光纤接入网
2019-11-04 22:38:46
供稿：网友
光纤接入网是指接入网中传输媒介为光纤的接入网。光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON；无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。
由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为FTTC（光纤到路边）、FTTZ（光纤到小区）、FTTB（光纤到大楼）、FTTO（光纤到办公室）和FTTH（光纤到户），它们统称为FTTx。FTTx不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用策略。
技术特点
1． 有源光网络
顾名思义，有源光网络的局端设备（CE） 和远端设备（RE）通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术，但以SDH技术为主。远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，局端设备还向网元治理系统提供网管接口。在实际接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星形或环形。
有源光网络具有以下技术特点：
◆ 传输容量大，目前用在接入网的SDH传输设备一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口，有的甚至提供2.5Gb/S的接口。将来只要有足够业务量需求，传输带宽还可以增加，光纤的传输带宽潜力相对接入网的需求而言几乎是无限的。
◆ 传输距离远，在不加中继设备的情况下，传输距离可达70～80公里。
◆ 用户信息隔离度好。有源光网络的网络拓扑结构无论是星形还是环形，从逻辑上看，用户信息的传输方式都是点到点方式。
◆ 技术成熟，无论是SDH设备还是PDH设备，均已在以太网中大量使用。
由于SDH/PDH技术在骨干传输网中大量使用，有源光接入设备的成本已大大下降，但在接入网中与其他接入技术相比，成本还是比较高。
2． ATM无源光网络（ATM-PON）
ATM-PON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。它综合了ATM技术和无源光网络技术，可以提供现有的从窄带到宽带等各种业务。ATM-PON由OLT、ONU/ONT和无源光分路器组成。其中，Splitter是光分路器，它根据光的发送方向，将进来的光信号分路并分配到多条光纤上，或是组合到一条光纤上。ONU/ONT主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能；OLT主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，OLT还向网元治理系统提供网管接口。
ODN（光配线网）中光分路器的工作方式是无源的，这就是无源光网络中“无源”一词的来历。但ONU和OLT还是工作在有源方式下，即需要外接电源才能正常工作。所以，采用无源光网络接入技术并不是所有设备都工作在不需要外接馈电的条件下，只是ODN部分没有有源器件。
ATM-PON具有如下技术特点：
◆ ATM-PON网络拓扑结构是星形，双向传输方式一般采用双纤空分复用（SDM）方式，也有基于单纤波分复用（WDM）方式。点到多点传播采用下行时分复用（TDM）、上行时分多址（TDMA）方式。
◆ 现有产品的典型线路速率是下行622Mb/s、上行155Mb/s。也可采用其他的带宽配置，例如上下行对称的622Mb/s、155Mb/s传输速率。将来，随着器件水平的提高，线路速率还可以进一步增加。
◆ 在FTTC、FTTZ情况下，仍需要位于路边或交接箱中的室外型设备具备有源器件；而在FTTH/B配置情况下，所有的有源器件都从室外设备中省掉了。无源光网络比有源光网络和铜线网络简单，且更加可靠和易于维护。非凡是假如FTTH大量使用，有源器件和电源备份系统从室外转移到了室内，对器件和设备的环境要求可以大大降低，维护周期可以加长。
◆ 由于ONU/ONT分散在不同的点，因此上行需要采用多址接入技术，FSAN（全业务接入网组织）和ITU（国际电信联盟）规定以TDMA来支持上行信号的接入，下行使用TDM方式。由于每个ONU/ONT距离OLT的远近不同，为防止信号碰撞，上行信号需要采用非凡机制——测距来“对齐”。测距是ATM-PON技术中最复杂的部分。
◆ 标准化程度高，FSAN和ITU均已发布了ATM-PON的技术规范，分属于不同供给商的OLT设备和ONU已经实现互通。
◆ 由于无源光分路器会导致光功率的损耗，所以ATM-PON的传输距离一般不超过20公里，覆盖范围有限。
在经济性方面，目前ATM-PON系统每线的成本还比较高，其主要原因是市场有限。FSAN认为，随着用户需求的增加、产品规模的提高以及新技术的采用，将会显著降低每线的设备和安装成本。
3． 窄带无源光网络（窄带PON）
窄带PON的网络拓扑结构与ATM-PON一样，它与ATM-PON存在以下主要区别：
◆ ATM-PON是宽带接入技术，可以给用户提供大于2Mb/s的接入速率；窄带PON是窄带接入技术，只支持窄带业务，给用户提供的接入速率最大为2Mb/s。
◆ 窄带PON的线路速率远小于ATM-PON。其线路速率一般在20Mb/s到50Mb/s之间。
◆ 窄带PON的传输采用电路方式，而ATM-PON采用分组方式（ATM信元）。
◆ 窄带PON的网络侧接口一般为V5接口，用户侧接口为现有各种窄带业务接口；ATM-PON网络侧接口一般为ATM接口，用户侧接口包括各种宽窄带业务接口。
◆ 窄带PON的标准化程度不如ATM-PON。窄带PON是先有产品，后有标准；ATM-PON是产品和标准几乎同时出来。
除以上几点区别外，窄带PON的其他特点与ATM-PON相同。窄带PON的设备价格近年来下降很快，已经接近目前窄带接入中广泛应用的IDLC（综合数字环路载波）的价格。
适用范围
不同的光纤接入技术有不同的适用场合。
有源光接入技术适用带宽需求大、对通信保密性高的企事业单位的接入。它也可以用在接入网的馈线段和配线段，并与基于无线或铜线传输的其他接入技术混合使用。
ATM-PON既可以用来解决企事业用户的接入，也可以解决住宅用户的接入。有的运营商利用“ATM-PON + xDSL”混合接入方案，解决住宅用户或企事业用户的宽带接入。
窄带PON主要面向住宅用户，也可用来解决中小型企事业用户的接入。
另外，PON的服务范围不超过20公里，但通过“有源光网络+无源光网络”混合组网方案，可弥补该弊端。
技术优势
光纤接入技术与其他接入技术（如铜双绞线、同轴电缆、无线等）相比，最大优势在于可用带宽大，而且还有巨大潜力没有开发出来。此外，光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高、节约管道资源等特点。另外，SDH和ATM-PON设备的标准化程度都比较高，有利于降低生产和运行维护成本。
当然，与其他接入技术相比，光纤接入网也存在一定的劣势。最大的问题是成本较高，尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备成本就越高。另外，与无线接入相比，光纤接入网还需要管道资源，这也是很多新兴运营商虽然看好光纤接入技术，但又不得不选择无线接入技术的原因。
应用现状
无论是从传输性能，还是从对业务长远发展的支持能力来看，光纤接入技术与其他接入技术相比都有比较大的优势。因此，只要条件答应，无论是传统运营商还是新兴运营商都把光纤接入网作为其接入网建设的重点。
在我国，自中国电信从1995年开始建设接入网起，就非常重视光纤接入技术。例如，北京电信在1998年新建了107条用户光缆环，包括600多个光节点，覆盖全市8个城区、36个电话端局，敷设的带状光缆近1000公里。目前我国光纤接入主要采用有源光接入技术，用于建设接入网的馈线段和配线段，为降低成本，引入线段采用其他接入技术。虽然我国目前还没有真正投入商用的ATM-PON设备，但窄带PON已开始大规模投入使用。
在国际上，光纤接入技术一直受到各大运营商的重视。出于经济上的考虑，他们也是首先把有源光接入技术用于接入网的馈线段和配线段，引入线则采用其他接入技术。除此之外，日本的NTT力推窄带PON，以改造传统的铜线用户环路。毫无疑问，用户环路的光纤化无疑是接入网发展的重要方向。在发展初期，有源光接入技术发挥了主要作用。随着光纤向用户逐步靠近，为节省光纤资源和降低设备成本，无源光网络设备将大量投入使用。
随着Internet技术及多媒体应用的发展，用户对传输带宽的需求呈爆炸式增长。目前骨干网通过密集波分复用技术和高速TDM技术，已经能够解决用户对传输带宽的需求。在接入部分，假如引入波分复用技术，可给用户带来端到端可治理的光通道，困扰Internet使用者的服务质量问题将不再存在。使用者可以在自己的专用通道上改变带宽或治理业务，以满足特定的时延和抖动要求，而不会影响同一光纤上其他波长的用户。因此，未来的光接入网可能采用“DWDM + PON”技术，最终实现光波长到户的目标。
