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摘要 介紹寬帶光纖網(wǎng)絡的主流接入技術(shù)——無源光網(wǎng)絡（PON）技術(shù)，比較幾種PON技術(shù)的利弊及適用范圍，提出幾種適合不同用戶需求的接入模式，并介紹幾個典型案例。
隨著固網(wǎng)運營商實施業(yè)務轉(zhuǎn)型，眾多的運營商都在著手改造承載網(wǎng)，以適應這一變化。開始改造核心網(wǎng)以后，接入網(wǎng)的帶寬瓶頸問題日益突出。雖然ADSL已經(jīng)成為寬帶網(wǎng)絡當前的主流接入技術(shù)，但是如果要提供高清晰度或交互式視頻業(yè)務，ADSL則難勝其任，難盡其責。在接入網(wǎng)環(huán)境中用光纖取代銅纜可帶來一系列的好處：消除電信網(wǎng)的帶寬瓶頸、降低維護費用、易于實現(xiàn)業(yè)務融合和提供新業(yè)務、提高信息傳輸和通信可靠性、方便系統(tǒng)擴容、節(jié)省建設投資，等等。接入網(wǎng)寬帶光纖化成為必然，而PON技術(shù)因其多業(yè)務、低投資、易維護等特點，將成為未來寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)熱點。
1、PON技術(shù)
光纖接入網(wǎng)根據(jù)中繼光器件的類型又可劃分為無源光網(wǎng)絡（PON，Passive Optical Network）和有源光網(wǎng)絡（AON，Active Optical Network）。
在光接入網(wǎng)中，如果光配線網(wǎng)（ODN）全部由無源器件組成，不含任何有源節(jié)點，這種光按入網(wǎng)就是PON，如圖1所示。PON的架構(gòu)主要是將光纖線路終端設備OLT下行的光信號，通過一根光纖經(jīng)由無源器件Splitter（光分路器）分路傳送給各用戶終端設備ONU/T。這樣就大幅減少網(wǎng)絡機房及設備維護的成本，更節(jié)省了大量光纜資源的建設成本。PON因而成為FTTH最新熱門技術(shù)。
PON技術(shù)始于20世紀80年代初，目前市場上的PON產(chǎn)品按采用的技術(shù)，主要分為APON/BPON（ATM PON/寬帶PON）、EPON（以太網(wǎng)PON）和GPON（千兆比特PON）幾種。
圖1 PON結(jié)構(gòu)
2、PON與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的比較
無源光網(wǎng)絡PON與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)相比有以下優(yōu)點。
（1）PON不需要在中心局和用戶間安設有源器件，因此會節(jié)約更多的初始建設費用和不少的室外設施維護費。
（2）PON由于采用點到多點的接入模式，因此中心局到用戶間鋪設光纖的基建費用由用戶們共同承擔，可以提高網(wǎng)絡建設投資的回報。與為每個用戶都配置端到端光纖的方法相比，為相同數(shù)量客戶提供業(yè)務的PON設備的體積更小，占用中心局的空間更少。
�。�3）PON同時支持傳統(tǒng)業(yè)務（傳統(tǒng)電話服務POTS、模擬電視）和寬帶業(yè)務（IP語音傳輸、IPTV、寬帶上網(wǎng)等）。
�。�4）PON支持所有住宅用戶（使用POTS、模擬電視和數(shù)據(jù)業(yè)務）和許多商業(yè)用戶（使用T1/E1和以太網(wǎng)業(yè)務）共享一個接入網(wǎng)（包括物理層和協(xié)議層），不必使用不同的接入網(wǎng)分別為他們提供服務，因而減少了分散的接入網(wǎng)的數(shù)量。
3、幾種PON技術(shù)及其比較
APON（也稱為BPON）特點是采用國際電信聯(lián)盟（ITU）于上世紀90年代中期批準的ATM體系結(jié)構(gòu)。與以太網(wǎng)設備相比，ATM交換機和ATM終端設備相當昂貴。而且，現(xiàn)在因特網(wǎng)工作于TCP/IP協(xié)議，用戶終端設備都是IP設備，采用ATM技術(shù)必須將IP包拆分重新封裝為ATM信元，這就大大增加了網(wǎng)絡的開銷，浪費網(wǎng)絡資源。
EPON基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡技術(shù)，國際標準IEEE802.3ah在2004年正式發(fā)布，是一個由制造商驅(qū)動的解決案。
而GPON是一種按照消費者的準確需求設計、由運營商驅(qū)動的解決方案，標準化主要由FSAN和ITU-T來驅(qū)動。
與GPON技術(shù)相比，EPON的技術(shù)門檻較低，核心芯片的設計難度也低，目前已經(jīng)有不少芯片廠商加入EPON芯片設計的陣營，產(chǎn)業(yè)鏈更成熟。
從技術(shù)理論上分析，GPON比EPON更具優(yōu)勢。從實用性角度看，GPON由于芯片的原因，綜合成本會高于EPON設備。今后兩年，隨著GPON大規(guī)模的商用，GPON的成本將會與EPON趨同。但如果只是單純數(shù)據(jù)業(yè)務的接入，目前選擇EPON就足夠了。
4、G/EPON的應用模式
目前，G/EPON應用在國內(nèi)基本還處于起步階段，對于應用模式還各有不同的理解。我認為，可將組網(wǎng)模式分為專線模式、小區(qū)模式與混合模式3種。
4.1 專線模式
這種模式是用戶網(wǎng)絡直接接入ONU，由于G/EPON完善的管理功能可以準確判斷障礙點、動態(tài)調(diào)整帶寬，用戶可以得到較大的帶寬和較高的服務質(zhì)量保證，同時中間環(huán)節(jié)無源光器件的使用也減少了運營商的運維成本，提高了帶寬利用率，節(jié)約了光纜資源和局端設備端口資源。這種模式適用于企業(yè)VPN組網(wǎng)、網(wǎng)吧、別墅區(qū)、高檔住宅小區(qū)的接入。
4.2 小區(qū)模式
在不改變原有光纜網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的前提下，這種模式利用無源分光器替代了原有的級連設備，通過與以太網(wǎng)交換機、DSLAM、IAD等接入設備的組合，最大限度地節(jié)約了光纜資源及改造成本，優(yōu)化了網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，解決了最后一公里的“瓶頸”問題，滿足了用戶的各種業(yè)務接入需求。這種模式適用于光纖小區(qū)改造、新建小區(qū)綜合接入。對于光纜資源相對稀缺、用戶帶寬需求有限的農(nóng)村地區(qū)，也可以考慮采用G/EPON+MSAN方式以節(jié)約光纜投資。
4.3 混合模式
這種模式是前兩種模式根據(jù)帶寬、光纜拓撲結(jié)構(gòu)而采用的靈活組合，可以有效降低局端設備的投入，提高帶寬利用率，減少局端設備端口占用。
此外還應綜合考慮光纜距離與接入點密度，因為G/EPON的OLT與ONU之間的傳輸距離在20 km以內(nèi)，而設備成本中局端設備占有較大的比重，過少的接入點會提高單點平均成本，不如裸纖直連方式經(jīng)濟 。
5、應用方案
5.1 方案1
黑龍江省一個縣政府要搭建一張內(nèi)網(wǎng)（與Internet隔離，辦公專用網(wǎng)），縣政府院內(nèi)有20余個部門，其他地方還零星分布著40余個部門。院內(nèi)前后樓光纖直連，樓內(nèi)各部門距離不超過百米，五類纜直連。零星分布的部門距離較遠。如果采用EPON組網(wǎng)，則如圖2所示模式。
圖2 EPON組網(wǎng)
縣里共有9個光纜交接箱，采用EPON組網(wǎng)模式，只用10個分光器，節(jié)約了70余芯光光纖，這種方式設備投資與光纖直連設備投資基本相同。
5.2 方案2
一個市要作城管監(jiān)控，一期需要監(jiān)控點300余個，用戶提出光纖接入要求，采用光纜直連方案，如圖3所示。
圖3 城管監(jiān)控光纖直連組網(wǎng)
而采用EPON組網(wǎng)，則如圖4所示。
圖4 城管監(jiān)控EPON組網(wǎng)
兩方案比較，EPON方案節(jié)約了大量城域網(wǎng)光纜資源，設備成本稍高于光線直連方案。一般情況下，為了節(jié)約跳接光纜資源，采用光纖直連方案時，會在OLT位置增加匯聚交換機，但也只能節(jié)省部分跳接環(huán)光纜，成本則與EPON方案基本相同。
5.3 方案3
一個光纖住宅小區(qū)，原通過光纖加LAN接入寬帶用戶，如今要改造多業(yè)務承載，則需改造小區(qū)原有光纜網(wǎng)絡，把樹型結(jié)構(gòu)多級級連改為星型結(jié)構(gòu)，增加每戶帶寬減少級連層數(shù)。如仍采用光纖+Switch+IAD，組網(wǎng)模式如圖5所示。
圖5 改造光纖小區(qū)的+LAN方案
而采用EPON組網(wǎng)，則如圖6所示。
圖6 改造光纖小區(qū)的EPON方案
相比之下，采用EPON組網(wǎng)，投資基本相同，卻無需改造小區(qū)光纜，只需將原有匯聚交換機改為分光器即可，節(jié)約了光纜投資，減少了級連層數(shù)。
6、結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡技術(shù)的進步，寬帶業(yè)務的普及，三重播放業(yè)務的推出，光纖接入越來越普遍，而管道、光纜資源不可能無限制擴張，采用PON技術(shù)大量節(jié)約了光纜資源，有效解決了這一問題。隨著PON技術(shù)不斷完善，光器件成本不斷降低，技術(shù)優(yōu)勢將越來越明顯，G/EPON技術(shù)將成為FTTx業(yè)務的主要接入手段，應用模式也會在實際應用中日益豐富起來。
