[基于无源光网络技术及发展趋势探讨] 无源光网络

　　摘要：宽带化已经成为通信网络发展的必然趋势，无源光网络（PON）因为具有可实现带宽资源共享、减少机房投资、安全性高、综合建网成本和维护成本低等优点，成为宽带接入的主要技术手段。随着FTTH和三网融合等在我国的蓬勃发展，PON技术迎来了新一轮的发展热潮，其发展现状、技术趋势和应用模式等引起了业界的普遍关注。
　　关键词：PON；光纤；网络系统；发展
　　中图分类号：TN915.09 文献标识码：A
　　1 无源光网络技术概述
　　无源光网络（PON）是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂性，降低了运维成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽较宽，可适用于任何制式和速率的信号，包括模拟广播电视业务。第三，由于其局端设备和光纤（从馈线段一直到引入线）由用户共享，因而光纤线路长度和收发设备数量较少，成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也可明显降低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的每用户成本随着分享OLT的用户数量的增加而迅速下降，因而最适合于分散的小企业和居民用户，特别是那些用户区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区，尤其是新建区域。最后，无源光网络的标准化程度好，基本分为FSAN/ITU和IEEE两大类，均可提供独立可行的单一兼容解决方案。因而，我国运营商像多数欧美大型电信公司一样，倾向于选择PON技术，而不是点到点有源光以太网系统。
　　PON的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端（OLT）很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，这样当初期用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，折合每用户的成本较高，产生大量沉淀成本。另外，其树型分支拓扑结构使用户的保护功能成本较高，影响了企事业用户的发展。
　　2 PON优势与核心构成
　　目前，作为新一代接人技术的PON已经成为当前实现丌Tx的首选方案，下属BPON、EPON、GPON和WPON等多种技术，其应用范围也包含了宽带接人、TDM专线和基站回传等多个领域。与传统的网络结构相比，PON技术具有以下优点：
　　2.1 PON是无源的，因此会节省更多的网络建设费和网络运营维护费。
　　2.2 PON可以实现多用户分担成本。PON协议所固有的安全性和带宽共享机制，可以确保用户共用线路的安全和透明。
　　2.3为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小，占用中心局的空间更少。
　　2.4 PON同时支持传统语音业务和宽带业务，具备良好的业务扩展性，能平地滑向NGN网络演进，还能轻松加载各种增值业务。
　　2.5 PON支持所有住宅用户和许多商业用户共享一个接入网(包括物理层和协议层)，因而减少了分散的接入网的数量。
　　PON中最主要的三个部分，包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、终端ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network，光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。如图1所示。
　　图1 基于PON的宽带接入方式
　　面对未来运营商的多种需求，PON技术以其高带宽、高可靠性以及强大的全业务接入能力已成为兀Tx的主流技术，并配合“光进铜退”的发展战略，在光通信市场占据领先地位。
　　3 PON原理
　　PON是在所谓的“最后一公里”中缺少带宽时的解决方案。家庭用户为了获得快速因特网接入,可以选择的方法极其有限(电话或电缆系统)。同样,企业也局限于T1和T3载波提供的性能,虽然目前的无线、光纤和卫星业务都已更加成熟。PON提供了城域中的另一种解决方案。它主要用于解决宽带最终用户接入终端局的问题，由于这种接入技术使得接入网的局端(OLT)与用户(ONU)之间只需光纤、光分路器等光无源器件，不需租用机房和配备电源，因此被称为无源光网络。它用于FITH(光纤到家庭)。混合PON系统将光缆延伸到通信公司的远程终端,然后利用铜线DSL业务进入家庭。
　　在PON的架构中，一个光纤终端（OLT）下可以有多个无源光网络（PON）的单元。每一个单元均可形成一个独立的PON网，藉由并不昂贵的分波器和光纤分布连接多种不同类型的ONT。对于接入网络的无源性设计，减少了对电子元件的需求，如此一来便可以降低维修成本的支出。
　　无源光网络是“复兴的”光缆技术,它最初是为有线电视网络设计的。最近以来,它作为一种能在城域提供高速接入的体系结构而得到关注。PON现在是ITU规范。
　　通过PON，单根光纤从服务提供商的设备延伸到靠近居民区或商务中心的位置。“无源”是指该系统在服务提供商和客户之间不需要电源和有源的电子组件。它仅由光纤、分路器、接头和连接器组成。一根光纤可为多个客户提供服务,而此前的系统要求每个客户都有独立的光纤。PON可远距离使用,它是农村地区的理想选择。
　　在图中描述了基本的PON体系结构。其概念是将光纤中继线从服务提供商的头端辐射到用户。此系统具有以下组件:
　　OLT(光线路终端) PON光纤在服务提供商设施处的终端。
　　ONT(光网络终端) 在用户位置的终端。
　　OAS(光接人交换机) 位于服务提供商处的交换机,它聚合来自所有用户的信元/数据分组并提供向因特网和PSTN的连接。
　　POS(无源光分路器) 或“分路器”在沿着进入多点树状拓扑的路径的任意点分离中继线和光信号。
　　ONU(光网络单元) 提供对用户的扇出连接。每条PON中继线最多可支持32次分路和64个0NU。用户与ONU的连接可以使用同轴电缆、双绞线、光缆,甚至是无线连接。
　　I0T(智能光终端) 主要指设计用于商业连接的0NU。它为企业提供多种话音和数据业务,与综合接入设备非常类似。
　　PON中继线的带宽范围从l55Mbit/s到622Mbit/s。每一次分路都会减少带宽,因此用户可用的带宽取决于在他和头端设备之间的分路次数。
　　FSAN (全业务接入网络)联盟对ATM PON(APON)作出了决定,APON变成ITU G.983标准。APON使用众所周知的技术,并提供有保障的QoS(因为ATM信元有固定的大小以及ATM专用的QoS协议功能)。APON是一种基于ATM信元的TDM／TDMA技术，由于ATM在实现不同业务的复用以及适应不同带宽方面的灵活性，使APON成为一种结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的长远解决方案，是未来宽带接入技术的发展方向。
　　4 发展趋势
　　在当前的情况下，PON技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市场。FTTB/FTTC+DSL，FTTB/FTTC+LAN都是不错的选择。而ADSL和LAN正好也是目前中国最主要的两种宽带接入技术。同时更高速度的VDSL技术也逐步受到重视，PON+VDSL将是一种完美的解决方案。对于中国这个急速发展的电信市场，PON技术将大有作为。由于LAN中几乎全部采用以太技术，且DSL技术已经与以太技术相结合，从而使得EPON在与APON的竞争中，可能会占有优势。
　　参考文献
　　[1]刘丽敏，陈雪.PON环的生存性分析，光通信技术，2004（9）
　　[2]全弘林. BPON生存性分析及可存活网络拓扑的研究. 光通信技术，2003（9）
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