试论在光纤接入网中PON技术的应用:光纤接入网技术

　　摘 要：文章介绍了无源光网络（PON）技术及PON技术相对于传统网络的优势，并对基于PON技术的FTTX应用场景进行了论述。　　关键词：光纤接入网；PON；FTTH
　　一、前言
　　随着用户和业务对带宽需求的不断增加，带宽高、扩展性好、运维成本低的宽带光纤接入技术正成为电信领域的热点，受到国内外运营商的广泛关注。在从传统光接入网络走向FTTH的进程中，PON技术是公认的实现FTTH的最佳技术之一，它们具备长距离、高带宽、维护成本低、节省光缆资源、带宽分配灵活、宽带业务多样化等优点。文章介绍了无源光网络（PON）技术及PON技术相对于传统网络的优势，并对基于PON技术的FTTX应用场景进行了论述。
　　二、PON无源光纤网络简述
　　无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，他由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）连同ODN（光分配网络）组成。PON的网络结构非常简单，它消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。在下行方向，局端设备/OLT发出的信号是广播式发给所有的远端用户/ONU（单点发送，多点接收），各用户需要从中取出发给自己的数据。PON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。下行方向采用1490nm，上行方向采用1310nm。在上行方向，由于各用户/ONU共享一根干路光纤（多点发送，单点接收），就必须采用某种多址接入协议，来避免发生信号冲突，实现多用户对共享传输通道的访问。
　　三、PON技术相对于传统网络的优势
　　（1）高接入带宽。GPON下行速率高达2.5Gbit/s，上行1.25Gbit/s的速率，EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。可以为用户提供30～100Mbit/s的带宽，接入距离可达10～20km可以
　　满足现在和未来各种宽带业务的需要。
　　（2）节省光纤资源。点到多点（P2MP）的树状广播形网络拓扑结构，从局端的一芯光纤，最后可以分支到32/64个终端ONU设备，极大节省了馈线段的光纤资源，特别是对于地域广阔的地区，或者原有光纤资源有限的运营商，采用PON技术组
　　网可以大大提高光纤资源的使用效率。
　　（3）服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。
　　（4）带宽分配灵活，服务有保证，宽带业务多样化G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系：①用PON技术可以解决FTTH、FTTO等问题，为通信网络向全光网络演进提供必要条件。②用PON技术可以提供“全业务”接入，充分满足视频娱乐和家庭办公所需的带宽需求。③用PON技术的FTTH非常适合广播组播、视频/音频业务的开展。
　　（5）无源光网络。它是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
　　（6）设备运维、管理成本低。PON光纤接入技术，只有局端（OLT）和用户侧设备（ONU）为有源设备，其中间的光分布网络采用稳定性高、体积小巧、成本低的无源分光器，无需提供电源、空调等机房设备，也不占用机房空间，只需安装在光交接箱或光配线架的适当位置即可，易于维护，长期运营成本和管理成本的节省很大。
　　四、基于PON技术的FTTX应用场景
　　目前的ADSL和ADSL2很难满足带宽需求，基于铜缆的VDSL2技术虽然理论上可以提供几十兆比特每秒的双向带宽，但必须将铜缆距离控制在1km距离范围内，所以，为了满足未来用户和业务的高带宽需求，必须加速“光进铜退”进程。另一方面，基于EPON和GPON的FTTH可以为用户提供高达100Mbit/s的双向对称带宽，但由于设备和运维成本的限制，目前对于普通大众用户规模推行FTTH是不现实的。FTTx与LAN、DSL、WiMAX结合使用是近期内EPON和GPON技术的主要应用模式。
　　（1）EPON和GPON技术的应用
　　目前EPON技术已基本成熟，且系统运行相对稳定，能够满足IPTV、宽带上网、VoIP等宽带业务的发展需求。虽然GPON技术在传输能力、速率灵活性和分路比等方面有优势，OAM功能和保护机制也相对完善，支持TDM业务承载，但其技术实现复杂，研发进度明显落后于EPON系统，目前芯片和设备厂商均较少，所以，目前宽带光接入及FTTH的实现应主要选择EPON技术。
　　虽然EPON技术较GPON技术成熟，但具有传输速率高、业务承载效率高、OAM功能和扩展能力强等特点的GPON技术似乎更值得期待。国外有较多运营商选择GPON技术作为未来实现FTTH的主要方式；EPON和GPON技术的最终抉择，将取决于设备成本、业务支持能力和互通性等多方面因素。
　　（2）FTTx与LAN、DSL的结合应用
　　由于目前FTTH的综合建网成本很高，远高于DSL和FTTN+LAN等方式，所以短期内与DSL、LAN结合使用，将是EPON、GPON技术的主要发展方式。目前，FTTx与LAN结合使用正成为新建商业楼宇的主流接入方式，FTTx与ADSL2+结合使用在解决农村信息化和新建接入点方面有一定的应用。
　　1）FTTx与LAN、DSL结合应用的场景
　　FTTx与LAN的结合使用，减少了网络级联层次，为商业用户分布密集的写字楼、工业园区、网吧用户和5类线入户的小区用户提供了FTTB和FTTO接入，主要用于：
　　①用户分布较密集（10个及10个以上）的商业楼宇接入；②满足用户数十兆比特每秒至100Mbit/s的带宽需求；③利用EPON的高带宽和综合业务能力，提供语音、上网、视频会议等Triple-Play业务；④满足网吧用户的高带宽和Triple-Play业务需求。
　　FTTx与DSL的结合使用，推进了“光进铜退”，缩短了铜缆距离，可满足用户和业务的高带宽需求，主要用于：①DSL带宽提速的网络改造；②为光纤资源短缺的农村地区提供宽带接入和Triple-Play业务；③为新建小区提供宽带接入和Triple-Play业务。
　　2）FTTx与LAN、DSL的结合方式
　　FTTx与LAN、DSL的结合主要有两种方式：一种是LAN或DSL作为独立的LAN接入交换机或DSLAM（数字用户线接入复接器）设备级联至EPON、GPON设备；另一种是EPON、GPON设备的ONU内置LAN交换机或小型DSLAM设备，提供EPON+LAN或DSL接入。
　　方式1由于LAN接入交换机或DSLAM设备与EPON和GPON的ONU是独立的，其设备性能相互不受影响，适用于用户规模较大或已有接入网带宽提速网络改造的场合。方式2由于ONU内置，既可以节约机房投资，又可通过对ONU的管理实现对LAN交换机或DSLAM设备的管理，在用户规模不大的新建小区或节点是主要的发展模式，如对于5类线入户的新建小区，可考虑采用ONU内置LAN交换机的EPON+LAN模式提供FTTB接入；在中高档小区，通过ONU内置LAN交换机或小型DSLAM设备，提供EPON+LAN或DSL接入。
　　五、结束语
　　总之，随着电信运营商“光进铜退”政策的进一步深入实施，PON作为全球主流电信运营商共同推崇的全业务接入网技术，能实现不同业务类型的服务要求并满足网络的精细化管理，真正实现可运营，可维护，可盈利的技术要求。PON技术的引入势必为全业务运营打下坚实基础；对降低成本、提高效率和保持网络的可持续发展，提高全业务的市场竞争能力具有重要的意义。
　　参考文献：
　　[1]孙强、周虚，光接入网技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2005.
　　[2]徐晓军、李立刚，PON在宽带光接入网络中的应用[J].通信管理与技术，2006（06）.
　　[3]陈涛、孙旭、王幸，GPON技术的应用模式研究[J].通信技术，2009（09）.