毕业设计（论文）EPON以太无源光网络设计

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1、沈阳工程学院毕业设计 摘要摘 要网络融合实现全业务接入已经成为接入网发展的必然趋势，EPON技术在接入速率、带宽效率、分光比和全业务承载能力以及安全性方面都具有明显优势从而成为光纤接入时代的优选技术。EPON网络以光纤为传输媒质，使用以太网协议作为网络传输协议，利用PON的拓扑结构实现数据、语音及视频的综合业务接入。EPON系统主要由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）和ODN（光分配网）组成，OLT为局端设备提供丰富的PON口用于连接ONU设备，ONU是用户端设备提供相应的数据和语音接口实现用户业务的接入实现。EPON网络是采用FTTB方式组建，从OLT到ONU采用WDM技术实现单纤双

2、向传输，并使用不同的VLAN标签来标记相应的用户业务流量。本文通过一个小区用户实际业务需求为案例，合理规划相应用户业务数据新建EPON接入网络，通过对OLT和ONU设备进行相应的硬件和数据配置为小区400用户提供电话和宽带业务服务。关键词 以太无源光网络，光线路终端，光网络单元I沈阳工程学院毕业设计 AbstractAbstract Using network convergence to achieve full-service access has become an inevitable trend of the access network. EPON technology takes

3、 advantages in the access speed, bandwidth efficiency, the load-bearing capacity of whole business and security which obviously becomes the preferred technology in access times.EPON network take fiber optics as the transmission medium, using Ethernet protocol as its network transmission protocol, ta

4、king the PON topology to realize the integrated services of data, voice and video access. EPON system is mainly composed by the OLT (Optical Line Terminal) which provides a lot of PON equipments to connect ONU equipments, ONU (Optical Network Unit) which provides the corresponding data and voice use

5、r interfaces to achieve service access and ODN (Optical Distribution Network). EPON network is formed in the way of FTTB, which using WDM technology to achieve two-way transmission between the ONU and the OLT. It uses different VLAN tags to identify various of users access traffic.By studying the ac

6、tual business needs of a cell, according to the business data this paper rationally designs a new user EPON access network, which provides telephone and broadband business services for a 400 users cell through configuring the hardware and the corresponding data of the OLT and ONU devices.Keywords EP

7、ON, OLT, ONUII沈阳工程学院毕业设计 目录目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1接入网的现状11.2接入网的发展方向11.3 EPON网络解决方案2第2章 EPON接入实现32.1 EPON网络介绍32.2 EPON网络基本原理42.3 EPON网络组网应用6第3章 业务实现原理83.1语音业务实现83.1.1语音业务介绍83.1.2 H248协议的定义与作用93.1.3同一MGC控制下用户呼叫控制过程93.1.4不同MGC控制下用户呼叫控制过程113.2数据业务实现123.2.1数据业务基本网络结构图123.2.2 数据业务IP网络实现分析13第4章 工程案例设计1

8、44.1工程网络设计规划144.1.1实际业务需求144.1.2主要解决问题144.1.3实际组网方案154.2业务数据规划164.3组网设备介绍及单板配置174.3.1 OLT（MA5680T）设备配置174.3.2 ONU（MA5620E）设备配置184.4OLT及ONU数据配置194.4.1管理配置194.4.2宽带数据配置214.4.3 语音数据配置224.5 BAS(MA5200G)数据配置234.5.1BAS业务基本实现方法234.5.2基于VLAN绑定用户接入数据配置23结论26致谢27参考文献28III沈阳工程学院毕业设计 第1章 绪论第1章 绪论1.1接入网的现状 接入网作为

9、电信网络最靠近用户的末梢，随着网络的演变和用户需求多样化的发展，经历了从铜线接入方式（提供单一话音业务）、光纤接入方式（主要提供语音业务和少量数据业务）、综合接入网（可同时提供语音、数据和宽带业务）等多个网络发展时期。网络的发展主要取决于不同时期用户对不同业务的需求，网络发展初期PSTN网络建设主要用于提供TDM话音业务和少量的宽带接入业务，而用户对宽带业务的需求则推动了PSTN、ATM/IP城域网的发展，而人们对数字电视等新业务的需求则组建了广电网络用于提供CATV业务。由于用户对各类业务应用的需求不同导致各种网络的建设工程量巨大，为了提供语音业务，有独立的PSTN 网络；为了解决用户宽带上

10、网业务，有专门的数据网；为了提供CATV业务，有专门的广电网络等等。各个网络互相独立，导致网络接入层重复建设,且接入网侧网络性能不高等缺陷1。近年来，我国电信网络发展迅速，取得了巨大成绩，综合通信能力明显增强。但是，随着产业界的融合趋势，电话网、计算机网、有线电视网趋于融合，网络面临的压力越来越大。网络面临着负荷在不断增大，业务需求也趋于多样化，运营商必须提供越来越多的多媒体业务才能吸引住用户，而这些新型的多样性业务，是目前PSTN和数据网络所难以提供的。与此同时，飞速发展的数据网已经对PSTN和数据业务形成分流，并将逐渐成为承载话音业务的基石，运营商已经积累了丰富的VoIP运营经验。在这一发

11、展背景下，基于软交换技术的NGN网络应运而生。NGN又称为下一代网络，是电信史上的一块里程碑，它属于一种综合、开放的网络构架，提供话音、数据和多媒体等业务。NGN的发展主要是通过网络的升级改造实现现有的电话网络、数据网络和有线网络进行融合形成一张业务丰富功能功能齐全可扩展性高业务拓展方便的综合网络。1.2接入网的发展方向面对网络业务的多样化和用户综合业务的接入需要，网络融合实现全IP网络的发展成为解决接入网未来发展的目标。从技术发展上来看，传统的电话网、数据通信网以及有线电视网三大行业的技术差别正在逐步消失，技术的融合将进一步引发网络融合、业务融合及产业融合。下一代网络是可提供包括话音、数据和

12、多媒体等业务的综合的、开放的网络，其发展趋势可概括为：网络设备构件化、网络互通网关化、接入技术多样化、网管一体化、终端智能化、业务交换控制功能分离和核心网络分组化。对于当前NGN、3G、IPTV业务的深入开展加速了运营商网络转型，下一代电信网络架构下的承载网就是电信级IP网络，电信级IP网络包括IP核心网和IP接入网。IP核心网是一个三层架构的IP网络，接入网是二层网络架构。随着IP网络的广泛应用，IP网络成为未来网络融合的核心，电信运营商都把建设面向IP业务的电信基础网作为其网络建设重点。接入网连接用户与核心网，是IP网络建设中非常重要的一环。当前的IP接入网，不但要实现互联网业务的接入，还

13、要实现IPTV、语音、大客户等多种业务的接入。在此背景下基于IP方式实现全业务接入的EPON（以太无源光网络）得到全面发展和规模化应用。1.3 EPON网络解决方案EPON网络技术是将以太网技术与无源光网络（PON）技术结合起来，以光纤为传输媒质，使用以太网协议作为网络传输协议。它通过一个单一的光纤接入系统，采用点到多点拓扑结构在千兆以太网光纤接入网络实现数据、语音及视频的综合业务接入，以光纤到楼的方式组建网络解决了接入网的带宽瓶颈问题并具有良好的经济性。在EPON网络的组建部署中需要根据网络用户数量、用户业务需求、后期网络扩容等因素合理选择网络设备，合理配置设备单板保证网络带宽容量实现各种业

14、务需求，合理规划网络接口对接和单板冗余保护保证网络的稳定性。另外在采用光纤部署网络时需根据小区物理环境和用户数量等因素合理选择EPON光网络组网模式保证网络的接入容量、冗余保护和光损耗在合理范围之内，根据用户数量及不同业务需求合理规划网络带宽实现网络优化。在本次工程实例中主要根据小区400用户业务需求根据上述考虑合理规划新建网络，并对组建的EPON 网络单元进行业务数据配置实现网络的规划组建和业务开通2。最终通过此网络的规划组建配置实现小区用户语音业务、数据业务、视频业务和后期网络业务应用的综合接入。在这个过程中通过对数据规划，设备选择、网络组建方式规划、硬件配置、软件配置等过程全面了解新一代

15、网络的演进和发展。2沈阳工程学院毕业设计 第2章 EPON接入实现第2章 EPON接入实现2.1 EPON网络介绍EPON网络技术是将以太网技术与无源光网络（PON）技术结合起来，以光纤为传输媒质，使用以太网协议作为网络传输协议。它通过一个单一的光纤接入系统，采用点到多点拓扑结构在千兆以太网光纤接入网络实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、采用无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。所谓“无源”是指光分配网络中不含有任何有源电子器件及电子电源，全

16、部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。它们在物理层采用了PON技术，在数据链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强；灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等3。EPON可以实现 语音、数据、视频、移动业务的融合。EPON系统主要由OLT（光线路终端），ONU（光网络单元），ONT（光网络终端）和ODN（光分配网）组成，处于网络的接入网层面，主要适用于宽带业务的光纤接入。其网络结构原理图如图2.1所示： 图2.1 EPON网络基本结构 如上图所示EPON网络的基本组成单元为光线路终端

17、（OLT）和光网络单元（ONU），其光纤网络传输EPON通信系统带宽超过1Gbit/s，传输距离达到20km，光纤传输采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），网络侧仅需一根主干光纤和一个OLT，在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户。上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。有源网络设备包括中心局机架设备（OLT）、光网络单元（ONU），光网络单元（ONU）给用户提供数据、视频和电话网络与PON之间的接口。ONU最初的作用是接收光路信号，转换成用户所需的格式（以太网、IP广播、电话、T1/E1等），OLT设

18、备则通过光纤连接到IP核心网络。局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本1。EPON作为一种新兴的接入网技术，非常适合光纤接入网络（FTTB/FTTH）建设，从运营商的角度来看：无源的特性可以降低建设、管理和运营成本，提高投资回报率，增加新的赢利机会；EPON网络的体系结构非常适合接入网建设，使运营商可以快速有效地开展业务并易于进行网络扩展；EPON提供的高带宽将满足用户对网络带宽日益增长的应用需求，使运营商开展多业务有可靠的网络资源保证；EPON网络的兼容性良好，可以和现有网络很好地

19、融合；EPON在提供上述优点的同时，还具有其他FTTx技术无可比拟的经济性，可以减少投资和长期建设成本。 2.2 EPON网络基本原理EPON网络系统的工作原理，EPON系统采用WDM技术实现单纤双向传输，用上行1310 nm和下行1490 nm波长传送数据和语音，IPTV业务则使用1550nm波长承载。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU间通过无源的光分配网络按照1:16/1:32方式连接。其网络基本实现组网方案图如图2.2所示：图2.2 EPON网络基本网络方案图如上图所示在EPON接入网基本组成中OLT设备通过光纤上

20、行连接到IP城域网和PSTN等其他相关网络，下行通过一根主干光纤连接到分光器通过分光器分光后连接多个ONU终端设备，对于在OLT下行连接到分光器这根主干光纤上不同的业务采用波分复用技术实现不同业务的单钎双向传输，针对光钎传输衰耗和色散对信号的影响在实际工程中对于终端设备的上行数据采用1310nm波长传输，对于宽带数据下行传输主要采用1490nm波长传输，对于后期开展的IPTV业务设备的下行波长采用1550nm实现业务数据的下行传输。另外实际网络中为了分离同一光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术： （1）下行数据流采用广播技术在EPON中，从OLT到多个ONU下行传输数据的过程采

21、用数据广播方式发送。数据以变长信息包的形式从OLT下行广播到多个ONU。每个信息包带有一个EPON包头，惟一标识该信息包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3。也可标识为广播信息包发给所有ONU或发给特定的ONU组（多点传送信息包）。当数据到达ONU时，ONU通过地址匹配，接受并识别发给它的信息包，丢弃发给其他ONU的信息包。在ONU注册成功后分配一个唯一的LLID；OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧，对于其他LLID标记的数据帧作丢弃处理用户数据业务广播接受实现原理说明如下图2.3所示：图2.3 EPON下行数据接收原理图如上图

22、所示OLT侧设备通过分光器连接了3个ONU设备，每个ONU设备下面都连接了相应数量的用户，对于不同用户下行数据的传输在上图中假设每个ONU设备需要接收到发送给自己的对应数据，在OLT设备对不同的ONU设备采用广播方式将自己接受到的下行数据采用广播的方式将数据全部广播到每个ONU设备侧，在ONU设备侧ONU在接受下行数据时根据接受到的数据包头所带的ONU-ID信息判断信息是否与自身ONU-ID相对应，如果对应则接收数据，如果不对应则丢弃数据，通过这种方式每个ONU设备都能够正确的接受到发给自己的所有数据4。 （2）上行数据流采用TDMA技术 OLT接收数据前比较LLID注册列表；每个ONU只在局

23、端OLT设备统一分配的时隙中发送数据帧；分配的时隙（通过测距技术）补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞，其上行基本原理示意图如下图2.4所示：图2.4 EPON上行数据传输原理图如上图所示OLT侧设备通过分光器连接了3个ONU设备，每个ONU设备下面都连接了相应数量的用户，对于一个OLT设备下连接的3个ONU设备，OLT设备则每个ONU设备进行相应的编号，对于ONU设备的上行数据流OLT设备给每个ONU设备分配不同的时隙，在终端ONU设备侧对应的ONU设备只有在OLT设备分配给自己的时隙时间段中才能发光完成上行数据的传送5。2.3 EPON网络组网应用在接入网接入方式的选择上

24、，接入方式的选择主要由新形势下网络用户对宽带资源的高度需求和网络服务的综合接入实现方式决定： （1）带宽需求：随着网络宽带用户数量的增加，各种宽带业务的应用，以及人们对上网业务、网络游戏、视频通信、IPTV等业务的高带宽需求对新形势下接入网所提供的带宽提出了很高的要求，因此新一代网络的最基本要求是为每个用户提供比现在高很多且要有很强的带宽扩展性能。 （2）各种网络应用的综合接入实现网络融合：下一代接入网的应用，需要支持现有网络提供的各种业务，让用户在业务使用上不会有大的变化。对于网络的建设要保证网络的兼容性，对于已经组建成规模的网络要保证在其网络架构之上完善和发展相互兼容。就当前用户数量多，用

25、户对新新业务的需求量大的特点，且在“光进铜退”背景下大量采用FTTB模式进行的网络建设已成规模，鉴于以上因素考虑对于接入网的组建则选择已光纤接入的方式组建。对于光纤接入方式组建的接入网络具有如下相应的优势： （1）传输容量大。光纤工作频率很高，其可开发传输容量很大。 （2）传输速度快。光纤接入能够提供100Mbps、1000Mbps的高速带宽。 （3）通信质量高。光纤介质纯度极高，中继站的数量较少，提高了通信质量。 （4）衰减小损耗低。光纤每公里衰减比大容量通信同轴电缆衰减要低很多。 （5）防干扰性能好。光纤不受电气信号和雷电干扰，保密性好。 （6）扩容便捷。在无需更换任何设备情况下能够将现有

26、宽带业务链路升级。 （7）传输距离远。光纤连接距离可达70公里。 （8）体积小，重量轻。同时有利于施工和运输。 （9）节约有色金属。光纤本身是非金属且原料广泛。 基于光纤传输架构的网络IP化融合的发展方向，EPON接入方式则成为现时期接入网的最佳实现方式。根据网络光线路终端布放位置组网一般有以3种方式： （1）OLT放置于中心机房（即交换机房、数据机房等现有机房），其特点为覆盖范围大，便于操作和 管理，适于早期用户比较少或集中管理的场景。 （2）远端中心机房，其覆盖范围适中，便于操作和管理，同时兼顾容量和资源。 （3）户外机房或小区机房，其特点为节省光纤但管理和维护困难，覆盖范围比较小，需要解

27、决供电问题，一般不建议采用这种方式6。OLT位置的选择，主要取决于实际的应用场景，一般建议将OLT放置于中心机房，便于维护与管理，节省运维成本，同时便于资源共享，节省资源。在网络组建过程中光纤传输线路的选择需要考虑光纤衰耗的影响，在设计网络结构时要保证光功率在正常收发范围之内。在EPON网络在确定网络OLT和ONU的网络结构布放后主要考虑网络线路的设计，在光纤网络的设计中主要考虑光纤的衰耗设计要求。对于EPON工程，可根据下列接光接入网常用的工程数据估算本工程ODN的传输损耗：工程建议ODN衰耗：1026db（一般为22dB）；单模光纤衰耗：0.34 dB/km；光纤跳纤、尾纤插入损耗：0.1

28、db0.3db；法兰盘插入损耗：0.4db；1:2分光器插入衰耗：3db；1:4分光器插入衰耗：6db；1:8分光器插入衰耗：9db；1:16分光器插入衰耗：12db；1:32分光器插入衰耗：15.5db ；OLT光功率：接收：-1-24db（1310nm）发送：+2-3db（1490nm）；ONU光功率：接收：-3-24db（1490nm） 发送：-1+4（1310nm）；对于OLT和ONU设备正常的收发光功率如下，在实际工程设计中要确保网络光功率衰耗值在相应设备的收发光功率范围之内7。根据ONU（光网络单元）布放原则,EPON网络的组建模式可分为以下三种：光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（

29、FTTB）、光纤到节点（FTTN）等。 （1）FTTH方式：即光纤到户方式适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置分光器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或集线器供多个设备连接。 （2）FTTB方式：适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置分光器，从交接箱引出光缆至大楼。ONU放置在大楼交接间，通

30、过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。在这种情况下，建设时需要根据用户带宽需求及数量选择合理的分路比。 （3）FTTN方式：是带宽与投资的折衷，FTTN在满足用户带宽需要的前提下，采用最新的数字用户线（DSL）技术，尽量使用长的双绞线，以提高ADSL接入复用器（DSLAM）节点的用户容量，从而减少节点数量，减少投资和维护成本。 面对小区用户宽带业务需求情况差异，本次工程初期首先为用户提供宽带上网和VOIP语音业务，同时为后期将要开展的VOIP业务和相应的数据增值业务做好准备，对于本次建成的网络将可以为用户提供足够的带宽，实现高质量的数据接入业务、VOIP业务、IPTV流媒体业务。网络要具备良好的

31、扩展和升级能力，在未来可以有效支持三网合一的业务需求。7沈阳工程学院毕业设计 第3章 业务实现原理 第3章 业务实现原理3.1语音业务实现3.1.1语音业务介绍由于IP网络的快速发展，IP网提供的业务越来越多。同时，原有的电路交换网（如PSTN网）仍然拥有大量的用户，为了能让这些用户使用IP网络提供的服务，需要提供不同网络之间互通的网关设备。IP电话网关设备主要完成三个方面的功能： A完成IP电话互通，将PSTN用户的话音进行编码、组包后在IP网上传输，同时将IP网来的数据包解包、解码后交给PSTN用户； B处理信令消息； C负责网关内部资源管理，及呼叫连接过程的管理；随着用户数量及对业务需求

32、的增加，网关在规模上要不断扩大，这对网关结构在可扩展性、安全性方面及组网的灵活性提出了更高的要求。由此，提出了将业务、控制和信令分离概念，即将IP电话网关分离成三部分： 信令网关SG、媒体网关MG和媒体网关控制器MGC。SG负责处理信令消息，将其终结、翻译或中继；MG负责 处理媒体流，将媒体流从窄带网打包送到IP网或者将从IP网接收的数据解包后送给窄带网；MGC负责MG的资源的注册和管理，以及呼叫控制。这些分离网关结构的重要特点是将控制智能集中到网络中来，即少量的MGC中。在这种分布式的网关体系结构中，MG和MGC之间采用的是H.248协议，SG和MGC之间采用SIGTRAN协议。采用上述分离

33、网关思想的IP电话系统网络结构如下图3.1所示：图3.1 IP电话网络基本结构示意图 如上图所示网络中软交换用户通过用户线连接到AG设备提供的语音接口上，AG设备通过H248协议完成AG设备与MGC设备的信令连接，MGC则通过其他相应协议完成与SG及其他MGC设备的连接通信。对于软交换网络与其他语音网络如PSTN的连接则通过信令网关SG和中继网关TG设备完成连接。该网络有两类网关：接入简单电话终端的接入网关（AG）和支持PSTN互通的中继网关（TG），两类网关均通过网关控制协议受MGC的控制。通过RTP完成端到端IP语音数据的传送。TG负责桥接PSTN和IP网络，在MGC的控制下完成与PSTN

34、用户的交互。对于EPON网络语音业务的实现主要是通过ONU设备在语音网络中提供的MG网络单元功能通过H.248协议与MGC设备完成对接在MGC设备的控制下实现语音业务的接入，在网络语音业务的主要配置就是完成H.248协议的参数设置完成对接8。3.1.2 H.248协议的定义与作用H.248协议是ITU-T制定的媒体网关控制协议，用在媒体网关控制器（MGC）和媒体网关（MG）之间的通信。主要功能是建立一个良好的业务承载连接模型，将呼叫和承载连接进行分离，通过对各种业务网关如TG（中继网关）、AG（接入网关）等的管理实现分组网络和PSTN网络的业务互通。H.248协议将媒体流控制和呼叫处理等智能工

35、作卸载到软交换上，使媒体网关成为简单的设备，简化了本地接入设备的设计，它提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。该协议在构建开放式的多网融合的NGN中，发挥着重要作用。H.248协议定义的连接模型包括终端（termination）和关联域（context）两个主要概念。 （1）终端：终端是一种逻辑实体，用来发送/接收媒体流和控制流，终端可以分为半永久性终端和临时性终端两类。半永久性终端代表物理实体的终端，称为物理终端，其代表一个TDM信道的终端可以提供语音接入服务实体；临时性终端只有在网关设备使用它的时候才存在，一旦网关设备不使用它，立刻就被释

36、放掉。例如我们稍后配置中常见的MG中的RTP资源，只有当MG使用这些资源的时候，这个终端才存在。终端可用Termination ID进行标识，Termination ID由MG分配。终端是 MG中的逻辑实体，能发送和接收一种或多种媒体，在任何时候，一个终端属于且只能属于一个上下文，可以表示时隙、模拟线和RTP（real time protocol）流等。终端类型主要有半永久性终端（TDM信道或模拟线等）和临时性终端（如RTP流，用于承载语音、数据和视频信号或各种混合信号），用属性、事件、信号、统计表示终端特性9。 （2）关联域：表示一组终端之间的联系，它描述终端之间的拓扑关系。H.248协议传

37、输层协议可以采用UDP协议，通讯端口号固定为2944。一个通话的建立过程就是终端和SS之间建立连接，SS根据终端发出的事件指令建立它与其他终端的一个关联域，在这个关联域中设置相应的RTP资源和参数设置完成通话的建立和释放过程。3.1.3同一MGC控制下用户呼叫控制过程在同一MGC控制下的用户通话过程主要是MGC设备根据其连接的MG设备下的不同用户设备信息通过信令分析完成MG设备下接用户间通信链路的建立完成通话和通话结束后释放链路资源。同一MGC控制下用户通信的网络结构及功能单元结构如图3.2所示：图3.2 同一MGC控制下语音网络结构原理图 如上图所示用户1和用户2通过用户线分别连接到MG设备

38、上实现用户接入，在MG设备的上行则连接到与其对应的MGC设备上实现MGC的管理控制，在MGC侧设备连接到对应的信令网关SG设备上完成信令的控制连接。通话过程中用户网关检测用户的摘机信息和MGC设备交互信令信息完成呼叫控制过程，上图中在同一MGC控制下的两个用户间信令交互和通话建立及链路释放整个通信过程具体分析如下： （1）主叫MG对应的用户摘机，网关通过命令把摘机事件发送给MGC，MGC收到用户摘机消息后，回应答消息。 （2）MGC收到主叫用户摘机事件消息以后，指示网关给终端发送拨号音，并把拨号计划发送给H.248网关，要求根据拨号计划收号，并同时检测挂机和拍叉簧事件的发生。网关设备回复相应的

39、响应消息。 （3）用户拨号，终端对所拨号码进行收集并将号码发送给MGC。 （4）MGC在MG中创建一个新的关联域并在关联域中加入相应拨号用户和RTP终端，MG返回响应，分配新的连接描述符，新的RTP终端描述符。 （5）MGC进行被叫号码分析后确定被叫终端，设置被叫测媒体参数。网关返回响应，分配新的连接描述符，新的RTP终端描述符。 （6）MGC发送命令给主叫侧终端设备，修改主叫侧终端的属性并请求MG给主叫侧终端放回铃音。MG 返回响应进行确认，同时给主叫侧终端放回铃音，MG设备检测被叫用户摘机状态。 （7）被叫用户摘机，被叫侧网关把摘机事件通知MGC。MGC返回响应。 （8）MGC修改被叫侧终

40、端用户半永久性资源的属性，设置需要检测的事件为挂机事件，并且停止放任何信号音。 （9）主叫和被叫终端都知道了本端和对端的连接信息，可建立呼叫进行通话。（10）主叫和被叫用户间进行通话，此时MG随时检测用户状态。 （11）收到被叫用户的挂机事件，MGC 给MG 发送修改被叫用户属性指令，请求网关进一步检测终端发生的事件，如摘机事件等。 （12）MGC收到被叫用户的挂机事件后，就向网关设备发送挂机消息，把关联域中的所有的半永久型终端和临时的RTP终端删除，从而删除关联拆除呼叫，网关设备返回响应确认10。 3.1.4不同MGC控制下用户呼叫控制过程不同MGC控制下的用户通信过程需要在主叫用户对应MG

41、设备与MGC设备建立连接后通过本地的MGC设备的控制管理与被叫用户端MGC设备建立连接，通过被叫侧MGC设备完成被叫用户的网络连接建立。在通信过程中MG设备需要通过TG设备提供的中继续线路完成与对端用户的通话，其基本网络结构及功能单元如下图3.3所示：图3.3 不同MGC控制下语音网络结构原理图 如上图所示用户1和用户2分别连接在MG1和MG2下面，对于两个用户间的通话需要由MGC1和MGC2之间建立连接分别控制MG1和MG2共同完成用户间通信的建立和释放，其具体通信过程分析如下： （1）主叫用户摘机拨号后，MG1通过号码分析，发现是一个出局呼叫，占用到TG1的中继并生成地址消息发给SG1，S

42、G1将地址消息转发给SS。 （2） MGC收到地址消息进行号码分析和路由选择，判断是一个通过TG2出局到MG2的呼叫。 （3）MGC指示TG1创建一个关联域，在此关联域中加入指定的中继类型终端，并让TG1选择一个RTP类型终端。 （4）TG1向MGC回复消息，内容包括RTP终端、TG1的IP地址、端口号等。 （5）MGC指示TG2创建一个关联域，在此关联域中加入指定的中继类型终端，并让TG2选择一个RTP类型终端，同时将TG1的属性下发给TG2。 （6）TG2将RTP终端、TG2的IP地址、端口号及语音算法等信息发给MGC。 （7）MGC确认TG1和TG2都准备好后，向SG2发送地址消息,SG

43、2将地址消息转发给MG2。 （8）MG2收到地址后分析号码，给被叫用户振铃，同时回复ACM消息给SG2。 （9）SG2将ACM消息转发给SS，SS将TG2的属性下发给TG1。 （10）TG1向MGC发Reply消息，SS向SG1发ACM消息。 （11）SG1将ACM消息转发给MG1，MG1给主叫用户放回铃音。 （12）被叫用户摘机，MG2回消息给SG2，SG2将消息转发给MGC。 （13）MGC向TG1发消息让其准备好与TG2的媒体流通道。 （14）TG1向MGC回复消息，准备好与TG2的媒体流通道。 （15）MGC向SG1发ANM消息，SG1通知MG1接通主叫用户。 （16）主叫和被叫用户建

44、立通话，MG设备随时检测用户通话状态。 （17）被叫挂机，MG2发REL消息给SG2，SG2将REL消息转发给MGC。 （18）MGC向SG1发REL消息，SG1通知MG1给主叫用户放忙音。 （19）MGC向TG2发Subtract消息，删除终端和关联域，释放资源。 （20）MGC向TG1发Subtract消息，删除终端和关联域，释放资源。 （21）TG1、TG2向SS发Reply消息，通话结束。3.2数据业务实现3.2.1数据业务基本网络结构图在本次接入网组建中，宽带业务主要是通过网络运营商根据不同用户分配不同的VLAN来区分不同用户的业务数据。业务在网络中通过网络单元将带有不同VLAN标签

45、的用户数据业务流量透明传输到上层设备，并在宽带接入服务器中进行账号密码的相应认证最后到达IP城域网最后通过城域网中路由设备的路由转发功能实现业务互通。其网络基本结构图如下图3.4所示：图3.4 EPON接入网络基本结构图 如上图所示对于用户数据业务的实现其主要网络设备单元为光网络终端设备ONU，其提供宽带数据业务用户接口，并对用户数据打上VLAN标签后进行IP封装，在通过OLT设备汇聚后到达BAS设备进行VLAN标签剥离以及认证计费后通过IP路由到达因特网。在实际工程中作为接入网络终端单元数量比较多，其提供的宽带接口也比较丰富，对于如此数量众多的终端设备，其提供光纤上行到达分光器，由于在网络中

46、采用了分光器设备其基本功能将一路光源分解成32路光源用于连接ONU设备单元，节约了网络的光纤资源，另外作为局端OLT设备以华为MA5680T设备为例其每块业务单板提供4个PON口用于连接终端，分光器的分光作用，其一块单板提供4个接口连接1:32分光后其每块设备单板提供的设备终端接入数量将达到128个，每个ONU设备提供24个宽带接口就可以实现两千多用户的宽带接入，由于设备业务单板最大接入容量达到使多块可一提供强大的用户接入能力，在网络设计中由于设备主要为OLT和ONU设备，通过无源设备分光器实现了用户的大容量接入，节约了大量光纤资源降低了网络维护成本，具有很好的实际工程意义11。3.2.2 数

47、据业务IP网络实现分析在本次工程中用户首先通过5类网线连接到ONU（华为MA5620E）设备提供的FE接口，此设备通过光纤连接到局端OLT设备，OLT设备再经过网络三层交换机的汇聚后连接到城域网设备BAS（宽带接入服务器）。在用户接入网络时，其数据流量在经过ONU设备接口时，设备会给不同用户的流量打上相应的VLAN标签，当数据流量通过OLT和上面的三层交换设备时，他们将带有VLAN标签的业务数据进行透传到达上层的BAS设备。当数据到达了BAS设备相应接口时BAS设备就会根据用户数据的VLAN标记，确认用户接入网络的方式并对用户进行认证授权计费等功能后用户可以正常上网。在实际工程中假设用户侧所使

48、用ONU设备为华为MA5680T设备，其提供24个用户宽带接口FE口，在实际配置中假设每个FE口提供给一个家庭使用，在这种情况下对于不同端口的数据采用24个VLAN标签来区分，假设其VLAN 范围是101到124分别对应到设备侧24个端口，当第一个FE口用户数据流量到达时设备就会对数据打上VLAN标签101，在带有VLAN标签的数据达到OLT设备后，OLT设备对数据VLAN标签进行分析，查看设备上行端口是否允许带有VLAN标签101的数据传输，如果没有则判断数据为非法数据将其丢弃，如果设备上行端口允许此VLAN标签数据上行，则OLT设备将到达的数据直接从上行端口向上传输，在用户数据到达BAS设

49、备后，其设备根据进入设备相应端口数据所带的VLAN标签101判断数据是属于哪个域的，在与此VLAN对应的域中配置了与此VLAN标签用户所对应的用户地址池用于给用户分配合法地址，并配置了用户上网所需要的帐户和计费认证方式等等，在用户输入的帐号和密码信息核对通过后，BAS设备将对应端口带有相应VLAN标签的数据标签剥离后通过数据IP封装的携带的路由信息及自身的路由功能完成数据的路由传输。实际用户对于业务有不同的应用需求，网络用户的接入方式也有所不同。在实际网络中用户的接入方式主要有PPPOE、DHCP、静态用户接入等方式，用户接入认证主要有PPP认证、VLAN绑定认证和WEB认证等方式。对于不同的

50、用户接入和认证方式，业务的接入实现主要是在BAS设备上对用户数据的配置不同而决定，用户侧和局端OLT设备主要是对用户VLAN数据透传到达BAS设备而已。在本次接入网用户接入中用户接入方式主要选择DHCP接入方式以及WEB绑定认证的方式实现用户业务接入。在用户DHCP接入和绑定认证的方式下用户首先通过DHCP获取IP地址，用户数据经过OLT和三层交换设备透传到达BAS设备后VLAN在BAS设备终结，BAS设备通过ACL（访问控制列表）控制用户在在未经过认证前只能访问相应的WEB认证服务器，此时BAS设备作为认证客户端与用户认证服务器配合完成用户的认证过程，最后用户通过认证后可以正常实现Inter

51、net访问12。14沈阳工程学院毕业设计 第4章 工程案例设计第4章 工程案例设计4.1工程网络设计规划4.1.1实际业务需求本次工程设计案例中，根据调查确定这个小区有10幢楼房，每幢楼包含40个住户单元，共有400个住户单元。另有其他相应的商业店铺和机关单元若干。由于小区主要以住户宽带需求为主故本方案主要考虑住户的接入初期为用户首先提供宽带上网和语音业务，后期需要开展IPTV及其他数据增值业务，后期商业、机关的接入问题可根据实际情况调整。在本次工程前期规划中主要是满足400住户单元的宽带和语音需求，且网络的部署需要支持后期其他业务的开展并有足够的扩容空间。4.1.2主要解决问题 （1）用户数

52、据带宽需求分析由于用户对网络资源的需求及使用日益增多，为了保证新组建的接入网络能够适应用户上网速率的需求，在本次工程前期规划中为每个用户单元规划宽带基本带宽为2M，作为本次工程规划用户为400户，用户数据总保证带宽需要达到800M，应后期可能存在的其他用户更高带宽的需求，本次部署需要保证网络的基本带宽为1G，另外作为后期网络业务IPTV的推广应用，高带宽的保证是满足视频业务实现的前提，以现有用户数量为基础，作为后期网络视频业务的推广应用，需要有1G带宽资源作为本小区后期视频业务基本带宽保证，应上述网络业务应用需求，这次网络数据规划基本带宽为1G用于满足用户宽带数据的应用需求，在总体网络部署中需

53、要实现网络带宽方便快捷的扩容到2G带宽用于实现视频业务应用。 （2）网络对接及部署分析本次工程采用EPON接入方式组建网络，其网络基本单元为局端OLT设备和终端ONU设备，通过光纤和无源设备分光器将ONU和OLT连接起来组组建网络。在本次工程中规划为400个用户单元，作为终端设备ONU，假设其提供的网络接口数量为20个，则需要的网络设备为20个左右。由于网络宽带业务和后期视频业务带宽需求达到2G，即10个ONU设备需求总带宽为1G，而作为EPON网络OLT侧设备每个PON口提供的带宽为1G，则网络总体需要OLT侧为2个PON口，每个PON口为下面所接的10个ONU设备提供高达1G的带宽资源。另

54、外每个PON口下接10个ONU设备时选择1:16分光器可以满足用户接入需求和扩容需求。一般而言EPON网络的光纤传输损耗为22db，而1:16分光器的插入损耗为15.5db在传输损耗范围之内，另外工程中光纤传输采用单模光纤传输，其光纤的损耗小于0.34 dB/km，假设小区到机房距离为5km，其光纤损耗也在2db之内，满足网络的光纤传输损耗。在本次工程中分光器选择部放在小区旁光交中，从局端OLT设备直接通过一根光纤连接到小区光交中，再从光交通过2个1:16分光器分光后分别连接到小区ONU设备单元。这种部署方式减少了光纤的连接投资，从OLT侧到小区光交只需要一根光纤实现了20多个终端设备的接入。

55、另外在整体传输方案中只需要两个无源设备分光器的接入，简化了网络的部署结构降低了网络的维护成本13。4.1.3实际组网方案本方案使用华为MA5680TOLT和MA5620E系列ONU建设小区宽带，系统在可靠性、标准适用性、安全性、扩展性、可管理性等方面有充分保证和全面考虑，基于这个平台有效开展数据接入业务以及基于IP的话音、数据和视频业务。对于本案例设计中选择华为MA5680TOLT设备，该设备为局端OLT设备，插卡式结构，计划安装在小区内的中心机房。机框配置可以根据用户数量多少选择配置用户PON板和上行板子数量保证网络质量。在OLT设备单板配置中，设备每块用户板可以提供4个PON口，每个PON

56、口下通过分光器最多可以接32台ONU设备,设备的每块上行板子可以提供两个上行GE口提供2.5G上行带宽保证。在这个工程案例中根据用户数量为400个住户单元配置两块PON板和两块上行板可以达到4G的上下行保证带宽且可以实现板子的备份保护，这种单板配置已经足够满足该小区宽带接入和以后的IPTV业务开展需要。在ONU的部署方案中，工作初期目标是为客户提供数据接入服务，后期目标为客户提供IPTV和IP增值业务，本着实用和经济的原则，计划采用华为MA5620E系列产品部署FTTB，光纤到楼栋，采用壁挂式接头箱，ONU出5类线到用户家。MA5620E系列产品可提供24FE+24POTS或16FE+16PO

57、TS或8FE+8POTS接口用户端，用户侧单元可以根据用户密集度选择合适的产品。对于本次工程实际网络组建结构图如下图4.1所示： 图4.1 EPON网络设备组网示意图如上图所示本次工程中心OLT安装在局端机房，采用1:16分光器一次分光，在线路选择时保证光纤衰耗在可靠范围之内。分光器考虑采用地埋方式或者小区内光交接箱内，分光器出来光纤到楼栋，在楼栋安装箱内成端，按照该楼栋户数配置的MA5620E的数量配置纤芯数，每台ONU配置2条纤芯（1芯主用，1芯备用）。从ONU设备上提供的FE口和POTS口出五类线和电话线到达用户家里实现业务接入。在本次工程中，OLT设备上行口通过光纤连接到IP城域网BA

58、S设备中，在实际运营网络中可以根据OLT设备分布数量多少将OLT局端设备通过上行连接到汇聚层交换机（华为S8505）实现汇聚后在连接到上层BAS（华为MA5200G）设备和相应的业务路由器连接到IP城域网和SS,实现综合业务的接入。工程数据规划和配置在本次工程配置中，我们根据实际情况选择MA5620E设备为用户提供24FE和24POS接口提供业务配置，由于小区用户数量较多ONU数量也较多，在下面的网络配置过程和数据规划配置中主要选择一台ONU配置为例，其他ONU的配置相似，其具体网络工程实际组网设备介绍 （1）ONU：华为MA5620E设备，提供24FE口和24POS口提供用户业务接入。 （2

59、）OLT：华为MA5680T设备，插槽式结构根据用户数量合理选择用户PON板数量提供ONU设备接入，通过OLT上行板连接到上层设备，接入IP城域网。 （3）三层交换：华为S8505交换机，它提供丰富的光纤接口，具有很强的汇聚功能将下面连接的很多个OLT设备进行汇聚后连接到上层BAS设备。 （4）BAS（宽带接入服务器）：华为MA5200G设备，其作为作为IP城域网的边缘设备提供各种用户宽带业务的接入、认证、计费等功能，通过其强大的路由功能连接到IP承载网。 （5）SS（软交换）：IP网络核心层设备，完成用户语音业务的呼叫控制功能，以及与PSTN等网络的互联互通完成VOIP业务的实现。由上面的网

60、络设计可以看到EPON作为数据接入解决方案的主要优势：点到多点的网络拓扑结构在逻辑结构上是星形的连接，即每个ONU都是直接连接到局端设备，避免网络的非平衡结构，相比传统的点对点或环状的网络有更强的接入能力和扩展能力，能节省大量干线光纤，减少投资14。从管理的角度来看，采用一套中心管理系统对整个网络进行管理，避免传统接入网管理能力差、分开管理的缺点，同时，能够管理到ONU端端口，为维护、故障排除提供了很大的便利。从维护的角度看，无源光网络采用无源器件，大大减少网络故障点和外围机房配套设施。从网络建设角度来看，采用EPON平台能够做到分期投资，在运营过程中逐步扩容，不浪费任何资源，增加投资回报率。

61、EPON系统具备良好的可扩展性，只要针对小区当前网络规划的情况，增加分光器/板卡等设备，可方便快捷实现对网络的扩展，且不会对现有业务造成任何影响。例如，针对本方案，可以对该小区部分高端客户提供FTTH（光纤到户）接入以及迅速接入周边客户（只需要部署分光器到该用户之间的光纤即可）。4.2业务数据规划对于接入网侧不同用户不同业务的控制，由于IP接入网为二层网络，在数据规划中主要是使用VLAN来区分。在网络中对于用户使用VLAN的业务实现方法与网络的组网结构和网络单元设备有一定的联系，在实际网络数据规划中根据不同性能的设备在网络中的位置选择合理的组网方式合理规划VLAN使业务合理实现优化网络结构。在

62、本次接入网络的组建规划中我们选择用户业务数据在用户侧ONU设备上进行VLAN标签标识，从ONU设备上传的带有VLAN标签的业务流经过网络三层交换汇聚透传到达BAS设备后剥离VLAN标签。在网络的管理中对于接入网络组网单元都分配具体的管理地址实现全网管理。对于本次工程案例中基本数据规划为： （1）VLAN规划：本次工程数据规划中使用二层网络使用VLAN来识别不同业务，在数据整体规划中首先将VLAN分为设备管理VLAN、宽带VLAN、语音VLAN三大部分。在本次设计中规划OLT设备管理VLAN为8，ONU设备管理VLAN为7，语音VLAN为4050、业务VLAN为1001-2000。由于本次工程规划中有400个用户单元，