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APON

什么是APON

APON是在PON的网络上,实现基于ATM的信元传输,采用基于信元的传输系统是囡为ATM为点到多点的传输复用和多路接八方式提供了很好的基础,它允许接^网的多个用户共享整个带宽。

APON的优点

APON是在20世纪90年代中期由全业务接入网(FSAN)组织提出的基于ATM的PON技术.1998年10月,ITu—T通过了APON技术标准G.983,该标准以ATM作为通道层协议,支持话音、数据等多种业务,提出明确的业务质量保证和服务级别,具有完善的操作维护管理(OAM)功能,支持的最高传输速率为622.080Mbit/s.、以ATM为基础的APON技术综合了PON系统的透明宽带传送能力和ATM技术的多业务、多比特支持能力的优点,代表了接入网(AN,AccessNetwork)的发展方向,APON接入系统的主要优点有:

1)成本有望比PDH/SDH接入系统低20%-40%。

2)完成不同速率的多种业务接入。

3)由于无源光网络的固有特性,与有源光网络相比,系统更可靠、更稳定。

4)ATM技术在宽带、高速率、传输质量方面有保证.

5)SDH技术也可以进入接入网领域,但SDH只传输恒定比特率业务,不适合B—ISDN使用。

6)与有线电视(CATV)网络相比,每个用户可以占用单独的带宽,而不会发生拥挤和堵塞。

7)与ADSL的DSLAM相比,APON接入系统传输距离长,一般ADSL的传输距离为4km,而

APON的接入系统的传输距离可达20-30km。因此,APON的发展前景很被看好,被认为是FTTH的优选技术方案,代表了面向21世纪的宽带接入技术的最新发展方向,是比较理想的长远解决方案。

APON系统的结构

APON系统的结构如下图所示:

Image:APON1.png

以ATM作为承载协议的APON接入网是由OLT、ONU和ODN组成.其中:ODN为OLT与ONU之间的物理连接提供光传输介质,其是由单模光纤、光纤连接器、光纤适配器、无源光分路器、无源光衰减器等无源光器件组成.

这样,OLT和ONU通过ODN在业务网络接13(SNI)与用户网络接El(UNI)之间提供透明的ATM传输业务.

APON系统采用双星型的网络拓扑结构,第一个星结点位于OLT,OLT能够提供多个ODN接13;第二个星结点位于ODN.根据ITU—T的建议,系统中一个ODN的分支比最高能达到1:32,这样一个ODN最多能支持32个ONU.按照G.983.1建议,APON系统中,OLT最多可寻址64个ONU.

APON的工作机制

1.双向传输技术

APON系统所采用的双向传输技术主要有两种:

①单向双纤的空分复用方式:此方式采用两根光纤,一根传输上行信号,另一根传输下行信号,上行和下行工作波长均为1310nm.

②单纤粗波分复用.上行工作波长为1310眦,下行工作波长为1550nm.由于WDM器件和激光器价格的下降,单纤粗波分复用更经济,所以采用第二种方案.

2.速率结构

根据G.983.1建议,APON系统可采用两种速率结构:

①上、下均为155。520Mbit/s的对称速率结构.

②上行为155.520Mbit/s,下行为622.080Mbit/s的不对称帧结构.

3.传输复用技术

在APON系统中,上行和下行采用两种不同的传输复用技术:

①上行采用TDMA复用技术.

②下行采用TDM复用技术.

4.工作机制示意图

Image:APON2.png

在下行方向上,由ATM交换机送来的ATM信元先送给OLT,由OLT将ATM信元组装进APON帧中,并采用TDM复用方式.这样APON帧由连续时隙组成,每个时隙的宽度为发送一个信元的时间(即每个时隙填充一个53字节的ATM信元),并由oLT将其变为155.520Mbit/s或622.080Mbit/s的速率,以广播方式,用1550nm波长传送到所有与OLT相连的ONU,各个ONU根据信元的VCI/VPI从下行信号中选出属于自己的信元传送给用户终端.

在上行方向上,由OLT轮询各个ONU,得到ONU的上行带宽要求,OLT合理分配带宽后,以上行授权的形式允许0NU发送上行信元,这样只有收到有效上行授权的ONU才有权利在上行帧中占有指定的时隙.各个收到有效上行授权的ONU收集来自用户的信息,并通过1310nm波长以155.520Mbit/s的速率,采用TDMA复用方式,突发模式发送数据,这样上行信号是突发的、幅度不等的、长度也不同的、时间间隔也不相同的脉冲串.

APON的若干关键技术

1.传精技术

考虑到集成电路的速率限制和成本,APON不采用窄带PON的单纤双向时分复用TCM技术。双向传输方法有两种,第种采用单纤波分复用(WDM)技术,两个波长分别工作于1310nm区和155Ohm区;第二种方法为了提高可靠性采用双纤积传输,lT作于1310nm以便于利用低成本的光源,系统扩窖时可采用TDM方式,进一步可以考虑WDM技术。

2.上秆通信中的TDMA技术

为了最大限度地利用频诺,APON给每个ONU都分配了相同的频谱,这样有可能当多个ONU在同一时刻往f.行信道发送信息时产生冲突,降低佣率,其改进措旆足在f衍信道中f入了TDMA(时分多址)方式,从而实现了光纤信道的共享。其机理为;APON通过OLT挣制时问片划分,从『保证在剧一时刻仅有一个ONU发送上行信号,除去极少量的同步开销和保护时间外,频带几乎仝部利用:此外,1DMA能够更有效地利用各种数字技术,在预分配和按申请分配方面也有其优势,尤其适用于基于信元分组的ATM分组在上行信道中的传输。

3.测距技术

各上才亍信号到达接入节点时,由于传输时延差异造成了各个ONU的上行时隙交叉混叠,可能导致不同的ATM码源流发生碰撞。为了以保证不同ONU发出的信号在OLT处准确地进于亍复用,引^测距技术对由于物理传输机制弓f起的时延差异进行补偿。坝I技术包含静态铡距和动态测距两种。动奋测距是在系统运行之一1一对备个ONU的并个上行信道进行连续精确校准静态铡运用于ONU的安装测试阶段,对ONU与中心接收机的时延差异进行补偿;

4.具有太睿量缓冲嚣的VC-MUX

在频带拭用型线路上,多条线路汇流时可能会由于拥赛弓f起信元丢失。采用大容量的缓冲存储器可以避免这一情况。我们可以根据系统的处理能力、平均通信量和可以忍受的延时时间来设计缓冲器的尺寸和数量。由于不同业务有不同的Qos要求,所需线路品质也不相同,缓冲器的数量应根据VC.MUX电路收容业务的需要进行设置。

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