無源光網絡技術綜述之通信線材篇(上)
2019-11-04 23:45:34
供稿：網友
一、無源光網絡的概念
無源光網絡（PON），是指在OLT(光線路終端)和ONU(光網絡單元)之間的光分配網絡(ODN)沒有任何有源電子設備.
PON（無源光網絡）技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓樸結構，在光分支點不需要節點設備，只需要安裝一個簡單的光分支器即可，因此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合建網成本低等優點。
PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的無源光網絡）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太網的無源光網絡）兩種。
二、無源光網絡的優勢
無源光網絡（PON）是一種純介質網絡，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時節省了維護成本，是電信維護部門長期期待的技術。無源光網絡的優勢具體體現在以下幾方面：
（1）無源光網絡設備簡單，安裝維護費用低，投資相對也較小。
（2）無源光設備組網靈活，拓撲結構可支持樹型、星型、總線型、混合型、冗余型等網絡拓撲結構。
（3）安裝方便，它有室內型和室外型。其室外型可直接掛在墻上，或放置于"H"桿上，無須租用或建造機房。而有源系統需進行光電、電光轉換，設備制造費用高，要使用專門的場地和機房，遠端供電問題不好解決，日常維護工作量大。
（4）無源光網絡適用于點對多點通信，僅利用無源分光器實現光功率的分配。
（5）無源光網絡是純介質網絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區使用。
（6）從技術發展角度看，無源光網絡擴容比較簡單，不涉及設備改造，只需設備軟件升級，硬件設備一次購買，長期使用，為光纖入戶奠定了基礎，使用戶投資得到保證。
三、基于ATM的無源光網絡
1．APON技術簡介
近年來，在接入網上使用ATM技術以提供視頻廣播、遠程教育以及數據通信等多種業務的趨勢越來越明顯。在無源光網絡上使用ATM，不僅可以利用光纖的巨大帶寬提供寬帶服務，也可以利用ATM進行高效的業務治理。自1993年以來，許多國家都競相開始研究ATM-PON技術及其應用，并認為ATM-PON是最有前途的、能以較低成本提供寬帶接入的方案。
APON技術發展得比較早，它還具有綜合業務接入、QoS服務質量保證等獨有的特點，ITU-T的G.983建議規范了ATM-PON的網絡結構、基本組成和物理層接口，我國信息產業部也已制定了完善的APON技術標準。
ATM-PON采用的是點到多點的無源光網絡，主要由OLT、ODN、ONU組成，由無源光分路器件將OLT的光信號分到樹形網絡的各個ONU。其應用包括FTTH、FTTB／C、FTTCab等多種配置結構。FTTB／C和FTTCab網絡結構只是在應用上略有區別，可以看成一類。
FTTB／C／Cab可以提供PSTN、ISDN業務以及其它對稱或非對稱的寬帶業務。
FTTH應用提供的業務大致同上，另外，FTTH可以考慮使用戶內置ONU，使ONU的工作環境得以改善，再加上網絡全部為光纖，使得維護工作量減少、成本降低。對于網絡將來可能的帶寬或業務升能，ONU可不作改動。
根據G.983規范，ATM無源光網絡中，OLT最多可尋址64個ONU，PON所支持的虛通路（VP）數為4096，PON尋址可以使用ATM信元頭中的12位VP域。由于OLT具有VP交叉互連功能，所以局端VB5接口的VPI和PON上的VPI（OLT到ONU）是不同的。限制VP數為4096，使ONU的地址表不會很大，同時又保證了高效利用PON資源。
APON的業務開發是分階段實施的，初期主要是VP專線業務。相對普通專線業務，APON提供的VP專線業務設備成本低，體積小，省電、系統可靠穩定、性能價格比有一定優勢。第二步實現一次群和二次群電路仿真業務，提供企業內部網的連接和企業電話及數據業務。第三步實現以太網接口，提供互聯網上網業務和VLAN業務。以后再逐步擴展至其它業務，成為名副其實的全業務接入網系統。
APON采用基于信元的傳輸系統，答應接入網中的多個用戶共享整個帶寬。這種統計復用的方式，能更加有效地利用網絡資源。
2．APON技術的應用前景
目前許多國家都在實驗PON接入網，如日本的π系統采用的是STM的PON技術、無源雙星的網絡結構，其ONU配置靈活，可以為單個用戶提供1.5Mpbs的接入速率。歐洲關于PON的研究有ACTSAC094EXPert項目、ACTSAC022Bonaparte項目和RACEIIR2024BAF項目等等。其中Bonaparte（在現實電信環境下使用ATM PON接入設備的寬帶光網絡）在4個國家分別進行用戶實驗，并根據用戶的實際需求提供遠程醫療、遠程教學等多媒體寬帶業務。在Bonaparte中使用的ATMPON連接32個終端，可以支持最大距離為10公里的81個用戶。接入系統總的傳輸容量為上行和下行各622Mbps，每個用戶使用的帶寬可以從64Kbps到155Mbps靈活劃分。
ATM-PON支持ISDN及B-ISDN業務的帶寬需求，可以滿足各類電信業務的全業務網（FSN）的共同要求，ATM-PON代表了寬帶接入技術的最新發展方向，目前在英國、德國等已有實際應用，被認為是實現FTTC和FTTH的一種較好方法，其優點是可以節省光纖和光設備的費用，并可以實現寬帶數據業務與CATV業務的共網傳送。
在國內光通信領域，華為和烽火通信、北郵電信等廠商已經先后研制成功實用化的APON產品，這標志著APON技術已邁出實驗室，進入了規模化商用的階段。而目前中國電信已在多個城市開始試驗采用APON技術，中國聯通、中國網通等運營商也看好APON技術，預備在其網絡中大量采用APON技術來實現商業大樓、企業用戶的接入。
APON能否大量應用的一個重要因素是價格問題。目前第一代的實際APON產品的業務供給能力有限，成本過高，其市場前景由于ATM在全球范圍內的受挫而不確定，但其技術優勢是明顯的。非凡是綜合考慮運行維護成本，在新建地區，高度競爭的地區或需要替代舊銅纜系統的地區，此時敷設PON系統，無論是FTTC，還是FTTB方式都是一種有遠見的選擇。在未來幾年能否將性能價格比改進到市場能夠接受的水平是APON技術生存和發展的要害。
