FTTx PON技術與應用

前言

　　溝通是人類一種永恒的追求和生命中不可或缺的要素。人們借助于19世紀以來的通信技術這一工業(yè)文明成果，大大延伸了人體自身的溝通能力。千里眼、順風耳這些在神話小說中的幻想，今天已經由電視、電話實現。可以說，目前的通信技術已經讓我們可以比較自由地互相溝通了。但是人們對溝通質量的追求將一直伴隨著人類文明發(fā)展的腳步，永不停止。如果說通信技術的進步讓人類的溝通圈子擴大了，圈內內容擴大的同時，也讓我們意識到圈外的內容更加浩瀚無邊。人類的溝通需求和通信手段發(fā)展這一對矛盾體將隨著一次次文明浪潮而相互刺激發(fā)展?！　≌Q生于20世紀的因特網技術用便捷的信息方式活化了人類幾千年來積累的知識。海量的網上知識庫使得人們可以足不出戶而讀書萬卷。從把分散在不同地點的人和人、人和機器、機器和機器連接起來組成一張大網的角度來看，光纖通信技術功不可沒。光纖通信自誕生以來，主要應用于長途大容量傳輸和區(qū)域匯聚傳輸網絡?，F在借助最新光纖傳輸技術，達到北京和上海兩個城市的全體市民數的用戶可以通過一對光纖同時打電話。光纖介質的50Tbit超大帶寬和密集波分復用（DWDM：）技術的結合在核心層和匯聚層演繹了無與倫比的寬帶之美。相比之下，對于把千家萬戶的終端用戶連接到通信網的接入層，光纖通信技術還一直處于摸著石頭過河的探索階段。FTTx技術的提出已有時日，但目前在接入網中的應用比例還得位列xDS[。銅線接入技術之后。原因之一是銅線接入技術經過了ADSIJVDS[。的不斷演進，帶寬逐步提高，目前可以應付大部分用戶的寬帶接入需求；其二是FTTx技術的工程實現成本還需進一步降低?！　⌒枨罂偸谴碳ぶ夹g的進步。隨著用戶對寬帶多媒體信息的旺盛需求的不斷提高，寬帶網朝著全業(yè)務、高帶寬、差異化、易運行維護的方向發(fā)展已經成為不可逆轉的趨勢，視頻信息將取代話音信息成為網上承載信息的主體。以高帶寬為主要特征的新需求為FTTx技術的應用開辟了廣闊的前景?；阢~資源的稀缺性和光纖接入技術的帶寬優(yōu)勢考慮，“光進銅退’成為建設下一代寬帶接入網的指導思想。從全球各國寬帶接入網的建設勢頭來看，FTTX發(fā)展勢頭遠遠高于xDSI_，的發(fā)展。中國是全球寬帶用戶最多的國家，FTTx技術必將在中國得到長足發(fā)展。以光纖到戶（FTTH）為終極目標的FTTx技術并不遙遠了。　　國內外也有很多書籍和文章從不同層面對FTTx技術進行了很好的介紹。張鵬、閻闊兩位作者編寫的這《FTTx PON技術與應用》從全面解決方案的角度敘述了FTTx技術的全貌。《FTTx PON技術與應用》涵蓋了FTI’x網絡技術基礎、FTTx技術用光電器件、FTTx技術用光纖光纜、FTTx主流技術EPON／GPON、FTTx應用和網絡建設、FTTx工程設計、FTTx技術演進等方面，對于目前的一些FTTx領域的技術熱點和技術路線爭論（如EPON、GPON之爭）也進行了探討和論述。特別是在FTTx工程實現部分，這《FTTx PON技術與應用》詳細介紹了FTTx工程中從OLT到ON[5／ON[’之間的外線部分（OSP）這一部分在目前很多FTTx文章或書籍中是不多見的。　　從內容上看，這是目前難得的一本比較全面地介紹。FTTx的圖書。編寫這《FTTx PON技術與應用》首先緣于兩位作者對FTTx技術的熱愛和深入研究，也得益于他們從學習到研究開發(fā)再到市場和工程。

內容概要

本書循序漸進地介紹了FTTx PON技術的知識重點及其應用。全書共分為12章，介紹了PON和FTTx的基礎知識、FTTx使用的光器件、FTTx體系結構和總體要求，以及APON/BPON、EPON和GPON這3種PON技術，并重點介紹了FTTx網絡設計規(guī)劃、工程安裝、維護、測試方面的內容?！　”緯鴥热萑?，與實際工作密切相關，基本覆蓋了FTTx從業(yè)者需要了解和掌握的各方面知識，可作為FTTx技術與應用的培訓教材和技術手冊供相關人員使用，也可用作工科院校通信專業(yè)高年級本科生、研究生和科研人員的教材或參考書。

書籍目錄

第1章　光接入網技術基礎　 　1.1　光通信基礎知識　 　　1.1.1　光通信的頻譜　 　　1.1.2　光通信系統(tǒng)中的主要術語　 　　1.1.3　光纖通信系統(tǒng)的基本構成　 　　1.1.4　光通信早期的復用技術　 　　1.1.5　波分復用技術　 　1.2　接入網技術概述　 　　1.2.1　基于雙絞線的窄帶電話接入網技術　 　　1.2.2　寬帶綜合業(yè)務數字網　 　　1.2.3　數字用戶線接入技術　 　　1.2.4　混合光纖同軸電纜接入技術　 　　1.2.5　光接入網技術　 　1.3　小結　 　問題與思考　 　參考文獻　 第2章　PON技術基礎　 　2.1　PON的概念和基本結構　 　　2.1.1　PON的概念　 　　2.1.2　PON的基本結構　　　2.1.3　光線路終端　 　　2.1.4　光網絡終端　 　　2.1.5　光網絡單元　 　　2.1.6　PON數據流　 　2.2　PON中的主要無源光器件　 　　2.2.1　PON所用的光纖光纜　 　　2.2.2　光功率分路器　 　　2.2.3　波長耦合器　 　　2.2.4　PON中的光衰耗　 　2.3　實現FTTx的3種已經商用化的PON技術簡介　 　2.4　PON標準化組織與開發(fā)情況介紹　 　2.5　小結　 　問題與思考　 　參考文獻　 第3章　PON中的光器件　 　3.1　PON中的光源　 　　3.1.1　PON光源特性　 　　3.1.2　FP和DFB激光器及速率調制　 　　3.1.3　突發(fā)發(fā)射　 　　3.1.4　光收發(fā)模塊　 　3.2　光接收模塊　 　　3.2.1　光電檢測器的類型　 　　3.2.2　突發(fā)模式接收器　　　3.2.3　光接收器的性能表示　 　　3.2.4　光檢測器的噪聲　 　　3.2.5　光接收器的誤比特率和信噪比　 　3.3　光功率耦合器　 　　3.3.1　×2耦合器　 　　3.3.2　耦合器的性能　 　3.4　光分路器　 　　3.4.1　光分路器的結構　 　　3.4.2　光分路器的常用技術參數　 　3.5　波分復用器　　　3.5.1　薄膜濾波器型波分復用器　　　3.5.2　光柵型波分復用器　 　3.6　小結　 　問題與思考　 　參考文獻　 第4章　APON/BPON技術　 　4.1　ATM技術基礎　 　　4.1.1　ATM信元的概念　 　　4.1.2　ATM的特點　 　　4.1.3　ATM中的業(yè)務分類　　4.2　APON/BPON技術概述　 　　4.2.1　APON/BPON概述　 　　4.2.2　APON/BPON的層次結構　 　　4.2.3　APON/BPON的基本幀結構　 　　4.2.4　APON/BPON的時隙　 　　4.2.5　MAC協議的接入機制　 　　4.2.6　APON/BPON對話音和數據業(yè)務的支持　 　　4.2.7　APON/BPON對視頻業(yè)務的支持　 　4.3　APON/BPON關鍵技術　 　　4.3.1　動態(tài)帶寬分配機制　 　　4.3.2　APON/BPON測距　 　　4.3.3　APON/BPON同步的實現　 　4.4　APON/BPON標準　 　4.5　小結　 　問題與思考　 　參考文獻　 第5章　EPON技術　 　5.1　EPON技術基礎　 　　5.1.1　EPON的基本結構　 　　5.1.2　EPON的傳輸原理　 　　5.1.3　EPON的基本幀結構　 　5.2　EPON對各種業(yè)務的支持　 　　5.2.1　EPON對數據和話音業(yè)務的支持　 　　5.2.2　EPON對TDM業(yè)務的支持　 　　5.2.3　EPON對CATV業(yè)務的支持　 　5.3　EPON層次模型及其功能　 　　5.3.1　EPON層次模型　 　　5.3.2　EPON物理層　 　　5.3.3　EPON數據鏈路層MPCP功能　 　5.4　EPON關鍵技術　 　　5.4.1　EPON物理層關鍵技術　 　　5.4.2　ONT/ONU的自動加入和注冊　 　　5.4.3　測距和時延補償　 　　5.4.4　EPON的動態(tài)帶寬分配　 　5.5　EPON的增強特性　 　　5.5.1　EPON的線路保護　 　　5.5.2　EPON的信息安全性　 　　5.5.3　EPON的OAM能力　 　　5.5.4　TR-069管理方式　 　5.6　EPON標準介紹　 　5.7　小結　 　問題與思考　 　參考文獻　 第6章　GPON技術　 第7章　FTTx網絡技術基礎　 第8章　FTTx體系結構和總體要求　 第9章　FTTx所應用的光纖與光纜　 第10章　FTTx網絡設計　 第11章　FTTx工程設計及實施　 第12章　FTTx系統(tǒng)測試　

章節(jié)摘錄

　　1.PCS　　PCS子層位于物理層的最上層，上接GMII接口，下接PMA。PCS實現8b／10b編碼轉換。由于10bit的數據能有效地減小直流分量，便于接收端的時鐘提取，降低誤比特率，因此PCS采用把從GMII中收到的8位數據通過8b／10b編碼變換成lO位并行數據輸出。在線路上傳輸的：EPON的速率為1.25Gbit／s，這是經過8b／10b編碼后的數據，因此實際有效數據是1Gbit／s。8b／10b編碼器的工作頻率是125MHz，它的編碼的原理是基于3b／4b和5b／6b兩種編碼變換而來的?！　CS的主用功能模塊為：　?。?）發(fā)送模塊。從調和子層（RS）通過GMII接口發(fā)往：PCS的數據經過發(fā)送模塊8b／10b編碼，經PMA子層的數據請求原語把其發(fā)往PMA服務接口。　?。?）自動協商模塊。設置標識通知PCS發(fā)送過程是空閑碼、數據，還是重新配置鏈路。　?。?）同步模塊。PCS同步過程經PMA數據指示原語連續(xù)接收碼流，并經同步數據單元指示原語把碼流發(fā)往PCS接收過程。PCS同步過程設置同步狀態(tài)標志指示PMA子層發(fā)送來的數據是否可靠?！　。?）接收模塊。從.PMA子層經過同步數據單元指示原語連續(xù)接收碼流。PCS接收過程監(jiān)督這些碼流并且產生給GMII接口的數據信號，同時產生供載波監(jiān)聽和發(fā)送過程使用的內部標識、接收信號、檢測包間空閑碼。PCS在自動協商的指示下完成數據收發(fā)、空閑信號的收發(fā)和鏈路配置功能?！　?.FEC子層　　FEC子層的位置處在PCS和PMA子層之間，是EPON物理層中可選的部分，其主要功能如下?！　。?）發(fā)送：FEC子層接收從PCS發(fā)過來的包，先進行10b／8b變化，然后執(zhí)行FEC編碼算法，用校驗字節(jié)取代一部分擴展的包間間隔，最后再把整個包經過8b／10b編碼并把數據發(fā)給PMA層?！　。?）字節(jié)對齊：FEC子層接收從PMA層的信號對齊幀，當選擇FEC子層的時候，。PMA子層的字節(jié)對齊就被禁止。　?。?）接收：把經字節(jié)對齊后的數據進行譯碼、插入空閑碼后發(fā)送數據到PCS子層。　　對EPON系統(tǒng)而言，使用前向糾錯技術的好處是可以減小激光器的發(fā)射功率預算、減少功耗，增加光信號的最大傳輸距離增加覆蓋范圍，有效地減小誤比特率，滿足高性能光纖通信系統(tǒng)的要求。此外，使用FEC技術的話，在同樣的接入距離內可以使用更大分路比的分光器，支持更多數量的接入用戶。前向糾錯技術的使用，使價格低廉的FP激光器在EPON系統(tǒng)中應用也成為可能，可以減少系統(tǒng)在光模塊上的成本。

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