XPON業(yè)務(wù)在不同通信需求中的應(yīng)用探析

王益平

【摘 要】隨著有線電視、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合趨勢(shì)的逐漸發(fā)展，XPON業(yè)務(wù)也因其起效快、投入小等優(yōu)勢(shì)，而在全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用，并廣泛適用于不同的通信需求之中。筆者以XPON業(yè)務(wù)的基本內(nèi)涵和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置原則為基礎(chǔ)，對(duì)XPON業(yè)務(wù)在不同通信需求中的應(yīng)用方法進(jìn)行了分析，同時(shí)探討了XPON業(yè)務(wù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)，并分析了XPON業(yè)務(wù)在不同通信需求中的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】XPON業(yè)務(wù)；通信需求；應(yīng)用效果

現(xiàn)階段，我國(guó)三大通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商均在接入網(wǎng)絡(luò)方面積極應(yīng)用XPON接入業(yè)務(wù)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行整體寬帶業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，光進(jìn)銅退也是我國(guó)通信行業(yè)未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)。通信運(yùn)營(yíng)商是否能夠有效運(yùn)用XPON技術(shù)，不僅決定著其未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，能否在激烈的通信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得一席之地，而且有助于通信運(yùn)營(yíng)商整體戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。XPON業(yè)務(wù)共包括光分配網(wǎng)絡(luò)ODN、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU和光線路終端OLT三個(gè)基本部分，其中，光分配網(wǎng)絡(luò)ODN主要包括光纖線路和無(wú)源分光器兩個(gè)部分，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU屬于客戶端，能夠?yàn)橛脩舻碾娋W(wǎng)、視頻和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供接口，光線路終端OLT骨干網(wǎng)與PON之間的接口，通常位于匯聚節(jié)點(diǎn)或是IP城域網(wǎng)的核心部位，OLT能夠利用網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口與IP城域網(wǎng)相互連接，用戶側(cè)OLT接口下掛ONU設(shè)備[1]。

1 XPON技術(shù)概述

與GPON技術(shù)和EPON技術(shù)相比，XPON技術(shù)更加成熟和完善，且其寬帶接入技術(shù)發(fā)展速度更快，XPON技術(shù)包括無(wú)源光分配網(wǎng)絡(luò)ODN、用戶端ONU設(shè)備和局端OLT三個(gè)部分。EPON技術(shù)能夠?yàn)閷拵舷滦羞\(yùn)轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)，且其速率均為1.25Gb/s的對(duì)稱(chēng)分布，但隨著光接入技術(shù)的逐步升級(jí)和太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其速率也將會(huì)由1.25Gb/s提高到10Gb/s左右。GPON技術(shù)寬帶無(wú)源光綜合ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置是現(xiàn)階段我國(guó)的接入標(biāo)準(zhǔn)，這一接入技術(shù)具有覆蓋面積廣、用戶接口豐富、帶寬高和效率高等明顯優(yōu)勢(shì)，GPON技術(shù)的最高上行運(yùn)轉(zhuǎn)速率能夠達(dá)到1.25Gbps，最高下行運(yùn)轉(zhuǎn)速率能夠達(dá)到2.5Gbps，其約為最大分光比的1/64左右。EPON技術(shù)來(lái)源于IEEE802.3 EFM，這一接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的融合[2]。

1.1 構(gòu)成單元

PON技術(shù)是固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的中心局端與其前端之間最為可靠的聯(lián)系，Ethernet與PON寬帶接入技術(shù)是EPON最為主要的兩種技術(shù)，其中，EPON系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的是ONU、OLT和ODN/POS。經(jīng)過(guò)光纖線路的OLT終端光信號(hào)會(huì)被分光器從一根下行光纖信號(hào)分為多路下行光纖信號(hào)，并為所有光網(wǎng)絡(luò)單元ONU提供支持，但是，所有的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU均能夠通過(guò)耦合器，合并上行信號(hào)為同一光纖，并向光纖線路終端OLT發(fā)送。依據(jù)不同的可靠性、傳輸距離和覆蓋范圍，EPON可被分成無(wú)源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備幾種，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU、中心局機(jī)架設(shè)備OLT和設(shè)備管理系統(tǒng)EMS是有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最為核心的三個(gè)部分。但中心局機(jī)架設(shè)備OLT又包括光纖線路終端、網(wǎng)絡(luò)界面模塊和交換模塊SCM三個(gè)基本部分，其基本功能在于網(wǎng)絡(luò)連接、語(yǔ)音通話、XPON系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及服務(wù)提供商幾個(gè)部分。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括熔接頭、適配器、連接器、單模光纜和無(wú)源分光器/耦合器等幾個(gè)部分。

1.2 XPON業(yè)務(wù)的基本原理

XPON業(yè)務(wù)主要包括光網(wǎng)絡(luò)單元、光纖線路終端和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN等三個(gè)部分，XPON屬于一種樹(shù)形的拓?fù)淠Ｊ剑琌LT設(shè)備通常置于中心局機(jī)架端，其基本作用在于管理、維護(hù)和監(jiān)控信道情況，控制分配信道的連接。利用分路器EPON網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的拓?fù)涔饫w接入網(wǎng)，進(jìn)而降低光纖用量和管理成本。在EPON網(wǎng)絡(luò)中，中心局機(jī)架通常為控制系統(tǒng)，EPON技術(shù)屬于一種無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與太網(wǎng)技術(shù)的融合，因而其運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)通常為太幀，從而為IP業(yè)務(wù)的拓展提供了便利條件。EPON技術(shù)具有建設(shè)維護(hù)費(fèi)用低、高效數(shù)據(jù)傳輸、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，因而有助于寬帶接入。

2 XPON業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置原則

XPON業(yè)務(wù)的基本特征在于點(diǎn)到多點(diǎn)，屬于一種單纖雙向無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，能夠提供1.25Gbps左右上下行對(duì)稱(chēng)的速率，并實(shí)現(xiàn)光分路器的多個(gè)或一個(gè)級(jí)聯(lián)。在XPON業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案中，若分光器比例為1：16，則ONU與OLT之間的最大傳輸距離能夠達(dá)到20公里；若分光器比例為1：32，則ONU與OLT之間的最大傳輸距離能夠達(dá)到10公里[3]。由XPON業(yè)務(wù)的上述基本特征出發(fā)，OLT通常設(shè)置在城域網(wǎng)和中心局的匯聚節(jié)點(diǎn)部位，通常將機(jī)架式OLT設(shè)置于市區(qū)城域網(wǎng)的核心節(jié)點(diǎn)處，而盒式OLT則通常設(shè)置于縣級(jí)市級(jí)節(jié)點(diǎn)或是市區(qū)城域網(wǎng)匯聚節(jié)點(diǎn)處。根據(jù)每個(gè)分公司設(shè)置一套網(wǎng)管服務(wù)器的要求設(shè)置EPON網(wǎng)管系統(tǒng)，可以實(shí)施分權(quán)分區(qū)域的管理[4]。

3 XPON業(yè)務(wù)在不同通信需求中的應(yīng)用

XDSL技術(shù)的基本載體為銅纜組成的固話網(wǎng)傳輸媒介，然而，由于銅纜帶寬數(shù)據(jù)傳輸量無(wú)法滿足用戶逐步增長(zhǎng)的需求，以及銅材料價(jià)格的逐年上漲，且成本投入量也有所增加，并發(fā)生了較為嚴(yán)重的偷盜現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致電纜維修成本的大大提高，所以，解決高帶寬接入服務(wù)問(wèn)題的關(guān)鍵就在于選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斀橘|(zhì)。按照城市建設(shè)基本特征的不同，選擇通信XPON接入技術(shù)，其通信機(jī)房應(yīng)為輻射狀分布的中心局機(jī)架，將光分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于各個(gè)接入小區(qū)中，能夠在小區(qū)寬帶接入的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)小區(qū)光纜寬帶類(lèi)型的改造[5]。將光分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備外置于小區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)各單元內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備和光纜的通信聯(lián)接，因?yàn)楣饩W(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備是一種有源設(shè)備，因而可通過(guò)外在電源為其供電。不同的用戶電腦與光網(wǎng)絡(luò)單元節(jié)點(diǎn)之間的連接方式較多，且無(wú)需XDSL用戶終端設(shè)備的輔助，因而有助于成本的降低。

按照網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)具體情況的不同，在提高投資收益的基礎(chǔ)上，可選擇下述幾種方案：第一，承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)。通過(guò)軟交換技術(shù)，對(duì)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逐步的改造，依據(jù)應(yīng)用特征的不同，進(jìn)行語(yǔ)音提供方式的選擇[6]。第二，光進(jìn)銅退區(qū)域。以原有接入地區(qū)為基礎(chǔ)，對(duì)已有布線進(jìn)行充分利用，可通過(guò)POTS+ADSL+XPON的方式進(jìn)行組網(wǎng)方案選擇，通過(guò)相同的設(shè)備實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)和寬帶業(yè)務(wù)的綜合接入，有助于傳統(tǒng)設(shè)備投資風(fēng)險(xiǎn)的降低，符合宏觀業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的基本趨勢(shì)和要求，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，最大限度降低傳統(tǒng)固定電話交換機(jī)投入量。第三，光纖到樓寬帶業(yè)務(wù)。通過(guò)POTS+ADSL+XPON或是POTS+LAN+XPON的方式選擇組網(wǎng)方案，無(wú)法為語(yǔ)音業(yè)務(wù)提供停電保護(hù)，但能夠?qū)⒄Z(yǔ)音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化為增值產(chǎn)品的一種，并加以推廣應(yīng)用。第四，針對(duì)居民小區(qū)[7]。通過(guò)POTS+ADSL+XPON或是POTS+LAN+XPON的方式，為各個(gè)型號(hào)的設(shè)備提供寬帶業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)支持。語(yǔ)音設(shè)備設(shè)置較為集中，蓄電池的配備能夠?yàn)檎Z(yǔ)音業(yè)務(wù)提供停電保護(hù)，并為多棟樓或每棟樓提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)支持，寬帶設(shè)備無(wú)需蓄電池支持，且通常置于特定的樓道箱盒內(nèi)[8]。第五，針對(duì)大客戶或是商務(wù)樓宇。通過(guò)POTS+LAN+XPON方式提供語(yǔ)音和寬帶業(yè)務(wù)，并選擇先進(jìn)的XPON技術(shù)，其賣(mài)點(diǎn)主要表現(xiàn)為光纖到樓，有助于其競(jìng)爭(zhēng)力的提高。這一技術(shù)方式可在客戶的設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置用戶端設(shè)備，并通過(guò)機(jī)房?jī)?nèi)的電源，為用戶端設(shè)備的工作電源和工作溫度提供保障[9]。

4 XPON業(yè)務(wù)在通信需求中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

第一，ONU機(jī)箱和設(shè)備取電、接地。ONU機(jī)箱和設(shè)備通常需要外殼接地，由市電交流保護(hù)地提供地線，且應(yīng)符合下述條件，即用戶端存在電阻小于5Ω的有源接地設(shè)備，以及電阻小于10Ω的無(wú)源接地節(jié)點(diǎn)。單獨(dú)布放截面積大于1.5平方毫米的地線，且機(jī)箱連接為線環(huán)后，應(yīng)與地線排相互連接[10]。

第二，ONU機(jī)箱的安裝。在樓道中安裝設(shè)備箱時(shí)，需要滿足樓宇管理部門(mén)的意見(jiàn)和要求，從而最大限度減少對(duì)于樓道美觀性的影響，避免破壞樓道整體設(shè)計(jì)，或是物業(yè)部門(mén)施工后再次異議返工。安裝設(shè)備箱的位置選擇需要充分考慮裝機(jī)時(shí)網(wǎng)線布放、數(shù)據(jù)纜引出樓道、電源引入、光纜引入等幾個(gè)方面的影響因素。安裝ONU設(shè)備箱位置的選擇，需要符合加固抗震和牢固端正方面的設(shè)計(jì)要求，安裝位置的選擇需要同時(shí)滿足安全性，以及維護(hù)、測(cè)試、安裝等方面的因素[11]。

第三，分光器的設(shè)置。設(shè)置光分路器的基本原則為按照ONU設(shè)備的設(shè)置數(shù)量，對(duì)光分路器的數(shù)量與型號(hào)進(jìn)行確定，具體原則包括：一是，應(yīng)用一級(jí)分光，而不應(yīng)選擇二級(jí)以上分光；二是，為光分路器設(shè)置一定的容量，從而滿足近期擴(kuò)容和故障倒纖處理的需要，可通過(guò)光分路器的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期擴(kuò)容；三是，設(shè)置光分路器時(shí)應(yīng)避免過(guò)度應(yīng)用主干光纖資源；四是，ONU與OLT之間的光路衰耗應(yīng)控制在22db以下[12]。

第四，ONU設(shè)備的配置。ONU小區(qū)容量的配置需要小于其所覆蓋用戶數(shù)量的30%左右。按照市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度以及運(yùn)營(yíng)商接入數(shù)量的不同，ONU的配置容量可適當(dāng)增加或是減少，并實(shí)現(xiàn)ONU配置容量的適當(dāng)增加，初期設(shè)備箱配置原則上的適當(dāng)增加，可以按照后期市場(chǎng)發(fā)展情況的不同，進(jìn)行設(shè)備的擴(kuò)容。ONU的配置數(shù)量原則為ONU與其最遠(yuǎn)端用戶數(shù)據(jù)纜加網(wǎng)線距離控制在90米以下[13]。

5 XPON技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

EPON/GEPON具有用戶面廣、成本低、高速、簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，且與GPON產(chǎn)品和技術(shù)相比，更加完善和成熟，因而逐漸成為近年來(lái)無(wú)源技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。與EPON的市場(chǎng)定位不同，GPON技術(shù)能夠與其相互補(bǔ)充。隨著通信產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)新業(yè)務(wù)的發(fā)展，電信用戶也提出了越來(lái)越高的寬帶要求，常規(guī)的PON技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了其最大承載力標(biāo)準(zhǔn)，因而嚴(yán)重制約了用戶需求的滿足[14]。GPON技術(shù)具有電信級(jí)服務(wù)、高速高效、透明傳輸?shù)葞追矫孚厔?shì)，因而更加符合通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，然而，這一技術(shù)需要耗費(fèi)較高的成本，較難提高其商業(yè)化程度。10G EPON的驅(qū)動(dòng)力的部署，有助于用戶成本的降低，因而符合HD/3D等新業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)。10G EPON的主要設(shè)計(jì)思路在保持特定MAC層的基礎(chǔ)上，兼容10G和 1G傳輸，并保持原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，僅僅在其物理層面進(jìn)行一定的改變[15]。

下一代PON技術(shù)需要符合下述幾點(diǎn)規(guī)定：首先是成本方面的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；其次是更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)隔離能力和寬帶能力；最后是在ODN中與現(xiàn)有PON技術(shù)共存[16]。WDM技術(shù)具有下述幾個(gè)方面的基本優(yōu)勢(shì)：第一，隨著GPON向10G GPON升級(jí)過(guò)程的發(fā)展，WDM疊加方案已經(jīng)得到了驗(yàn)證；第二，對(duì)于現(xiàn)有的承載業(yè)務(wù)，波長(zhǎng)疊加方式不會(huì)受到影響，因而能夠進(jìn)行無(wú)縫的平滑演進(jìn)；第三，通過(guò)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行相應(yīng)波長(zhǎng)承載，有助于多業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)隔離需要的滿足；第四，以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠?qū)bit量級(jí)光纖的帶寬容量進(jìn)行充分利用，從而實(shí)現(xiàn)光纖承載用戶數(shù)量的最大限度增加[17]。由產(chǎn)業(yè)鏈角度出發(fā)，將WDM的技術(shù)理念應(yīng)用于PON網(wǎng)絡(luò)之中，其實(shí)際價(jià)值已經(jīng)受到了廣泛的認(rèn)可[18]。盡管WDM技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，但是，還需要在引入接入網(wǎng)方面進(jìn)行大量的探索和時(shí)間，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步制定和完善，其成本下降空間也十分明顯，另一方面，因?yàn)槲覈?guó)的高速寬帶業(yè)務(wù)還不十分成熟，其周邊產(chǎn)業(yè)也在逐步發(fā)展。所以，PON技術(shù)有待于逐步的完善與發(fā)展，并由相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士對(duì)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行深入探索，以推動(dòng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，綜合考慮技術(shù)研發(fā)與部署的不同階段，最終實(shí)現(xiàn)PON技術(shù)可持續(xù)性的低成本、多業(yè)務(wù)、高帶寬發(fā)展[19]。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)XPON業(yè)務(wù)的快速發(fā)展完善，該技術(shù)在不同通信需求中也將得到廣泛的應(yīng)用，因此，可在XPON業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)其實(shí)施小規(guī)模的近期部署，以及分階段、長(zhǎng)期的發(fā)展策略和目標(biāo)，從而最大限度實(shí)現(xiàn)保護(hù)投資以及通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和技術(shù)升級(jí)的需要[20]。

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]