FTTH无源光网络的技术研究

冯力+林晓燕+韩晶

摘 要：随着社会经济的不断发展，FTTH技术体系不断得到健全，在这个过程中，PON技术不断得到应用。该文就FTTH技术概念、PON技术概念等展开分析，实现了对GPON技术及EPON技术的综合性比较，提出其各自的应用前景。

关键词：PON技术；FTTH；组网方案

中图分类号：TV213.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0041-02

前言

FTTH技术是最佳的宽带接入方式。随着光接入技术的不断发展，FTTH技术得到了大规模的建设，实现了建设成本的降低，下文就FTTH无源光网络技术方案展开分析，以推动FTTH无源光网络技术的深入性发展及应用，适应现阶段FTTH技术的发展要求。

1 PON 技术的发展现状

（1）光纤是光接入网工作的主要传输媒介，在此基础上实现信息的传送。OAN技术主要氛围有源光网络及无源光网络，随着社会经济的不断发展，FTTH不断得到深入。在上世纪70年代末，日本、加拿大、法国等已经开始实施光纤到户的实施工作。在1995年美国也加入这种研究，但是综合来看，其应用成本较高，市场需求较小，难以进行大规模的普及。随着社会经济的不断发展，世界各国对信息社会的发展需求日益广泛，受到各种电信政策的影响，FTTH技术开始得到了大规模的应用，在这个过程中，FTTH技术体系不断得到健全。综合来看，日本的FTTH技术体系已经达到世界领先水平，到2010年，日本FTTH用户规模已经超出1500万户。（2）随着科学技术的不断发展，FTTH技术体系不断得到健全，实现了由有源接入方式到无源接入方式的转变，实现了由点到点模式的媒体转换器到点到多点模式的发展，比如以太网加无源光网络、APON技术、GPON技术。随着FTTH技术的不断推广，无源光网络概念不断成熟，其具备节省光纤资源、网络协议透明性的特点，对于光接入网的发展扮演着重要的角色作用。以太网技术经过了长时间的发展，其理论体系及技术应用体系不断完善，其整体运营成本比较低廉，具备简便性、实用性的特点，实现了向区域网经济发展的普及，是IP数据包的最佳载体。（3）随着以太网技术的不断发展，ATM技术逐渐实现了淘汰。在这个过程中，EPON概念不断受到社会各界的重视，该技术实现了以太网技术与PON传输结构的结合。自2000年起，逐渐受到技术界及网络运营商的广泛重视。在IEEEso2.3EFM会议上，EPON技术概念不断得到发展，在APON技术应用过程中，以太网逐渐取代了ATM的地位，作为PON传输结构的数据链路层协议，其是一种更低成本的结合体，具备更好的业务能力及更大带宽。在EPON技术发展过程中，其不需要复杂性的协议，就能将光信号准备的传送到最终用户，最终用户的数据能被集中传送到中心网络。在物理层面，EPON进行1000BASE以太网的使用，在PON传输机制上，进行了MAC的增加，实现了对不同光网络单位的控制及优化，实现TDM的实时性通信。在协议第二层，EPON进行了全双工以太技术的使用，不需要应用CDMA/CD等，ONU能在自己的时隙内发送相关数据信息，实現了对带宽的充分性利用。（4）GPON技术是新一代宽带无源头综合接入标准，其效率较高、具备高宽带的特点，整体覆盖范围较广，其用户接口丰富，在大多数运营商眼中，GPON技术是一种实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想性技术。相比于PON，GPON技术的设备基本结构与其类似，其具体组成部分包括网管系统、ODN、无源分光器、单模光纤、光网络单元、光线路终端等。GPON技术存在一种通用成帧协议，其是一种全新的传输汇聚层协议，实现各种业务码流的通用成帧规程封装。在GFD技术工作过程中，通过对成帧规程的利用，能为高层用户信号业务网络提供良好的适配机制，在这个过程中，保持了PON协议的诸多功能特性，比如DBA功能、OAM管理功能，GPON技术实现了接入网络瓶颈问题的解决，在单一波长条件下其能提供2.5G的带宽，能够进行不同波长的传送。在接入网络方面，GPO实现了100Mbps服务、1Gbps服务的提供，其进行了对称性线路速率、非对称性线路速率等的选择，主要包括对称1.25Gb/s、1.25Gb/s上行等。从用户的角度上来看，在接入层环节，GPON具备良好的高比特率，其具备高带宽，其非对称性的特点适合未来FTTH技术的发展要求。

2 PON技术在FTTH中的应用状况

（1）随着社会科技水平的不断发展，IP技术体系不断得到健全，在这个过程中，PON技术扮演着关键性的发展地位，适应了日益严峻的FTTH技术发展要求，对于骨干网络及区域网络的发展影响深远。WDMA技术是PON技术发展的主流趋势，其进行了时分复用的TDMA技术体系的应用，其传输距离更远，每根光纤最多可同时支持64个用户。基于EPON的FTTH结构，从OLT到ONU其每户终端进行了光纤敷设方案的应用，该技术具备如下优势，其光纤运作成本较低，实现了对一系列光纤资源的优化应用。局端设备功能具备多样化，其面向群体广泛。随着局端设备的大量应用，中心机房设备逐渐减少，简化了中心机房设备工作程序，通过对稳定性、安全性网络环境的建立，实现管理环节、服务提供环节的协调。基于EPON的FTTH结构模式，具备灵活性的组网性，随着发展规模的不断扩大，其网络设施不断得以拓展，这大大扩大了其光纤带宽容量规模，适应了现阶段数据通信工程的发展要求。（2）在GPON的FTTH方案技术应用过程中，其实现了全方位服务接入网模式的应用，这种模式进行了高速带宽的提供，其上行速率为1.244Gb/s、下行速率为2.488Gb/s，能以原有格式的帧结构进行ATM、租用线、语音、以太网等业务信号的传送，其传送模式具备极高的效率。该技术进行了全新的传输会聚层协议的应用，属于通用成帧协议，进行了不同业务码流的通用成帧协议的封装，有利于为高层用户业务网络提供良好的适配机制。全方位服务接入网模式的应用，保持了G.983的诸多功能特性，这些功能与PON协议并不存在直接性的关系，比如DBA、OAM等。传输网络可以分为多种类型，比如ITU-TG.709OTN、SONET/SDH等。用户信号是基于分组的，比如Ethernet MAC、比特速率及其他类型的信号。GFP针对不同业务进行了高效化、通用化、简单化方法的提供，实现了网络的同步性传输，其能够进行TDM业务的直接支持。在组网结构方面，EPON下的FTTH技术与GPON下的FTTH技术并无太大区别，这两者的技术各有侧重性。endprint

3 EPON及GPON的比较

（1）EPON技术、GPON技术是光网络接入的重要组成部分，两者互为竞争、相互借鉴。速率EPON进行了固定上下行1.25Gbps的提供，其采用了8b/10b线路编码，实际速率为1Gbps。GPON支持了不同速率等级，比如622Mb/s、1.25Gb/s，也进行了上下行1.25Gb/s和2.5Gb/s非对称速率的支持。GPON技术允许根据实际需求进行上下行速率的提供，进行相对应光模块的选择，實现光器件速率价格比的提高，其组网灵活性及可规划性较强。分路比定义如下：一个OLT端口带多少个用户端。EPON的标准定义分路比为1：32。GPON标准定义分路比主要包括1：64、1：128等。技术上EPON系统具备较高的分路比，比如1：64、1：128可以进行更多的ONU的支持，光模块的运作性能状况是影响分路比工作性能的重要影响因素，在这个环节中，大的分路比容易导致PON插入模块的经济损失，不利于其传输距离的延伸，不利于实现带宽的有效性分享。（2）通过对GPON系统的应用，可以满足长距离信息传送的需求，在这个过程中，当光分路比为1：16时，其支持20KM的最大物理距离，当光分路比为1：32时，其支持10km的最大物理距离。EPON在MAC层上增加了64字节的MPCP多点控制协议，MPCP通过信息、定时器、状态机等进行P2MP点到多点的拓扑结构的访问，进行了DBA动态带宽分配的应用。MPCP主要涉及的内容包括ONU的自动发现、带宽的动态性分配、ONU发送时隙分配。通过对MPCP的应用，实现了对P2MP拓扑架构的支持。但在协议中并没有对业务优先级进行有效性的分类处理，所有的业务随机的进行带宽的竞争。在运营及维护环节中，EPON并没有对OAM进行严格的定义，其只是在物理层面上定义了PLOAM，在高层上定义了OMCI，在多个层面上进行了OAM管理。通过对PLOAM的利用，可以进行网络运行状况的检测，满足数据信息的加密要求。OMCI信道协议是重要的网络发展协议，其工作程序主要涉及到性能统计、请求配置信息、ONU功能参数集等。以太网数据技术的应用，满足了点到多点控制协议的工作要求，提升了EPON系统带宽分配效益，解决了现实应用中诸多数据业务程序的需求。

4 结束语

综合来看，EPON技术与GPON技术各有各的技术优势，从性能上来看，后者明显由于前者，但前者具备时间及成本上的优势。随着社会经济模式的不断变化，GPON技术不断得到发展，EPON技术与GPON技术是共存互补的关系。GPON技术更加适合骨干网客户的工作要求，比如对多业务QoS、带宽、安全性要求较高的客户。EPON则比较适合于对成本敏感QoS安全性要求不高的客户群体。

参考文献：

[1]顾林君，沈元隆.下一代无源光网络技术[J].通信技术，2010（09）：79-81.

[2]岳红岩.无源光网络的数字化应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（09）：123-125.

[3]赵钧锋.浅谈无源光网络技术在接入网改造中的应用[J].科技资讯，2009（34）：91-93.endprint