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無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與展望

訊石光通訊網(wǎng)   發(fā)布時間:2007/5/22 9:11:31   編者:ICCSZ    
摘要： 1、光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢 進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段。按照Point-
 
    1、光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢
 
    進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段。按照Point-Topic公司的統(tǒng)計(jì)，到2005年底，全球?qū)拵Э傆脩粢呀?jīng)達(dá)到2.09億，其中DSL為1.386億線，成為主導(dǎo)的寬帶接入技術(shù)，線纜調(diào)制解調(diào)器約0.51億線，成為第二大寬帶接入技術(shù)，其他技術(shù)實(shí)際敷設(shè)量都不大，其中FTTx+LAN為1830萬。簡言之，世界絕大多數(shù)電信公司依然是以DSL技術(shù)為主發(fā)展寬帶接入的，然而DSL技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，銅是世界性戰(zhàn)略資源，隨著銅纜價(jià)格的持續(xù)快速攀升（2006年上半年國內(nèi)市場銅的價(jià)格上漲60%），以銅纜為基礎(chǔ)的DSL的線路成本越來越高，而光纖的原材料是二氧化硅，在自然界取之不盡，用之不竭。事實(shí)上，當(dāng)前光纖的市場價(jià)格已經(jīng)低于普通銅線，況且其壽命還遠(yuǎn)高于后者。在新鋪設(shè)用戶線路或者老電纜替換中，光纖已經(jīng)成為更合理的選擇，特別是主干段乃至配線段。其次，作為有源設(shè)備，電磁干擾難以避免，維護(hù)成本越來越高。作為無源傳輸介質(zhì)的光纖可以避免這類問題。最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶側(cè)延伸，端到端寬帶連接的限制越來越集中在接入段，目前ADSL的上下行連接速率無法滿足高端用戶的長遠(yuǎn)業(yè)務(wù)需求。盡管ADSL2+和VDSL2技術(shù)有望緩解這一壓力，但其速率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是有限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨著光纖在長途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，符合邏輯的發(fā)展趨勢是將光纖繼續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，最終實(shí)現(xiàn)光纖到家。關(guān)鍵是推進(jìn)速度有多快?演進(jìn)方式是什么?這將取決于多種因素，包括市場業(yè)務(wù)的需求、競爭的需要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步、成本的下降、配套運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)策略等。
 
    2、無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
 
    無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是在接入網(wǎng)中去掉了有源設(shè)備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，簡化了供電配置和網(wǎng)管復(fù)雜性，降低了運(yùn)維成本。其次，PON的業(yè)務(wù)透明性較好，帶寬較寬，可適用于任何制式和速率的信號，包括模擬廣播電視業(yè)務(wù)。第三，由于其局端設(shè)備和光纖（從饋線段一直到引入線）由用戶共享，因而光纖線路長度和收發(fā)設(shè)備數(shù)量較少，成本較其他點(diǎn)到點(diǎn)通信方式要低，土建成本也可明顯降低。特別是隨著光纖向用戶日益推進(jìn)，其綜合優(yōu)勢越來越明顯。PON的每用戶成本隨著分享OLT的用戶數(shù)量的增加而迅速下降，因而最適合于分散的小企業(yè)和居民用戶，特別是那些用戶區(qū)域較分散，而每一區(qū)域用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)，尤其是新建區(qū)域。最后，無源光網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化程度好，基本分為FSAN/ITU和IEEE兩大類，均可提供獨(dú)立可行的單一兼容解決方案。因而，我國運(yùn)營商像多數(shù)歐美大型電信公司一樣，傾向于選擇PON技術(shù)，而不是點(diǎn)到點(diǎn)有源光以太網(wǎng)系統(tǒng)。
 
    PON的主要缺點(diǎn)是一次性投入成本較高，因?yàn)榫侄斯饩€路終端（OLT）很貴，光纖和分路器等無源基礎(chǔ)設(shè)施又必須一次到位，這樣當(dāng)初期用戶數(shù)較少或用戶分布超過某一限定距離時，折合每用戶的成本較高，產(chǎn)生大量沉淀成本。另外，其樹型分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用戶的保護(hù)功能成本較高，影響了企事業(yè)用戶的發(fā)展。
 
    無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個重要趨勢是提供多種語音處理方式。為了支持從電路交換網(wǎng)向分組化網(wǎng)的平滑演進(jìn)，同時規(guī)避不同地區(qū)分組化進(jìn)程差異的風(fēng)險(xiǎn)，目前不僅希望無源光網(wǎng)絡(luò)可以在局端內(nèi)置控制模塊，支持采用H.248/SIP協(xié)議的軟交換方式的VoIP業(yè)務(wù)。而且還可以根據(jù)實(shí)際需要，在局端采用V5接口與PSTN相連，提供傳統(tǒng)TDM語音業(yè)務(wù)。將來則還希望能支持采用SIP和IMS體系的VoIP業(yè)務(wù)。其發(fā)展趨勢則是從TDM到軟交換VoIP，最后到基于SIP和IMS的VoIP。
 
    3、APON和BPON
 
    早期的窄帶無源光網(wǎng)絡(luò)是基于TDM的，性能價(jià)格比不好，已經(jīng)自然消亡。ATM化的無源光網(wǎng)絡(luò)（APON/BPON）可以利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，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(jià)格比有重要改進(jìn)，目前在美國和日本等國已經(jīng)敷設(shè)了約200萬線。
 
    然而，實(shí)際APON/BPON的業(yè)務(wù)適配提供很復(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的衰落而黯淡。最后，從業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢看，APON的可用帶寬仍然不夠，無法滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，不是一種有前瞻性的技術(shù)選擇。由于歷史原因，我國已有少量APON/BPON試驗(yàn)網(wǎng)敷設(shè)，但不宜再繼續(xù)投資，而應(yīng)適時地轉(zhuǎn)向EPON和GPON等新技術(shù)。
 
    4、EPON
 
    隨著IP的崛起和發(fā)展，有人提出了EPON的概念，即在與APON類似的結(jié)構(gòu)和G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留其精華部分——物理層PON，而以以太網(wǎng)代替ATM作為鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個可以提供更大帶寬、更低成本的新的結(jié)合體——EPON。這一思想在以太網(wǎng)界獲得到了積極響應(yīng)，在IEEE 802.3ah的旗幟下已經(jīng)形成了EPON標(biāo)準(zhǔn)。
 
    EPON主要基于IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)，與傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)主要不同處在于工作在點(diǎn)到多點(diǎn)通信方式。其下行方向工作于TDM方式，數(shù)據(jù)流以變長以太幀方式廣播到ONU，每個ONU根據(jù)以太幀的MAC地址，決定取舍。上行方向工作于TDMA方式，來自不同時隙的ONU數(shù)據(jù)流匯聚到公共光纖設(shè)施和OLT。此外，傳統(tǒng)以太網(wǎng)工作于連續(xù)光傳輸模式，在收發(fā)兩個方向都是連續(xù)的比特流，因此收端的定時和判決容易實(shí)現(xiàn)。而EPON的上行比特流是輪流發(fā)送的突發(fā)數(shù)據(jù)包，OLT的接收定時恢復(fù)、判決門限設(shè)置、測距和延時補(bǔ)償比較復(fù)雜。
 
    從EPON的結(jié)構(gòu)上看，其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是極大地簡化了傳統(tǒng)的多層重疊網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)有：消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運(yùn)行成本；硬件簡單，協(xié)議熟悉，安裝部署工作得以簡化；可以采用成熟的以太網(wǎng)技術(shù)甚至芯片，實(shí)現(xiàn)簡單，成本低，符合全網(wǎng)分組化大趨勢；改進(jìn)了電路的靈活指配和業(yè)務(wù)的提供和重配置能力；初步提供了一些安全機(jī)制，諸如VLAN、閉合用戶群、VPN和各種加密算法等。
 
    IEEE802.3ah規(guī)范的EPON技術(shù)的上下行波長是131O nm和1490 nm，上下行速率均為1.25 Gbit/s，傳輸距離是10/20 km，分路比是32/16，主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)和語音，增加一個1550 nm電視廣播波長后，成為語音、數(shù)據(jù)和電視的所謂三重業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)，或者直接以IPTV方式提供集成的三重業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)。對于傳送單一以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，EPON確實(shí)是一種很好的解決方案，但是對于需要提供TDM專線業(yè)務(wù)和基于TDM的語音業(yè)務(wù)的情況，則還需要借助其它技術(shù)幫忙。EPON的最新發(fā)展趨勢是提供2.5 Gbit/s的速率，從而可以使設(shè)備成本比1.25 Gbit/s系統(tǒng)降低30%左右，突破100美元/線的價(jià)格門檻。
 
    EPON的主要缺點(diǎn)是由于IEEE802.3ah只規(guī)定了MAC層和物理層，MAC層以上的標(biāo)準(zhǔn)靠制造商自行開發(fā)，因而帶來靈活性的同時也造成了設(shè)備互操作性差的缺點(diǎn)。其次，EPON的總效率較低，主要是由于采用8B/10B的線路編碼，引入20%的帶寬損失，再加上其他的額外開銷，可用負(fù)荷僅50%左右，而APON和GPON都采用NRZ擾碼為線路碼，沒有帶寬損失。GPON的GFP每幀封裝4-65535 byte，遠(yuǎn)大于以太網(wǎng)的幀負(fù)荷46-1500 byte，平均開銷少，再加上承載層效率、傳輸匯聚層效率、業(yè)務(wù)適配效率等原因，使EPON總的傳輸效率較低，大約僅為GPON的一半。第三，由于EPON開始主要是以太網(wǎng)設(shè)備制造商驅(qū)動的標(biāo)準(zhǔn)，因而沒有充分考慮網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)營需要，管理功能不夠豐富，但是已經(jīng)比普通以太網(wǎng)有明顯改進(jìn)，可以提供遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端環(huán)回控制和鏈路監(jiān)視等三項(xiàng)基本管理功能，也能滿足基本管理要求。然而，EPON的網(wǎng)管擴(kuò)展功能集卻是非標(biāo)準(zhǔn)化的，由廠家自行開發(fā)，難以確保互操作，需要重新統(tǒng)一規(guī)范。最后，由于在開始階段EPON自身的設(shè)計(jì)沒有考慮直接支持以太網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)，因而需要采取一些額外的補(bǔ)救措施，因而對于主張多業(yè)務(wù)支持能力的傳統(tǒng)運(yùn)營商來說是一個重要缺憾。
 
    例如，語音業(yè)務(wù)在相當(dāng)長時間內(nèi)依然是運(yùn)營商的重要贏利業(yè)務(wù)，必須能有效可靠地支持。目前主要有電路仿真業(yè)務(wù)（CES）和VoIP兩類解決方案，與MPLS結(jié)合的偽線仿真（PWE）可以歸入前者。電路仿真業(yè)務(wù)的基本思路是在分組網(wǎng)上搭建一個隧道，實(shí)現(xiàn)TDM電路。然而語音類TDM業(yè)務(wù)對系統(tǒng)的定時和同步有嚴(yán)格的要求，而EPON本質(zhì)上是基于以太網(wǎng)的異步傳送技術(shù)，沒有全網(wǎng)同步的高精度時鐘，需要利用現(xiàn)有TDM網(wǎng)的定時并采取一些特殊措施。在局端OLT側(cè)，可以利用所連接的TDM設(shè)備時鐘作為參考時鐘。然而，由于EPON下行連續(xù)廣播發(fā)送變長的以太幀，導(dǎo)致ONT很難周期性地獲取下行TDM的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)。因此不僅需要在OLT和ONT設(shè)置較大的緩存空間，而且需要在ONT側(cè)采用強(qiáng)大的時鐘恢復(fù)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)，特別是E1和N×64 kbit/s的透傳。目前傾向于采用自適應(yīng)方式，即通過比較本地和遠(yuǎn)端時標(biāo)或依據(jù)包的間隔變化速率或抖動緩存的填充水平來獲取時鐘并輔以一定的QoS保證技術(shù)。這種方式可以同時支持E1、N×64 kbit/s專線和普通語音業(yè)務(wù)，無需變動現(xiàn)有交換機(jī)和傳輸系統(tǒng)，時鐘性能較好，已有多種商用芯片可用，性價(jià)比也較好。
 
    另一種方式就是VoIP技術(shù)，這種方案中，EPON只需要保證延時和抖動性能即可，其他功能主要靠用戶側(cè)的IAD和局端的接入網(wǎng)關(guān)（AG）。該方案比較簡單，且代表了未來的發(fā)展方向。但是目前接入網(wǎng)關(guān)成本較高，因此整個建網(wǎng)成本還較高，此外無法提供E1和N×64 kbit/s專線業(yè)務(wù)。
 
    5、GPON
 
    2001年，在IEEE制定EPON標(biāo)準(zhǔn)的同時，F(xiàn)SAN（全業(yè)務(wù)接入）組織開始發(fā)起制定速率超過1 Gbit/s的PON網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)——吉比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON），隨后，ITU-T也介入了這一新標(biāo)準(zhǔn)的制定工作并于2003年1月通過兩個有關(guān)GPON的新標(biāo)準(zhǔn)——G.984.1和G.984.2。
 
    按照這一最新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，GPON可以靈活地提供多種對稱和非對稱上下行速率，實(shí)際上主導(dǎo)速率配置依然是1.244 Gbit/s和2.488 Gbit/s的上下行速率。傳輸距離至少達(dá)20 km，系統(tǒng)分路比可以為1:16、1:32、1:64乃至1:128，而EPON只提供1.25 Gbit/s對稱速率，分路比最多為1:32。即GPON在速率、速率靈活性、傳輸距離和分路比方面有優(yōu)勢，所需要的OLT數(shù)量也比EPON減少。其次，GPON采用了兩種適配方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還在傳輸匯聚層采用了通用成幀規(guī)程（GFP），這是一種可以透明、高效地將各種數(shù)據(jù)信號封裝進(jìn)現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的通用標(biāo)準(zhǔn)信號適配映射技術(shù)，可以適應(yīng)任何用戶信號格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，無需附加ATM或IP封裝層，封裝效率高、業(yè)務(wù)靈活，全面體現(xiàn)了業(yè)務(wù)提供商對業(yè)務(wù)提供的靈活要求，而APON/BPON和EPON對每種特定業(yè)務(wù)都需要提供特定的適配方法。第三，由于GPON采用GFP映射，其傳輸匯聚層本質(zhì)上是同步的，還使用標(biāo)準(zhǔn)SDH的125μs固定幀，使GPON可以很可靠地支持端到端的定時和其他準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)，ONU可以很容易提取到同步信號，可以直接高質(zhì)量地支持實(shí)時的TDM語音業(yè)務(wù)，延時和抖動性能很好。而EPON在承載TDM業(yè)務(wù)方面沒有具體規(guī)定，導(dǎo)致廠家可以采用不同方法來承載，包括一層、二層和三層均可以，互操作性差，性能難以確保。第四，GPON具有電信級網(wǎng)絡(luò)所要求的豐富網(wǎng)管功能和保護(hù)機(jī)制，包括帶寬授權(quán)分配、動態(tài)帶寬分配、鏈路監(jiān)測、保護(hù)倒換、密鑰交換和各種告警功能等，比EPON考慮周到，互操作性更容易實(shí)現(xiàn)。第五，在QoS方面，GPON可以通過精確調(diào)整各個業(yè)務(wù)流的時隙指針和長度、ONU的授權(quán)帶寬和授權(quán)周期來保證業(yè)務(wù)的帶寬和延時要求，而EPON主要利用優(yōu)先級隊(duì)列結(jié)合DBA（動態(tài)帶寬分配）算法來保證帶寬和延時要求。然而，由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包長度變化很大，抖動難以避免，只有靠網(wǎng)絡(luò)輕載或ONU數(shù)目不多時才能基本滿足不同業(yè)務(wù)的QoS要求。否則，EPON的QoS難以保證。第六，由于PON技術(shù)在下行方向是廣播方式的，因此存在安全隱患。為此，GPON采用了先進(jìn)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES），是目前世界上最先進(jìn)的加密算法。EPON標(biāo)準(zhǔn)并沒有安全性方面的規(guī)范，隨意性較大，都是廠家自己采用的方案，安全性不能確保，互操作更難以實(shí)施。
 
    從提供的業(yè)務(wù)看，GPON不僅可以提供10 Mbit/s、100 Mbit/s、1 Gbit/s的業(yè)務(wù)，而且可以提供VLAN業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)，事實(shí)上可以適應(yīng)任何現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來新業(yè)務(wù)的適配要求。總的看，GPON不是制造商驅(qū)動的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是一種運(yùn)營商驅(qū)動的標(biāo)準(zhǔn)，因此具有更周到的運(yùn)營利益考慮，速率更高，速率靈活性更大；具有通用的映射格式，可適應(yīng)任何新老業(yè)務(wù)；具有豐富的OAM&P功能；對各種業(yè)務(wù)均有很高的傳輸效率，即便對于TDM業(yè)務(wù)也能靈活高效地傳送。可以幫助運(yùn)營商完成從傳統(tǒng)TDM語音電路向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。
 
    就設(shè)備成本分析而言，PON的主要成本是各種電接口和協(xié)議處理轉(zhuǎn)換等，而這方面GPON和BPON要比EPON復(fù)雜。其次，就光模塊而言，由于GPON要滿足很高的突發(fā)同步時長指標(biāo)，對于模塊的驅(qū)動電路和前后放大器芯片要求很高，還要滿足較高的功率預(yù)算，對于長距離傳輸，只能采用分布反饋激光器（DFB）發(fā)送機(jī)加雪崩光電二極管（APD）接收機(jī)或光電二極管（PIN）+前向糾錯（FEC），其成本要高于EPON模塊的法布里—珀羅腔（FP）發(fā)送機(jī)和光電二極管（PIN）接收機(jī)，成品率也較低，因此整個光模塊成本較高。當(dāng)然對于中短距離傳輸，GPON也可以采用FP發(fā)送機(jī)，價(jià)格上應(yīng)該沒有明顯差別。另外，EPON已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，而GPON尚未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段，因而使目前EPON在成本上有明顯優(yōu)勢?？紤]到未來GPON進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)后，其設(shè)備價(jià)格與EPON不應(yīng)該有很大差異。
 
    另一方面，從組網(wǎng)成本看，由于GPON的速率、分路比和傳輸效率均比EPON高約一倍，因而所需的局端設(shè)備OLT可以減少至少一半，可以支持的用戶數(shù)也多一倍，因而在整體組網(wǎng)成本上不見得比EPON高很多，甚至在有些場合下更便宜。例如按照美國Broadlight對于10 000戶FTTP場景的分析，當(dāng)每戶速率為30 Mbit/s時，GPON每戶成本可以比EPON低20%左右；隨著每戶速率的提升，其成本差異繼續(xù)擴(kuò)大，當(dāng)每戶速率為100 Mbit/s時，GPON每戶成本可以比EPON低50%。
 
    就傳輸效率而言，GPON沒有EPON的8B/1OB編碼效率損失，上行訓(xùn)練序列較短，也沒有EPON的幀定界開銷和調(diào)度開銷，上行凈通透量可望比EPON高300 Mbit/s?？傊诟鞣N寬帶PON技術(shù)中，GPON在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務(wù)適配效率等方面都是最高的，總效率最高。例如假設(shè)TDM業(yè)務(wù)占10%，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占90%，則GPON的總效率為94%，而APON和EPON分別為72%和49%。
 
    GPON的主要缺點(diǎn)是盡管ONU只需要支持ATM和GFP適配中的一種，但是OLT必須同時支持兩種，即依然必須保留有復(fù)雜的ATM層功能，再加上光模塊的技術(shù)難度較高，使設(shè)備成本較高。另外，GPON成熟度不如EPON，目前尚無專業(yè)芯片廠商推出真正商用的GPON核心芯片和光模塊，而EPON已經(jīng)有多家，而且目前核心芯片已經(jīng)發(fā)展到第三代單片系統(tǒng)（SoC）階段，光模塊的成本也已經(jīng)降到接近普通吉比特以太網(wǎng)的水平。
 
    就TDM業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)的支持而言，GPON對于TDM業(yè)務(wù)E1接口的支持是天然的，對于語音業(yè)務(wù)的支持則有三種方式，即傳統(tǒng)TDM方式、電路仿真業(yè)務(wù)和VoIP。GPON有固定的幀格式和125μs的幀周期，支持傳統(tǒng)TDM方式很容易。電路仿真業(yè)務(wù)需要在TDM架構(gòu)上再構(gòu)建一個隧道，實(shí)現(xiàn)TDM電路。對于本身就有固定幀格式和幀周期的GPON而言，顯得多余。VoIP方案中，GPON只需要保證延時和抖動性能即可，這很容易，其他功能主要靠用戶側(cè)的綜合接入設(shè)備（IAD）和局端的接入網(wǎng)關(guān)。該方案比較簡單，且代表了未來的發(fā)展方向。但是目前接入網(wǎng)關(guān)成本還較高。為了支持向分組化網(wǎng)的平滑演進(jìn)和規(guī)避分組化進(jìn)程差異的風(fēng)險(xiǎn)，目前還需要有多種語音支持方式以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，將來則主要支持VoIP業(yè)務(wù)即可。
 
    6、WDM-PON
 
    現(xiàn)有的各種PON技術(shù)都需要應(yīng)用光分路器來分配光信號，從而引入很大的光信號衰減，限制了傳統(tǒng)PON技術(shù)的傳輸距離和分路比。針對這一缺陷，可以有多種解決方案，WDM-PON技術(shù)是其中比較理想的解決方案之一。其基本原理就是在原有PON的樹形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，應(yīng)用WDM技術(shù)，從而為每個ONU分配獨(dú)有的一對上/下行波長，使得WDM-PON技術(shù)在傳輸帶寬、用戶管理、信息安全、容量擴(kuò)展性等方面具有很大的優(yōu)勢。
 
    WDM-PON系統(tǒng)的典型分路比為20～40，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠈儆谔摂M的點(diǎn)到多點(diǎn)，實(shí)際的點(diǎn)到點(diǎn)方式；工作在連續(xù)模式；具有很好的業(yè)務(wù)透明性，二層可以承載任意協(xié)議；物理層采用WDM傳輸方式，基于WDM的分路器只引入幾分貝的光信號衰減，避免了普通PON所帶來的十幾分貝光信號衰減和復(fù)雜TDMA方式，且具有容易升級換代的優(yōu)點(diǎn)；WDM-PON可以提供上下行對稱的2～40 Gbit/s總帶寬，每個用戶終端（可以是一個用戶，也可以是一群用戶）可以有100 Mbit/s～1 Gbit/s；WDM-PON系統(tǒng)的每個波長通道間完全隔離，消除了普通PON技術(shù)的安全性隱患。
 
    WDM-PON系統(tǒng)的波長分配主要采用動態(tài)自適應(yīng)分配方式，靈活性高，應(yīng)用方便，但技術(shù)難度較大，目前比較成熟的是頻譜分割技術(shù)和多模激光器選模技術(shù)。顯然，WDM-PON系統(tǒng)的關(guān)鍵是光器件，特別是具有自適應(yīng)能力的光發(fā)送器件和低成本波分復(fù)用器件等。此外，作為一種實(shí)際上的以太網(wǎng)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸技術(shù)，必然也伴隨有該技術(shù)的相應(yīng)優(yōu)缺點(diǎn)。簡言之，WDM-PON系統(tǒng)在關(guān)鍵光器件沒有本質(zhì)性突破前，還只能處于研究開發(fā)階段，但其潛在的優(yōu)勢已經(jīng)吸引了業(yè)界的注意力和興趣。
 
    7、業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
 
    在當(dāng)前這樣一個十分復(fù)雜的宏觀局面下，業(yè)務(wù)需求是很難準(zhǔn)確預(yù)測的。一般來說就未來5年左右的時間里，一個典型中國城市家庭的業(yè)務(wù)需求大致為：一路高清晰度數(shù)字電視（HDTV），約占6-10 Mbit/s；兩路標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視（SDTV），約占4～6 Mbit/s；上網(wǎng)業(yè)務(wù)，約占2～6 Mbit/s；兩路VoIP，約占200 kbit/s，一路交互式游戲，約占300～800 kbit/s；視頻通信，約占1-2 Mbit/s?？紤]必要的開銷并留有一定余量后，業(yè)務(wù)總帶寬大約至少有20～30 Mbit/s。隨著時間的推移和各種高質(zhì)量寬帶新業(yè)務(wù)需求的不斷出現(xiàn)，則長遠(yuǎn)的帶寬需求可能會進(jìn)一步擴(kuò)展到50～100 Mbit/s。有了這樣一個大體的業(yè)務(wù)帶寬要求后，室外網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配置方式實(shí)際上也就基本定型了。
 
    室外網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形態(tài)主要隨ONT的設(shè)置位置不同而有下面一些不同基本形態(tài)：若將ONT設(shè)置在家里或小型商務(wù)辦公樓，稱為光纖到駐地（FTTP）或光纖到家（FTTH）或光纖到用戶（FTTU）；若將ONT設(shè)置在分線盒處，稱為光纖到路邊（FTTC），典型覆蓋幾戶到幾十戶，距離數(shù)百米；若將ONT設(shè)置在小型公寓小樓（幾十戶）處，稱為光纖到公寓小樓（FTTB），典型覆蓋用戶數(shù)和距離與FTTC很接近；若將ONT設(shè)置在交接箱或遠(yuǎn)端設(shè)備處，稱為光纖到小區(qū)或光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN或FTTZ），可以覆蓋數(shù)百乃至上千用戶，距離1-1.5 km。隨著光纖與用戶距離的變大，每個用戶可以分得的帶寬也相應(yīng)減少，但是每戶的建設(shè)成本也相應(yīng)明顯降低，例如按照北美的典型案例分析表明（小區(qū)384個用戶），從FTTP（以太網(wǎng)和EPON）變?yōu)镕TTC或FTTN，其每戶的建設(shè)成本大約可以降低到1/10～1/5，當(dāng)然相應(yīng)能提供的每戶帶寬也會降低到1/4～1/2。從采用的技術(shù)看，通常FTTC、FTTB和FTTH采用PON技術(shù)，而FTTN則可以有多種技術(shù)選擇，例如吉比特光以太網(wǎng)技術(shù)、SDH技術(shù)和PON技術(shù)等。
 
    因而，從全局看，F(xiàn)TTN是中近期內(nèi)一個比較經(jīng)濟(jì)的FTTx解決方案，也是當(dāng)前的主推方案，其主要的應(yīng)用場合包括有：光纜資源緊張的商務(wù)區(qū)改造，擁有多種業(yè)務(wù)設(shè)備的小區(qū)機(jī)房的綜合接入改造，大客戶接入及無線覆蓋，新建開發(fā)園區(qū)和商務(wù)區(qū)的綜合接入等。FTTH則是一個長遠(yuǎn)的理想解決方案，當(dāng)前主要適于新建商務(wù)區(qū)和高檔住宅小區(qū)。而FTTC和FTTB介于兩者之間，是一個經(jīng)濟(jì)性和前瞻性兼顧的中長期解決方案。FTTx的演進(jìn)路線將是逐漸將光纖向用戶推近的過程，即從FTTN到FTTC和FTTB乃至最后到FTTH，當(dāng)然這將是一個很長的過渡時期，這期間，在新建地區(qū)直接采用FTTC/FTTB/FTTH都將是一種可行的、具有前瞻性的解決方案。
 
    從采用的具體技術(shù)而言，每種技術(shù)都有其特定的適用場合和市場窗口，就我國的特定發(fā)展階段而言，則完全可以跨越APON和BPON階段，從寬帶點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)和EPON開始，逐步過渡到GPON，期間也有必要關(guān)注WDM-PON的新發(fā)展及其應(yīng)用。
 
來源：中國聯(lián)通網(wǎng)站
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文章標(biāo)題:無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與展望
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