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3.6.6 光纤接入网广域网连接拓扑结构设计

2007-07-14 11:45 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章主要将介绍以上各种主要网络拓扑结构,以及网络拓扑结构的绘制、不同规模的企业局域网拓扑结构设计思路和典型的广域网接入方式的拓扑结构设计方法。本节介绍的是光纤接入网广域网连接拓扑结构设计。

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3.6.6  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。
图3-66  总线型光纤接入网基本网络结构
这种结构属串联型结构,优点是共享主干光纤,节省线路投资,增删节点容易,彼此干扰较小;缺点是共享传输介质,连接性能受用户数多少影响较大。
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。
图3-67  光纤环接入网基本网络结构
这种结构的突出优点是可实现网络自愈,即无须外界干预,网络即可在较短的时间里从失效故障中恢复所传业务。缺点是连接性能差,因为也是共享传输介质的,所以通常适用于较少用户的接入中;而且故障率较高,故障影响面广,只要光纤环一断,整个网络就中断了。
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。
图3-68  有源单星型光纤网基本网络结构
这种结构接入方式的优点主要表现为用户之间互相独立,保密性好;升级和扩容容易,只要将两端的设备更换就可以开通新业务,适应性强。缺点是成本太高,每户都需要单独的一对光纤或一根光纤(双向波分复用),要通向千家万户,就需要上千芯的光缆,难于处理,而且每户都需要专用的光源检测器,相当复杂。
(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。
图3-69  有源双星型基本网络结构
这种网络结构的优点是灵活性较强,中心局有源节点间共用光纤,光缆芯数较少,降低了费用。缺点是有源节点部分复杂,成本高,维护不方便;另外,如要引入宽带新业务,将系统升级,则需将所有光电设备都更换,或采用波分复用叠加的方案,这比较困难。
(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。
图3-70  EPON基本网络结构
OLT放在中心机房,ONU为用户端设备。ODN(Optical Distributed Network,光纤分配网)是光配线网,主要由一个或数个光分离器(Splitter)来连接OLT和ONU,用于分发下行数据并集中上行数据。OLT既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外,还可以针对用户的QoS/SLA(服务水平协议)的不同要求进行带宽分配,网络安全和管理配置。Splitter是一个简单设备,它不需要电源,可以置于全天候的环境中,一般一个Splitter的分线率为2、4或8,并可以多级连接。在EPON中,OLT到ONU间的距离最大可达20km,如果使用光纤放大器(有源中继器),距离还可以延长。
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。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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