寬帶光纖接入網技術

寧景波

（中國鐵通通化分公司，吉林 通化 134002）

1 引言

光纖接入技術最大優勢是可用帶寬，開發潛力巨大，在這方面其他接入技術無法與其相比。光纖接入網還有傳輸質量好、傳輸距離長、抗干擾能力強、網絡可靠性高等特點。另外，SDH和APON設備的標準化程度都較高，有利于降低生產和運行維護成本。隨著互聯網的普及以及用戶對多媒體業務需求的日益增長，光纖接入網技術越來越顯示出技術上和應用上的優勢。光纖接入網（OAN）從技術上可分為有源光網絡（AON）和無源光網絡（PON）兩種，光纖接入技術還可以和其他寬帶接入技術配合起來實現多業務寬帶接入。

2 接入網技術分析

2.1 基于SDH系統的AON技術

接入網的相對帶寬需求較小，需要提供IP、TDM和ATM等綜合業務傳送。以SDH為基礎并能提供IP、ATM傳送與處理的系統將是解決接入網傳送的主要方法，這種方式可廉價地在一個業務提供點（POP）上提供高質量專線、ATM 及 IP 等業務的接入、傳送和保護。

在接入網中應用SDH的主要優勢在于：SDH可以提供理想的網絡性能和業務可靠性；SDH的固有靈活性使得在發展極其迅速的蜂窩通信系統中采用SDH系統尤其適合。

接入網采用 SDH的最新發展趨勢是支持 IP接入，即Ethernet over SDH技術。目前至少需要支持以太網接口的映射，除了攜帶話音業務量以外，可以利用部分SDH凈負荷來傳送IP業務，從而使SDH也能支持IP的接入。

2.2 無源光網絡PON技術

PON是一種純介質網絡，它能避免外部設備的電磁干擾和雷電影響。PON不包含有源光器件，可以減少線路和外部設備的故障率，提高系統可靠性，同時可節省維護成本。PON的業務透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號。

PON網絡由光線路終端（OLT）、光配線網絡（ODN）以及光網絡單元（ONU）構成。根據ONU在OAN中所處位置的不同，OAN又可分為光纖到小區FTTC、光纖到大樓FTTB、光纖到辦公室（FTTO）和光纖到家（FTTH）等多種應用類型。

在FTTC結構中，ONU設置在路邊或電線桿的分線盒處。從ONU到各個用戶之間采用雙絞線或同軸電纜。FTTC的主要特點之一是引入線部分仍可采用現有的銅纜設施，可以推遲引入部分的光纖投資。從目前來看，FTTC在提供2 Mbit/s以下窄帶業務時是 OAN中最現實、最經濟的方案。但如需提供窄帶與寬帶的綜合業務，則這一結構不甚理想。在FTTB結構中，ONU被直接放到樓內，再經多對雙絞線分送各用戶。FTTB比FTTC光纖化程度進一步提高，因而更適用于高密度以及需提供窄帶和寬帶綜合業務的用戶區。FTTO和FTTH結構均在路邊設置無源光分路器，并將 ONU移至用戶的辦公室或家中，是真正全透明的光纖網絡。它們不受任何傳輸制式、帶寬、波長和傳輸技術的約束，是OAN發展的理想模式和長遠目標。

2.2.1 ATM無源光網絡（APON）

APON是在PON網絡中采用ATM信元作為信息基本結構，它利用ATM的集中和統計復用技術，再結合無源分路器實現對光纖和 OLT的共享，其成本比傳統的以電路交換為基礎的PDH/SDH接入系統低20%～40%。APON的業務開發是分階段實施的，初期主要是VP專線業務。相對普通專線業務，APON提供的 VP專線業務設備成本低、體積小、系統可靠穩定且性價比有一定優勢。第2步實現一次群和二次群電路仿真業務，提供企業內部網的連接和企業電話和數據業務。第3步實現以太網接口，提供互聯網上網業務和VLAN業務。以后再逐步擴展至其他業務，成為名符其實的全業務接入網系統，其技術優勢是明顯的。

2.2.2 以太網無源光網絡（EPON）

EPON是以太網技術和PON網絡結構的結合。EPON采用點到多點結構，無源光纖傳輸方式，在以太網上提供多種業務。目前，IP/Ethernet的應用占到整個局域網通信的 95%以上，EPON由于使用上述經濟而高效的結構，從而成為連接接入網最終用戶的一種最有效的通信方法。10 Gbit/s以太主干和城域環的出現也將使EPON成為未來全光網中最佳的最后一公里的解決方案。

在一個EPON中，不需任何復雜的協議，光信號就能準確地傳送到最終用戶，來自最終用戶的數據也能被集中傳送到中心網絡。在物理層，EPON使用1 000 BASE的以太PHY，同時在PON的傳輸機制上，通過新增加的MAC控制命令來控制和優化各ONU與OLT之間突發性數據通信和實時的TDM通信，在協議的第二層，EPON采用成熟的全雙工TDM技術，由于 ONU在自己的時隙內發送數據報，因此沒有碰撞，不需CDMA/CD，從而充分利用帶寬。另外，EPON通過在MAC層中實現802.1 p來提供與APON類似的QoS。

2.2.3 吉比特無源光網絡（GPON）

GPON技術是基于ITU－TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入技術。其下行速率高達2.5 Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數據業務。提供 QoS的全業務保障，同時承載ATM信元和（或）GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業務接入的能力。承載GEM幀時，可以將TDM業務映射到GEM幀中，使用標準的8 kHz（125 μs）幀，能夠直接支持 TDM業務。GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。

GPON中的多業務映射到 ATM信元或 GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。GPON具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等優點，被大多數運營商視為實現接入網業務寬帶化、綜合化改造的理想技術。目前，GPON技術、設備相對復雜，隨著GPON技術的發展和大規模應用，GPON設備的成本將會下降。

2.3 光纖同軸混合網絡（HFC）

HFC網是從有線電視（CATV）發展起來的寬帶接入技術。它利用Cable Modem技術將CATV網絡改造為HFC網絡，用來提供CATV業務以及話音、數據和其他交互型業務。HFC網是一種以模擬頻分復用技術為基礎，綜合應用模擬和數字傳輸技術、光纖和同軸電纜技術及射頻技術的高度分布式智能寬帶用戶接入網絡，是CATV和電話網結合的產物。HFC網絡的覆蓋范圍可達100 km，而且傳輸信號的衰減小、噪聲低，是理想的CATV網絡傳輸技術。

2.4 光纖寬帶IP接入技術（FTTx＋LAN）

隨著寬帶以太網和吉比特以太網的出現，以及光纖傳輸技術的進步，使得在單模光纖上千兆以太網可實現無中繼傳輸距離達100 km以上，各種速率的以太網不僅可以構成局域網，也可以構成城域網甚至廣域網，即 FTTx＋LAN技術。這種技術主要采用高速IP路由交換技術和千兆以太網傳輸技術，實現寬帶多媒體多業務信息網絡的高速接入。

3 結束語

隨著接入網業務的不斷增多，所需的網絡帶寬將會越來越寬，交互性越來越強，接入網的寬帶化將是不可避免的趨勢，全光網絡將是最終的理想。隨著近年來 OAN的快速發展，FTTx已逐步實現了FTTC和FTTB，將逐漸向FTTH發展。光纖到戶后，就消除了FTTC中的金屬引入線和HFC中的同軸電纜，避免了金屬腐蝕等問題，接入網的瓶頸也將隨之消失。然而光纖到戶將是一個漫長的過程，需要投入大量的資金和人力。因此采用混合接入技術，如 HFC模式、FTTC＋VDSL模式、FTTx＋LAN模式，來提供寬帶業務接入，在光纖敷設成本、電子設備成本和提供的帶寬能力方面實現最佳平衡，是目前比較現實和理想的光纖寬帶接入技術方案。

1 陳潔.無源光網絡技術在光進銅退中的應用［J］.網絡電信，2008（3）：36～38

2 劉文、相里晨.EPON 與以太網接入技術應用瞻望［J］.河南科技，2008（4）：29