关于各种无源光网络技术的综合讲解

cctv11

无源光网络经过长时间的发展，很多用户都很了解各种无源光网络技术的综合知识，这里我发表一下个人理解，和大家讨论讨论。无源光网络技术 （PON）是一种很有吸引力的纯介质网络，其主要特点是避免了有源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，提高了系统的可靠性，同时节省了维护成本，并能比较经济地支持模拟广播电视业务，即具备三重功能（triple-play）。

据美国贝尔运营公司报道，采用PON技术每年每线可节约50美元的维护费用，是电信维护部门长期期待的技术；其次，PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号；最后，由于其光发送机和光纤由用户共享，因而线路成本较其他点到点通信方式低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的灵活组网能力和经济适用能力使其最适合于分散的小企业和居民用户，特别是那些用户区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区。

PON的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端（OLT）很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，单用户成本就很高。另外，其树形分支拓扑结构使用户不具备保护功能或保护功能成本较高，影响了其大规模发展。

ATM无源光网络和宽带无源光网络

早期的窄带PON是基于TDM的，性能价格比低，已经自然消亡。ATM化的无源光网络/宽带无源光网络（APON/BPON）可以利用ATM的集中和统计复用功能，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比有很大改进，目前在美国和日本等国已经开始商用，在日本已经敷设了约50万线。

然而，目前实际APON/BPON的业务适配提供却很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而变得很不确定。从长远的业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622 Mbit/s，但分路后实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19.5 Mbit/s，再按10个用户共享计算，则每个用户仅能分到约2 Mbit/s。显然，这样的性能价格比无法满足网络和业务的长远发展需要。

以太网无源光网络/千兆以太网无源光网络

近几年随着IP的崛起和发展，有人提出了以太网无源光网络技术 （EPON）的概念，即在与APON和BPON类似的结构和G.983的基础上，设法保留其精华部分——物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体——EPON。这一思想在以太网界得到了积极响应，在IEEE 802.3的旗帜下已经形成了初步标准千兆以太网无源光网络技术 （GEPON）。在实际中，EPON和GEPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE 802.3ah规范的设备。另外，GEPON的传输距离和分路比均比EPON有所减小。从EPON/ＧEPON的结构看，其关键优点是极大地简化了传统的多层重叠网络结构，主要特点有：

◆消除了ATM和SDH层，从而降低了初始成本和运行成本；
◆下行业务速率高达1G bit/s，允许支持更多用户，每用户带宽可以更高，并能提供视频业务能力和较好的QoS；
◆硬件简单，无须室外电子设备，使安装部署工作得以简化；
◆改进了电路的灵活指配以及业务的提供和重配置能力。

IEEE 802.3ah规范的GEPON技术的规范性好，上下行波长分别是1 310 nm和1 490 nm，上下行速率为1.25Gbit/s，传输距离是10/20km，分路比是16，主要业务是数据和语音，增加一个1 550 nm电视广播波长后，可提供语音、数据和电视三合一的所谓\"triple-play\"宽带业务捆绑服务，而这将是未来家庭业务的\"杀手锏应用\"。EPON/GEPON的主要缺点是效率低和难以支持以太网以外的业务。前者是由于采用8B/10B的线路编码，有20％的带宽损失，而APON和GPON都采用不归零（NRZ）扰码为线路码，因此没有带宽损失。再加上承载层、传输汇聚层、业务适配效率等原因，使得EPON总的传输效率很低，大约仅为千兆无源光网络技术 （GPON）的一半。

千兆无源光网络

2001年，在IEEE积极制订EPON标准的同时，全业务接入网络（FSAN）组织开始发起制订速率超过1 Gbit/s的PON网络标准——GPON。随后，ITU-T也介入到这一新标准的制订工作中来，并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准G.984.1和G.984.2（速率提高到2.5G bit/s）。按照这一最新标准的规定，GPON可以提供1.244 Gbit/s和2.488 Gbit/s的下行速率以及所有标准的上行速率，传输距离至少达到20 km，具有高速高效传输的特点。而且，GPON还在传输汇聚层采用了一个全新的标准GFP，这是一种可以透明高效地将各种数据信号封装进现有网络的、开放的、通用的标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求，而APON/BPON和EPON/GEPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，并使用标准SDH的125 μs帧，因而使得GPON可以直接支持TDM业务。

从提供的业务看，GPON不仅可以提供10/100 MBit/s、1 Gbit/s的业务，而且可以提供VLAN业务和语音业务，事实上可以适应任何现有业务和未来新业务的适配要求。GPON不是制造商驱动的技术标准，而是一种运营商驱动的标准，因此具有更周到的运营利益考虑，速率更高，可达2.4 Gbit/s；具有通用的映射格式，可适应任何新老业务；具有丰富的运行、管理、维护和配置（OAM&）特点；对各种业务均具有很高的传输效率，即便对于TDM业务也能高效无开销地传送。由于三种PON技术的主要成本都是来自光接口的成本，因而其硬件成本相差不多，传输效率是关键。GPON在扰码效率、传输汇聚层效率、承载协议效率和业务适配效率等方面都是最高的，因此其总效率最高，等效系统成本最低。例如，假设TDM业务占10％，数据业务占90％，则GPON的总效率为94％，而APON和EPON分别为72％和49％。总的来看，GPON似乎应该具有更广阔、更长远的应用前景。

GPON和EPON/GEPON面临的共同挑战有：首先怎样才能在以太网/GFP上有效承载TDM业务并能提供电信级的服务质量；其次，由于GPON和EPON/GEPON是点对多点的星形或树形网络，需要通过一个\"1＋1\"并经过不同路由的光网络来实现电信级的保护恢复要求，网络成本将非常高；第三，目前GPON和EPON/GEPON设备的成本主要受限于突发光发送/接收模块以及核心的控制模块/芯片。这些模块要么是技术不成熟无法商用，要么就是价格昂贵难以适应市场需要；第四，GPON和EPON/GEPON的一次性投入成本较高，不太适合逐步投资扩容的传统电信建设模式，最适合完全新建或改建的密集用户区域。

结语

总的来看，各种宽带光纤接入网都有其最佳使用场合和时机，宽带点到点有源光纤系统最适合企事业用户，其中宽带DLC系统适合从传统电话网向宽带网转型的过渡期应用，宽带点到点有源以太网光纤系统适合在低密度用户分散地区应用，宽带点到多点无源光纤系统最适合新建或改建的密集用户区应用。我国的发展趋势将可能跨越APON、BPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和ＧEPON开始，乃至很快过渡到GPON阶段。

http://network.51cto.com/art/200912/173857.htm

无源光网络的时代就要来到了。