光纖接入網廣域網鏈接拓撲結構設計

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《網絡工程師必讀——網絡系統設計》

光纖接入網廣域網鏈接拓撲結構設計

相對前面介紹的幾種廣域網接入方式來講，此處所介紹的光纖接入網則 有着明顯的不一樣，它再也不是一種接入方式，而屬於獨立的一類，徹底與前面介紹的各類接入方式不同，由於它在線路中傳輸的再也不是電信號，而是光信號。正因如 此，光纖接入網中有着徹底不同的各類設備，自成體系。在光纖接入網中又有着許多不一樣的接入方式。本節將整體進行介紹。

光纖接入網的拓撲 結構，是指傳輸線路和節點之間的結構，表示了網絡中各節點的相互位置與相互鏈接的佈局狀況。在光纖接入網絡中，主要採用總線型、環型和星型這3種基本的網 絡拓撲結構，固然在大的網絡中，一樣能夠派生出一些混合型的拓撲結構，如總線-星型結構、樹型、雙環型等多種組合應用形式，各有特色、相互補充。在此僅對 以上3種基本的光纖接入網絡拓撲結構進行簡單介紹。要注意的是，本節所給出的網絡結構爲最基本的模塊式結構，實際的光纖網絡中還涉及到許多器件和設備的連 接。

1．總線型結構

總線型結構是光纖接入網的一種應用很是廣泛的拓撲結構，它是以光 纖做爲公共總線（母線），一端直接鏈接服務提供商的中繼網絡，另外一端則是鏈接各個用戶。各用戶終端經過某種耦合器與光纖總線直接鏈接所構成的網絡結構，用 戶計算機與總線的鏈接能夠是同軸電纜，也能夠是雙絞線，固然也能夠還是光纖。與咱們在局域網中介紹的總線型拓撲結構是同樣的，如圖3-66所示。其中的中 繼網絡能夠是像PSTN、X.2五、FR、ATM等任意一種。咱們在前面介紹的Cable MODEM接入方式就是採用這樣一種接入方式。

圖-這種結構屬串聯型結構，優勢是共享主幹光纖，節省線路投資，增刪節點容易，彼此干擾較小；缺點是共享傳輸介質，鏈接性能受用戶數多少影響較大。

2．環型結構

環 型結構與局域網中一般所講的環型拓撲結構是同樣的，是指全部節點共用一條光纖環鏈路，光纖鏈路首尾相接自成封閉迴路的網絡結構，固然光纖的一端一樣須要連 接到服務提供商的中繼網絡，基本網絡結構如圖3-67所示。用戶與光纖環的鏈接也是經過各類耦合器進行的，所採用的介質能夠是同軸電纜，也能夠是雙絞線， 固然更能夠是光纖。

 

圖 這種結構的突出優勢是可實現網絡自愈，即無須外界干預，網絡便可在較短的時間裏從失效故障中恢復所傳業務。缺點是鏈接性能差，由於也是共享傳輸介質的，因此一般適用於較少用戶的接入中；並且故障率較高，故障影響面廣，只要光纖環一斷，整個網絡就中斷了。

3．星型結構

這 裏所說的星型結構與局域網中所說的「星型結構」也是同樣的，不過此處強調的是傳輸介質爲光纖，而並不是一般所說的雙絞線。在這種星型結構的光纖接入網中，各 用戶終端經過一個位於中央節點（設在端局內）具備控制和交換功能的星型耦合器進行信息交換。它屬於並聯結構，不存在損耗累積的問題，易於實現升級和擴容； 各用戶之間相對獨立，業務適應性強。但缺點是所需光纖數較多（每用戶單獨一條），成本較高；另外，因爲在這種結構中，全部節點都須要通過中央節點的數據交 換才能與中繼網絡鏈接，因此中央節點的星型耦合器工做負荷比較重，對可靠性要求極高，一旦中央節點出現故障，則整個網絡也將癱瘓。

星型結構又分爲有源單星型結構、有源雙星型結構及無源雙星型結構3種。

（1）有源單星型結構

該結構是用光纖將位於服務提供商交換局的OLT與用戶直接相連，點對點鏈接，與現有雙絞銅纜局域網的星型結構基本同樣。在這種結構中，每戶都有單獨的一對線，直接連到服務提供商的局端與中繼網絡相連的OLT。網絡接入基本結構如圖3-68所示。

 

圖這種結構接入方式的優勢主要表現爲用戶之間互相獨立，保密性好；升級和擴容容易，只要將兩端的設備更換就能夠開通新業務，適應性強。缺點是成本過高，每戶 都須要單獨的一對光纖或一根光纖（雙向波分複用），要通向千家萬戶，就須要上千芯的光纜，難於處理，並且每戶都須要專用的光源檢測器，至關複雜。

（2）有源雙星型結構

雙 星型結構實際上就是一個樹型結構，分兩級。它在服務提供商交換局OLT與用戶之間增長了一個有源節點。交換局與有源節點共用光纖，利用時分複用（TDM） 或頻分複用（FDM）傳送較大容量的信息，到有源節點再換成較小容量的信息流，傳到千家萬戶。基本網絡結構如圖3-69所示。

 

這種網絡結構的優勢是靈活性較強，中心局有源節點間共用光纖，光纜芯數較少，下降了費用。缺點是有源節點部分複雜，成本高，維護不方便；另外，如要引入寬帶新業務，將系統升級，則需將全部光電設備都更換，或採用波分複用疊加的方案，這比較困難。

（3）無源雙星型結構

這種結構保持了有源雙星型結構光纖共享的優勢，只是將有源節點換成了無源分路器，維護方便，可靠性高，成本較低。因爲採起了一系列措施，保密性也很好，是一種較好的接入網結構。

4．EPON廣域網鏈接拓撲結構

EPON 網絡採用一點至多點的拓樸結構，取代點到點結構，大大節省了光纖的用量和管理成本。無源網絡設備代替了傳統的ATM/SONET寬帶接入系統中的中繼器、 放大器和激光器，減小了中心局端所需的激光器數目，而且OLT由許多ONU用戶分擔。並且EPON利用以太網技術，採用標準以太幀，無須任何轉換就能夠承 載目前的主流業務——IP業務。所以EPON十分簡單、高效、建設費用低、維護費用低，是最適合寬帶接入網需求的。

EPON與APON光路結構相似，都遵循G•983協議，最終它將以更低的價格、更寬的帶寬和更強的服務能力取代APON。一個典型的EPON系統也是由OLT、ONU、ODN組成的，如圖3-70所示。

OLT放在中心機房，ONU爲用戶端設備。ODN（Optical Distributed Network，光纖分配網）是光配線網，主要由一個或數個光分離器（Splitter）來鏈接OLT和ONU，用於分發下行數據並集中上行數據。OLT 既是一個交換機或路由器，又是一個多業務提供平臺，提供面向無源光纖網絡的光纖接口。OLT除了提供網絡集中和接入的功能外，還能夠針對用戶的 QoS/SLA（服務水平協議）的不一樣要求進行帶寬分配，網絡安全和管理配置。Splitter是一個簡單設備，它不須要電源，能夠置於全天候的環境中， 通常一個Splitter的分線率爲二、4或8，並能夠多級鏈接。在EPON中，OLT到ONU間的距離最大可達20km，若是使用光纖放大器（有源中繼 器），距離還能夠延長。 如圖3-70所示，光信號經過光分路器把光纖線路終端（OLT）一根光纖下行的信號分紅多路給每個光網絡單元 （ONU），每一個ONU上行的信號經過光耦合器合成在一根光纖裏給OLT。於是EPON中包括無源網絡設備和有源網絡設備。無源網絡設備包括單模光纜、無 源光分路器/耦合器、適配器、鏈接器和熔接頭等。它通常放置於局外，也稱之爲局外設備。無源網絡設備十分簡單、穩定可靠、壽命長、易於維護、價格極低。有 源網絡設備包括中心局機架設備、光網絡單元和設備管理系統（EMS）。中心局機架上插裝光纖線路終端、網絡界面模塊（NIM）以及交換模塊（SCM），因 此以上3種設備也統稱爲中心局機架設備。 中心局機架設備提供EPON系統與服務提供商核心的數據、視頻和話音網絡的接口。它也經過設備管理系統與服務提供商的核心運行網絡相鏈接。