第 8 章 光纤通信新技术

8.1 MSTP技术8.2 DWDM技术8.3 光纤接入技术8.4 ASON技术8.5 全光通信网络

目标

●掌握MSTP技术功能模型与以太网功能 ●掌握 DWDM 系统结构与组网方式 ●理解光纤接入方式 FTTx+LAN技术 ●了解 EPON系统网络结构 ●了解 ASON网络层面结构与组网方案

●了解全光网络的基本概念及分层结构

8.1 MSTP技术

8.1.1 MSTP概述

传统电信运营商寻求一种基于 SDH网络架构的、支持多业务的、高集成度的、高智能化的、标准统一的传输解决方案来同时承载 TDM和数据业务，动态配置信道带宽，以改进完善既有 SDH 网络，整合分离的 SDH 层、 ATM 层和 IP 层，保护现有资源，提高网络生存能力。于是被称为下一代 SDH 技术 的MSTP应运而生。

基于 SDH的多业务传送平台MSTP是指基于 SDH平台，实现TDM、 ATM及以太网业务的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务综合传送设备。MSTP技术的基本特征是通过对以太数据帧和ATM信元的封装，实现基于 SDH的多业务综合传送。

MSTP技术具有如下几个主要特点：

1）支持多种业务接口：MSTP支持话音、数据、视频等多种业务，提供丰富的业务（ TDM、 ATM、和以太网业务等）接口，并能通过更换接口模块，灵活适应业务的发展变化。2）带宽利用率高：具有以太网和 ATM业务的透明传输和二层交换能力，支持统计复用，传输链路的带宽可配置，带宽利用率高。3）组网能力强：MSTP支持链、环（相交环、相切环），甚至无线网络的组网方式，具有极强的组网能力。4）可实现统一、智能的网络管理，具有良好的兼容性和互操作性：可以与现有的 SDH网络进行统一管理（同一厂家），易于实现与原有网络的兼容与互通。

基于 SDH 的多业务传送节点的MSTP设备应具有 SDH 处理功能、 ATM业务处理功能、以太网 /IP业务处理功能，关于MSTP设备的功能模型在 YD/T 1238-2002《基于SDH的多业务传送节电技术要求》中进行了规定。基 SDH的多业务传送节点基本功能模型如图 8-1所示。1.SDH功能2.以太网透传功能3.以太网二层交换功能4.以太网接口映射到 SDH虚容器的要求5.以太环网功能6.ATM 功能

8.1.2 MSTP 的功能模型

图 8-1 基于 SDH的多业务传送节点基本功能模型

SDH接口 再生段开销处理 复用段开销处理复用段开销处理

VC交叉

再生段开销处理

STM-N接口

STM-N接口以太网接口

ATM接口

PDH接口

两层交换 PPP/LAPS/GFP

ATM处理

VC映射

由于 SDH技术本身就是为 TDM业务的传输而优化设计的，所以MSTP技术对 TDM业务能够提供很好的支持，能够满足 TDM业务的功能和性能要求。迄今为止，MSTP的 ATM功能应用较少，

以太网业务在MSTP上的传送过程及每个环节涉及的相关内容如图 8-5所示。以太网业务在MSTP上的传送实现过程：以太网业务通过 Eth端口进入，经过业务处理、二层交换、环路控制后，再对其进行封装、映射，然后通过 SDH交叉连接，加上复用段开销、再生段开销最终形成 STM-N线路信号发送出去。

8.1.3 MSTP 的以太网功能

图 8-5 以太网业务在MSTP上的传送过程SDH接口 再生段开销处理 复用段开销处理

复用段开销处理 VC交叉

再生段开销处理

STM-N接口

STM-N接口以太网接口

ATM接口

PDH接口

两层交换 PPP/LAPS/GFP

ATM处理VC映射

Eth 端口端口业务处理 二层交换 环路控制

封装 映射交叉连接

1 、业务流分类2 、 CAR3 、 VLAN4 、用户域隔离5 、 LPT6 、组播

1 、可光可电2 、端口拉远 1 、透传2 、二层交换3 、生成树4 、MPLS

1 、 RPR 1 、 GFP2 、 LAPS3 、 PPP

1 、相邻级联2 、虚级联3 、 LCAS4 、多径传输5 、穿通网络无关性

SDH特性

MSTP 承载以太网业务的核心技术：

1. 封装中的关键技术—通用成帧规程 GFP GFP 封装协议是 ITU-T G.7041 规范的一种通用成帧规程，可透明地将上层的各种数据信号封装映射到 SDH/OTN 等物理层通道中传输。GFP 有两种封装映射方式，如图 8-6 所示。 GFP-F 封装方式适用于分组数据，把整个分组数据（ PPP、 IP、 RPR 、以太网等）封装到 GFP 负荷信息区中，对封装数据不做任何改动，并根据需要来决定是否添加负荷区检测域。 GFP-T封装方式则适用于采用 8B/10B 编码的块数据，从接收的数据块中提取出单个的字符，然后把它映射到固定长度的 GFP帧中。映射得到的 GFP 帧可以立即进行发送，而不必等到此用户数据帧的剩余部分完成全部映射。

图 8-6 两种 GFP封装映射方式

PLI2 字节 cHEC2 字节 负荷头4 字节 业务数据（ PPP、 IP、 RPR等）2 字节FCS4 字节

(a) GFP-F 帧PLI2 字节 cHEC2 字节 负荷头4 字节 N×[536,520] 块 FCS4 字节

(b) GFP-T 帧

2. 映射过程中的关键技术—虚级联 VCAT

级联方式分为连续级联与虚级联两种。当被级联的 VC-n 并不连续时，这种级联称为虚级联，级联后的 VC 记为 VC-n-Xv ，其中 X 也表示被级联 VC-n的数目。虚级联在运用上更为灵活，且组成虚级联的各个 VC-n 可以独立传送，因此各 VC-n 都需要使用各自的POH 来实现通道监视与管理等功能，收端对组成 VC-n-Xv 的各 VC-n 在传送中引入的时延差必须给予补偿，使各 VC-n 在接收侧相位对齐。

图 8-7 连续级联和虚级联示意图

RSOH

AU-PTR

MSOH

…

虚级联 VC-12-4vC

连续级联 VC-12-8cC

虚级联最大的优势在于它可以使 SDH 为数据业务提供大小合适的带宽通道，避免了带宽的浪费。虚级联技术可以以很小的颗粒来调整传输带宽，以适应用户对带宽的不同需求。 G.707 中定义的最小可分配粒度为2M 。由于每个虚级联的 VC 在网络上的传输路径是各自独立的，这样当物理链路有一个路径出现中断的话，不会影响从其他路径传输的 VC 。

业务速率 净荷大小（速率） 未采用虚级联时（或连续级联） 采用虚级联时虚容器 速率 虚容器或连续级联 映射效率 虚级联 映射效率

10Mbit/s VC-12 2.175Mbit/s VC-3 20% VC-12-5v 92%

100Mbit/s VC-3 48.384Mbit/s VC-4 67%

VC-3-2vVC-12-

46v100%100%

200Mbit/s VC-4 149.760Mbit/s VC-4-4c 33% VC-3-4v 100%

GE Vc-4-16c 42% VC-4-7v 95%

3. 映射过程中的关键技术—链路容量调整方案 LCAS

链路容量调整方案 LCAS 协议是 ITU-T G.7042标准规定的处理虚级联失效和动态调整业务带宽的专用协议。提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能（即只存在于虚级联的发送和接收端适配器中），可用来增加或减少SDH/OTN 网中采用虚级联构成的容器的容量大小。比如正常状态下某 VCG 中映射了 4 个 VC12 的虚级联，业务流带宽为 8M 。当虚级联 VC12-4v 中有两个通道失效时，LCAS 功能将自动调整该 VCG 的容量，业务速率被降低，但保证了业务数据不会丢失。当失效的通道修复后，又能自动恢复 8M 的虚级联带宽。

在MSTP承载以太网业务的封装和映射过程中将通用成帧规程 GFP、虚级联 VCAT和链路容量调整方案LCAS结合起来，可以使MSTP网络很好地适应数据业务的特点，具有带宽的灵活性，提高带宽利用效率。通过 GFP+VCAT+LCAS的结合，城域传输网可以支持全面的数据业务，特别是可以提供带宽连续可调、具有 QoS保证的 2层高质量的以太网专线业务。

从目前的实际产品看， 10Gbit/s系统的MSTP功能主要是提供高速数据业务端口（如 GE 接口）的接入、封装、映射和点到点传送，包括使用 VC（虚）级联和 LCAS技术，以保证高速数据业务在传输核心层传送的效率和可靠性。

值得注意的是，目前较为丰富的MSTP 功能的实现主要依托于属于城域汇聚层的 2.5Gbit/s系统，同时为了使得MSTP 更接近于业务源头，设备供应商将 2.5Gbit/s系统小型化、模块化，研发出紧凑型 2.5Gbit/s产品，将其开始应用于接入网是个普遍的趋势，从而使得MSTP 成本降低，更灵活和易于部署，更能适应城域网中复杂多变的业务环境。

而 622Mbit/s、 155Mbit/s系统由于业务容量和系统成本的限制，其MSTP功能主要是以业务透传或交换的方式完成较低速率的数据业务接入、汇聚和上联，应用较为简单。

8.1.4 MSTP的网络定位

8.2 DWDM技术

8.2.1 概述WDM技术也称波分复用，是光纤通信中的一种传输技术，它是利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可以应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号技术。

在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作是互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。WDM系统组成原理框架如图 8-8所示。

FDM频分复用一般是指同轴电缆系统中传输多路信号的复用方式，而在波分系统中再用 FDM一词就会发生冲突，况且 DWDM系统中的光波信号频分复用与同轴电缆系统中频分复用是有较大区别。电信号FDM与光信号 FDM的区别如图 8-9  所示。

WDM与 FDM 的关系

为了区别于传统的WDM系统，人们称这种波长间隔更紧密的WDM系统为密集波分复用系统，即 DWDM系统。所谓密集是针对相邻波长间隔而言的。过去的WDM系统是几十纳米的通路间隔，现在的通路间隔则只有 0.8～ 2nm，甚至小于 0.8nm。一般情况下，如果不特指 1310nm/1550nm的两波长WDM系统，人们谈论的WDM系统就是 DWDM 系统。

WDM与 DWDM 的关系

根据光纤传输的特征，可以将光纤的传输波段分成 5个波段，它们分别是O－波段（Original Band），波长范围为 1260～ 1360nm；E－波段（Extended Band），波长为 1360～ 1460nm； S－波段（ Short Band），波长范围为 1460～ 1530nm；C－波段（Conventional Band），波长范围为 1530～ 1565nm；L－波段（Long Band），波长范围为 1565～1625nm。目前的WDM技术主要应用在C波段上。

光纤的波段划分

目前提高传输容量的复用方式主要采用 TDM与WDM的合用方式，在电信号传输中利用 TDM方式，实现 PDH与 SDH的高速率等级；在光信号传输中利用WDM的方式实现单根光纤中的多通道传输。

提高传输容量的复用方式

（ 1）超大容量传输（ 2）节约光纤资源（ 3）各通路透明传输、平滑升级扩容方便（ 4）充分利用成熟的 TDM技术（ 5）利用掺铒光纤放大器（ EDFA）实现超长距离传输（ 6）对光纤的色散无过高要求

DWDM技术的主要特点

8.2.2 DWDM系统的基本结构

DWDM系统的基本结构和工作原理如图 8-11 所示。

光转发器光转发器 11

┇输入 信道 1

信道 N

信道 1

信道 N

λλ11

λλn n 光转发器光转发器 nn

光合波器 BABA LALA PAPA光分波器

λλ11

λλn n

光波转发器光波转发器 11

┇光波转发器光波转发器 nn

λsλs λsλs λsλs λsλs

光监控信道光监控信道接收接收 // 发送发送光监控信道光监控信道发送器发送器 光监控信道光监控信道接收器接收器

输出

网络管理系统

光发射机 光中继放大 光接收机

1）在 1550nm区域至少应该提供 16个波长。2）波长的数量不能太多3）所有波长都应位于光放大器（OFA）增益曲线较平坦的部分4）复用波长应该与放大器的泵浦波长无关5）所有通路在这个范围内均应保持均匀间隔，且更应该在频率而不是波长上保持均匀间隔

DWDM系统选择波长的原则

1）绝对频率参考：绝对频率参考是指DWDM系统标称中心频率的绝对参考点。G.692建议规定，DWDM系统的绝对频率参考点为193.1THz，与之相对应的光波长为1552.52nm。

2）标称中心频率（标称中心波长）：所谓标称中心频率指的是光波分复用系统中每个通路对应的中心波长对应的频率点。目前国际上规定的通路频率是基于参考频率为 193.1THz、最小间隔为100GHz的频率间隔系列。

3）中心频率偏差：中心频率偏差定义为标称频率与实际标称中心频率之差。

ITU-T给出的标称频率

常用的 16/8通路的 DWDM系统中心频率（波长）表见表 8-3。

波道 频率（ THz）

波长（ nm） 波道 频率

（ THz）波长

（ nm）λ1

192.6 1548.51 λ9 193.4 1554.94

λ2 192.7 1549.32 λ10 193.5 1555.75

λ3192.8 1550.12 λ11 193.6 1556.55

λ4192.9 1550.92 λ12 193.7 1557.36

λ5193.0 1551.72 λ13 193.8 1558.17

λ6193.1 1552.52 λ14 193.9 1558.98

λ7193.2 1553.33 λ15 194.0 1559.79

λ8193.3 1554.13 λ16 194.1 1560.61

（ 1 ）双纤单向传输 双纤单向传输 DWDM系统是指一根光纤只完成一个方向光信号的传输，反方向的信号由另一光纤完成。双纤单向传输的特点：1）需要两根光纤实现双向传输。2）在同一根光纤上所有光通道的光波传输方向一致。3）对于同一个终端设备，收、发波长可以占用一个相同的波长。

8.2.3 DWDM系统的组网方式1.DWDM系统的两种基本形式

（ 2 ）单纤双向传输 单纤双向传输 DWDM系统是指光通路同时在一根光纤上有两个不同的传输方向，所用波长相互分开，因此这种传输允许单根光纤携带全双工通路。单纤双向传输的特点：1）只需要一根光纤实现双向通信。2）在同一根光纤上，光波同时向两个方向传输。3）对于同一个终端设备，收、发需占用不同的波长。4) 为了防止双向信道波长的干扰，一是收、发波长应分别位于红波段区和蓝波段区；二是在设备终端需要进行双向通路隔离；三是在光纤信道中需采用双向放大器实现两个方向光信号放大。

2.DWDM系统典型的两类应用结构（ 1）集成式 DWDM系统（ 2）开放式 DWDM系统

目前，WDM —系统主要是点 点的线型结构（光电混合器）；今后，随着 OADM和 OXC的发展技术成熟，将组成环型网和网状网，以提高网络的生存性和可靠性。

3.DWDM系统的网络拓扑结构

DWDM系统分层结构及各层功能如图 8-18和8-19 所示。

电 路 层电 通 道 层

光通道（ OCH ）层光复用段（ OMS ）层光传输段（ OTS ）层

物理媒质层

电层

光层光段层

通道层传输媒质层

电再生段层光通道层

光复用段层光传输层

物理层

单波长通道层，为各种业务提供端到端的光通道信号透明传输。以及通道层的管理、监控和开销处理。多波长光信号的复用 / 解复用层，以及复用段层的管理、监控和开销处理。多波长光信号的传输、放大、色散管理、监控等功能。G.652+DCF G.655 光纤

SDH 电再生段层，电信号的放大、再生、开销处理。

在WDM系统中，光纤中传输的总信号速率B Ｔ为各个波长 λi的信号速率B ｉ之和。即

可见，提高系统速率的方法有：一是复用波数越多，系统的总速率越大；二是提高每个波的信号速率B ｉ。

DWDM系统传输总速率

k

iiT BB

1

（1）DWDM系统对光源采取的措施 1 ）采用外调制技术：对于直接调制来讲，单纵模激光器引起的啁啾 噪声已成为限制其传输距离的主要因素。 2）采用波长稳定技术：采用波长稳定技术的目的是使输入到光波分复用器的信号均为固定波长的光信号。（2 ）光源类型

1)为减小光纤中的频率（色度）色散，要求光源产生的光信号是单纵模的激光。用于DWDM系统的光源一般应具备光谱范围宽、信道光谱窄、复用信道数多以及信道波长及其间隔高度稳定等特点。

2)常用光源有单纵模激光器（SLM）、量子阱半导体激光器（QW）和掺铒光纤激光器。

8.2.4 DWDM系统的关键技术1.光源与光波转换技术

（ 3）光波转换技术（OTU ） 目前OTU实现波长转换的方式有两种：一种是光 /电 /光（O/E/O）变换方式，一种是全光变换方式。常用的OTU依然是光 /电 /光（O/E/O）的变换方式 .OTU的应用

1） SDH系统接入 DWDM系统中应用 在 DWDM系统中，为将客户层信号接入，可利用 OTU实现光信号的波长变换，目前应用最广的是 SDH系统接入 DWDM的系统。

2）在中继器中使用OTU 由于 OA只能对光信号进行放大，但不能对光信号进行再生；若要对信号进行再生，就要转换成电信号才能实现。在中继器中使用的OTU的作用是在多路光信号解复用后，对单波道光信号进行 O/E转换，并放大再生后，再转换成光信号，再送入合波器复用成多波长的光信号，进入光纤

线路中传输，

光波分复用器 /解复用器是DWDM技术中的关键部件，将不同光源的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为光复用器。反之，经同一传输光纤送来的多波长信号分解为单波长信号分别输出的器件称为光解复用器。从原理上说，该器件光路是互易的（双向互逆因此，光复用器和光解复用器原理是相同的（除非有特殊的要求）。光波分复用器 /解复用器在超高速、大容量波分复用系统中起着关键作用，其性能指标主要有插入损耗和串扰，这些指标的优劣对系统的传输质量有决定性影响。因此，DWDM系统要求光波分复用器 /解复用器：损耗及其偏差小、信道间的串扰小、通带损耗平坦、偏振相关性低。DWDM系统中常用的光波分复用器 / 解复用器主要有光栅型光波分复用器，介质膜滤波器等。

2. 光波分复用 /解复用器（合波 /分波器）

（ 1）EDFA 基本结构EDFA是固体激光技术与光纤制造技术结合的产物。其关键技术有二：其一，掺铒光纤（EDF）；其二，泵浦源。EDFA的基本结构如图 8-21所示

3.掺铒光纤放大器 EDFA

光隔离器 EDF 光隔离器 光滤波器光耦合器弱信号光输入

强信号光输出（ 980或 1480nm ）泵浦光

（ 2） EDFA工作原理 EDFA工作原理如图 8-22所示：在泵浦光的作用下，使 EDF出现粒子数反转分布，在信号光的激励下，产生受激辐射使光信号得到放大。

（ 3）选取泵浦波长的原则 泵浦效率高的波段，泵浦工作频带应取在无激发态吸收能带，即泵浦功率只能被基态吸收，而不会被激发态的粒子吸收跃延到更高的能级。经过分析， 980nm和 1480nm是最佳泵浦波长。

（ 4） EDFA的应用 EDFA作前置放大器，提高接收机灵敏度； EDFA作功率放大器，提高入纤光功率； EDFA作线路放大器，延长通信距离，又解决光 /电 /光中继器设备复杂和信号转换问题，并实现了全波道的光放大；

光纤的损耗跟色散在前面章节已有详细叙述，这里主要讨论光纤技术中光纤的非线性效应。

（ 1）光纤的非线性效应 当媒质受到强光场的作用时，组成媒质的原子或分子内的电子相对于原子核发生微小的位移或振动，使媒质产生极化。极化后的媒质内出现了偶极子，这些偶极子能辐射出相应频率的电磁波。这种感生的辐射场叠加到原入射场后，便是媒质内的总光场。媒质特性的改变又反过来影响了光场。

（ 2）非线性、色散对光脉冲的影响光纤非线性与色散的独立作用都会使光脉冲展宽，只是他们展宽的机制不同，如果参数选择适当，非线性与色散的作用趋势刚好相反，就可使光脉冲波形保持基本不变。

4.光纤技术

目前， DWDM主要是承载 SDH业务， SDH本身具有强大的网管功能，所以对 SDH业务监控，可直接利用 SDH本身开销进行管理。

DWDM系统的监控主要是对光器件 OTU、分波 /合波器、 EDFA等监控；对光纤线路运行情况如运行质量、故障定位、告警等进行监控。在 DWDM系统中需设置光监控信道（ OSC），用以传输光监控信号。

DWDM的监控技术有： （ 1）带外波长监控技术 （ 2）带内波长监控技术 （ 3）带外、带内结合波长监控技术 （ 4）光监控信道的保护

5.DWDM监控技术

8.3 光纤接入技术

8.3.1 概述在 ITU-T G.902中，接入网的定义是由业务节点接口（ SNI）和相关用户网络接口（ UNI）之间的一系列传送实体（如线路与传输设施）所组成。光接入网（ OAN）泛指在本地交换机，或远端模块与用户之间全总或部分采用光纤作为传输媒质的一种接入网。光接入网主要由光线路终端（ OLT）、光配线网（ ODN）和光网络单元（ ONU）三大部分组成。1.OLT位于 ODN与核心网之间，实现核心网与用户间不同业务的传递功能，通常安装在服务提供端的机房中。2.ODN位于 ONU和 OLT之间，为 OLT与 ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务。3.ONU位于用户和 ODN之间，实现用户接入。主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号，并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。

根据光接入网中光网络单元放置的具体位置不同，光接入网可分为光纤到路边（ FTTC）、光纤到小区（ FTTZ）、光纤到用户所在地（ FTTP）、光纤到楼（ FTTB）、光纤到楼层（ FTTF）、光纤到桌面（ FTTD）、光纤到办公室（ FTTO）和光纤到家（ FTTH）等几种，但主要应用的是 FTTB、 FTTC、 FTTH三种类型。

8.3.2 FTTx光纤接入

FTTC主要是为住宅用户提供服务的，光网络单元（ONU）可设置路边的人孔或电线杆上的分线盒处，也可设置在交接箱处。传送窄带业务时，ONU到各用户间采用普通双绞线铜缆；传送宽带业务时，ONU到用户间可采用五类线或同轴电缆。 FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树枝分支拓扑，用户为居民住宅用户和小企事业用户，典型用户数在 128个以下。

1．光纤到路边（ FTTC）

FTTB主要用于综合大楼、远程医疗、远程教学及大型娱乐场所，为大中型企事业单位及商业用户服务，提供高速数据、电子商务、可视图文等宽带业务。 FTTB是一种点到多点结构，其 ONU设置在大楼内的配线箱处，再经多对双绞线将业务分送给各个用户。

2．光纤到楼（ FTTB）

FTTH是将FTTC结构中设置在路边的ONU换成无源光分路器，然后将ONU放置在用户住宅内，为家庭用户提供各种综合宽带业务，但用户业务量需求很小，其经济结构是点到多点方式。FTTH接入网是全透明的光网络，对传输制式、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务，是一种最理想的网络，是光接入网发展的长远目标。但是每一个用户都需要一对光纤和专用的ONU，因而成本昂贵。FTTO结构与FTTH结构类似，不同之处是将ONU放在大企事业用户（公司、大学、科研究所和政府机关等）终端设备处，并能提供一定范围的灵活业务。由于大企事业单位所需业务量较大，因而FTTO在经济上比较容易成功，发展很快。FTTO也是一种纯光纤连接网络，可将其归入与FTTH同类的结构中。但要注意两者的应用场合不同，结构特点也不同。

3．光纤到家（ FTTH）和光纤到办公室（ FTTO）

目前，国内外各大运营商采用的FTTX大致有2种模式，一种选择是FTTP/FTTH/FTTD，另一种则是FTTx+LAN。但综合来看，独立的FTTP/FTTH的应用很少，FTTx+LAN是光纤接入应用的绝对主流。

在FTTx+LAN方案中，目前比较理想的、能达到电信级运营要求的以太网接入解决方案是FTTB+LAN。FTTB+LAN的组网方案，很好融合了以太网和PON网络的优势，较好的解决了纯以太网中，用户隔离、安全保证、业务管理、服务等级区分、设备和网络管理、设备供电、带宽扩展等诸多问题。FTTB+LAN接入网网络结构如图8-25所示。

在FTTB+LAN的组网方式中，采用一个光口可以汇聚下面32个楼道交换机（以后可以扩展到64/128个）。这种结构取消了汇聚层交换机，设备数量大大减少，网络层次简化，有利于集中管理；在节省光纤的同时，节省一半的光端口，在成本上面的优势比较明显。

图 8-25 FTTx+LAN接入网网络结构

从光接入网的网络结构来看，按室外传输设备中是否含有源设备，光接入网可分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON ） 两大类。

有源光网络主要采用电复用器分路，即指是OLT和ONU之间通过有源光传输设备相连。根据传输技术不同，AON又可分为基于SDH的AON、基于PDH的AON、基于MSTP和基于PPPOE的AON。目前以基于MSTP技术为主。

无源光网络是指在OLT和ONU之间的光分配网络没有任何有源电子设备，主要采用光分路器分路。目前基于PON的实用技术主要有APON、GPON 、EPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。

8.3.3 EPON技术

表 8-4 各种 PON效率比较

APON GPON EPON线路编码 NRZ 8B/10B编码支持的 ODN类型 A类、 B类、 C类 A类和 B类

QoS 可靠 不可靠波长 /nm 下行 1480～ 1500，上行 1260～ 1360 下行 1310，上行

1550相关标准 ITU-T G.983 ITU-T G.984 IEEE802.3ah

支持的速率上行 155Mbit/s

155Mbit/s、 622Mbit/s、 1.25Gbit/s、 2.448Gbit/s

1.25Gbit/s

下行 155M bit/s、 622M bit/s

1.25Gbit/s、 2.448Gbit/s 1.25Gbit/s

协议和封装格式 ATM ATM或 GFP IEEE802.3以太帧承载协议效率 90% 100% 97%总体效率 71% 93% 49%

EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了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。

EPON技术具有以下基本特征：1）单纤双向，上行波长采用1310nm，下行波长采用1490nm。2）下行OLT广播发送，ONU选择接收。3）上行按时分突发发送，采用测距技术保证上行数据不发生冲突。4）直接基于以太网包传输，数据业务不需处理，与 IP网络紧密结合。5）TDM等异质协议数据包需要映射，关键特性能够保证。6 ≤）传输距离 20 Km，分支比可达1:64（国内EPON标准建议1：32，10km）。

1.EPON基本特征

在EPON中，帧结构根据以太网的IEEE 802.3协议，传送的是可变长度的数据包，最长可为1518个字节。EPON帧同APON帧一样，也是一种定时长帧，分上行和下行两种帧结构。

图8-27 EPON上行帧结构

图8-26 EPON系统下行帧结构

2.EPON帧结构

一个典型的 EPON系统也是由 OLT、 ODN和 ONU/ONT三部分组成， EPON系统基本网络结构如图 8-28所示。

3.EPON系统结构

双绞线入户小区改造，应充分考虑利用现有线路资源，基于DSL技术提供宽带解决方案，近期，该类型改造主要采用 FTTN（ P2P） +DSL方案，在机房昂贵、选址困难的地方，可结合具体情况考虑采用 FTTB（ EPON） +DSL方案。

值得注意的是，对双绞线入户小区改造后的铜缆长度应该控制在 500米内（不应超过 800米），以保证将来采用DSL2技术后能达到 20Mbit/s的带宽。

8.3.4 FTTx（ EPON）接入典型应用1.双绞线入户小区改造

农村用户位置分散，业务流向较小，应主要采用 FTTN+DSL方案。对于用户数量较多的大型行政村根据实际情况可以采用点到点的建设方式；对于用户数量较少的行政村，应结合行政村分布和光缆路由，在具备条件的情况下优先选择基于EPON 的建设方式，以节约光纤，降低建网成本。

2.农村接入网的改造

建议采用 FTTB（ EPON） +LAN方式对其进行改造。 FTTB（ EPON） +LAN方式采用带以太网口的MDU设备代替原有的楼道交换机，利用无源的光分路器代替有源的小区汇聚交换机， OLT设备代替原有的端局交换机。

3.传统 FTTB+LAN小区改造

无论从建设成本、投资结构、带宽提供和演进能力上，光纤接入的 FTTB （ EPON ）模式均由于铜缆接入的 FTTN 模式，对新建区推进光纤到楼的建设方案，有效的降低接入网建设成本，优化投资结构，提升用户接入带宽，应主要考虑采用 FTTB （ EPON ） +LAN （ ONU内置LAN ）方案。从网络发展的角度看， FTTH 是接入网的终极目标。目前 FTTH建设成本很高，其中终端 ONU占FTTH 网络建设成本的比例较高。目前在高档住宅小区、竞争需要的区域可适度推进 FTTH 应用，且如果高档住宅用户付费购买ONU ， FTTH 成本最低。

4.新建场景方案选择

8.4 ASON技术

8.4.1 概述

1.ASON发展背景传统的组网结构和静态的业务配置方式限制了网络潜力的发挥。如何才能解决带宽利用率低，跨环节点成为业务调度的瓶颈问题？如何才能有效提升网络运营维护效率，减少业务开通时间？如何才能迅速提升网络可靠性，并且满足业务的高速发展？对于这些问题，运营商逐渐认识到只有在网络中引入新的技术，才能适应业务发展的需求从而增强自身竞争力。基于这些考虑，能够适应数据业务的不确定性和不可预见性，同时也可以降低网络管理、维护成本的自动交换光网络（ ASON）技术应运而生。ASON的概念由国际电联在 2000年 3月提出， ITU-T、 IETF、OIF等组织对其进行了深入的研究，并提出了各自的一些相关的标准草案或建议， ITU-T主要从网络的总体架构方面定义了 ASON的体系结构， IETF主要从信令和选路方面对 ASON进行了研究，OIF则主要从用户网络接口方面对业务和相关信令提出了要求。从标准进展来看， ASON的标准已经基本成熟。

自动交换光网络（ASON），就是通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式（或部分分布式）控制平面，在OTN或SDH网络之上，可实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。基本设想是在光传送网中引入控制平面，以实现网络资源的按需分配从而实现光网络

的智能化。 使未来的光传送网能发展为向任何地点和任何用户提供连接的网，成为一个由成千上万个交换接点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。

2.ASON的基本概念

1）高速度、大容量。2）开放的体系结构和标准接口，且网络体系结构尽量简单。3）强大的业务提供能力，可以提供不同质量的QoS。4）具有提供业务的灵活性和快速性。5）光网络的分布式智能完全依赖于光路由和信令协议。6）支持网状网或环网等多种拓扑，具有快速网络恢复和自愈能力。7）多厂家互操作支持。

ASON主要的技术特点：

ASON层面结构图如图 8-29所示： ASON的体系结构由传送平面、控制平面和管理平面三层相对独立平面组成，各平面之间通过相关接口相连。

8.4.2 ASON层面结构

（1 ）控制平面 完成呼叫控制和连接控制，具有动态路由连接、自动业务和资源发现、状态新型分发、通道建立连接和通道连接管理能功能。GMLPS是实现ASON网络控制平面的核心协议。

（2 ）传送平面 转发和传递用户数据，为用户提供端到端信息传递，并传送开销。

（3 ）管理平面 负责所有平面间的协调和配合，完成传送平面和整个系统的维护功能。管理平面为网络管理者提供对设备的管理能力，ASON除了基本功能外，需具备分布式的域间网络管理能力，光层保持路由管理、端到端性能监控、保护于恢复及资源分配策略管理等。

1.ASON平面

（ 1） UNI 用户网络接口。用户与运营商控制平面实体之间的接口。（ 2） NNI 网络节点接口。分为内部网络与网络接口（ I-NNI）。（ 3） CCI 连接控制接口。连接控制信息通过 CCI接口为光传送网元（主要为 DXC、 SDXC、MADM）的端口间建立连接。（ 4） NMI 网络管理接口。包括 NMI-A及 NMI-T。（ 5） PI 物理接口。传输平面网元之间的连接控制接口。

2.ASON网络接口

ASON与MSTP在城域网中的结合，可以由MSTP提供下层的物理传送通道，由 ASON完成网络智能的控制和管理。在具体组网时，可以采取先在现有的MSTP网络中形成一个个 ASON小网络，然后再逐步形成整个的 ASON大网络。

8.4.3 ASON组网方案1.城域传送网的换代升级 ASON+MSTP

2.长途传送网的灵活波长业务 ASON+DWDM在长途骨干传输网上，利用 DWDM系统的大容量长途传输能力对信息进行传递，而配置灵活的波长上下路，波长扩容或者长途干线链路保护 /恢复，可以由 ASON的分布式智能控制来提供，加上提供超长距离传输的 ULH技术，长途大容量的实时电路指配、调度和保护可以在几分钟之内完成。

8.5 全光通信网络

8.5.1 全光通信网络的基本概念

全光网络是指信号以光的形式通过整个网络，直接在光域内进行信号的传输、再生和交换 /选路，中间不经过任何 O/E转换，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内运行。全光网络主要由光传送系统和在光域内进行交换 /选路的光节点组成。由于光器件的局限性，目前全光网络的覆盖范围很小，要扩大网络范围，需通过 O/E转换来消

“除光信号在传输过程中的损伤。因此，目前所说的 光网”络 是由高性能的 O/E转换设备连接众多的全光透明子

网的集合，是 ITU-T “ ”有关 光传送网 概念的通俗说法。

1）充分利用了光纤的带宽资源，采用WDM技术进行光域组网。2）全光网络具有开放性，对不同的速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，各种信号在光网络中完全透明传送。3）全光网络不仅扩大了网络容量，更重要的是易于实现网络的动态重构，可为大业务量的节点建立直通的光通道。4）光节点取代电节点，取消了由于电光或光电转换所需的调制器和检测器。5）采用虚波长通道技术，解决网络的可扩展性，节约网络资源。6）网络结构简化，可靠性高，吞吐量大，是今后通信网发展的趋势。

全光通信网络优点：

全光网络可横向分割为骨干核心网、城域 /本地网和接入网。光网络的横向分层结构如图 8-30所示，核心网采用网状网结构；城域 /本地网多采用环形网结构；接入网是环形网和星形网结构的复用结构。

8.5.2 全光通信网络的分层结构1.全光通信网络的横向分层

全光网络纵向可分为客户层、光通道层、光复用段层和光传送段层，两相邻之间构成客户 /服务层关系。全光网络纵向分层结构如图 8-31所示。

2.全光通信网络的纵向分层

传统的光交换需要在交换过程中进行光 / 电 / 光转换，交换容量受到电子器件工作速度的限制，使得整个光通信系统的带宽受到限制。直接光交换可省去光 / 电 / 光的转换过程，充分利用光通信的宽带特性。光交换技术有空分（ SD ）、时分（ TD ）和波分 / 时分（ WD/TD ）等类型。

8.5.3 全光通信网络的关键技术1．全光交换技术

光交叉连接（ OXC）是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护 /恢复以及自动配线和监控的重要手段。

2．光交叉连接技术

采用 EDFA代替原有的光 / 电 / 光中继器，可以解决中继设备复杂和电子瓶颈问题，实现整个传输通道的全光化。

3．全光中继技术

光分插用器（ OADM ）的功能是，从传输设备中选择性地下路或上路光波长信号，或某个波长信号的通过，同时不影响其它波长信道的传输，即 OADM 在光域内实现了传统的电 SDH 分插复用器在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比ADM 要优越。

4．光分插复用技术

全光网络中的管理包括以下三个方面：1 ）结构管理：包括波长路由和波长转换，即在光波长层次上提供和重构网络。2 ）物理性质（或光学特性）的管理：包括光功率、噪声、色散和波长对准等的管理，目的是维持连接的性能。3 ）差错管理：包括局部或全部的保护倒换，如对光纤的折断和节点的损坏作出反应。

5．控制和管理技术

从目前来看，全光网络首先是应用于局域网（ LAN）、城域网（MAN）等内部的光路由选择，所采用的技术主要是基于DWDM和宽带的 EDFA。从长远来说，全光网络的发展趋势必然向着波分、时分与空分三种方式结合的方向发展。其应用将扩展到广域网。网络范围可以覆盖整个国家或几个国家，最终实现一个高速大容量能满足未来通信业务需求的全光网络。