摘 要

伴随高速率宽带业务的发展，用户对带宽的要求大量提高，这种需求推动传统的PON技术向新一代的PON技术的变更。ITU-T于2005年启动了下一代PON标准的研究。目前，10G GPON的主要标准已正式发布，这必将加快10G GPON的商用进程。而目前国内外主要的通信设备厂商与运营商还没有完全进行10G的GPON网络设备的推广使用，产品种类较少。本文对10G的GPON系统下的光猫设备的关键技术进行研究，这对推动光猫设备的商用进程，降低网络升级成本都具有一定的意义。论文主要内容如下：

首先简要分析了10G的GPON 技术的发展历程，并通过与GPON技术的对比^[1]，论述了10G的GPON技术的优化点和发展方向，并且分析了光猫设备在10G的GPON网络及兼容网络的情况下的实现方式，给出了这两种情况下对于光猫设备的配置方案^[2-4]；其次对光猫的功能实现进行了分析，将光猫设备的功能拆散分配到具体的模块上，并得出了光猫设备的模块化工作原理图。参考分层思想对光猫进行分层研究，分别从物理媒介层，传输汇聚层以及OMCI层及高层对光猫设备进行了分析，给出了物理媒介层及传输汇聚层的实现方式。

最后重点研究了10G的GPON 系统中光猫设备的关键技术中的高速数据接收技术，突发光电技术以及动态带宽分配技术。研究分析了10Gbps高速率信号的接收技术，得到了光猫接收信号的模块实现方式。研究分析了光猫发送光信号采用的突发光发射技术的特点，给出了光猫突发发射机的构成模块，分析了光猫突发信号时激光器由关断到开启时的时延问题，并提出了三种时延补偿的办法。突发模式发射机的消光比反映了信噪比并影响误码率的大小，所以对突发模式发射机来说要求控制消光比，本文给出了控制消光比的实现方法。随着线路和器件的老化，光发射机的功率也会发生变化，本文给出了自动光功率控制的原理，稳定激光器的发射功率。还从光猫的角度针对动态带宽分配技术进行了简要分析，给出了动态带宽分配技术的实现原理。

关键字：无源光通信网络；光猫；突发光电技术；动态带宽分配

Abstract

With the development of high speed broadband services, a large number of user bandwidth requirements increase, the demand-driven changes the traditional PON technology to a new generation of PON technology. ITU-T standard for next-generation PON started research in 2005. At present, the main 10G GPON standard has been officially published, which will speed up the 10G GPON commercial process. At present, major domestic and foreign communications equipment manufacturers and operators have not fully carried out to promote the use of 10G GPON network equipment, product type less. In this paper, the key technologies of 10G GPON optical system under study Cat equipment, which is promoting the process of light commercial cat equipment, reduce the cost of network upgrades have some significance. The main contents are as follows:

First, a brief analysis of the development process of 10G GPON technology, and through comparison with GPON technology, discusses the optimization point 10G GPON technology and development, and analyzes the light cat device 10G of GPON networks and compatible network case implementation, given both cases the light cat device configuration; secondly cat light function realization are analyzed, the function of the optical device to break up a cat assigned to a specific module, and come to light modular working cat schematic device. Reference light cat stratified hierarchical thinking research, respectively, from the physical media layer, transmission convergence layer, and OMCI layer and senior cat light equipment was analyzed, given implementation of the physical media layer and the transmission convergence layer.

Finally, the focus on the 10G GPON system cat-key device technology high-speed data access technology, optical technology and unexpected dynamic bandwidth allocation techniques. Technical analysis of the received signal of 10Gbps high speed to give the cat a received signal light module implementations. Study analyzes the characteristics of light burst of light emitting technology used in optical transmission signal cat, the cat is given the composition of structured light burst transmitter, analyze latency and light cat bursts from the laser is turned off to the and proposed three delay compensation approach. Burst-mode transmitter extinction ratio reflects the impact of the size of the signal to noise ratio and bit error rate, so the requirements for burst-mode transmitter extinction ratio control, this paper presents the realization method of controlling the extinction ratio. With the aging lines and devices, optical transmitter power will change, this paper presents the principle of automatic optical power control, stable transmission power lasers. Also from the angle of the light cat a brief analysis of dynamic bandwidth allocation technique, a principle of dynamic bandwidth allocation technology implementation.

Keywords: PON；Optical modem；Burst Optical Technology；DBA

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景 1

1.2 研究的目的和意义 1

1.3 本课题的主要研究内容 2

第2章 10G的GPON系统分析 3

2.1 10G的GPON系统的网络结构 3

2.2 光猫在10G的GPON系统中的配置分析 4

2.3 本章小结 5

第3章 光猫设备的功能研究 6

3.1 光猫的接口及功能分析 6

3.2 光猫的工作原理分析 6

3.3 光猫的分层研究 7

3.4 本章小结 9

第4章 光猫的关键技术研究 10

4.1 高速率光信号的接收技术 10

4.1.1 光电转换模块 10

4.1.2 电信号处理模块 13

4.2 突发光电技术 15

4.2.1 突发发射的时延补偿 15

4.2.2 突发模式的消光比与功率控制 17

4.3 动态带宽分配技术 20

4.4 本章小结 22

第5章 总结和展望 23

5.1 论文工作总结 23

5.2 研究工作展望 23

参考文献 24

致 谢 25

绪论

研究的背景

随着三网融合的推进，宽带业务的发展，智能电视、视频语音业务、智能家居、物联网等新兴产业带来的新的活力，同时也带来了新的要求。伴随这些业务的业务能力的提升，它们对于用户上下行网络带宽的需求明显增大，从20世纪90年代开始出现的PON(Passive Optical Network：无源光纤网络)技术得以巨大发展，它可以为用户提供高带宽、全业务的接入平台，短短二十年便已经经历了APON（BPON）、EPON、GPON几个系统阶段。

而由于用户实际带宽需求不断的增加，EPON/GPON技术所提供的带宽会在将来某天小于用户的需求，IEEE和ITU-T分别在2004年和2005年启动了下一代PON标准的研究。分别为10G的EPON技术和10G的GPON技术（10G指的是传输速率可以达到10G bit/s，下同），目前10G的EPON技术已经十分成熟，正在国内推广使用。对于10G的GPON技术来说，它的主要标准已经正式发布，技术在逐渐成熟，只是由于设备的成本问题，还没有得到大规模的商用。而国内外主要通信设备制造商和通信业务提供商也已经着手或已经研制出支持10G的GPON的光纤通信各站点设备，10G的GPON在目前可以商用的光接入网络体系中具有美好而广阔的前景。从应用上来讲，GPON技术比EPON技术所供给的带宽更大，分光能力更强，可以容纳更多的用户，更加注重QoS和多业务。随着10G的GPON技术的成熟，10G的GPON必将发挥比10G的EPON更广阔的作用，提供更优的服务。