【文章內(nèi)容簡介】 干傳送網(wǎng)。 無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)：指ODN不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。但在光纖接入網(wǎng)中，OLT及ONU仍是有源的。由于PON具有可避免電磁和雷電影響，設(shè)備投資和維護成本低的優(yōu)點，是目前以及將來光纖接入網(wǎng)的主要技術(shù)形式。 PON的接入結(jié)構(gòu)示意圖4．光纖接入網(wǎng)的特點光纖接入網(wǎng)具有容量大，損耗低，防電磁能力強等優(yōu)點，隨著技術(shù)的進步，其成本最終可以肯定也會低于銅線接入技術(shù)。但就目前而言，成本仍然是主要障礙，因此在光纖接入網(wǎng)實現(xiàn)中，ODN設(shè)備主要采用無源光器件，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要采用點到多點方式，具體的實現(xiàn)技術(shù)主要有三種：基于ATM技術(shù)的APON 和基于計算機局域網(wǎng)——千兆以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)的GEPON和目前的新技術(shù)GPON。167。932 APON接入技術(shù)1．系統(tǒng)介紹ATM與PON技術(shù)相結(jié)合的APON光纖接入技術(shù)，最初由FSAN集團(Full Service Access Network Group)于1995年提出，它被認為是一個理想的解決方案，因為PON可以提供理論上無限的帶寬，并降低了接入設(shè)備的復(fù)雜度和成本，而ATM技術(shù)當(dāng)時是公認的提供綜合業(yè)務(wù)的最佳方式，并保證QoS。 基于APON的光纖接入網(wǎng)，是指在OLT與ONU之間的ODN中采用ATM PON技術(shù)。APON的主要設(shè)備包括局端的OLT、用戶端的ONU、位于ODN的無源光分路器，以及光纖。其結(jié)構(gòu)上的主要特點是： （1）無源光分路器與ONU之間構(gòu)成點對多點的結(jié)構(gòu)(目前典型的是1：64)，使得多個用戶可以共享一根光纖的帶寬，以降低接入成本和設(shè)備復(fù)雜度。 APON工作原理示意圖（2）采用ATM傳輸技術(shù)，即OLT與ONU之間通過VPI/VCI，直接將53字節(jié)的ATM信元組，轉(zhuǎn)換成光信號傳遞。2．工作原理為在一根光纖上實現(xiàn)全雙工通信，APON的下行數(shù)據(jù)信道使用1550 nm波長，當(dāng)來自外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)到達OLT時，OLT采用“廣播式時分復(fù)用(TDM)”方式將數(shù)據(jù)交換至無源光“分路器”，后者簡單地采用“廣播方式”將下行的ATM信元傳給每一個ONU，每個ONU根據(jù)業(yè)務(wù)建立時OLT分配的28 bit的VPI/VCI進行ATM信元解碼過濾，僅接收屬于自己的信元。APON的上行數(shù)據(jù)信道使用1310nm波長，采用“傳輸時隙分配（TDMA）”方式實現(xiàn)多址接入。由于用戶端ONU產(chǎn)生信號是“突發(fā)”模式，而不同ONU發(fā)出的信號是沿不同路徑傳輸?shù)?，通常由OLT首先測試到ONU的距離，測距的目的是補償ONU到OLT之間的距離不同而引起的傳輸時延差異，根據(jù)ONU到OLT的距離，OLT為ONU分配一個合適的時隙，以保證ONU之間發(fā)送數(shù)據(jù)時相互不沖突，然后通過PLOAM信元分配一個特定的傳輸時隙，通知ONU。隨后ONU必須在指定的時隙內(nèi)完成光信號的上傳發(fā)送。3．技術(shù)應(yīng)用ATM化的無源光網(wǎng)絡(luò)/寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)（APON/BPON）可以利用ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用功能，再結(jié)合無源分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使性能價格比有很大改進，目前在美國和日本等國已經(jīng)開始商用，在日本已經(jīng)敷設(shè)了約50萬線。 　　然而，目前實際APON/BPON的業(yè)務(wù)適配提供卻很復(fù)雜，業(yè)務(wù)提供能力有限，數(shù)據(jù)傳送速率和效率不高，成本較高，其市場前景由于ATM的衰落而變得很不確定。從長遠的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢看，APON的可用帶寬仍然不夠。以FTTC為例，盡管典型主干下行速率可達622 Mbit/s，但分路后實際可分到每個用戶的帶寬將大大減小。按32路計算， Mbit/s，再按10個用戶共享計算，則每個用戶僅能分到約2 Mbit/s。顯然，這樣的性能價格比無法滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的長遠發(fā)展需要。由于我國高速互聯(lián)網(wǎng)接入開展的時間較晚，該項技術(shù)主要是在歐美等信息技術(shù)發(fā)達國家使用，我國通信接入網(wǎng)領(lǐng)域基本未開展此項技術(shù)。167。933 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)接入技術(shù)1．系統(tǒng)介紹EPON是Ethernet PON的簡寫，它是在ITUT APON標準的基礎(chǔ)上，由IEEE PON(EPON)標準。近年來，由于千兆比特Ethernet技術(shù)的成熟，和將來10G比特Ethernet標準的推出，以及Ethernet對IP天然的適應(yīng)性，使得原來傳統(tǒng)的局域網(wǎng)交換技術(shù)逐漸擴展到廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。目前越來越多的骨干網(wǎng)采用千兆比特IP路由交換機構(gòu)建，另一方面，Ethernet在CPN中也占據(jù)了絕對的統(tǒng)治地位，將ATM延伸到PC桌面已肯定不可能了。在這種背景下，接入網(wǎng)中采用APON，其技術(shù)復(fù)雜、成本高，而且由于要在WAN/LAN之間進行ATM與IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)的效率也不高。在接入網(wǎng)中用Ethernet取代ATM，符合未來骨干網(wǎng)IP化的發(fā)展趨勢，最終形成從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)到局域網(wǎng)全部基于IP、WDM、Ethernet來實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)寬帶網(wǎng)。 EPON工作原理示意圖2．工作原理EPON與APON關(guān)鍵的區(qū)別在于：EPON中數(shù)據(jù)傳輸采用IEEE Ethernet（以太網(wǎng)）的幀格式，其分組長度可變，最大為1518字節(jié)；APON中采用標準的ATM 53字節(jié)的固定長分組格式。由于IP分組也是可變長的，最大長度為65 535字節(jié)，這就意味著EPON承載IP數(shù)據(jù)流的效率高、開銷小。 在EPON中，OLT到ONU的下行數(shù)據(jù)流采用廣播方式發(fā)送，OLT將來自骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可變長的IEEE Ethernet幀格式，發(fā)往ODN, 光分路器以廣播方式將所有幀發(fā)給每一個ONU，ONU根據(jù)Ethernet幀頭中ONU標識接收屬于自己的信息。ONU到OLT的上行數(shù)據(jù)流采用時分復(fù)用（TDMA）發(fā)送，與APON相同，OLT為每個ONU分配一個時隙，周期是2 ms。EPON采用雙波長方式實現(xiàn)單纖上的全雙工通信，下行信道使用1510 nm波長，上行信道使用1310 nm波長。目前相關(guān)的標準主要由IEEE的EFM研究組進行制定。 167。934 千兆無源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)接入技術(shù)1．系統(tǒng)介紹，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。GPON(GigabitCapable PON) 最早由FSAN組織于2002年9月提出， ITUT在此基礎(chǔ)上于2003年3月完成了ITUT ，2004年2 。從而最終形成了GPON的標準協(xié)議族。 基于GPON技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與已有的PON類似，也是由局端的 OLT(光線路終端)，用戶端的ONT/ONU(光網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光網(wǎng)絡(luò)單元)，連接前兩種設(shè)備由單模光纖(SM fiber)和無源分光器(Splitter)組成的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。2． 工作原理對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達 ，其非對稱特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場。提供QoS的全業(yè)務(wù)保障，同時承載ATM 信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務(wù)等級、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力。承載 GEM幀時，可以將TDM業(yè)務(wù)映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz(125μs)幀能夠直接提供時分復(fù)用（TDMA）業(yè)務(wù)。作為電信級的技術(shù)標準，GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的光傳輸監(jiān)控管理(OAM)功能。 在GPON標準中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務(wù)類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(Ethernet 業(yè)務(wù)，包括IP業(yè)務(wù)和MPEG視頻流)、 PSTN業(yè)務(wù)(POTS，ISDN業(yè)務(wù)) 、各類專線通信(T1，E1，DS3， E3和ATM)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)( 數(shù)字視頻)。GPON中的多業(yè)務(wù)映射到ATM 信元或GEM幀中進行傳送，對各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證。 GPON技術(shù)允許運營商應(yīng)根據(jù)各自的市場潛力和特定的管制環(huán)境，有針對性地提供用戶所需要的特殊業(yè)務(wù)。 167。935 HFC接入技術(shù)1． 系統(tǒng)介紹光纖和同軸電纜混合網(wǎng)(HFC：Hybrid Fiber/Coax)是從傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來的，進入20世紀90年代后，隨著光傳輸技術(shù)的成熟和設(shè)備價格的下降，光傳輸技術(shù)逐步進入有線電視分配網(wǎng)，形成HFC網(wǎng)絡(luò)，但HFC網(wǎng)絡(luò)只用于模擬電視信號的廣播分配業(yè)務(wù)，浪費了大量的空閑帶寬資源。20世紀90年代中期以后全球電信業(yè)務(wù)經(jīng)營市場的開放，以及HFC本身巨大的帶寬和相對經(jīng)濟性，基于HFC網(wǎng)的Cable Modem技術(shù)對有線電視網(wǎng)絡(luò)公司很具吸引力。1993年初，Bellcore最先提出在HFC上采用Cable Modem技術(shù)，同時傳輸模擬電視信號、數(shù)字信息、普通電話信息，即實現(xiàn)一個基于HFC+Cable Modem全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)FSAN。由于CATV在城市很普及，因此該技術(shù)是寬帶接入技術(shù)中最先成熟和進入市場的。所謂Cable Modem就是通過有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)訪問的接入設(shè)備，Cable Modem的通信和普通Modem一樣，是數(shù)據(jù)信號在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^程，但也存在差異，普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問服務(wù)器之間是點到點的連接，即用戶獨享傳輸介質(zhì)，而Cable Modem的傳輸介質(zhì)是HFC網(wǎng)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到某個傳輸帶寬與有線電視信號共享介質(zhì)；另外，Cable Modem的結(jié)構(gòu)較普通Modem復(fù)雜，它由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、加/解密模塊、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、以太網(wǎng)集線器等組成，它的優(yōu)點是無需撥號上網(wǎng)，不占用電話線，可提供隨時在線連接的全天候服務(wù)。目前Cable Modem產(chǎn)品有歐、美兩大標準體系，DOCSIS是北美標準，DVB/DAVIC是歐洲標準。2 ．工作原理及接入?yún)⒖寄Ｐ驮贖FC上利用Cable Modem進行雙向數(shù)據(jù)傳輸時，須對原有CATV網(wǎng)絡(luò)進行雙向改造，主要包括配線網(wǎng)絡(luò)帶寬要升級到860 MHz以上，網(wǎng)絡(luò)中使用的信號放大器要換成雙向放大器，同時光纖段和用戶段也應(yīng)增加相應(yīng)設(shè)備用于話音和數(shù)據(jù)通信。 HFC頻譜安排參考方案示意圖 Cable Modem采用副載波頻分復(fù)用方式將各種圖像、數(shù)據(jù)、話音信號調(diào)制到相互區(qū)分的不同頻段上，再經(jīng)電光轉(zhuǎn)換成光信號，經(jīng)饋線網(wǎng)光纖傳輸，到服務(wù)區(qū)的光節(jié)點處，再光電轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)同軸電纜傳輸后，送往相應(yīng)的用戶端Cable Modem，以恢復(fù)成圖像、數(shù)據(jù)、話音信號，反方向執(zhí)行類似的信號調(diào)制解調(diào)的逆過程。為支持雙向數(shù)據(jù)通信，Cable Modem將同軸帶寬分為上行通道和下行通道，其中下行數(shù)據(jù)通道占用50～750 MHz之間的一個6 MHz的頻段，一般采用64/256 QAM調(diào)制方式，速率可達30～40 Mb/s；上行數(shù)據(jù)通道占用5～42 MHz之間的一個200～3200 kHz的頻段，為了有效抑制上行噪音積累，一般采用抗噪聲能力較強的QPSK調(diào)制方式，速率可達320～10 Mb/s。所謂Cable Modem就是通過有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)訪問的接入設(shè)備，Cable Modem的通信和普通Modem一樣，是數(shù)據(jù)信號在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^程，但也存在差異，普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問服務(wù)器之間是點到點的連接，即用戶獨享傳輸介質(zhì)，而Cable Modem的傳輸介質(zhì)是HFC網(wǎng)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到某個傳輸帶寬與有線電視信號共享介質(zhì)；另外，Cable Modem的結(jié)構(gòu)較普通Modem復(fù)雜，它由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、加/解密模塊、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、以太網(wǎng)集線器等組成，它的優(yōu)點是無需撥號上網(wǎng)，不占用電話線，可提供隨時在線連接的全天候服務(wù)。目前Cable Modem產(chǎn)品有歐、美兩大標準體系，DOCSIS是北美標準，DVB/DAVIC是歐洲標準。 HFC系統(tǒng)接入配置圖采用Cable Modem技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)主要由前端設(shè)備CMTS(Cable Modem Termination System)和用戶端設(shè)備CM(Cable Modem)構(gòu)成