淺談寬帶光纖接入網的發展

摘要：本文首先講述了寬帶光纖接入網的優點。接下來，重點分析了寬帶點到點寬帶點到多無源光纖系統的特點和應用。最后提出我國光纖接入網的發辰可能跨越APON、BPON和EPON階段，從寬帶點到點以太網光纖系統和GEPON開始，乃至最終過渡到GPON階段的初步設想。

關鍵詞：寬帶 接入網 GPON

1.寬帶光纖接入網的優勢

隨著光纖在長途網、城域網乃至接入網主干段的大量應用，邏輯的發展趨勢將是繼續向接入網的配線段和引入線部分延伸，關鍵是推進速度有多快?這將取決于多種因素，包括市場的需求、競爭的需要、應用的刺激、技術的進步，成本的下降和配套運維系統的開發等等。我國2008年舉辦奧運會和2010年舉辦世界博覽會這兩大事件將在一定程度上會推進寬帶光纖接入網的發展。

2.單點到多點無源，光網絡系統

隨著IP的崛起和發展，有人提出了EPON的概念，這一思想在以太網界獲得到了積極響應，在IEEE 802.3ah的旗幟下已經形成了GEPON標準。

2.1無源光網絡技術

無源光網絡(PoN)是一種純介質網絡，其主要特點是在接入網中去掉了有源設備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，降低了相應的運維成本。其次，PON的業務透明性較好，帶寬寬，可適用于任何制式和速率的信號，能比較 經濟 地支持模擬廣播電視業務，具備三重業務功能(triple—play)。最后，由于其局端設備和光纖由用戶共享，因而線路成本較其他點到點通信方式要低，土建成本也可以明顯降低。特別是隨著光纖向用戶日益推進，其綜合優勢越來越明顯。PON的每用戶成本隨著分享OLT的用戶數量的增加而迅速下降，因而最適合于分散的小企業和居民用戶，特別是那些用戶區域較分散，而每一區域用戶又相對集中的小面積密集用戶地區，尤其是新建區域。最后，考慮采用PON技術后比較容易繼續提供傳統的模擬視頻節目，因而，多數美國地方貝爾公司傾向于PON技術，而不是光以太網技術。

2.2 APON和BPON

早期的窄帶無源光網絡是基于TDM的，性能價格比不好，已經自然消亡。一個ATM化的無源光網絡(APON/BPON)可以利用ATM的集中和統計復用，再結合無源分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使性能價格比有重要改進， 目前，在美國和日本等國已經開始商用。然而，目前實際APON/BPON的業務適配提供很復雜，業務提供能力有限，數據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，從長遠的業務發展趨勢看，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622Mb/s，但由于分路后，實際可分到每個用戶的帶寬將大大減小。按32路計算，每一個分支的可用帶寬僅剩19.SMb/s，再按10個用戶共享，則每個用戶僅能分得約2Mb/s的帶寬而已。

2.3 EPON/GEPON

隨著IP的崛起和發展，有人提出了EPON的概念，即在與APON和BPON類似的結構和O.983的基礎上，設法保留其精華部分—物理層PON;而以以太網代替ATM作為鏈路層協議，構成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業務能力的新的結合體-EPON。這一思想在以太網界獲得到了積極響應，在IEEE802。3ah的旗幟下已經形成了GEPON標準。在實際中，EPON和GEPON的基本差別就是標準化，前者往往指非標設備，后者指符合IEEE 802.3ah，規范的設備。另外，GEPON的傳輸距離和分路比均比EPON有所減小。

從EPON/GEPON的結構上看，其關鍵優點是極大地簡化了傳統的多層重疊網結構，主要特點有:

1.消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運行成本；

2.下行業務速率高達1Gb/s，允許支持更多用戶，每一用戶的帶寬可以更高，并能提供視頻業務能力和較好的QOS；

3.硬件簡單，無須室外 電子 設備，使安裝部署工作得以簡化；

4.可以大量采用以太網技術成熟的芯片，實現較簡單，成本低；

IEEE 802.3ah規范的GEPON技術的規范性好，上下行波長是1310和1490nm，上下行速率為1.25Gb/s，傳輸距離是10/20km，分路比是16，主要業務是數據和語聲，增加一個1550nm電視廣播波長后，成為語聲、數據和電視三合一的“triple—play”寬帶業務捆綁服務，而這將是未來家庭業務的“殺手锏應用 ”。

EPON/GEPON的主要缺點是效率低和難以支持以太網以外的業務。前者是由于采用8B/10B的線路編碼，引入20%的帶寬損失，再加上其他開銷，可用負荷僅50%左右，而APON和GPON都采用NRZ擾碼為線路碼，沒有帶寬損失。再加上承載層效率、傳輸匯聚層效率、業務適配效率等原因，使EPON/GEPON總的傳輸效率很低，大約僅為GPON的一半。

2.4 GPON

2001年，在IEEE積極制定EPON標準的同時，FSAN組織開始發起制定速率超過1Gb/s的PON網絡標準一千兆以太網無源光網絡(GPON)，隨后，ITU-T也介入了這一新標準的制定工作并于2003年1月通過兩個有關GPON的新的標準G.984.1和G.984.2(速率提高到2.5Gb/s)。按照這一最新標準的規定，GPON可以提供1.244和2.488Gb/s的下行速率和所有標準的上行速率;傳輸距離至少達20公里，具有高速高效傳輸的特點。

3.結束語

總的來看，光纖接入網代表了寬帶接入網的長遠發展方向，各種寬帶光纖接入網都有其最佳使用場合和時機，寬帶點到點有源以太網光纖系統適合在低密度用戶分散地區應用，寬帶點到多點無源光纖系統最適合新建或改建的密集用戶區應用。我國的發展趨勢將可能跨越APON、BPON和EPON階段，從寬帶點到點以太網光纖系統和GEPON開始，乃至較快地過渡到GPON階段。