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光纤接入网广域网连接拓扑结构设计
相对前面介绍的几种广域网接入方式来说,此处所介绍的光纤接入网则 有着明显的不同,它不再是一种接入方式,而属于独立的一类,完全与前面介绍的各种接入方式不一样,因为它在线路中传输的不再是电信号,而是光信号。正因如 此,光纤接入网中有着完全不一样的各种设备,自成体系。在光纤接入网中又有着许多不同的接入方式。本节将总体进行介绍。
光纤接入网的拓扑 结构,是指传输线路和节点之间的结构,表示了网络中各节点的相互位置与相互连接的布局情况。在光纤接入网络中,主要采用总线型、环型和星型这3种基本的网 络拓扑结构,当然在大的网络中,同样可以派生出一些混合型的拓扑结构,如总线-星型结构、树型、双环型等多种组合应用形式,各有特点、相互补充。在此仅对 以上3种基本的光纤接入网络拓扑结构进行简单介绍。要注意的是,本节所给出的网络结构为最基本的模块式结构,实际的光纤网络中还涉及到许多器件和设备的连 接。
1.总线型结构
总线型结构是光纤接入网的一种应用非常普遍的拓扑结构,它是以光 纤作为公共总线(母线),一端直接连接服务提供商的中继网络,另一端则是连接各个用户。各用户终端通过某种耦合器与光纤总线直接连接所构成的网络结构,用 户计算机与总线的连接可以是同轴电缆,也可以是双绞线,当然也可以仍是光纤。与我们在局域网中介绍的总线型拓扑结构是一样的,如图3-66所示。其中的中 继网络可以是像PSTN、X.25、FR、ATM等任意一种。我们在前面介绍的Cable MODEM接入方式就是采用这样一种接入方式。
2.环型结构
环 型结构与局域网中通常所讲的环型拓扑结构是一样的,是指所有节点共用一条光纤环链路,光纤链路首尾相接自成封闭回路的网络结构,当然光纤的一端同样需要连 接到服务提供商的中继网络,基本网络结构如图3-67所示。用户与光纤环的连接也是通过各种耦合器进行的,所采用的介质可以是同轴电缆,也可以是双绞线, 当然更可以是光纤。
3.星型结构
这 里所说的星型结构与局域网中所说的“星型结构”也是一样的,不过此处强调的是传输介质为光纤,而并非通常所说的双绞线。在这种星型结构的光纤接入网中,各 用户终端通过一个位于中央节点(设在端局内)具有控制和交换功能的星型耦合器进行信息交换。它属于并联结构,不存在损耗累积的问题,易于实现升级和扩容; 各用户之间相对独立,业务适应性强。但缺点是所需光纤数较多(每用户单独一条),成本较高;另外,由于在这种结构中,所有节点都需要经过中央节点的数据交 换才能与中继网络连接,所以中央节点的星型耦合器工作负荷比较重,对可靠性要求极高,一旦中央节点出现故障,则整个网络也将瘫痪。
星型结构又分为有源单星型结构、有源双星型结构及无源双星型结构3种。
(1)有源单星型结构
该结构是用光纤将位于服务提供商交换局的OLT与用户直接相连,点对点连接,与现有双绞铜缆局域网的星型结构基本一样。在这种结构中,每户都有单独的一对线,直接连到服务提供商的局端与中继网络相连的OLT。网络接入基本结构如图3-68所示。
(2)有源双星型结构
双 星型结构实际上就是一个树型结构,分两级。它在服务提供商交换局OLT与用户之间增加了一个有源节点。交换局与有源节点共用光纤,利用时分复用(TDM) 或频分复用(FDM)传送较大容量的信息,到有源节点再换成较小容量的信息流,传到千家万户。基本网络结构如图3-69所示。
(3)无源双星型结构
这种结构保持了有源双星型结构光纤共享的优点,只是将有源节点换成了无源分路器,维护方便,可靠性高,成本较低。由于采取了一系列措施,保密性也很好,是一种较好的接入网结构。
4.EPON广域网连接拓扑结构
EPON 网络采用一点至多点的拓朴结构,取代点到点结构,大大节省了光纤的用量和管理成本。无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、 放大器和激光器,减少了中心局端所需的激光器数目,并且OLT由许多ONU用户分担。而且EPON利用以太网技术,采用标准以太帧,无须任何转换就可以承 载目前的主流业务——IP业务。因此EPON十分简单、高效、建设费用低、维护费用低,是最适合宽带接入网需求的。
EPON与APON光路结构类似,都遵循G•983协议,最终它将以更低的价格、更宽的带宽和更强的服务能力取代APON。一个典型的EPON系统也是由OLT、ONU、ODN组成的,如图3-70所示。
如图3-70所示,光信号通过光分路器把光纤线路终端(OLT)一根光纤下行的信号分成多路给每一个光网络单元 (ONU),每个ONU上行的信号通过光耦合器合成在一根光纤里给OLT。因而EPON中包括无源网络设备和有源网络设备。无源网络设备包括单模光缆、无 源光分路器/耦合器、适配器、连接器和熔接头等。它一般放置于局外,也称之为局外设备。无源网络设备十分简单、稳定可靠、寿命长、易于维护、价格极低。有 源网络设备包括中心局机架设备、光网络单元和设备管理系统(EMS)。中心局机架上插装光纤线路终端、网络界面模块(NIM)以及交换模块(SCM),因 此以上3种设备也统称为中心局机架设备。
中心局机架设备提供EPON系统与服务提供商核心的数据、视频和话音网络的接口。它也通过设备管理系统与服务提供商的核心运行网络相连接。