无源光网络技术综述之通信线材篇(上)
2019-11-04 23:45:34
供稿：网友
一、无源光网络的概念
无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.
PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。
二、无源光网络的优势
无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。无源光网络的优势具体体现在以下几方面：
（1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。
（2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。
（3）安装方便，它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。
（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。
（5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。
三、基于ATM的无源光网络
1．APON技术简介
近年来，在接入网上使用ATM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。在无源光网络上使用ATM，不仅可以利用光纤的巨大带宽提供宽带服务，也可以利用ATM进行高效的业务治理。自1993年以来，许多国家都竞相开始研究ATM-PON技术及其应用，并认为ATM-PON是最有前途的、能以较低成本提供宽带接入的方案。
APON技术发展得比较早，它还具有综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点，ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的网络结构、基本组成和物理层接口，我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。
ATM-PON采用的是点到多点的无源光网络，主要由OLT、ODN、ONU组成，由无源光分路器件将OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。其应用包括FTTH、FTTB／C、FTTCab等多种配置结构。FTTB／C和FTTCab网络结构只是在应用上略有区别，可以看成一类。
FTTB／C／Cab可以提供PSTN、ISDN业务以及其它对称或非对称的宽带业务。
FTTH应用提供的业务大致同上，另外，FTTH可以考虑使用户内置ONU，使ONU的工作环境得以改善，再加上网络全部为光纤，使得维护工作量减少、成本降低。对于网络将来可能的带宽或业务升能，ONU可不作改动。
根据G.983规范，ATM无源光网络中，OLT最多可寻址64个ONU，PON所支持的虚通路（VP）数为4096，PON寻址可以使用ATM信元头中的12位VP域。由于OLT具有VP交叉互连功能，所以局端VB5接口的VPI和PON上的VPI（OLT到ONU）是不同的。限制VP数为4096，使ONU的地址表不会很大，同时又保证了高效利用PON资源。
APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务，APON提供的VP专线业务设备成本低，体积小，省电、系统可靠稳定、性能价格比有一定优势。第二步实现一次群和二次群电路仿真业务，提供企业内部网的连接和企业电话及数据业务。第三步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其它业务，成为名副其实的全业务接入网系统。
APON采用基于信元的传输系统，答应接入网中的多个用户共享整个带宽。这种统计复用的方式，能更加有效地利用网络资源。
2．APON技术的应用前景
目前许多国家都在实验PON接入网，如日本的π系统采用的是STM的PON技术、无源双星的网络结构，其ONU配置灵活，可以为单个用户提供1.5Mpbs的接入速率。欧洲关于PON的研究有ACTSAC094EXPert项目、ACTSAC022Bonaparte项目和RACEIIR2024BAF项目等等。其中Bonaparte（在现实电信环境下使用ATM PON接入设备的宽带光网络）在4个国家分别进行用户实验，并根据用户的实际需求提供远程医疗、远程教学等多媒体宽带业务。在Bonaparte中使用的ATMPON连接32个终端，可以支持最大距离为10公里的81个用户。接入系统总的传输容量为上行和下行各622Mbps，每个用户使用的带宽可以从64Kbps到155Mbps灵活划分。
ATM-PON支持ISDN及B-ISDN业务的带宽需求，可以满足各类电信业务的全业务网（FSN）的共同要求，ATM-PON代表了宽带接入技术的最新发展方向，目前在英国、德国等已有实际应用，被认为是实现FTTC和FTTH的一种较好方法，其优点是可以节省光纤和光设备的费用，并可以实现宽带数据业务与CATV业务的共网传送。
在国内光通信领域，华为和烽火通信、北邮电信等厂商已经先后研制成功实用化的APON产品，这标志着APON技术已迈出实验室，进入了规模化商用的阶段。而目前中国电信已在多个城市开始试验采用APON技术，中国联通、中国网通等运营商也看好APON技术，预备在其网络中大量采用APON技术来实现商业大楼、企业用户的接入。
APON能否大量应用的一个重要因素是价格问题。目前第一代的实际APON产品的业务供给能力有限，成本过高，其市场前景由于ATM在全球范围内的受挫而不确定，但其技术优势是明显的。非凡是综合考虑运行维护成本，在新建地区，高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区，此时敷设PON系统，无论是FTTC，还是FTTB方式都是一种有远见的选择。在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水平是APON技术生存和发展的要害。
