术 . 23 第八节 综合接入技术 . 25 4 / 25 第一章 接入网基础技术 第一节 接入网概述 1.1.1 通信网概述 通信网是由一定数量的节点（ Node）和连接节点的传输链路 (Link)组成，以实现两个或多个规定点之间信息传输的通信体系。主要由用户终端设备、交换设备和传输设备构成。 通信网按拓扑结构可分为总线结构、 环型结构、星型结构、树型结构、网状结构、全连通结构 通信网按功能性质又可分为业务网、支撑网与传送网。本手册所介绍的接入网属于传送网的一部分。 1.1.2 接入网的定义和界定 1接入网的概念 接入网（ AN， Access Network）位于电信网的末端，是信息高速公路的“最后一公里”。国际电信联盟（ ITU-T）在 1995年 7 月通过的 G.902 建议中将接入网定义为：接入网是由业务节点接口（ SNI）和用户网络接口（ UNI）之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成的，为传送电信业务提供所需承载能力的实施系统，可由管理接口（ Q3）进行配置和管 (a)总线结构 (b)环型结构 (c)星型结构 (e)网状结构 (d)树型结构 (f) 全连通结构 5 / 25 理。 2接 入网的界定 接入网所覆盖的范围由三个接口来界定，如下图所示，接入网通过用户网络接口（ UNI）连接用户终端，通过业务节点接口（ SNI）与业务节点（ SN）相连，通过 Q3 接口连接到电信管理网（ TMN）。其中 SN 是提供业务的实体，是一种可以接入各种交换型和永久连接型电信业务的网元，如本地交换机、租用线业务节点或特定配置情况下的视频点播（ VOD）和广播电视业务节点等。接入网允许与多个 SN 相连，既可接入分别支持特定业务的单个 SN，又可以接入支持相同业务的多个 SN。 本手册内容主要涉及宽带接入和宽窄带综合接入。宽带接 入网在城域网中的位置如下图所示。 IP骨干网 核心路由器 BRAS SR 以太网汇聚交换机 DSLAM 铜缆 园区交换机 终端 楼道交换机 ONU 五类线 OLT AC 终端 ONU CPE AP 终端 无线 FTTH FTTB 宽带 接入网 网络 侧 用户侧 6 / 25 我公司现网采用的主要宽带接入技术如下图： 铜缆接入双绞线接入 ( xDSL )光纤接入(F TT X)五类线接入 ( 以太网 )DSLA M/ M S A NL A N无源光接入 (PO N ) O L T/O N U无线接入 W L A N 接入 W L A N A P双绞线接入五类线接入 以太网无源光接入 第二节 基础知识介绍 1.2.1 Ipv4 地址 在 Internet 上为每台主机指定的逻辑地址称为 IP 地址，目前使用的主要是 Ipv4 版本（本节讨论的 IP 地址均指 Ipv4 地址）。 IP 地址是唯一的，每个 IP 地址含 32 位二进制数，分为 4 段，每段 8 位，为使用的方便性，通常以点分十进制的形式表示 IP 地址，每段所能表示的十进制数最大不超过 255。 1分类编址 在分类编制中，将 IP 地址按节点计算机所在网络规模的大小分为 A、 B、 C、 D、 E 五类。 A 类地址的表示范围为： 0.0.0.0127.255.255.255，默认网络掩码为： 255.0.0.0； B 类地址的表示范围为： 128.0.0.0191.255.255.255，默认网络掩码为： 255.255.0.0； C 类 地 址 的 表 示 范 围 为 ： 192.0.0.0223.255.255.255， 默 认 网 络 掩 码 为 ：255.255.255.0； D 类地址称为组播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。表示范围为：224.0.0.0239.255.255.255； E 类地址是保留地址。表示范围为： 240.0.0.0255.255.255.255。 2无分类编址 分类编址分配给一个组织的地址最小数量是 256（ C 类），最大数量是 16777216（ A 类）， 7 / 25 往往不适合给个人或中小企业等中小规模的网络使用， 1996 年因特网管理机构宣布了一种新的体系机构，叫做无分类编址。在无分类编址中，一个地址块中的地址数只受一个限制：地址数必须是 2 的乘方（即 2,4,8， ）。 对于无分类编址，地址必须和掩码一起给出，掩码是用 CIDR（无分类域间路由选择）记法表 示， CIDR 记法给出了掩码中 1 的个数。在无分类编址编码体系中，一个地址通常被表示为 x.y.z.t/n，斜线后的 n 定义了在这个地址块的所有地址中相同的位数。例如 n 是 20，这就表示在每一个地址中，最左边的 20 位数都是相同的，而另外的 12 位则是不同的。 在无分类编址中有两个常用的术语是前缀和前缀长度。前缀是地址范围的共同部分，前缀长度就是前缀的位数（即斜线后的 n）。掩码和前缀长度有一一对应的关系，如下表所示。 /n 掩码 /n 掩码 /n 掩码 /n 掩码 /1 128.0.0.0 /9 255.128.0.0 /17 255.255.128.0 /25 255.255.255.128 /2 192.0.0.0 /10 255.192.0.0 /18 255.255.192.0 /26 255.255.255.192 /3 224.0.0.0 /11 255.224.0.0 /19 255.255.224.0 /27 255.255.255.224 /4 240.0.0.0 /12 255.240.0.0 /20 255.255.240.0 /28 255.255.255.240 /5 248.0.0.0 /13 255.248.0.0 /21 255.255.248.0 /29 255.255.255.248 /6 252.0.0.0 /14 255.252.0.0 /22 255.255.252.0 /30 255.255.255.252 /7 254.0.0.0 /15 255.254.0.0 /23 255.255.254.0 /31 255.255.255.254 /8 255.0.0.0 /16 255.255.0.0 /24 255.255.255.0 /32 255.255.255.255 可以看到，表中用粗体字印刷的掩码是 A、 B、 C 类的默认掩码，这表示在 CIDR 记法中，分类编址是无分类编址的一个特例。 在无分类编址中有时还用到另外两个术语，这就是后缀和后缀长度。后缀是地址中的可变部分。后缀长度就是后缀的位数，即在 CIDR 记法中的 32-n。 1.2.2 VLAN VLAN，又称虚拟局域网，是与具体地理位置无关的逻辑 LAN，由位于不同的物理局域网段的设备组成。虽然 VLAN 所连接的设备来自不同的网段，但是相互之间可以进行直接通信，好像处于同一网段中一样。 VLAN 随交换式 LAN 的发展 而提出，交换式 LAN 虽使网络在速度 8 / 25 和网络时延方面有了很大的改进和降低，但交换机不能隔离广播，是一个广播域，任何两点通信的广播包会传遍所有点。 VLAN 技术可隔离广播，在任何物理网络拓扑结构的基础上，将不同区域的设备连接在一起，建立一个虚拟的独立广播域，即每个 VLAN 构成一个广播域。 VLAN 的实现由 802.1q 协议规定，即 Virtual Bridged Local Area Networks 协议 。 VLAN 成员的 划分 可以 基于端口、 MAC 地址、网络层协议、 IP 组播 4 种 。 1.2.3 QinQ QinQ 核心思 想是将用户私网 VLAN 封装到公网 VLAN 上，报文带着两层 VLAN 穿越服务商的骨干网络。 QinQ 技术大大扩展了可利用的 VLAN 数量；彻底解决宽带私接、账号盗用等问题；通过对用户私网不同 VLAN 的 Qos 保证，提供更加丰富的增值业务及差异化宽带产品；通过缩小广播域，降低故障范围；快速、准确定位用户端口，提高资源管理准确性。正是基于以上诸多优点， QinQ 技术越来越被运营商所广泛使用。 第三节 xDSL 技术 1.3.1 xDSL 技术综述 DSL 数字用户线技术是 20 世纪 80 年代后期的产物，是采用不同调制方式将信息 在现有的公用电话交换网（ PSTN）引入线上高速传输的技术。学术上将这一系列有关铜双绞线传送数据信号的新技术统称为 xDSL 技术。按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两类，其中对称型包括 HDSL、 SDSL，特点是带宽小、传输距离长，主要用于替代传统的 T1/E1 接入技术；非对称型包括 ADSL、 VDSL 等，特点是上下行双向传输的带宽可以具有很大的差异性，从而满足如 WEB 浏览、 VOD 等双向带宽要求不一致的业务需求。目前运营商通信网络中应用最广泛的是 ADSL/ADSL2+和 VDSL/VDSL2，本节 只涉及这两种技术。 主要 xDSL 技术比较： ADSL ADSL2 ADSL2+ VDSL1 VDSL2 调制方式 DMT DMT DMT DMT/QAM DMT 最大下行速率（ Mbit/s) 8 12 24 52 100 最大上行速率（ Mbit/s) 1 1 1 26 100 传输距离（ KM） 3-5 6-7 6-7 小于 1.5 3 ADSL 后向兼容性 兼容 兼容 不兼容 兼容 1.3.2 ADSL/ADSL2+ 9 / 25 1概述 不对称数字用户线（ Asymmetric Digital Subscriber Line， ADSL）是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术。该技术将大部分带宽用来传输下行信号（即用户从网上下载信息），而只使用一小部分带宽来传输上行信号（即接收用户上传的信息），这样就出现了所谓不对称的传输模式。 ADSL 这种不对称的传输技术符合 Internet 业务下行数据量大，上行数据量小的特点。 ADSL 常用的调制技术有 QAM 调制、 CAP 调制、 DMT 调制，目前主要采用 DMT（离散多音频）调制。 2 ADSL 的技术特点 ADSL 系统的主要特点是“不对称”。这正好与接入网中 数据业务的固有不对称性相适应。可以充分利用现有铜线网络，将一般电话线路上未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快的数字通路。 3 ADSL 的系统结构 (1)系统构成 ADSL 系统构成如下图所示，它是在一对普通铜线两端，各加装一台 ADSL 局端设备和远端设备而构成。 (2)传输频带划分 ADSL 基本上是运用频分复用（ FDM）或是回波抵消（ EC）技术，将 ADSL 信号分割为多重信道。简单地说，一条 ADSL 物理信道可以分割为多条逻辑信道。如图所 示的为这两种技术对频带的处理。由图（ a）可知， ADSL 系统是按 FDM 方式工作的。 POTS 信道占据原来 4kHzPSTN Modem 外线 0-5KM 用户端配线架 局端配线架 数据信号 分离器 DSLAM 数据语音混合信号 语音信号 分离器 IP网网 络络 10 / 25 以下的电话频段，上行数字信道占据 25 200kHz 的中间频段（约 175 kHz），下行数字信道占据 200kHz 1.1MHz 的高端频段。 由图（ b）可见，回波抵消技术是将上行带宽与下行带宽产生重叠，再以局部回波消除的方法将两个不同方向的传输带宽分离，这种技术也用在一些模拟调制解调器上。 4影响 ADSL 性能的主要因素主要有传输衰耗、反射干扰、串音干扰、噪声干扰。 5. ADSL2/2+ 2002 年 7 月， ITU 公布了 ADSL 的两个新标准 (G.992.3 和 G.992.4)，即 ADSL2。 2003年 3 月，在第一代 ADSL 标准的基础上， ITU 制定了 G.992.5，也就是 ADSL2plus(ADSL2+)。 作为在 ADSL 基础上发展起来的新技术， ADSL2/2与 ADSL 相比具有多方面的优势，可以帮助运营商解决在 ADSL 网络运营中所遇见的一系列问题，特别是 ADSL2/2在传输、编码调制等方面采用了大量的新技术。由此也使 ADSL2/2在未来市场上具有更广阔的应用前景。 ADSL2/2+的主要技术特性： （ 1）传输性能显著改善 相对于 ADSL，在相同的传输距离下， ADSL2 可以获得 50kbps 的速率提高；在相同的传输速率下， ADSL2 可以使传输距离延长 183 米。而 ADSL2+是在 ADSL2 的基础上进一步扩展，将频谱范围从 1.1MHz 扩展至 2.2MHz，最大子载波数由 256 增加至 512 个。 ADSL2+传输距离可达 6 公里，在 1.5 公里的距离上，下行速率可达 20Mbps，在 13 公里内， ADSL2+提供的速率比传统 ADSL 获得了大幅提高；在 3 公里以上， ADSL2+提供的速率和传统 ADSL 差不多。 （ 2）多线对捆绑技术 通过采用 IMA 标准（在 ATM layer 和 PHY layer 之间加上了 IMA sub layer， IMA sub layer 完成了复用和解复用的作用）， ADSL2 芯片集可以在一条 ADSL 链路中捆绑两条或更多的铜线对。通过这种捆绑配置， ADSL2 可以灵活地获得极高的数据速率。 （ 3）动态调整的省电模式 第一代 ADSL 收发器不论是否在数据传送状态，功率始终是相同的， ADSL2 标准中引入 11 / 25 了两种功率管理模式（ L2 低功耗模式、 L3 低功耗模式），使收发器在数据速率低或无数据传送时进入休眠状态，可大大降低功耗，对于 局端设备，还可降低散热要求，这对于解决现在广泛采用的包月制所导致的用户长时间在线或一直在线造成局端设备功耗过大有着重要意义。 （ 4）其他优点 ADSL2 提供了一种快速启动模式，使得初始化时间从 ADSL 的 10s 减少到 3s。 ADSL2+可以通过使用从中心局到远端的使用频率在 1.1MHz 以下，从远端到中心局传输使用的频率在 1.1MHz 到 2.2MHz 之间解决绝大部分的串话现象。 1.3.3 VDSL 技术 1 VDSL VDSL（甚高速数字用户线）技术是在短距离双绞线上传送高速数据的 DSL 技术，是 xDSL技术中 最快的一种，其网络结构与 ADSL 相同。 VDSL 的线路编码 (调制技术 )有两种： QAM(正交幅度调制 )和 DMT(离散多音频 )。 VDSL 传输系统分对称和不对称两类，对称系统在双绞线上可以双向传输 26Mbit/s 速率的信号，传输距离不超过 500m，主要适用于企事业用户；不对称系统下行传输速率分别为 13Mbit/s、 26Mbit/s 和 52Mbit/s 三种，对应上行传输速率分别为 2Mbit/s、 2Mbit/s 和 6.4Mbit/s，其传输距离则分别为 1500m、 1000m 和 300m，主要适应于家庭用户。 2 VDSL2 VDSL2（第二代 VDSL）， VDSL2 是最新也是最先进的 xDSL 宽带线缆通信标准。 VDSL2 使电信运营商能够通过标准铜缆电话线提供诸如高清晰度电视（ HDTV），视频点播（ VOD），视频会议（ videoconferencing），高速因特网接入等业务以及 VoIP 语音业务。 VDSL2 标准使业务的上载速率和下传速率都能达到 100Mbps，是现有的 ADSL 业务的十倍。 此外最重要的一点 ，也是与先前 vdsl 的不同， ITU 制定了 VDSL2+互联互通标准 ，使VDSL2+实现了不同厂家的兼容，不同厂家 的兼容，使得用户的设备采购渠道增加，有效的降低了运营商的经营成本，为 vdsl2+大规模商业推广提供了条件。 VDSL2 主要技术特点： （ 1）更高的传输速率。 IPTV、网络互动游戏等新兴宽带应用，对接入网的上行带宽提出了要求。 VDSL2 充分考虑到这些双向高速宽带应用的需求，规定了 6 波段高达 30MHz 的频带，在 300m 的短距离内，可以实现双向的 100Mbit/s 数据传送速率。在 3001500m 中等距 12 / 25 离内，通过采用栅格编码技术和交织技术，传输速率也比第一代 VDSL 高。 （ 2）更远的传输距离。受到双绞线高频衰减物 理特性的限制，第一代 VDSL 的传输距离一般小于 1.5km。 VDSL2 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。 （ 3）兼容 ADSL2+技术。 VDSL2 摒弃了 QAM 调制方式，采用与 ADSL2+同样的 DMT 作为惟一的调制方式。同时规定，在 12MHz 以下，仍然采用 4kHz 的子载波宽度，在 12MHz 以上，频段采用可变子载波宽度。此外， VDSL2 支持 PTM、 STM 以及 ADSL2+所采用的 ATM 等多种封装的传送模式。 VDSL2 由于融合了 ADSL2+和第一代 VDSL 技术的优点，因此在短距离内，可以达到 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。 （ 4）更为完善的 PSD 控制。 VDSL2 频率范围由于覆盖了中波、短波广播及业余无线电的频谱，因此，将受到这些无线信号的射频干扰（ RFI）。另外，承载 VDSL2 传输线对的电气信号会耦合到同一捆电缆的其他线对上，产生线间串扰。这些干扰是制约 VDSL2 应用的主要障碍。 VDSL2 采用频谱开槽、上行功率削减、 MIB 控制 PSD 等技术来完成功率谱的管理，消除或减小这些干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。 （ 5）更好的视频业务支持。视频业务的特点是，带宽要求高，对时延不敏感，但对丢包或误码敏感。 VDSL2 充分考虑了视频业务的这些特点，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、丢包的概率。 （ 6）多种模版（ Profile）配置。在不同组网环境下， VDSL2 受到的干扰因素是不一样的。为了支持各种应用， VDSL2 标准定义了 8种 Profile（ 8a、 8b、 8c、 8d、 12a、 12b、 17a、30a），支持 CO、 FTTC 以及大楼内等多种应用，减少了产品开发的复杂性和成本。 （ 7）环路诊断。 VDSL2 继承了 ADSL2 的环路诊断功能，提供的测试参数能够用于物理铜线环路条件、串扰和线路衰减（由湿度和温度变化等引起）等的分析，解决串扰源识别、线路桥接抽头等线路问题，这在实际应用中具有非常重要的意义。但是，这种测试是基于 CPE进行的，覆盖范围以及测试精度与专用测试设备相比有较大的差距，因此应用范围有限。在实际应用中，可结合 VDSL 网管系统、窄带 112 测试系统等支撑手段，提高故障定位准确率和维修效率，降低维修上门率。 （ 8）在线重配置（ OLR）。 OLR 功能可以增强 VDSL2 适应线路变化的能力。当线路或环境条件发生缓慢变化时， OLR 功能可以使 VTU 在控制参数所设置的限度内，不中断业务而自动 13 / 25 维持操作，且不会出现传输错误和时延变化。在初始化过程中，特别是短初始化过程中，由于训练时间短，因此对线路状况的评估较为粗糙。 OLR 功能可在短初始化之后，用于优化 VTU的设置。 1.3.4 MODEM 目前所有 DSL 技术中，在局端设备侧和用户侧 都需要调制解调器（ MODEM），通常在局端设备侧， MODEM 是集成在 DSLAM 设备中的。调制解调器（ MODEM）是 实现数字信号与模拟信号互换的设备 ； 主要作用就是在计算机和网络之间进行数字 /模拟信号的转换。调制即电脑输出数据转换成模拟信号的过程，解调即模拟信号转换成电脑可识别的数字信号的过程。 第四节 LAN 技术 1.4.1 概述 LAN（局域网）是一个数据通信系统，它允许一些独立的设备在受限的地理范围内（如单个的建筑或一个校园等）彼此能够直接通信。一个较大的单位可能需要多个相互连接的局域网。 局域网由物理 层、介质访问控制层和逻辑链路控制层组成，相当于 OSI 参考模型下面的两层。 以太网以其高度灵活，相对简单，易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。虽然其它网络技术也曾经被认为可以取代以太网的地位，但是绝大多数的网络管理人员仍然把将以太网作为首选的局域网解决方案。为了使以太网更加完善，一些业界主导厂商和标准制定组织不断的对以太网规范做出修订和改进，许多制造商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。 通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术： 以太网 /IEEE802.3 采用 同轴电缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到 10Mbps； 100Mbps 以太网 /IEEE802.3u 又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到 100Mbps； 1000Mbps 以太网 /IEEE802.3z 又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到 1000Mbps（ 1Gbps）。 14 / 25 配置各种不同的以太网网络接口时，连接的双向性是必须考虑的重要一点。单工和半双工存在于点到点或点到多点链路的通信情况下。单工表示数据只能从一方传到另一方；半双工是指同一时刻只能进行一个方向的传输；全 双工表示数据可以同时双向进行传输。以太网是基于带冲突检测的载波监听多路访问（ CSMA/CD）算法的，冲突检测是这种基于竞争的技术的关键。考虑一下全双工会话需要双方在同一时间进行发送和接受，为了实现这个目标，双方必须禁止掉其冲突检测算法。但是，如果会话中不止两方，禁止掉冲突检测将降低通信效率。基于这个原因，以太网上的全双工通信严格限制在两方 /点对点的通信。 1.4.2 小区 LAN 组网模式 小区 LAN 接入是一种利用光纤加五类线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区（大楼）中心交换机，小区中心交换机和楼道 交换机以百兆光纤或五类线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达 10/100Mbps。 主要技术特点： （ 1）具有很高的传输速率。用户上网速率可达 10/100Mbps。 （ 2）网络可靠稳定。楼道交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤相连，网络稳定性高，可靠性强。 （ 3）用户投资少，价格便宜。用户只需要一台带有网络接口卡（ NIC）的 PC 机即可上网。 （ 4）小区 /大厦 /写字楼内采用综合布线，用户端采用五类线方式接入，即插即用。 （ 5）通过 FTTx+LAN 方式可以实现高速上网、远程办公、 VOD 点播、 VPN 等多种业务。 小区 LAN 组网模式图如下 15 / 25 第五节 PON 技术 1.5.1 PON 的定义 PON（无源光网络）是指采用无源光分 /合路器或光耦合器分配 /汇聚各 ONU(光网络单元 )信号的光接入网。 PON 系统（无源光网络系统）：由光线路终端 OLT、光分配网 ODN、光网路单元 ONU 组成的信号传输系统，简称 PON 系统。 目前主流 PON 综合接入系统根据采用的技术分为 EPON（以太网无源光网络）和 GPON（吉比特无源光网络）。两种技术的对比见下表： EPON GPON 技术标准 IEEE802.3 ITU G.984 系列 数据封装 基于以太网帧 基于 GEM 帧 使用波长 上行 1260 1360nm 上行 1260 1360nm 下行 1480 1500nm 下行 1480 1500nm 线路速率 上行 1.25Gbps；下行 1.25Gbps 上行 1.244Gbps；下行 2.488Gbps 分路比 /传输距离 1： 32 分路比下 20KM 1： 64 分路比下 20KM 1： 64 分路比下 10KM 1： 128 分路比下 10KM 管理维护能力 SNMP、扩展 OAM SNMP、 OMCI 注：传输距离根据光模块的不同类型和实际线路质量还会有所不同 PON 各部分功能： Internet 本地光纤城域网 LAN小区 单模光纤 1000M 单模光纤 100M 10M 10M 10M 10M 楼道交换机 Gbit光缆 小区二 /三层交换机 16 / 25 OLT 的作用是为光接入网提供网络侧与业务节点（对于窄带业务，业务节点设备就是本地交换机）之间的接口，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。 OLT经一个或多个 ODN 与用户侧的 ONU 通信。 OLT 可以位于交换局内，也可以位于远端 ODN 为 OLT与 ONU 之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号的功率分配任务。 ODN是由光缆、无源光器件，如光连 接器和光分合路器（即光耦合器）等组成的无源光馈线、配线网，一般呈树形分支结构。 ONU 的作用是为光接入网提供直接或远端的用户侧接口，处于 ODN 的用户侧。其主要功能是终结来自 ODN 的光信号、处理光信号并为用户提供业务接口。 AF 为 ONU 和用户设备提供适配功能，它可以包含在 ONU 内，也可以完全独立。 1.5.2 EPON 技术概述 以太网无源光网络（ Ethernet Passive Optical Network， EPON）是一种新型的光纤接入网技术，相当于以太网中的二层交换机，它采用点到多点结构、无源光纤 传输，基于高速以太网平台和 TDM（ Time Division Multipexing）时分 MAC（ Media Access Control）媒体访问控制方式提供多种综合业务的宽带接入技术。 EPON 采用了 IEEE802.3ah 标准，标准中定义了 EPON 的物理层、 MPCP(多点控制协议 )、 OAM(运行管理维护 )等相关内容。物理层采用了 PON 技术，在链路层使用以太网协议，利用 PON 的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了 PON 技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的 兼容性；方便的管理等。 1 EPON 的数据传输方式 下行采用广播方式传送，并通过 LLID（数据链路标识）来区分各 ONU 的数据，上行通过 TDMA 方式，由 OLT 统筹管理 ONU 发送上行信号的时刻，发出时隙分配帧。 ONT 根据时隙 17 / 25 分配帧，在 OLT 分配给它的时隙中发送自己的上行信号。 EPON 系统采用 WDM 技术，实现单纤双向对称传输，带宽为 1.25G。下行使用 1480-1500nm波长，上行使用 1260-1360nm 波长，对于 CATV 业务，采用 1540-1560nm 波长实现下行广播传输。 2 EPON 的关键技术 EPON 的采用下行广播发送、上行时分复用的数据传输方式，为了有序接收各不同 ONU的上行数据，以及平衡和 ONU 数据的上行带宽， EPON 系统采用突发控制、测距、 DBA 等关键技术。 突发发送 EPON 的点对多点（ P2MP）的特殊结构和时分多址（ TDMA）的接入方式了决定了 OUN 发送机工作在突发发送的模式下。 ONU 在什么时候发送数据，是由 OLT 来指示的，当 OUN 发送数据时，打开激光器，发送数据；当 ONU 不发送数据时，为了避免对其他 ONU 的上行数据造成干扰，必须完全关闭激光器。 突发接收 在 EPON 系统的下行方向。 ONU 只能接收 OLT 的数据，因此 ONU 上接收来自 OLT 的功率是相同的， ONU 接收机采用普通的接收机即可。 在 EPON 系统中，上行数据由各个 ONU 以突发形式到达 OLT。 OLT 要接收来自不同距离的ONU 的数据包，并恢复它们的幅度，但因 ONU到 OLT 的距离各不相同，所以它们的数据包到达 OLT 时的功率变化很大，在极限情况下，从最近 ONU 发来的代表 0 信号的光强度甚至比从最远 ONU 传来的代表 1 信号的光强度还要大，为了正确恢复出原有数据，必须根据每个 ONU的信号强度实时调整接收机的判决门限。 测距技术 EPON 系统点对多 点的特殊结构导致了各 ONU 的数据帧延时不同，为防治数据在时域碰撞，并支持 ONU 的即插即用，必须引入测距技术。 各个 ONU 和 OLT 的物理距离不同、环境温度的变化和光电器件的老化等因素都会产生传输时延。在 ONU 的注册阶段，为补偿由于物理距离差异造成的的试验，进行静态测距；而在通信过程中，为校正温度变化、期间老化等因素引起的时延漂移，会进行动态测距。 DBA 上行方向，信道中的传输是采用 TDMA 来共享光纤的，各个 ONU 收集来自用户的信息并高速向 OLT 发送数据，不同的 ONU 发送的数据占用不同的时隙。根据不同用户的业 务类型与 18 / 25 业务特点合理分配信道带宽，使网络提供者以一套最有效的手段利用网络资源，是决定 EPON系统性能的关键技术之一。 DBA 算法就是实时地改变 EPON 的各 ONU 上行带宽的机制。 EPON 中如果用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务很不适合，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低，而动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高。 通过 DBA，我们可以根据 ONU 突发业务的要求，通过在 ONU 之间动态调节带宽来提高 PON上行带宽效率。 1.5.3 GPON 技术概述 GPON(Gigabit-Capable PON)技术是基于 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，被大多数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。 GPON 最早由 FSAN 组织于 2002年 9 月提出， ITU-T 在此基础上于 2003年 3 月完成了 ITU-T G.984.1 和 G.984.2 的制定， 2004 年 2 月和 6 月完成了 G.984.3 的标准化。从而最终形成了 GPON 的标准族。 对于其他的 PON 标准而言， GPON 标准提供了前 所未有的高带宽，下行速率高达 2.5Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。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。承载 GEM 帧时，可以将 TDM 业务映射到 GEM 帧中，使用标准的 8kHz(125 s)帧能够直接支持 TDM 业务。作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 )、 PSTN 业务 (POTS， ISDN 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。 1.5.4 FTTX 技术综述 FTTx 是对宽带光接入网的各种形态的一种统称。 宽带光接入网中光纤可以是唯一的传输媒质或者为主干传输媒质。光接入网的光缆分段如下图所示： 19 / 25 根据光纤所到达的物理位置不同， FTTx 存在多种应用 类型，具体分类如下所示： 光纤到交接箱（ Fiber To The Cabinet， FTTCab） 光纤到交接箱（ FTTCab），也可以称为 FTTN（ Fiber To The Node）、 FTTZ(Fiber To The Zone)等，其特征是，以光纤替换传统馈线电缆， AG 或 ONU 部署在交接箱即 FP 处，光终接设备或 ONU 下采用其他有线介质或无线方式接入到用户， AG 或 ONU 离用户的距离在0.5km-2km 范围内。 光纤到楼宇 /分线盒（ Fiber To The Building/Curb， FTTB/C） 光纤到楼宇 /分线盒（ FTTB/C）特征是，以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，在传统的分线盒（用户引入点）即 DP（ DP distribution point 分配点）， AG或 ONU 下采用其他有线介质或无线方式接入用户， AG 或 ONU 离用户的距离在 0.5km 以内。 根据光缆到最终用户的距离不同，光纤到楼宇（ FTTB）可以分为光纤到楼头 /楼边、光纤到楼层 /单元两种类型。 光纤到楼头 /楼边是指光纤到达楼侧、楼旁路边，距离最终用户距离在 0.5km 以内。 光纤到楼层 /单 元则是指光纤延伸到了距离用户更近的楼层或单元内，距离最终用户距离在 0.1km 以内。 FTTB/FTTC/FTTCab模式下的 ONU在中国联通技术规范中定义为 MDU型 ONU， 主要用于多个住宅用户，具有宽带接入终端功能，具有多个（至少 8个）用户侧接口， 即可集成小型 DSLAM模块形成 PON+ADSL模式，也可集成以太网 LAN口形成 PON+LAN模式。 可选具有 POTS接口支持话音业务或具有 RF接口支持 CATV业务，主要应用于 FTTB/FTTC/FTTCab的场合。 DSL/ POTS ONU 光纤 光纤 NGN OLT 分光器 BRAS IP网 小区机房或室外机柜 普通住宅 铜线 客户小区 AG 20 / 25 光纤到家庭用户（ Fiber To The Home， FTTH） 光纤到家庭用户（ FTTH）特征是，仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。这种模式下的 PON 口上行的 ONU 具有家庭网关功能，在中国联通的技术规范中定义为 HGU 型 OUN，通常 具有 4 个以太网接口、 1个 WLAN 接口和至少 1 个 USB 接口，提供以太网 /IP 业务，可选具有 POTS 接口支持话音业务或具有 RF 接口支持 CATV 业务，支持 TR-069 远程管理。 光纤到公司 /办公室（ Fiber To The Office， FTTO） 光纤到公司 /办公室（ FTTO）特征是，仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享， ONU/ONT 之后的设备或网络由用户管理，参考 FTTH 拓扑图。 光纤到村（ Fiber To The Village， FTTV） 目前国内还出现了 FTTV（ Fiber To The Village，光纤到村）的术语。 FTTV 是指在进行农村信息化建设过程中，光纤到达行政村，有条件的区域到达自然村。其特征 是，以光纤替换传统主干铜缆， AG 或 ONU 下采用现有铜双绞线或无线方式，每个 AG或 ONU 下支持一个ONU 光纤 光纤 NGN OLT 分光器 BRAS IP网 大楼弱电间或设备间 普通住宅 五类线 / 铜线 客户大楼内 ONU 21 / 25 行政村的用户数。 FTTV 可以等效划归入 FTTCab 类型。我国各地农村发展不均衡，业务需求不一， FTTV 应用中主要差异在于宽带窄带业务比例的配置不同。 第六节 WLAN 技术 1.6.1 概述 IEEE 定义了 WLAN(无线局域网 )的规约，叫做 IEEE802.11。无线局域网 是相当便利的数据传输系统，它利用射频 (Radio Frequency-RF)的技术，取代双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能让用户透过它，达到 随时随地 访问互联网的目的 无线局域网络绝不是用来取代 有线局域网 络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸 的 目的，下列情形可能须要无线局域网络 ： 无固定工作场所的使用者 有线局域网络架设受环境限制 作为有线局域网络的备用系统 WLAN 即无线局域网，它是由 IEEE 802.11 一系列技术标准组成的，基于 WLAN 网络，可以向用户提供无线宽带接入服务，用户侧终端分为两 类终端，第一种为内置 WLAN 无线模块的终端，例如内置 WLAN 功能的手机、笔记本电脑等，第二种为外置 WLAN 无线模块的终端，主要指电脑 +WLAN 上网卡。 WiFi 是少数几家美国信息企业 主导的 带有强烈利益杠杆和教鞭色彩的 “非营利 组 织 ”，他们制定了自己的 WiFi 标准 WEP、 WPA，它 实质上是一种商业认证，具有 WiFi 认证的产品符合 IEEE 802.11b 无线网络规范 WAPI 是一种无线局域网（ WLAN）安全协议，同时也是中国 开发的 无线局域网强制性标准中的安全机制 ，于 2009 年成为国际标准，目前该技术已获越来越多的 厂商支持 WLAN 宽带接入设备主要指 AP（接入点）、 AC（接入控制器）， AP 分为瘦 AP（集中管理型）和胖 AP（独立控制型）。瘦 AP 作用是在 AC 设备的控制下组网并提供 WLAN 接入服务， AC 的作用是管理下挂的瘦 AP，各个瘦 AP 统一通过 AC 配置管理，并由 AC 实现以下功能：安全策略、入侵防御、 RF 管理（动态信道分配、干扰检测和避免、负载均衡、功率控制等）、服务质量 (QoS)和移动性。胖 AP 的作用是独立完成满足 IEEE802.11 无线局域网接入业务所要求的无线接入功能，不需要 AC。 组网示意图如下： 22 / 25 1.6.2 WLAN 的相关标准 IEEE 802.11 标准定义了单一的 MAC 层和多样的物理层，其物理层标准主要有 IEEE 802.11b,a 和 g 以及 n，下面对这些标准作简要介绍。 IEEE 802.11b 1999 年 9 月正式通过的 IEEE802.11b 标准是 IEEE802.11 协议标准的扩展。它可以支持最高 11Mbps 的数据速率，运行在 2.4GHz 的 ISM 频段上。 IEEE 802.11a IEEE 802.11a工作 5GHz频段上，使用 OFDM调制技术可 支持 54Mbps的传输速率。 802.11a与 802.11b 两个标准都存在着各自的优缺点， 802.11b 的优势在于价格低廉 ,但速率较低（最高 11Mbps）；而 802.11a 优势在于传输速率快（最高 54Mbps）且受干扰少，但价格相对较高。另外， 11a 与 11b 工作在不同的频段上 ,不能工作在同一 AP 的网络里，因此 11a与 11b 互不兼容。 IEEE 802.11g 为了解决上述问题，为了进一步推动无线局域网的发展， 2003 年 7 月 802.11 工作组批准了 802.11g 标准，新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网 关注的焦点。 IEEE 802.11 工作组开始定义新的物理层标准 IEEE 802.11g。该草案与以前的 802.11 协议标准相比有以下两个特点：其在 2.4G 频段使用 OFDM 调制技术，使数据传输速率提高到 20Mbps 以上； IEEE 802.11g 标准能够与 802.11b 的 WIFI 系统互相连通，共存在同一 AP 的网络里，保障了后向兼容性。这样原有的 WLAN 系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了 IEEE 802.11b 产品的使用寿命，降低用户的投资。 IEEE 802.11n 城域网 BRAS AP AC AC AC 23 / 25 IEEE802.11n 计划将 WLAN 的传输速率从 802.11a 和 802.11g 的 54Mbps 增加至 108Mbps以上，最高速率可达 320Mbps，成为 802.11b、 802.11a、 802.11g 之后的另一场重头戏。和以往地 802.11 标准不同， 802.11n 协议为双频工作模式（包含 2.4GHz 和 5GHz 两个工作频段）。这样 11n 保障了与以往的 802.11a b, g 标准兼容。 IEEE 802.11n 计划采用 MIMO 与 OFDM 相结合，使传输速率成倍提高。另外，天线技术及传输技术，使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够 保障 100Mbps的传输速率）。 IEEE802.11n 标准全面改进了 802.11 标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术提升 MAC 层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能。 目前厂商在设