PON技術(shù)及其應(yīng)用模式

PON技術(shù)分析

PON技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)FTTH的首選方案。PON系統(tǒng)由局端設(shè)備（OLT）、用戶端設(shè)備（ONU/ONT）和光分配網(wǎng)（ODN）組成。所謂“無源”，是指ODN全部由無源光分路器和光纖等無源光器件組成，不包括任何有源器件。PON技術(shù)采用點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，下行和上行分別通過TDM和TDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。

PON技術(shù)可細(xì)分為多種，主要區(qū)別體現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的不同。其中，APON以ATM作為數(shù)據(jù)鏈路層；EPON使用以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)鏈路層，并擴(kuò)充以太網(wǎng)使之具有點(diǎn)到多點(diǎn)的通信能力；GPON則結(jié)合了APON和EPON優(yōu)點(diǎn)，采用ATM/GEM作為鏈路層，能夠?qū)Χ喾N業(yè)務(wù)提供很好的支持，同時(shí)引入了更多的來自電信業(yè)界的網(wǎng)管和運(yùn)維思想。

PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，能夠減少主干光纖資源占用，節(jié)約投資；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展能力強(qiáng)；無源光器件故障率低，不易受外界環(huán)境干擾；業(yè)務(wù)支持能力強(qiáng)等。目前，PON的代表技術(shù)為EPON和GPON技術(shù)，APON技術(shù)由于成本高、帶寬低，已經(jīng)基本被市場(chǎng)淘汰。

EPON技術(shù)

EPON由2000年11月成立的EFM工作組提出，并在IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行規(guī)范。它以以太網(wǎng)作為載體，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流，可提供上下行對(duì)稱的1.25Gbit/s線路傳輸速率。下行線路速率為10Gbit/s的系統(tǒng)也在研究之中。由于EPON采用以太網(wǎng)封裝方式，所以非常適于承載IP業(yè)務(wù)，符合網(wǎng)絡(luò)IP化的發(fā)展趨勢(shì)。相比較其他PON技術(shù)，EPON在技術(shù)成熟度和設(shè)備價(jià)格方面具有優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)FTTH的主要技術(shù)。

由于IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并沒有考慮TDM業(yè)務(wù)接入對(duì)時(shí)鐘同步、時(shí)延和抖動(dòng)等性能的要求，因此，EPON所采用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)封裝方式存在一個(gè)先天缺陷——難以承載TDM業(yè)務(wù)，包括話音或電路型數(shù)據(jù)專線等業(yè)務(wù)。目前，雖然對(duì)以太網(wǎng)承載TDM業(yè)務(wù)正在研究并取得了一定成果，但要完全達(dá)到TDM業(yè)務(wù)所要求的QoS有困難。

在中國(guó)，有多家EPON廠商對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)充，在EPON設(shè)備承載TDM業(yè)務(wù)方面有大量的技術(shù)創(chuàng)新，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)此提出了要求，這些使得中國(guó)市場(chǎng)上的EPON設(shè)備的業(yè)務(wù)接入能力大大提高，從原來單一的IP業(yè)務(wù)接入發(fā)展為全業(yè)務(wù)接入。

GPON技術(shù)

ITU-T在APON技術(shù)未能獲得成功的情況下，重新設(shè)計(jì)了新的物理層傳輸速率和傳輸匯聚層，發(fā)布了G.984.x系列的GPON標(biāo)準(zhǔn)。GPON的下行最大傳輸速率高達(dá)2.488Gbit/s，上行最大傳輸速率可達(dá)1.244Gbit/s，傳輸距離至少為20km，具有高速、高效傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。GPON的封裝除了傳統(tǒng)的ATM外，還可以支持全新的GEM（GPON封裝模式）格式。GEM類似于GFP，可以適應(yīng)各種用戶信號(hào)格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，按固有格式傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)，這樣，運(yùn)營(yíng)商提供業(yè)務(wù)的靈活性就大大提高了。GEM封裝方式也使時(shí)鐘同步變得容易，GPON因此可以支持端到端的定時(shí)和其他準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)，可以直接支持TDM業(yè)務(wù)，不需要像EPON那樣進(jìn)行TDM仿真，提高了TDM傳輸質(zhì)量。GPON的OAM機(jī)制完善，這方便了運(yùn)營(yíng)商的管理維護(hù)。

ITU-T制定的GPON系列標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)完善，同時(shí)也相當(dāng)復(fù)雜，因此標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布至今，全球只有很少的公司支持，專業(yè)的GPON芯片也剛剛推出，這使得GPON產(chǎn)品價(jià)格較高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模部署。

PON的典型應(yīng)用模式

簡(jiǎn)單來說，PON應(yīng)用可以分為3種模式：FTTH、FTTO、FTTB。每種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于PON系統(tǒng)都有自己獨(dú)特的需求。

FTTH

FTTH很好地體現(xiàn)了PON技術(shù)的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。其組網(wǎng)方案為，OLT放置在局端或小區(qū)中心機(jī)房，分光器放置在中心機(jī)房或弱電箱，ONU放在用戶家中。OLT和分光器、分光器和ONU之間采用單纖連接。出于運(yùn)維上的考慮，一般采用一級(jí)分光，不超過兩級(jí)分光。

FTTH應(yīng)用方式要求PON提供多種業(yè)務(wù)接口以支持三網(wǎng)合一業(yè)務(wù)。ONU需要支持以太口、模擬語(yǔ)音接口，并支持可選的CATV接口；OLT需要支持GE和FE接口，根據(jù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)采用PSTN方式或者NGN方式確定上行是否需要支持V5.2接口。根據(jù)選用的ONU類型的不同，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入、數(shù)據(jù)專線、模擬或數(shù)字視頻（CATV、IPTV等）、模擬或分組語(yǔ)音（POTS、VoIP等）等業(yè)務(wù)的綜合接入。為了支持IPTV和VoIP業(yè)務(wù)，系統(tǒng)必須提供強(qiáng)大的QoS和組播能力。

FTTH應(yīng)用方案已經(jīng)在國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商有了較多的試點(diǎn)應(yīng)用，均采用EPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)，開通的業(yè)務(wù)包括高速上網(wǎng)、寬帶電話、IPTV等，試驗(yàn)情況良好。

EPON技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，在支持各種業(yè)務(wù)方面表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。而GPON由于支持的廠家較少，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，成本高，所以還未在FTTH中有應(yīng)用。

在FTTH應(yīng)用模式中，入戶段光纖的工程部署和人工成本是影響FTTH大規(guī)模部署的重要因素，只有當(dāng)EPON接入設(shè)備技術(shù)和光纖工程技術(shù)得到突破，CAPEX降低到與DSL可比的程度，F(xiàn)TTH才能成為寬帶接入的主流建設(shè)模式。目前只能在條件許可的情況下，進(jìn)行局部實(shí)驗(yàn)，為未來的大規(guī)模部署積累經(jīng)驗(yàn)。

FTTB

PON也可以用作樓道交換機(jī)或DSLAM的匯聚上聯(lián)手段，實(shí)現(xiàn)FTTB應(yīng)用�；�于PON技術(shù)的FTTB應(yīng)用主要包括PON+LAN和PON+DSLAM方式。在這種應(yīng)用中，OLT放在局端，分光器放在小區(qū)邊緣或機(jī)房，ONU放在小區(qū)機(jī)房或樓道，LAN交換機(jī)或DSLAM通過ONU進(jìn)行匯聚。

FTTB要求PON系統(tǒng)提供多種匯聚接口以支持LAN交換機(jī)和DSLAM的上聯(lián)。ONU和OLT需要支持GE和FE接口。

FTTB與傳統(tǒng)方案相比，優(yōu)勢(shì)在于可以有效節(jié)省主干光纖資源，延續(xù)和利用已有的LAN接入資源，提高網(wǎng)絡(luò)的可管理能力。

在傳統(tǒng)的FTTB+LAN解決方案中，光纜到達(dá)小區(qū)中心機(jī)房，在中心機(jī)房放置匯聚以太網(wǎng)交換機(jī)，樓道交換機(jī)通過光纖收發(fā)器連接到匯聚交換機(jī)。這種方案存在眾多的光纖收發(fā)器，因此增加了故障點(diǎn)，提高了網(wǎng)管難度。采用PON后，可以取消小區(qū)機(jī)房。具體方法是，在POP點(diǎn)配置一臺(tái)中高端以太網(wǎng)交換機(jī)，在小區(qū)放置分光器，通過PON直接匯聚樓道交換機(jī)。PON具有的運(yùn)營(yíng)管理能力不僅帶來維護(hù)上的便利，而且也為下一步的FTTH打下了基礎(chǔ)。將來只要延伸光纜或者增加分光器，就可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)光纖入戶。

FTTB比較適合采用EPON技術(shù)。EPON技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低，足以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯聚的要求。

FTTO

目前，運(yùn)營(yíng)商主要采用MSTP+LAN方式構(gòu)建商業(yè)樓宇寬帶接入網(wǎng)，輔以PDH接入TDM業(yè)務(wù)。這種方案可以滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)的接入需求，但存在不少問題：（1）需在大樓設(shè)置機(jī)房并配置MSTP設(shè)備，業(yè)務(wù)接入和維護(hù)成本較高。（2）MSTP在環(huán)狀拓?fù)湎鹿ぷ髁己茫�但在拓�(fù)涑蕵湫?鏈型的情況下，中間設(shè)備掉電或死機(jī)會(huì)造成所有下掛設(shè)備的業(yè)務(wù)失效。（3）加入新的MSTP節(jié)點(diǎn)需要破環(huán)割接，否則，只能以支路方式接入現(xiàn)有MSTP設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)部署不靈活。（4）在業(yè)務(wù)量較小的樓宇設(shè)置機(jī)房和MSTP設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性差。

PON的FTTO應(yīng)用可以很好地解決以上問題。（1）只需在附近具備條件的接入機(jī)房或者匯聚機(jī)房設(shè)置OLT設(shè)備，ONU設(shè)備放置在用戶端，無源光分配器放置在室外或室內(nèi)（可以采用掛壁式安裝）即可。由于不需要建設(shè)機(jī)房，因此降低了初期投資和后期運(yùn)維成本。（2）多棟樓宇的各種客戶通過PON連接起來，構(gòu)成一個(gè)樹型/星型的寬帶接入網(wǎng)，所有用戶共享GE/2.5G的帶寬，而且某個(gè)用戶的故障不會(huì)影響其他用戶的正常使用。（3）分光器是無源設(shè)備，故障率低，可以有效解決MSTP的樹型/鏈型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煽啃圆畹膯栴}。（4）只需要增加新的分光器即可擴(kuò)容，無需破環(huán)割接，部署方便。（5）在業(yè)務(wù)接入方面，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（用戶上網(wǎng)、MPLS VPN、以太網(wǎng)專線、NGN電話業(yè)務(wù)）通過ONU以太網(wǎng)口接入，ONU上行通過OLT設(shè)備的FE/GE上聯(lián)口連接至匯聚點(diǎn)業(yè)務(wù)路由器，TDM業(yè)務(wù)通過ONU E1接口接入。

FTTO可以支持現(xiàn)有的各種電信業(yè)務(wù)，包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、專線等業(yè)務(wù)，因此需要PON設(shè)備提供各種接口。OLT設(shè)備需要支持FE/GE、E1、STM-1接口；ONU需要支持FE、E1、POTS接口。對(duì)于企業(yè)客戶，由于業(yè)務(wù)的可靠性要求很高，所以還要提供一定的線路保護(hù)功能，最好能實(shí)現(xiàn)干路光纖和支路光纖的雙纖保護(hù)倒換。

GPON技術(shù)具有全業(yè)務(wù)、高帶寬等特性，因此能夠?qū)�FTTO應(yīng)用模式提供良好支持。EPON也在TDM業(yè)務(wù)支持方面做了大量工作，并推出不少商用產(chǎn)品，因此在目前GPON產(chǎn)品少、價(jià)格高的情況下，是實(shí)現(xiàn)FTTO的一個(gè)替代方案。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPON在針對(duì)商業(yè)樓宇的FTTO應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)。而EPON在小區(qū)用戶的FTTH應(yīng)用方面表現(xiàn)突出；另外，在現(xiàn)階段也可以作為樓道交換機(jī)的匯聚提供FTTB應(yīng)用。

針對(duì)高端住宅客戶，適合部署FTTH解決方案，提供電話、商網(wǎng)、寬帶、IPTV等多種業(yè)務(wù)組合；對(duì)于普通住宅用戶可以部署基于EPON的FTTB解決方案，節(jié)約光纖資源，簡(jiǎn)化運(yùn)維流程；對(duì)于業(yè)務(wù)量不大的商業(yè)樓宇可以部署GPON或EPON解決方案，節(jié)省投資，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。

總之，要合理區(qū)分市場(chǎng)，積極試驗(yàn)，穩(wěn)步投資，積累經(jīng)驗(yàn)，為全光接入網(wǎng)的大規(guī)模部署做好準(zhǔn)備。