寬帶光纖接入關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展展望

方弢

【摘要】 隨著通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，寬帶接入己成為拉動固網(wǎng)運營商業(yè)務(wù)增長的重要因素之一?？梢哉f，誰能妥善地解決好寬帶接入技術(shù)問題，誰就能在未來的市場競爭中贏得主動。本文主要從寬帶光纖接入技術(shù)的定義出發(fā)，首先介紹了三種常見的寬帶光纖接入網(wǎng)的類型，然后重點對寬帶光纖接入關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，最后簡要談?wù)剬拵Ч饫w接入的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】 寬帶光纖 接入 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展

進入21世紀以來，隨著新技術(shù)的不斷研究，在通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域都取得了較快的發(fā)展。寬帶接入由于其建設(shè)的復(fù)雜性和接入技術(shù)的眾多選擇性，為產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)與運營等多方面提供了發(fā)展的機會。把握寬帶接入的技術(shù)和最新發(fā)展趨勢，對已經(jīng)進入高速增長的接入網(wǎng)建設(shè)至關(guān)重要。寬帶化、分組化、多樣化和光纖化以及多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺化無疑是接入網(wǎng)發(fā)展的大趨勢。

一、幾種常見的寬帶光纖接入網(wǎng)的類型

光纖到戶是寬帶接入網(wǎng)的終極度目標，它是通過光網(wǎng)絡(luò)（ON）來實現(xiàn)的。以寬帶光纖接入技術(shù)的應(yīng)用研究為主要代表，采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)我們就稱作為光纖接入網(wǎng)，簡稱OAN，它也可籠統(tǒng)的指那些部分采用光纖通信的系統(tǒng)或采用光纖通信的系統(tǒng)。在寬帶接入網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光纖接入技術(shù)也在不斷發(fā)展改進之中。光纖接入技術(shù)具有：能滿足用戶對各種通信業(yè)務(wù)的需求；具備了銅線電纜不可能具有的一些優(yōu)勢如不受電磁干擾，信號傳輸質(zhì)量良好，占用空間?。恍詢r比不斷提升；能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有完善的監(jiān)理體系；信息傳播速度快。

隨著信息傳輸向全數(shù)字化過渡，光接入方式必然成為寬帶接入網(wǎng)的最終解決方法。就目前來說，寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)有：有源光接入網(wǎng)（AON）、無源光接入網(wǎng)（PON）以及全光接入網(wǎng)3種基本類型。

1、AON

AON是指采用SDH光纖作為傳輸平臺。AON有兩種基本類型即有源光纖雙星網(wǎng)以及有源光纖單星網(wǎng)。對于采用點對點的光纖線路傳輸，在遠端節(jié)點終接對應(yīng)的用戶單元，再在遠端節(jié)進行復(fù)接，從而使得復(fù)用信號得以在網(wǎng)絡(luò)中心與遠端節(jié)點間，通過光纖點對點進行傳播的網(wǎng)絡(luò)形式稱作有源光纖雙星網(wǎng)。有源光纖雙星網(wǎng)的優(yōu)點包括：光纖用戶在光源、饋線光纜以及檢測器資源的使用上可以共享，這就會使得生產(chǎn)成本降低，增加網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)撵`活性。

對于那些中央節(jié)點采用具有交換控制功能的星形藕合器，并以中央節(jié)點為中心的網(wǎng)絡(luò)我們稱作有源光纖單星網(wǎng)。其優(yōu)點包括：從網(wǎng)絡(luò)中心到用戶之間的傳輸為點對點傳輸，具有良好的保密性，同時適應(yīng)性強，對于擴容和升級也相對容易。

2、 PON

無源光纖接入網(wǎng)是指將光分路器、光波分復(fù)用器以及光纖放大器組合在一起構(gòu)成的接入網(wǎng)，PON也包括兩種基本類型即無源光纖雙星網(wǎng)以及無源光纖多星網(wǎng)。

采用無源光纖接入網(wǎng)的優(yōu)點有：首先，能夠讓更多的用戶在設(shè)備以及饋線光纜的使用上得以共享，從而會是廠商運營成本降低，并且可以使光纖得到充分的利用。其次，PON的業(yè)務(wù)是透明的，同時對于寬帶業(yè)務(wù)的升級也是十分方便的，能為用戶提供源源不斷的業(yè)務(wù)服務(wù)。

目前，無源光纖接入網(wǎng)發(fā)展很快，組網(wǎng)方式多種多樣。PON主要采用無源光功率分配器（耦合器）將信息送至各用戶。由于采用了光功率分配器，使功率降低，因此，較適合于短距離使用。若需傳輸較長距離，可采用摻鉺光纖放大器（EDFA）來增加功率。

3、全光接入網(wǎng)

將光波分復(fù)用器、光放大器以及光開關(guān)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)控制中心、光分配器以及線路終端，將光無源器件以及光有源器件應(yīng)用在用戶單元內(nèi)，從而實現(xiàn)用戶單元到電信網(wǎng)之間的全光傳輸。

光接入網(wǎng)的優(yōu)點包括：能夠克服光源器件之間的瓶頸限制，并能夠使光纖帶寬得到最大程度的利用，對于信息之間傳輸?shù)男室泊蟠筇岣?，從某種程度上來看全光接入網(wǎng)是未來實現(xiàn)全光通信最理想的接入網(wǎng)類型。

二、寬帶光纖接入關(guān)鍵技術(shù)分析

1、采用內(nèi)置SDH技術(shù)

對于有源光纖接入網(wǎng)，我們常常在本地交換機中采用內(nèi)置式SDH技術(shù)，之所以采用內(nèi)置式SDH技術(shù)，主要是由于：①SDH技術(shù)的速率等級以及光接口都具有很高的標準，能夠?qū)崿F(xiàn)各個廠家之間的交流以及設(shè)備之間的相互溝通，從而提升有源光纖接入網(wǎng)的標準化程度以及兼容性，對于升級擴展也容易實現(xiàn)。②采用SDH技術(shù)，能夠使有源光纖接入網(wǎng)的操作、維護以及管理變得系統(tǒng)化，能適應(yīng)未來的需要。③采用SDH技術(shù)能使有源光纖接入網(wǎng)性能更加穩(wěn)定，自我治愈以及保護能力也得以不斷完善，有利于寬帶光纖接入技術(shù)的進一步發(fā)展。

2、采用WDM、TDM技術(shù)

隨著光纜的價格不斷降低，以及大線束光纜制造技術(shù)的不斷改進成熟，與此同時，一大批關(guān)鍵技術(shù)如無源光器件、有源光器件、光網(wǎng)絡(luò)以及WDM和TDM的迅速發(fā)展，這都為寬帶光纖接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展提供了必不可少的技術(shù)支持。在眾多寬帶光纖接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，無源光纖寬帶接入網(wǎng)是一種比較好的接入技術(shù)，因為采用PON除了較低的成本價格以外，還易于升級，可以滿足用戶的升級需要。隨著接入網(wǎng)容量不斷增加以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，為了滿足適應(yīng)這一需要，我們可以采用WDM以及TDM等設(shè)備將主干層容量擴大，不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點會有不同的波長與之一一對應(yīng)，但接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)始終保持不變，從而得以實現(xiàn) 接入網(wǎng)的平穩(wěn)升級。在這種形勢階段下，目前發(fā)展最好的幾種技術(shù)有：光孤子—TDM、WDM傳輸技術(shù)、Tb/S光纖通信技術(shù)、以及光纖放大器技術(shù)等。

3、采用全光本地交換積極全光傳輸網(wǎng)技術(shù)

為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，路由的保護以及自愈以及將昂貴的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備替換掉，全光本地交換技術(shù)應(yīng)運而生，采用全光本地交換技術(shù)可以使未來的網(wǎng)絡(luò)以高速、經(jīng)濟的方式運行，形成一個統(tǒng)一的用于各種傳輸業(yè)務(wù)的光交換平臺。采用該技術(shù)，除了對于寬帶、窄帶以及交互式寬帶業(yè)務(wù)都能提供支持以外，還能夠?qū)⒒顒拥?、立體的三維式視頻業(yè)務(wù)呈現(xiàn)給廣大用戶。在信號傳輸、收集、交換方面達到快速高效。

對于全光傳輸網(wǎng)技術(shù)中，采用光分路器、光放大器、以及光交叉連接系統(tǒng)等組成了寬帶接入網(wǎng)的傳輸層，采用該技術(shù)則為用戶提供了一個無源光纖接入網(wǎng)絡(luò)，在用戶終端通過采用光源、檢測器、以及光耦合器等技術(shù)，從而實現(xiàn)了有線電視業(yè)務(wù)、電信業(yè)務(wù)、以及二維視頻業(yè)務(wù)之間的變換，全光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有的優(yōu)點包括：帶寬足夠大，網(wǎng)絡(luò)便捷靈活、并且可靠程度高，網(wǎng)絡(luò)運行的快慢與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率沒有直接關(guān)系，便于網(wǎng)絡(luò)升級。

當前，在我國有源無源一體化的研究已經(jīng)能用于現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)中，但尚有很多細節(jié)部分不完善，有源無源一體化的實現(xiàn)能夠為合理規(guī)劃接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分層以及無源光纖接入系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用變成了可以實施的可能。在未來，我們應(yīng)繼續(xù)不斷研究有源無源一體化，處理好有源無源一體化過程中可能出現(xiàn)的問題，綜合二者的優(yōu)勢來實現(xiàn)SDH和PON的統(tǒng)一管理以及綜合利用，這對于未來光纖接入技術(shù)進一步發(fā)展無疑起到積極的推動作用，使得光纖接入技術(shù)進一步向前發(fā)展。

三、發(fā)展展望

光纖到戶（FTTH）的顯著技術(shù)特點是不但提供更大的帶寬，而且增強了網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、速率、波長和協(xié)議的透明性，放寬了對環(huán)境條件和供電等要求，簡化了維護和安裝。FTTH一直被認為是接入網(wǎng)的明日之星，也是寬帶發(fā)展的最終理想。因為它能夠滿足各類用戶的多種需求，像高速通信、家庭購物、實時遠程教育、視頻點播（VOD）、高清晰度電視（HDTV）等等，這些業(yè)務(wù)都是銅線或雙絞線勉力為之才能達到的目標，而對FTTH來說則是輕而易舉。

目前，寬帶光纖的接入的主干層主要以SDH技術(shù)為主，而對于配線層，則主要采用經(jīng)濟靈活的無源光纖接入技術(shù)。綜合有源光纖、無源光纖技術(shù)的優(yōu)勢，進一步推進光纖在傳輸中的作用，有源無源一體化的研究應(yīng)用已經(jīng)成為寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展新方向，以此尋求可以解決對于分散用戶以及偏遠山區(qū)接入難題的方案。

近些年來，伴隨多媒體以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對于網(wǎng)絡(luò)的寬帶光纖化趨勢已經(jīng)變得越來越重要，隨之而來的對于寬帶光纖接入技術(shù)的開發(fā)研究也已經(jīng)成為通信專業(yè)的熱門領(lǐng)域。首先，由于光纖接入技術(shù)能夠使寬帶傳輸?shù)木嚯x進一步增大，縮小了遠端交換模塊和本地交換機的規(guī)模數(shù)量，從而使電信網(wǎng)整體朝著覆蓋面積大、節(jié)點數(shù)量少、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于簡單的方向演變發(fā)展。其次，采用寬帶光纖接入技術(shù)能夠大大減少干線網(wǎng)絡(luò)級數(shù)以及線路的纏繞迂回，從而必然會使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约巴ㄐ刨|(zhì)量進一步提高，增加用戶對使用過程的滿意度。再次，由于接入網(wǎng)是直接面對廣大用戶的，而其中的很多業(yè)務(wù)不需要經(jīng)過核心網(wǎng)，只通過接入網(wǎng)就能完成，從而使核心網(wǎng)的壓力大大降低。最后，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正在不斷發(fā)生改變，這必然會導(dǎo)致接入網(wǎng)的接入方式隨之發(fā)生變化，從而推動接入網(wǎng)技術(shù)的不斷改進與發(fā)展。

四、結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)寬帶的不斷發(fā)展，以及用戶對寬帶業(yè)務(wù)的要求越來越高，我們應(yīng)加大對于寬帶接入技術(shù)的研發(fā)力度，相對于傳統(tǒng)寬帶接入技術(shù)來說，光纖接入在初期投入比傳統(tǒng)寬帶接入費用高，但綜合后期的設(shè)備維護管理，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和用戶的滿意度來說，光纖接入技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢，因而光纖接入技術(shù)具有更高的效益。從推動FTTH建設(shè)對我國信息產(chǎn)業(yè)所具有的重要戰(zhàn)略意義而言，僅靠網(wǎng)絡(luò)運營商的主觀能動性是遠遠不夠的，更多的是需要政府的大力支持和整個光纖通信的技術(shù)領(lǐng)域、生產(chǎn)領(lǐng)域的全力配合。推進FTTH對于我國整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，政府應(yīng)該對此給予高度的重視。政策指引、技術(shù)驅(qū)動和用戶需求是驅(qū)動FTTH的三大因素。中國的FTTH之路應(yīng)該是一條政府、企業(yè)與運營商三方互動的發(fā)展之路。

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