【正文】 很強的自維護和管理功能。但ADSL因為采用了星形的拓撲結構，相對采用總線型的同軸電纜接入網來說，線路投資較大。ADSL是非對稱的DSL技術，下行的速率遠遠大于上行的速率，一般只能作為普通用戶的接入方式，不宜用于流量對稱的商業(yè)用戶互聯(lián)，對流量要求較高的住宅小區(qū)也不太合適[4]。同軸電纜接入網用于廣播電視業(yè)務的有線電視（CATV，Cable Television）。CATV系統(tǒng)擁有大量用戶，傳輸媒介為同軸電纜，帶寬可高達1GHz，利用這一網絡資源也可以同時提供話音、視頻、數據業(yè)務實現三網合一?；旌瞎饫w同軸電纜（HFC，Hybrid Fiber Coaxial）接入技術就是為了融合視頻業(yè)務和電信業(yè)務而開發(fā)。HFC的分配網絡主干部分用光纖，其間可以利用光分配器將光信號分配到各個服務區(qū)，在光節(jié)點處完成光電轉換，再用同軸電纜將信號分配至用戶家中。HFC接入技術在從交換機到用戶集中點用光傳輸，從用戶集中點到用戶則利用現有的同軸電纜CATV分配網絡來傳送電視、話音和數據等信息，但HFC是一種總線型的接入方式，用戶與用戶之間互相干擾的問題較為突出，線路故障對用戶的影響范圍較大。同一條電纜上的用戶要互相共享帶寬，在密集的住宅區(qū)，由于用戶過多，一般難以達到較為理想的速率。而且由于HFC共享型的拓撲結構，同一電纜上的所有信息對任何一個用戶都是可見的，沒辦法進行用戶間的隔離，安全性是一個不可忽視的問題，現在基本上只能通過在內容層進行加密來保障數據的安全。還有同軸電纜接入網的抗干擾能力差，丟包嚴重，線路穩(wěn)定性差，這些也是影響其推廣的原因之一。在我國，HFC技術為廣電部門在其現有網絡上改造后建立寬帶網提供了一種現實可行的解決方案[4]。上述每一種接入技術都有其優(yōu)缺點，都有其適用的環(huán)境。對于網絡運營商來說，在寬帶接入手段的選擇上應以市場、效益為中心。只有滿足用戶需求，適應市場需要，低成本、高效益的技術才有生命力。因此，運營商在發(fā)展寬帶業(yè)務時應結合自身的特點，充分發(fā)揮已有的優(yōu)勢，以不過多地增加成本和降低服務質量為前提，努力尋找技術、市場與效益以及功能、性能與成本的平衡點。 光接入網誰擁有寬帶誰就擁有世界。這是寬帶網絡運營商經常掛在嘴邊的一句話。隨著互聯(lián)網的快速發(fā)展，網上新業(yè)務層出不窮，人們對網絡接入帶寬的需求持續(xù)增加。由于傳統(tǒng)的接入技術無法提供長距離及高速寬帶等系列服務，漸漸已無法適應固網運營商在原有帶寬基礎上推出更多新服務，滿足用戶需求。這就給寬帶網絡運營商提出了一個“最后一公里”的接入問題?？商峁┤珮I(yè)務、高速率的光接入網就成為了寬帶接入網的最有效的解決方案。光接入網（OAN，Optical Access Network）是采用光纖傳輸技術的接入網，早期泛指本地交換機或其遠端模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。OAN是一種為雙向交互式業(yè)務設計的系統(tǒng)，基本業(yè)務有7類：普通電話、租用線、分組數據、ISDN基本速率接入、ISDN一次群速率接入、Nx64kbit/s和2Mbit/s。光接入網技術相對于傳統(tǒng)的電纜接入網絡可以具備更大的帶寬和更高的速率，因此，除了上述7種基本窄帶業(yè)務外，其優(yōu)勢在于可以提供寬帶、超寬帶業(yè)務，如單向廣播式業(yè)務、高速數據業(yè)務、高清數字電視業(yè)務等。根據接入網的室外傳輸設施中是否包含有源設備，OAN又可分為無源光網絡（PON,Passive Optical Network）和有源光網絡(AON,Active Optical Network),PON采用光分路器分路，AON采用電復用器分路。PON技術中，光配線網全部由光分路器等無源器件組成，不含任何電子器件及電子電源。PON由運營商設置在中心局的OLT、大量鄰近終端用戶的ONT/ONU、光分配網絡ODN組成。OLT是PON和上層骨干網之間的接口；ONT則作為終端用戶的服務接口；ODN通過無源器件將一路光信號分成多路光信號傳輸至各個終端光網絡單元。局端的OLT通過一條饋線光纜連接到用戶群附近的光纖分配中心，在該點處使用無源分光器件通?？蓪⒆疃?4個用戶連接到同一饋線。每個用戶有一個光網絡終端（ONT）或光網絡單元（ONU），負責將各分光器支路和用戶自己的網絡或設備連接起來。各個用戶的大量的數據傳送到局端機房后，通過OLT連接到其他電信設備，從而與各上層業(yè)務網絡相連接。OLT使用1490nm波段在同一光纖上提供話音和數據的下行傳輸，而ONU/ONT使用1310nm波長提供上行傳輸，從而實現單纖雙向傳輸，即在同一根光纖上的無干擾雙向傳輸，如需支持視頻業(yè)務，OLT可以連接到WDM耦合器上，使用1550nm波長復用到同一光纖進行下行傳輸。相對與銅線而言，光纖具有近乎無限的帶寬，光纖替代銅質電纜的應用，不但極大地降低了接入網建設和維護成本，還相當程度地提高了網絡整體的服務質量。在PON中，有源模塊僅限于在局端機房的OLT和遠端用戶側的ONT/ONU上使用。用戶網絡接口與相關業(yè)務節(jié)點接口之間全程以光纖作為傳輸媒質，具備支持現有寬帶、窄帶業(yè)務以及擴展支持未來新業(yè)務開展所需的承載能力，可經由網絡管理接口進行配置和管理。PON技術可以使多個用戶共享一個連接，且在中間傳輸路徑無需任何有源器件大大降低了光纖網絡的成本，為接入網“最后一公里”瓶頸的解決提供了一個完善的解決方案。 FTTH及其優(yōu)勢FTTH（Fiber To The Home），即光纖到戶?；赑ON網絡的FTTX是新一代的光纖用戶接入網，用于連接電信運營商和終端用戶，根據光纖距離用戶的遠近，光接入網的構建可以分為FTTC、FTTB、FTTH等多種方式，其中FTTH是光纖接入最終也是最理想的方式。FTTH是完全利用光纖傳輸媒質連接運營商局端和家庭住宅的接入方式，全部由光纖網絡連接至終端，光纖網絡在用戶家終結，引入光纖由單個家庭住宅獨享。在FTTH中，接入網的饋線段、配線段和引入段做到全光接入，將ONU光節(jié)點部署到用戶家中，此時ONU成為ONT，直接提供UNI接口連接用戶家庭網絡。在FTTH組網模式中，OLT位于城域網局端機房或者小區(qū)機房，ONT直接放置在用戶家中。對于話音業(yè)務，一種方案是使用傳統(tǒng)電話模式，在ONT上提供POTS口，在OLT上集成V5協(xié)議，接入PSTN交換機；另一種方案是采用VoIP技術，用戶使用IP電話，使用PON提供的數據通道，通過數據城域網上的VoIP網關與PSTN互通。在有軟交換或NGN設備部署的地方，OLT也可以提供軟交換或NGN的接口，通過軟交換或NGN提供話音業(yè)務。雖然現在移動通信發(fā)展速度驚人，但因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求性能相對占優(yōu)的固定終端，也就是希望實現FTTH。FTTH的魅力在于它具有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。其優(yōu)勢主要有5點：第一，它是無源網絡，從局端到用戶，中間基本上可以做到無源，從而減少運營商投資成本；第二，它的帶寬是比較寬的，長距離正好符合運營商的大規(guī)模運用方式；第三，因為它是在光纖上承載的業(yè)務，一根光纖直接從局端到用戶家中，減少了中間節(jié)點，增大帶寬的同時，也減少了故障；第四，由于它的帶寬比較寬，支持的協(xié)議比較靈活，能夠滿足家庭ITV、視頻監(jiān)控、通話、環(huán)境監(jiān)控等多方面需求，戶內有了光纜，避免了用戶后期重新布線；第五，隨著技術的發(fā)展，光纖等設備的成本大大降低，不久將與ADSL技術相當，同時包括點對點、。 　 第二章 FTTH基本概念 PON技術基礎 PON的系統(tǒng)結構　PON系統(tǒng)結構主要由中心局的光線路終端(OLT)、包含無源光器件的光分配網(ODN)、用戶端的光網絡單元/光網絡終端(ONU/ONT ，其區(qū)別為ONT直接位于用戶端，而ONU與用戶之間還有其它網絡，如以太網) 組成，在PON系統(tǒng)中，使用一根單芯光纖利用波分復用技術做多波長傳輸。OLT位于中心機房，提供網絡側接口，同時連接上層核心網絡，其功能類似于交換機或路由器。除了提供網絡接入、交換功能外，OLT還可以根據用戶的不同需求實現帶寬分配、網絡安全和管理配置。ODN利用無源光分路器將干線光纖中的光信號分配給各個ONT，根據終端用戶的位置不同，可采用不同分路比的光分路器做多級連接，其傳輸范圍最遠可達20km。ONT/ONU提供LOT方向的PON接口和用戶側業(yè)務接口（以太網、電話、視頻）。在PON系統(tǒng)規(guī)劃中，通常采用點到多點的樹型拓撲結構。在下行方向，IP數據、語音、視頻等多種業(yè)務由位于中心局的OLT，采用廣播方式，通過ODN中的1：N無源光分配器分配到PON上的所有ONU單元。在上行方向，來自各個ONU的多種業(yè)務信息互不干擾地通過ODN中的1：N無源光合路器耦合到同一根光纖，最終送到位于局端OLT接收端，類似于點到點的結構。PON網絡的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。 PON接入方式由于消除了傳輸段的有源設備，減少了中間節(jié)點的同時好極大程度地降低了衰耗，同時前期投資小，大部分資金要推遲到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無須另設機房，維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務[9]。 PON的傳輸原理在下行方向，PON系統(tǒng)使用1490nm波長傳輸數據和語音信息，使用1550nm波長傳輸視頻業(yè)務。OLT周期性地在PON端口上廣播允許接入的時隙的信息，當ONT/ONU上電后，會根據OLT廣播時允許接入的信息發(fā)起注冊請求，OLT接收到請求后，分配給ONT/ONU一個邏輯鏈路標識，允許ONT/ONU接入。信息的每個數據幀頭中包含了ONT/ONU注冊時分配給它的邏輯鏈路標識，該標識證明此數據是發(fā)給具有此ID的ONT/ONU。因為所有數據以廣播形式發(fā)送，所以每個ONT/ONU都將收到全部信息，ONU/ONT根據此標識接收屬于自己的信息包，并將其他信息丟棄。為保證安全性，所有ONT/ONU接入時，系統(tǒng)對其進行認證，該認證信息具有唯一性，系統(tǒng)只允許接入通過認證，具有合法認證信息的ONU/ONT；同時，對于給定的ONT/ONU的數據幀，其他ONT/ONU雖然在物理層面上可接收到，但接收到以后首先比較幀頭信息，若與自身ID相符，則接收，否則，立刻丟棄；此外，PON系統(tǒng)還從以太網層面利用VLAN隔離，每個ONT/ONU都被劃分為不同的VLAN ID，且每個ONT/ONU到OLT的數據都啟用了數據加密。在上行方向，采用時分多址技術，在同一光纖中，采用1310nm波長傳輸數據和語音業(yè)務。每個ONT/ONU在不同的時間段發(fā)送數據，在光分路器中以物理光能量的方式將來自不同光纖不同時隙的數據復用到同一光纖中。為保證不同ONT/ONU中的數據在耦合到同一光纖時互不干擾，要求所有ONT/ONU和OLT之間保持嚴格同步，每個ONT/ONU只能在ONT授權給它的時間段內發(fā)送數據。PON網絡的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。 FTTH中應用到的主要設備 局端OLTOLT的功能組成可以分為三部分：業(yè)務部分、核心部分和公共部分。其中核心部分功能包括匯聚分發(fā)和業(yè)務處理功能以及ODN適配功能，匯聚分發(fā)和業(yè)務處理功能完成對不同的業(yè)務類型的信息進行處理，包括復用/解復用、業(yè)務質量控制、帶寬管理、用戶隔離和業(yè)務隔離、廣播和多播等，在上行方向與業(yè)務接口功能相連，在下行方向與ODN適配功能相連。ODN適配功能對ODN接口進行分配，一個OLT可以提供至少一個ODN接口，并具有一系列物理光接口的適配功能，包括光/電和電/光轉換，物理媒質訪問控制以及定時同步功能。OLT業(yè)務部分具有業(yè)務接口功能，可包括接口適配、接口保護以及需要時具有特定業(yè)務的信令處理和媒質傳輸制式的轉換功能。OLT公共部分功能包括供電與OAM功能，供電功能將外部供電轉換為所需的電源，在必要時還提供電源保護功能。OAM功能是提供必要的手段來處理所有功能塊的操作、管理和維護功能，并提供與網絡運營相關的信息。 光分路器分光器的作用是將一根纖芯中的光束，通過物理通道，廣播到多個纖芯中，以提高主干光纖的利用效率，減少主干光纖的對數。目前有兩種類型的光分路器可以滿足分光的需要：一種是利用傳統(tǒng)的拉錐耦合工藝生產的熔融拉錐式光纖分路器，另一種是基于光學集成技術生產的平面光波導分路器。熔融拉錐技術是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機上熔融拉伸，并實時監(jiān)控分光比的變化，分光比達到要求后結束熔融拉伸，其中一端保留一根光纖作為輸入端，另一端作為多路輸出端，目前成熟的拉錐工藝一次只能拉1x4以下的分光器，1x4以上的期間則是用多個1x2連接在一起，再整體封裝在分路盒中。這類器件的主要優(yōu)點是：技術工藝成熟、原料及成本低廉且分光比可根據要求實時監(jiān)控，可以制作出不等分的分路器。但這類器件的損耗對光