网站地图XML 工程师论文栏目为您提供《基于10 G EPON的智慧小区FTTD设计》范文一篇,希望对您在论文写作的时候有所帮助
范文大全
您当前的位置:代写硕士论文 > 论文范文 > 工程师论文 >

基于10 G EPON的智慧小区FTTD设计

添加时间:2019-05-31 14:40 来源:未知 作者:优选论文网
  摘要:为解决智慧小区FTTD方式下的三网融合问题, 采用了对称模式的10 G EPON技术进行宽带通信网、数字电视网和互联网的融合。实现了智慧小区的宽带数据、VoIP语音、IPTV等业务, 并具有大带宽、强抗干扰性和良好兼容能力等优点, 为三网融合的全面推广提供了参考。
  
  关键词:10 G EPON; 三网融合; FTTD;
 
  
  0 引言
  
  三网融合是网络发展的大趋势, 我国已进行了以北京、上海为代表的首批次12座城市和以天津、重庆为代表的第二批次42座城市的三网融合城市试点。根据国务院发布的“宽带中国”战略规划, 截止2015年年底, 已经基本达到城市光纤入户及农村地区村村通宽带的短期目标, 而中长期的2020年将要求在发达城市的部分家庭能达到1 Gbps的带宽速率。随着我国经济社会的高速发展和国人对精神文明需求的日益提升, 人们对IP电视、2K/4K高清视频、AR/VR、智慧家庭云和数字视频监控等高带宽业务的需求越来越迫切, 为此具备大带宽、高分光比、强抗干扰性和良好兼容能力等优点的10 G EPON无源光网络技术无疑成了当前智慧小区FTTD项目建设的最佳技术。
  
  1 无源光网络技术介绍
  
  1.1 10 G GPON技术
  
  10 G GPON无源光网络技术基于G.987标准, 上行波长采用1260~1280 nm, 下行波长采用1575~1580 nm, 在非对称模式下上行传输速率可达2.5 Gbps, 下行传输速率可达10 Gbps.10 G GPON最大传输距离为20 km, 最大分光比为1∶256, 帧结构为XGEM模式。认证模式采用OLT和ONU的双向认证, 每一个PON口可支持的TCONT最大数为2048个, 具有业务提供能力强、大分光比和速率高等优点, 但由于其标准还未完善, 且厂商之间的OLT和ONU设备尚未有大规模的互通性测试, 考虑到未来试点成功后大规模推广期间不同厂家设备之间兼容性和稳定性问题, 故10 G GPON技术显然不是当前智慧小区FTTD项目建设的最佳技术。
  
  1.2 10 G EPON技术
  
  10 G EPON无源光网络技术的工作标准IEEE 802.3 av由美国电气和电子工程师协会于2009年9月正式公布, 同时具备对称和非对称两种工作模式, 可支持的最大传输距离为20 km, 最大分光比为1∶256.10 G EPON技术数据传输方面在上行方向采用TDMA模式, 下行方向采用WDM模式, 当处于对称工作模式时下行方向的工作波长范围为1575~1580 nm, 上行方向的工作波长范围为1260~1280 nm, 上下行方向的速率均可达到10 Gbps;非对称工作模式下行方向的工作波长范围为1575~1580 nm, 上行方向的工作波长范围为1260~1360 nm, 上行方向的传输速率为1 Gbps, 下行方向的传输速率为10 Gbps.10 G EPON技术在对称工作模式下线路编码采用了64B/66B方式, 编码效率可提高至97%.10 G EPON技术具备波长分配、双速率突发接收、FEC、MPCP兼容和光功率预算等五大关键技术, 既保持了以太网的简单性又能提供目前最高的传输速率和效率, 且具有较强的兼容性、较高的数据传输正确率和安全防护性能, 又有开放、全IP化、维护简单和实用性强的特点, 是当前智慧小区FTTD项目建设的最佳技术。
  
  1.2.1 波长分配和双速率突发接收
  
  10 G EPON技术在波长分配方面, 在下行方向采用的1575~1580 nm波长范围有效避开了模拟视频中心波长和光时域反射测试波段;在双速率突发接收方面采用了波分集成技术, 而光信号分离则有光域分离和电域分离两种方式。
  
  1.2.2 前向纠错FEC和MPCP兼容
  
  10 G EPON技术在前向纠错FEC方面采用的是RS (255, 223) 算法。RS (255, 223) 算法的纠错位为32位, 纠错能力明显增强, 可同时提高FEC光增益6.4 dB, 且具有技术成熟和简单的特点。
  
  MPCP兼容性方面采用多点控制协议, 给发现窗增加了标志域用以区分不同类型的ONU, 可根据不同速率的ONU进行相应时间的授权, 从根本上解决了不同类型ONU的网络兼容问题。
  
  1.2.3 光功率预算和DBA动态带宽分配
  
  10 G EPON技术处于对称工作模式下在光功率预算方面有三种类型, 分别为PR10、PR20和PR30, 当处于PR30模式时上行的光功率预算可达30.5 dB, 而下行的光功率预算则为32 dB.
  
  DBA动态带宽分配根据业务等级协议按照ONU的队列状态采取轮流询查的方式来实现带宽公平分配、低时延、低抖动、强健壮性和实时性。DBA采用TDM方式通过带宽补偿来实现固定带宽[1];利用令牌桶机制进行带宽累积, 并结合受限业务的IPACT分配以提高利用效率进而实现保证带宽;通过两个轮回的带宽分配降低时隙提高利用率来实现尽力而为带宽。
  
  2 智慧小区10 G EPON FTTD方案设计
  
  2.1 智慧小区基本情况介绍
  
  2.1.1 智慧小区楼宇分布情况介绍
  
  小区坐落于厦门市集美区, 定位为面向高端住户的智慧小区。本智慧小区分为东、西、南、北四个片区, 共有64栋楼, 每栋23层, 每层6户。
  
  2.1.2 住户业务需求介绍
  
  本智慧小区定位为面对高端住房的三网融合智慧型住宅小区, 因此住户的业务需求主要有宽带数据、VoIP语音、数字视频监控、IPTV (2K/4K) 、CATV等相关业务, 具体的业务带宽明细如表1所示。
  
  表1 智慧小区业务带宽明细表

  
  2.2 智慧小区10 G EPON FTTD方案设计
  
  由于本小区定位为面向高端住户的智慧型小区, 住户对生活品质要求较高, 住户在未来需要的例如AR/VR和智慧家庭云系列等大流量数据业务的可能性很大, 所以项目在方案设计时直接考虑采用10 G EPON技术中的对称模式, 即上下行数据传输速率达到10 Gbps.
  
  2.2.1 光线路终端OLT
  
  本智慧小区10 G EPON FTTD项目局端OLT设备采用的是华为技术有限公司的MA5800-X17.MA5800-X17支持EPON/GPON/10 G EPON/10 G GPON, 是全国首个基于分布式转发架构的智慧型OLT, 可提供宽带数据、VoIP语音、数字视频监控、IPTV (2K/4K) 和CATV等业务, 并具备高级别的安全性能、电信级别的可靠性能和较好的业务体验。MA5800-X17主控板交换能力为7 Tbps, 单槽吞吐容量达到200 G, 可提供40 G的无阻塞接入, 单框可完全满足2万住户200 M的无阻塞接入, 并可流畅支持IPTV (4K) 业务, 能完全符合本高端智慧小区住户的业务需求, 并具备较强的业务支持扩展能力。
  
  2.2.2 光网络单元 ONU
  
  本智慧小区住户端ONU采用了华为技术有限公司的MA5871, 可支持宽带数据、VoIP语音、数字视频监控、IPTV (2K/4K) 和CATV等业务。MA5871有4个GE接口, 耗电少、尺寸小, 具备超强的兼容性且配置灵活, 可完全满足本智慧小区三网融合业务和项目建设需要。
  
  2.2.3 网络规划 ODN
  
  本智慧小区ODN采用了二级分光的方式, 一、二级分光器分别设置在DP和AP点内[2].主干光缆通过管道敷设, 由小区机房引出到光交接箱, 并采用环形结构以保证网络整体的安全性和可靠性。配线光缆敷设在小区的管道内, 从光交接箱引出8条72芯光纤到各个楼栋。用户光缆部分以树形结构通过线槽和暗管进入室内与用户ONU设备连接;入户光缆要有统一标识, 86盒内光缆需预留0.5 m, 如采取直接快速接入方式则需预留1 m;信息面板设置应隐蔽并便于跳接, 一般安装在室内墙上盒底下边距地板水平约30 cm的位置, 并有标志统一说明。
  
  2.3 智慧小区综合业务实现
  
  2.3.1 宽带数据业务
  
  小区内所有住户的宽带数据流经OLT设备MA5800-X17与城域网相连, 最终进入汇聚层。楼栋住户PC的数据流以全IP的形式经光交设备与ONU MA5871相连接, 实现宽带数据流的上下行闭环[3], 如图1所示。
  
  图1 智慧小区10 G EPON FTTD组网图

   
  2.3.2 VoIP业务
  
  如图1所示, 在数据流的下行方向, 业务网络与负责数据流光电转换的联板上联端相连;主控制板依据数据流携带信息确定虚拟局域网VLAN的工作模式, 如虚拟局域网VLAN工作模式为1∶1, 则通过交叉连接表确定目的上联端口, 并由此端口转发下行数据流;如虚拟局域网VLAN的工作模式为N∶1, 则先进行物理地址学习, 而后转发下行数据流。虚拟局域网VLAN此时需先对地址进行判断是否要进行个数限制, 如不需要则由主控制板进行强制转发。OLT设备MA5800-X17在配置数据流工作模式的同时, 采用DBA动态带宽分配算法把数据流转移到PON卡进行相关转换。数据流依据具体VoIP业务类型由T-CONT映射到GEM接口, 经地址学习后继续映射到ONU MA5871.
  
  2.3.3 IPTV业务
  
  在IPTV业务方面OLT设备MA5800-X17采用了组播技术, 通过引入受控组播实现对住户的管理及控制。首先配置住户的业务VLAN, 并分别在MA5800-X17和ONU MA5871上配置业务VLAN.业务VLAN将组播协议信息传送到MA5800-X17, 而后经过城域网处理IPTV服务器的节目数据流, 并通过IGMP Proxy功能进行复制后转发给住户。MA5800-X17通过此模式实现了组播复制的同时极大地减少了转发负荷压力, 且可依据组播VLAN来选择IPTV服务器, 从而对IPTV服务器进行认证及识别。
  
  2.4 智慧小区综合业务测试
  
  2.4.1 宽带数据业务测试
  
  针对宽带数据业务部分, 利用华为研发的Tesgine2000网络测试专业设备进行了全面系统的测试, 在200 Mbps的速率下, 当效率为96%时, 丢包率为1×10-9, 当吞吐量为99%时, 128字节长度的帧数据时延为0.05 ms, 综合测试结果完全符合相关标准, 可全面满足本智慧小区住户的上网需求。
  
  2.4.2 VoIP业务测试
  
  针对VoIP业务部分, 利用了RADCOM公司研发的PrismLite分析设备和OffLineMediaPro软件进行了大量的测试, 在经过各网络状况综合测试下得出如下结果:当丢包率<0.004%, 延时<0.8 ms, 而MOS值>4.8, PSQM值<0.2, 且没有出现语音断续及抖动现象, 测试结果符合电信级标准, 完全满足本智慧小区住户的通话需求。
  
  2.4.3 IPTV业务测试
  
  针对IPTV业务部分, 利用思博伦公司研发的AX/5000进行了大量的测试, 具体的结果如下:DF部分, IPTV (2k) 18 ms, IPTV (4k) 5 ms;MOS_V部分, IPTV (2k) 5.2, IPTV (4k) 6.5;MLR部分, IPTV (2k) 0.0005, IPTV (4k) 0.0001, 其余指标均能达到相关标准要求, 完全能满足小区住户的视觉观赏需求。
  
  3 小结
  
  在厦门某智慧小区采用了对称模式的10 G EPON技术实现了FTTD, 真正做到了宽带通信网、数字电视网和互联网的三网融合, 并极大提高了小区的智慧化水平, 为全国其它城市利用10 G EPON技术进行三网融合的全面推广提供了参考, 具有较大的借鉴意义。
  
  参考文献
  
  [1] 高凡, 李海兵。10 G EPON系统中的低时隙损耗动态带宽分配算法 [J].光通信技术, 2016 (1) :47-48.  
  [2] 吴涛。10 G EPON技术发展及其在信息化建设中的应用[J].无线互联科技, 2017 (7) :9-10.  
  [3] 孙维平, 郁建生, 朱燕。FTTX与PON系统工程设计与实例[M].北京:人民邮电出版社, 2013.
电话 13701839868
扫一扫
快速咨询官方微信
微信号:13701839868
优选论文官方微信