光纤接入网广域网连接拓扑结构设计

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。

 

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。

 

这种结构的突出优点是可实现网络白愈，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。

 

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。

 

这种网络结构的优点是灵活性较强，中心局有源节点问共用光纤，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。

 

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 eoS／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问的距离最大可达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。