無源光網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與趨勢

接入網(wǎng)是用戶進入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送通道的“最后一公里”。過去幾年，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換、還是傳輸都己更新?lián)Q代，而接入網(wǎng)由于經(jīng)濟性問題如用戶的業(yè)務(wù)需求、用戶密度、用戶的經(jīng)濟承受能力等多方面原因發(fā)展緩慢，成為制約網(wǎng)絡(luò)向?qū)拵Щ�、全業(yè)務(wù)化發(fā)展的瓶頸。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高帶寬的消耗業(yè)務(wù)逐步涌現(xiàn)，帶寬提速成為迫切需求。為了滿足用戶的需求，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，接入網(wǎng)技術(shù)己成為設(shè)備制造商、運營商和電信研究部門關(guān)注的焦點和投資的熱點。

我國目前主流的有線接入技術(shù)包括ADSL、LAN、HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN采用了PON+LAN的方式，而無線接入技術(shù)中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G等技術(shù)。目前寬帶接入網(wǎng)有兩個主要的研究目標，第一是向高速、安全、智能化方向發(fā)展，要求網(wǎng)絡(luò)更靈活、面向用戶更多和成本更低，這方面FTTH是有線接入領(lǐng)域的杰出代表。另一個則是多業(yè)務(wù)的融合，即在同一個平臺上靈活提供IPTV、有線電視視頻、傳統(tǒng)語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。

在各種寬帶接入技術(shù)中，無源光網(wǎng)絡(luò)以其容量大、傳輸距離長、較低成本、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢成為熱門技術(shù)。目前已經(jīng)逐步商用化的無源光網(wǎng)絡(luò)主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON，它們的共同特點是：

·可升級性好、低成本，接入網(wǎng)中去掉了有源設(shè)備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，降低了相應(yīng)的運維成本;

·業(yè)務(wù)透明性較好，高帶寬，可適用于任何制式和速率的信號，能比較經(jīng)濟地支持模擬廣播電視業(yè)務(wù)，支持三重播放(Triple play，語音、視頻、數(shù)據(jù))業(yè)務(wù);

·高可靠性，提供不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級的QoS保證，適應(yīng)寬帶接入市場IP化的發(fā)展潮流，適于大規(guī)模應(yīng)用。

PON核心構(gòu)成

如圖1，PON(無源光網(wǎng)絡(luò))中最主要的三部分包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)、終端ONU(Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配線網(wǎng))。PON“無源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，不含有任何電子器件及電源。

圖1 基于PON的寬帶接入方式

基于PON的接入方案

TDM-PON

如圖2基于時分復(fù)用技術(shù)的TDM-PON，其原理是將上行傳輸時間分為若干時隙?ti (i=1,2,3,……32,……)，在每個時隙內(nèi)只安排一個ONU以分組的方式向OLT發(fā)送分組信息，各ONU按OLT規(guī)定的順序依次發(fā)送。TDM要求OLT測定它與各ONU的距離后對各ONU進行嚴格的發(fā)送定時，各ONU從OLT發(fā)送的下行信號獲取定時信息，并在OLT規(guī)定的時隙內(nèi)發(fā)送上行分組信號。

TDM允許使用單一的波長，OLT以TDM下行廣播時使用1490nm波長(1550nm下行傳輸視頻)，ONU以TDMA上行多址接入使用1310nm波長，所以O(shè)LT只需要一個收發(fā)器，只有一種類型ONU，由此帶來很高的經(jīng)濟性，被認為是光接入網(wǎng)共享信道的首選方案。

圖2 TDM-PON模型

無源光網(wǎng)絡(luò)始于20世紀80年代初，發(fā)展至今，有已經(jīng)標準化的APON、EPON和GPON三種TDM/TDMA-PON類型。在窄帶PON系統(tǒng)概念提出的同時，提出了基于ATM技術(shù)的寬帶PON，即APON，以使接入網(wǎng)走向?qū)拵Щ��?/p>

隨著IP技術(shù)的不斷完善，大多數(shù)運營商將IP技術(shù)作為主要承載技術(shù)，使得ATM完全退出了局域網(wǎng)。在這種背景下，出現(xiàn)了由ITU/FSAN負責(zé)制定替換APON的Gigabit PON(GPON)標準，以及由IEEE802.3ah負責(zé)制定的Ethernet PON(EPON)標準。

其中，EPON是基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡(luò)的高帶寬，是FTTH中“性價比”最高的一種，EPON的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從EPON的核心芯片、光模塊到系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日趨成熟。而GPON在技術(shù)上略具優(yōu)勢，它能支持多種速率等級，可支持上下行不對稱速率，與EPON只能支持對稱1Gbit/s單一速率相比，GPON光器件選擇余地更大，而在總效率和等效系統(tǒng)成本方面也有相當?shù)膬?yōu)勢。

三種TDM-PON的參數(shù)比較如表1所示，它們雖然有許多不同點，但歸根到底都是基于時分復(fù)用機制的，上行方向以時隙為單位、共享帶寬。

表1 EPON GPON APON參數(shù)對比

WDM-PON

如圖3基于波分復(fù)用技術(shù)的WDM-PON把各ONU的上行信號分別調(diào)制為不同波長(?i ,i=1,2,3,……16,……)的光信號，傳輸至ODN后耦合到同一饋線光纖傳輸?shù)絆LT，在OLT中利用分波器取出屬于各ONU的不同波長的光信號，再分別通過光電探測器解調(diào)為電信號。WDM利用光纖的低損耗波長窗口(1310nm/1370nm/……/1550nm)，能以不同的方式傳輸不同的業(yè)務(wù)。

圖3 WDM-PON模型