光纖接入網
2019-11-04 22:38:46
供稿：網友
光纖接入網是指接入網中傳輸媒介為光纖的接入網。光纖接入網從技術上可分為兩大類：有源光網絡(AON，Active Optical Network)和無源光網絡(PON，Passive Optical Network)。有源光網絡又可分為基于SDH的AON和基于PDH的AON；無源光網絡可分為窄帶PON和寬帶PON。
由于光纖接入網使用的傳輸媒介是光纖，因此根據光纖深入用戶群的程度，可將光纖接入網分為FTTC（光纖到路邊）、FTTZ（光纖到小區）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）和FTTH（光纖到戶），它們統稱為FTTx。FTTx不是具體的接入技術，而是光纖在接入網中的推進程度或使用策略。
技術特點
1． 有源光網絡
顧名思義，有源光網絡的局端設備（CE） 和遠端設備（RE）通過有源光傳輸設備相連，傳輸技術是骨干網中已大量采用的SDH和PDH技術，但以SDH技術為主。遠端設備主要完成業務的收集、接口適配、復用和傳輸功能。局端設備主要完成接口適配、復用和傳輸功能。此外，局端設備還向網元治理系統提供網管接口。在實際接入網建設中，有源光網絡的拓撲結構通常是星形或環形。
有源光網絡具有以下技術特點：
◆ 傳輸容量大，目前用在接入網的SDH傳輸設備一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口，有的甚至提供2.5Gb/S的接口。將來只要有足夠業務量需求，傳輸帶寬還可以增加，光纖的傳輸帶寬潛力相對接入網的需求而言幾乎是無限的。
◆ 傳輸距離遠，在不加中繼設備的情況下，傳輸距離可達70～80公里。
◆ 用戶信息隔離度好。有源光網絡的網絡拓撲結構無論是星形還是環形，從邏輯上看，用戶信息的傳輸方式都是點到點方式。
◆ 技術成熟，無論是SDH設備還是PDH設備，均已在以太網中大量使用。
由于SDH/PDH技術在骨干傳輸網中大量使用，有源光接入設備的成本已大大下降，但在接入網中與其他接入技術相比，成本還是比較高。
2． ATM無源光網絡（ATM-PON）
ATM-PON最重要的特點就是其無源點到多點式的網絡結構。它綜合了ATM技術和無源光網絡技術，可以提供現有的從窄帶到寬帶等各種業務。ATM-PON由OLT、ONU/ONT和無源光分路器組成。其中，Splitter是光分路器，它根據光的發送方向，將進來的光信號分路并分配到多條光纖上，或是組合到一條光纖上。ONU/ONT主要完成業務的收集、接口適配、復用和傳輸功能；OLT主要完成接口適配、復用和傳輸功能。此外，OLT還向網元治理系統提供網管接口。
ODN（光配線網）中光分路器的工作方式是無源的，這就是無源光網絡中“無源”一詞的來歷。但ONU和OLT還是工作在有源方式下，即需要外接電源才能正常工作。所以，采用無源光網絡接入技術并不是所有設備都工作在不需要外接饋電的條件下，只是ODN部分沒有有源器件。
ATM-PON具有如下技術特點：
◆ ATM-PON網絡拓撲結構是星形，雙向傳輸方式一般采用雙纖空分復用（SDM）方式，也有基于單纖波分復用（WDM）方式。點到多點傳播采用下行時分復用（TDM）、上行時分多址（TDMA）方式。
◆ 現有產品的典型線路速率是下行622Mb/s、上行155Mb/s。也可采用其他的帶寬配置，例如上下行對稱的622Mb/s、155Mb/s傳輸速率。將來，隨著器件水平的提高，線路速率還可以進一步增加。
◆ 在FTTC、FTTZ情況下，仍需要位于路邊或交接箱中的室外型設備具備有源器件；而在FTTH/B配置情況下，所有的有源器件都從室外設備中省掉了。無源光網絡比有源光網絡和銅線網絡簡單，且更加可靠和易于維護。非凡是假如FTTH大量使用，有源器件和電源備份系統從室外轉移到了室內，對器件和設備的環境要求可以大大降低，維護周期可以加長。
◆ 由于ONU/ONT分散在不同的點，因此上行需要采用多址接入技術，FSAN（全業務接入網組織）和ITU（國際電信聯盟）規定以TDMA來支持上行信號的接入，下行使用TDM方式。由于每個ONU/ONT距離OLT的遠近不同，為防止信號碰撞，上行信號需要采用非凡機制——測距來“對齊”。測距是ATM-PON技術中最復雜的部分。
◆ 標準化程度高，FSAN和ITU均已發布了ATM-PON的技術規范，分屬于不同供給商的OLT設備和ONU已經實現互通。
◆ 由于無源光分路器會導致光功率的損耗，所以ATM-PON的傳輸距離一般不超過20公里，覆蓋范圍有限。
在經濟性方面，目前ATM-PON系統每線的成本還比較高，其主要原因是市場有限。FSAN認為，隨著用戶需求的增加、產品規模的提高以及新技術的采用，將會顯著降低每線的設備和安裝成本。
3． 窄帶無源光網絡（窄帶PON）
窄帶PON的網絡拓撲結構與ATM-PON一樣，它與ATM-PON存在以下主要區別：
◆ ATM-PON是寬帶接入技術，可以給用戶提供大于2Mb/s的接入速率；窄帶PON是窄帶接入技術，只支持窄帶業務，給用戶提供的接入速率最大為2Mb/s。
◆ 窄帶PON的線路速率遠小于ATM-PON。其線路速率一般在20Mb/s到50Mb/s之間。
◆ 窄帶PON的傳輸采用電路方式，而ATM-PON采用分組方式（ATM信元）。
◆ 窄帶PON的網絡側接口一般為V5接口，用戶側接口為現有各種窄帶業務接口；ATM-PON網絡側接口一般為ATM接口，用戶側接口包括各種寬窄帶業務接口。
◆ 窄帶PON的標準化程度不如ATM-PON。窄帶PON是先有產品，后有標準；ATM-PON是產品和標準幾乎同時出來。
除以上幾點區別外，窄帶PON的其他特點與ATM-PON相同。窄帶PON的設備價格近年來下降很快，已經接近目前窄帶接入中廣泛應用的IDLC（綜合數字環路載波）的價格。
適用范圍
不同的光纖接入技術有不同的適用場合。
有源光接入技術適用帶寬需求大、對通信保密性高的企事業單位的接入。它也可以用在接入網的饋線段和配線段，并與基于無線或銅線傳輸的其他接入技術混合使用。
ATM-PON既可以用來解決企事業用戶的接入，也可以解決住宅用戶的接入。有的運營商利用“ATM-PON + xDSL”混合接入方案，解決住宅用戶或企事業用戶的寬帶接入。
窄帶PON主要面向住宅用戶，也可用來解決中小型企事業用戶的接入。
另外，PON的服務范圍不超過20公里，但通過“有源光網絡+無源光網絡”混合組網方案，可彌補該弊端。
技術優勢
光纖接入技術與其他接入技術（如銅雙絞線、同軸電纜、無線等）相比，最大優勢在于可用帶寬大，而且還有巨大潛力沒有開發出來。此外，光纖接入網還有傳輸質量好、傳輸距離長、抗干擾能力強、網絡可靠性高、節約管道資源等特點。另外，SDH和ATM-PON設備的標準化程度都比較高，有利于降低生產和運行維護成本。
當然，與其他接入技術相比，光纖接入網也存在一定的劣勢。最大的問題是成本較高，尤其是光節點離用戶越近，每個用戶分攤的接入設備成本就越高。另外，與無線接入相比，光纖接入網還需要管道資源，這也是很多新興運營商雖然看好光纖接入技術，但又不得不選擇無線接入技術的原因。
應用現狀
無論是從傳輸性能，還是從對業務長遠發展的支持能力來看，光纖接入技術與其他接入技術相比都有比較大的優勢。因此，只要條件答應，無論是傳統運營商還是新興運營商都把光纖接入網作為其接入網建設的重點。
在我國，自中國電信從1995年開始建設接入網起，就非常重視光纖接入技術。例如，北京電信在1998年新建了107條用戶光纜環，包括600多個光節點，覆蓋全市8個城區、36個電話端局，敷設的帶狀光纜近1000公里。目前我國光纖接入主要采用有源光接入技術，用于建設接入網的饋線段和配線段，為降低成本，引入線段采用其他接入技術。雖然我國目前還沒有真正投入商用的ATM-PON設備，但窄帶PON已開始大規模投入使用。
在國際上，光纖接入技術一直受到各大運營商的重視。出于經濟上的考慮，他們也是首先把有源光接入技術用于接入網的饋線段和配線段，引入線則采用其他接入技術。除此之外，日本的NTT力推窄帶PON，以改造傳統的銅線用戶環路。毫無疑問，用戶環路的光纖化無疑是接入網發展的重要方向。在發展初期，有源光接入技術發揮了主要作用。隨著光纖向用戶逐步靠近，為節省光纖資源和降低設備成本，無源光網絡設備將大量投入使用。
隨著Internet技術及多媒體應用的發展，用戶對傳輸帶寬的需求呈爆炸式增長。目前骨干網通過密集波分復用技術和高速TDM技術，已經能夠解決用戶對傳輸帶寬的需求。在接入部分，假如引入波分復用技術，可給用戶帶來端到端可治理的光通道，困擾Internet使用者的服務質量問題將不再存在。使用者可以在自己的專用通道上改變帶寬或治理業務，以滿足特定的時延和抖動要求，而不會影響同一光纖上其他波長的用戶。因此，未來的光接入網可能采用“DWDM + PON”技術，最終實現光波長到戶的目標。
