宽带光纤接入网技术

宁景波

（中国铁通通化分公司，吉林 通化 134002）

1 引言

光纤接入技术最大优势是可用带宽，开发潜力巨大，在这方面其他接入技术无法与其相比。光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高等特点。另外，SDH和APON设备的标准化程度都较高，有利于降低生产和运行维护成本。随着互联网的普及以及用户对多媒体业务需求的日益增长，光纤接入网技术越来越显示出技术上和应用上的优势。光纤接入网（OAN）从技术上可分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON）两种，光纤接入技术还可以和其他宽带接入技术配合起来实现多业务宽带接入。

2 接入网技术分析

2.1 基于SDH系统的AON技术

接入网的相对带宽需求较小，需要提供IP、TDM和ATM等综合业务传送。以SDH为基础并能提供IP、ATM传送与处理的系统将是解决接入网传送的主要方法，这种方式可廉价地在一个业务提供点（POP）上提供高质量专线、ATM 及 IP 等业务的接入、传送和保护。

在接入网中应用SDH的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH的固有灵活性使得在发展极其迅速的蜂窝通信系统中采用SDH系统尤其适合。

接入网采用 SDH的最新发展趋势是支持 IP接入，即Ethernet over SDH技术。目前至少需要支持以太网接口的映射，除了携带话音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。

2.2 无源光网络PON技术

PON是一种纯介质网络，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响。PON不包含有源光器件，可以减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。

PON网络由光线路终端（OLT）、光配线网络（ODN）以及光网络单元（ONU）构成。根据ONU在OAN中所处位置的不同，OAN又可分为光纤到小区FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到办公室（FTTO）和光纤到家（FTTH）等多种应用类型。

在FTTC结构中，ONU设置在路边或电线杆的分线盒处。从ONU到各个用户之间采用双绞线或同轴电缆。FTTC的主要特点之一是引入线部分仍可采用现有的铜缆设施，可以推迟引入部分的光纤投资。从目前来看，FTTC在提供2 Mbit/s以下窄带业务时是 OAN中最现实、最经济的方案。但如需提供窄带与宽带的综合业务，则这一结构不甚理想。在FTTB结构中，ONU被直接放到楼内，再经多对双绞线分送各用户。FTTB比FTTC光纤化程度进一步提高，因而更适用于高密度以及需提供窄带和宽带综合业务的用户区。FTTO和FTTH结构均在路边设置无源光分路器，并将 ONU移至用户的办公室或家中，是真正全透明的光纤网络。它们不受任何传输制式、带宽、波长和传输技术的约束，是OAN发展的理想模式和长远目标。

2.2.1 ATM无源光网络（APON）

APON是在PON网络中采用ATM信元作为信息基本结构，它利用ATM的集中和统计复用技术，再结合无源分路器实现对光纤和 OLT的共享，其成本比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%～40%。APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务，APON提供的 VP专线业务设备成本低、体积小、系统可靠稳定且性价比有一定优势。第2步实现一次群和二次群电路仿真业务，提供企业内部网的连接和企业电话和数据业务。第3步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其他业务，成为名符其实的全业务接入网系统，其技术优势是明显的。

2.2.2 以太网无源光网络（EPON）

EPON是以太网技术和PON网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet的应用占到整个局域网通信的 95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10 Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。

在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用1 000 BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工TDM技术，由于 ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802.1 p来提供与APON类似的QoS。

2.2.3 吉比特无源光网络（GPON）

GPON技术是基于ITU－TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入技术。其下行速率高达2.5 Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务。提供 QoS的全业务保障，同时承载ATM信元和（或）GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的8 kHz（125 μs）帧，能够直接支持 TDM业务。GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。

GPON中的多业务映射到 ATM信元或 GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。GPON具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术。目前，GPON技术、设备相对复杂，随着GPON技术的发展和大规模应用，GPON设备的成本将会下降。

2.3 光纤同轴混合网络（HFC）

HFC网是从有线电视（CATV）发展起来的宽带接入技术。它利用Cable Modem技术将CATV网络改造为HFC网络，用来提供CATV业务以及话音、数据和其他交互型业务。HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术及射频技术的高度分布式智能宽带用户接入网络，是CATV和电话网结合的产物。HFC网络的覆盖范围可达100 km，而且传输信号的衰减小、噪声低，是理想的CATV网络传输技术。

2.4 光纤宽带IP接入技术（FTTx＋LAN）

随着宽带以太网和吉比特以太网的出现，以及光纤传输技术的进步，使得在单模光纤上千兆以太网可实现无中继传输距离达100 km以上，各种速率的以太网不仅可以构成局域网，也可以构成城域网甚至广域网，即 FTTx＋LAN技术。这种技术主要采用高速IP路由交换技术和千兆以太网传输技术，实现宽带多媒体多业务信息网络的高速接入。

3 结束语

随着接入网业务的不断增多，所需的网络带宽将会越来越宽，交互性越来越强，接入网的宽带化将是不可避免的趋势，全光网络将是最终的理想。随着近年来 OAN的快速发展，FTTx已逐步实现了FTTC和FTTB，将逐渐向FTTH发展。光纤到户后，就消除了FTTC中的金属引入线和HFC中的同轴电缆，避免了金属腐蚀等问题，接入网的瓶颈也将随之消失。然而光纤到户将是一个漫长的过程，需要投入大量的资金和人力。因此采用混合接入技术，如 HFC模式、FTTC＋VDSL模式、FTTx＋LAN模式，来提供宽带业务接入，在光纤敷设成本、电子设备成本和提供的带宽能力方面实现最佳平衡，是目前比较现实和理想的光纤宽带接入技术方案。

1 陈洁.无源光网络技术在光进铜退中的应用［J］.网络电信，2008（3）：36～38

2 刘文、相里晨.EPON 与以太网接入技术应用瞻望［J］.河南科技，2008（4）：29