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PON在宽带光接入网络中的应用 |
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newmaker |
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随着固网运营商实施业务转型，众多的运营商都在着手改造承载网，以适应这一变化。开始改造核心网以后，接入网的带宽瓶颈问题日益突出。虽然ADSL已经成为宽带网络当前的主流接入技术，但是如果要提供高清晰度或交互式视频业务，ADSL则难胜其任，难尽其责。在接入网环境中用光纤取代铜缆可带来一系列的好处：消除电信网的带宽瓶颈、降低维护费用、易于实现业务融合和提供新业务、提高信息传输和通信可靠性、方便系统扩容、节省建设投资，等等。接入网宽带光纤化成为必然，而PON技术因其多业务、低投资、易维护等特点，将成为未来宽带接入网的技术热点。
1、PON技术
光纤接入网根据中继光器件的类型又可划分为无源光网络（PON，Passive Optical Network）和有源光网络（AON，Active Optical Network）。
在光接入网中，如果光配线网（ODN）全部由无源器件组成，不含任何有源节点，这种光按入网就是PON，如图1所示。PON的架构主要是将光纤线路终端设备OLT下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Splitter（光分路器）分路传送给各用户终端设备ONU/T。这样就大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源的建设成本。PON因而成为FTTH最新热门技术。
PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按采用的技术，主要分为APON/BPON（ATM PON/宽带PON）、EPON（以太网PON）和GPON（千兆比特PON）几种。 
2、PON与传统网络的比较
无源光网络PON与传统网络的结构相比有以下优点。
（1）PON不需要在中心局和用户间安设有源器件，因此会节约更多的初始建设费用和不少的室外设施维护费。
（2）PON由于采用点到多点的接入模式，因此中心局到用户间铺设光纤的基建费用由用户们共同承担，可以提高网络建设投资的回报。与为每个用户都配置端到端光纤的方法相比，为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小，占用中心局的空间更少。
（3）PON同时支持传统业务（传统电话服务POTS、模拟电视）和宽带业务（IP语音传输、IPTV、宽带上网等）。
（4）PON支持所有住宅用户（使用POTS、模拟电视和数据业务）和许多商业用户（使用T1/E1和以太网业务）共享一个接入网（包括物理层和协议层），不必使用不同的接入网分别为他们提供服务，因而减少了分散的接入网的数量。
3、几种PON技术及其比较
APON（也称为BPON）特点是采用国际电信联盟（ITU）于上世纪90年代中期批准的ATM体系结构。与以太网设备相比，ATM交换机和ATM终端设备相当昂贵。而且，现在因特网工作于TCP/IP协议，用户终端设备都是IP设备，采用ATM技术必须将IP包拆分重新封装为ATM信元，这就大大增加了网络的开销，浪费网络资源。
EPON基于千兆以太网的无源光网络技术，国际标准IEEE802.3ah在2004年正式发布，是一个由制造商驱动的解决案。
而GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，标准化主要由FSAN和ITU-T来驱动。
与GPON技术相比，EPON的技术门槛较低，核心芯片的设计难度也低，目前已经有不少芯片厂商加入EPON芯片设计的阵营，产业链更成熟。
从技术理论上分析，GPON比EPON更具优势。从实用性角度看，GPON由于芯片的原因，综合成本会高于EPON设备。今后两年，随着GPON大规模的商用，GPON的成本将会与EPON趋同。但如果只是单纯数据业务的接入，目前选择EPON就足够了。
4、G/EPON的应用模式
目前，G/EPON应用在国内基本还处于起步阶段，对于应用模式还各有不同的理解。我认为，可将组网模式分为专线模式、小区模式与混合模式3种。
4.1专线模式
这种模式是用户网络直接接入ONU，由于G/EPON完善的管理功能可以准确判断障碍点、动态调整带宽，用户可以得到较大的带宽和较高的服务质量保证，同时中间环节无源光器件的使用也减少了运营商的运维成本，提高了带宽利用率，节约了光缆资源和局端设备端口资源。这种模式适用于企业VPN组网、网吧、别墅区、高档住宅小区的接入。
4.2小区模式
在不改变原有光缆网络拓扑结构的前提下，这种模式利用无源分光器替代了原有的级连设备，通过与以太网交换机、DSLAM、IAD等接入设备的组合，最大限度地节约了光缆资源及改造成本，优化了网络结构，解决了最后一公里的“瓶颈”问题，满足了用户的各种业务接入需求。这种模式适用于光纤小区改造、新建小区综合接入。对于光缆资源相对稀缺、用户带宽需求有限的农村地区，也可以考虑采用G/EPON+MSAN方式以节约光缆投资。
4.3混合模式
这种模式是前两种模式根据带宽、光缆拓扑结构而采用的灵活组合，可以有效降低局端设备的投入，提高带宽利用率，减少局端设备端口占用。
此外还应综合考虑光缆距离与接入点密度，因为G/EPON的OLT与ONU之间的传输距离在20 km以内，而设备成本中局端设备占有较大的比重，过少的接入点会提高单点平均成本，不如裸纤直连方式经济 。
5、应用方案
5.1方案1
黑龙江省一个县政府要搭建一张内网（与Internet隔离，办公专用网），县政府院内有20余个部门，其他地方还零星分布着40余个部门。院内前后楼光纤直连，楼内各部门距离不超过百米，五类缆直连。零星分布的部门距离较远。如果采用EPON组网，则如图2所示模式。 
图2EPON组网
县里共有9个光缆交接箱，采用EPON组网模式，只用10个分光器，节约了70余芯光光纤，这种方式设备投资与光纤直连设备投资基本相同。
5.2方案2
一个市要作城管监控，一期需要监控点300余个，用户提出光 纤接入要求，采用光缆直连方案，如图3所示。
图3城管监控光纤直连组网
而采用EPON组网，则如图4所示。
图4城管监控EPON组网
两方案比较，EPON方案节约了大量城域网光缆资源，设备成本稍高于光线直连方案。一般情况下，为了节约跳接光缆资源，采用光纤直连方案时，会在OLT位置增加汇聚交换机，但也只能节省部分跳接环光缆，成本则与EPON方案基本相同。
5.3方案3
一个光纤住宅小区，原通过光纤加LAN接入宽带用户，如今要改造多业务承载，则需改造小区原有光缆网络，把树型结构多级级连改为星型结构，增加每户带宽减少级连层数。如仍采用光纤+Switch+IAD，组网模式如图5所示。
图5改造光纤小区的+LAN方案
而采用EPON组网，则如图6所示。
图6改造光纤小区的EPON方案
相比之下，采用EPON组网，投资基本相同，却无需改造小区光缆，只需将原有汇聚交换机改为分光器即可，节约了光缆投资，减少了级连层数。
6、结束语
随着网络技术的进步，宽带业务的普及，三重播放业务的推出，光纤接入越来越普遍，而管道、光缆资源不可能无限制扩张，采用PON技术大量节约了光缆资源，有效解决了这一问题。随着PON技术不断完善，光器件成本不断降低，技术优势将越来越明显，G/EPON技术将成为FTTx业务的主要接入手段，应用模式也会在实际应用中日益丰富起来。(end)
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(4/19/2007) |
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