FTTH無源光網絡的技術研究

馮力+林曉燕+韓晶

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，FTTH技術體系不斷得到健全，在這個過程中，PON技術不斷得到應用。該文就FTTH技術概念、PON技術概念等展開分析，實現了對GPON技術及EPON技術的綜合性比較，提出其各自的應用前景。

關鍵詞：PON技術；FTTH；組網方案

中圖分類號：TV213.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0041-02

前言

FTTH技術是最佳的寬帶接入方式。隨著光接入技術的不斷發展，FTTH技術得到了大規模的建設，實現了建設成本的降低，下文就FTTH無源光網絡技術方案展開分析，以推動FTTH無源光網絡技術的深入性發展及應用，適應現階段FTTH技術的發展要求。

1 PON 技術的發展現狀

（1）光纖是光接入網工作的主要傳輸媒介，在此基礎上實現信息的傳送。OAN技術主要氛圍有源光網絡及無源光網絡，隨著社會經濟的不斷發展，FTTH不斷得到深入。在上世紀70年代末，日本、加拿大、法國等已經開始實施光纖到戶的實施工作。在1995年美國也加入這種研究，但是綜合來看，其應用成本較高，市場需求較小，難以進行大規模的普及。隨著社會經濟的不斷發展，世界各國對信息社會的發展需求日益廣泛，受到各種電信政策的影響，FTTH技術開始得到了大規模的應用，在這個過程中，FTTH技術體系不斷得到健全。綜合來看，日本的FTTH技術體系已經達到世界領先水平，到2010年，日本FTTH用戶規模已經超出1500萬戶。（2）隨著科學技術的不斷發展，FTTH技術體系不斷得到健全，實現了由有源接入方式到無源接入方式的轉變，實現了由點到點模式的媒體轉換器到點到多點模式的發展，比如以太網加無源光網絡、APON技術、GPON技術。隨著FTTH技術的不斷推廣，無源光網絡概念不斷成熟，其具備節省光纖資源、網絡協議透明性的特點，對于光接入網的發展扮演著重要的角色作用。以太網技術經過了長時間的發展，其理論體系及技術應用體系不斷完善，其整體運營成本比較低廉，具備簡便性、實用性的特點，實現了向區域網經濟發展的普及，是IP數據包的最佳載體。（3）隨著以太網技術的不斷發展，ATM技術逐漸實現了淘汰。在這個過程中，EPON概念不斷受到社會各界的重視，該技術實現了以太網技術與PON傳輸結構的結合。自2000年起，逐漸受到技術界及網絡運營商的廣泛重視。在IEEEso2.3EFM會議上，EPON技術概念不斷得到發展，在APON技術應用過程中，以太網逐漸取代了ATM的地位，作為PON傳輸結構的數據鏈路層協議，其是一種更低成本的結合體，具備更好的業務能力及更大帶寬。在EPON技術發展過程中，其不需要復雜性的協議，就能將光信號準備的傳送到最終用戶，最終用戶的數據能被集中傳送到中心網絡。在物理層面，EPON進行1000BASE以太網的使用，在PON傳輸機制上，進行了MAC的增加，實現了對不同光網絡單位的控制及優化，實現TDM的實時性通信。在協議第二層，EPON進行了全雙工以太技術的使用，不需要應用CDMA/CD等，ONU能在自己的時隙內發送相關數據信息，實現了對帶寬的充分性利用。（4）GPON技術是新一代寬帶無源頭綜合接入標準，其效率較高、具備高寬帶的特點，整體覆蓋范圍較廣，其用戶接口豐富，在大多數運營商眼中，GPON技術是一種實現接入網業務寬帶化、綜合化改造的理想性技術。相比于PON，GPON技術的設備基本結構與其類似，其具體組成部分包括網管系統、ODN、無源分光器、單模光纖、光網絡單元、光線路終端等。GPON技術存在一種通用成幀協議，其是一種全新的傳輸匯聚層協議，實現各種業務碼流的通用成幀規程封裝。在GFD技術工作過程中，通過對成幀規程的利用，能為高層用戶信號業務網絡提供良好的適配機制，在這個過程中，保持了PON協議的諸多功能特性，比如DBA功能、OAM管理功能，GPON技術實現了接入網絡瓶頸問題的解決，在單一波長條件下其能提供2.5G的帶寬，能夠進行不同波長的傳送。在接入網絡方面，GPO實現了100Mbps服務、1Gbps服務的提供，其進行了對稱性線路速率、非對稱性線路速率等的選擇，主要包括對稱1.25Gb/s、1.25Gb/s上行等。從用戶的角度上來看，在接入層環節，GPON具備良好的高比特率，其具備高帶寬，其非對稱性的特點適合未來FTTH技術的發展要求。

2 PON技術在FTTH中的應用狀況

（1）隨著社會科技水平的不斷發展，IP技術體系不斷得到健全，在這個過程中，PON技術扮演著關鍵性的發展地位，適應了日益嚴峻的FTTH技術發展要求，對于骨干網絡及區域網絡的發展影響深遠。WDMA技術是PON技術發展的主流趨勢，其進行了時分復用的TDMA技術體系的應用，其傳輸距離更遠，每根光纖最多可同時支持64個用戶?；贓PON的FTTH結構，從OLT到ONU其每戶終端進行了光纖敷設方案的應用，該技術具備如下優勢，其光纖運作成本較低，實現了對一系列光纖資源的優化應用。局端設備功能具備多樣化，其面向群體廣泛。隨著局端設備的大量應用，中心機房設備逐漸減少，簡化了中心機房設備工作程序，通過對穩定性、安全性網絡環境的建立，實現管理環節、服務提供環節的協調?；贓PON的FTTH結構模式，具備靈活性的組網性，隨著發展規模的不斷擴大，其網絡設施不斷得以拓展，這大大擴大了其光纖帶寬容量規模，適應了現階段數據通信工程的發展要求。（2）在GPON的FTTH方案技術應用過程中，其實現了全方位服務接入網模式的應用，這種模式進行了高速帶寬的提供，其上行速率為1.244Gb/s、下行速率為2.488Gb/s，能以原有格式的幀結構進行ATM、租用線、語音、以太網等業務信號的傳送，其傳送模式具備極高的效率。該技術進行了全新的傳輸會聚層協議的應用，屬于通用成幀協議，進行了不同業務碼流的通用成幀協議的封裝，有利于為高層用戶業務網絡提供良好的適配機制。全方位服務接入網模式的應用，保持了G.983的諸多功能特性，這些功能與PON協議并不存在直接性的關系，比如DBA、OAM等。傳輸網絡可以分為多種類型，比如ITU-TG.709OTN、SONET/SDH等。用戶信號是基于分組的，比如Ethernet MAC、比特速率及其他類型的信號。GFP針對不同業務進行了高效化、通用化、簡單化方法的提供，實現了網絡的同步性傳輸，其能夠進行TDM業務的直接支持。在組網結構方面，EPON下的FTTH技術與GPON下的FTTH技術并無太大區別，這兩者的技術各有側重性。endprint

3 EPON及GPON的比較

（1）EPON技術、GPON技術是光網絡接入的重要組成部分，兩者互為競爭、相互借鑒。速率EPON進行了固定上下行1.25Gbps的提供，其采用了8b/10b線路編碼，實際速率為1Gbps。GPON支持了不同速率等級，比如622Mb/s、1.25Gb/s，也進行了上下行1.25Gb/s和2.5Gb/s非對稱速率的支持。GPON技術允許根據實際需求進行上下行速率的提供，進行相對應光模塊的選擇，實現光器件速率價格比的提高，其組網靈活性及可規劃性較強。分路比定義如下：一個OLT端口帶多少個用戶端。EPON的標準定義分路比為1：32。GPON標準定義分路比主要包括1：64、1：128等。技術上EPON系統具備較高的分路比，比如1：64、1：128可以進行更多的ONU的支持，光模塊的運作性能狀況是影響分路比工作性能的重要影響因素，在這個環節中，大的分路比容易導致PON插入模塊的經濟損失，不利于其傳輸距離的延伸，不利于實現帶寬的有效性分享。（2）通過對GPON系統的應用，可以滿足長距離信息傳送的需求，在這個過程中，當光分路比為1：16時，其支持20KM的最大物理距離，當光分路比為1：32時，其支持10km的最大物理距離。EPON在MAC層上增加了64字節的MPCP多點控制協議，MPCP通過信息、定時器、狀態機等進行P2MP點到多點的拓撲結構的訪問，進行了DBA動態帶寬分配的應用。MPCP主要涉及的內容包括ONU的自動發現、帶寬的動態性分配、ONU發送時隙分配。通過對MPCP的應用，實現了對P2MP拓撲架構的支持。但在協議中并沒有對業務優先級進行有效性的分類處理，所有的業務隨機的進行帶寬的競爭。在運營及維護環節中，EPON并沒有對OAM進行嚴格的定義，其只是在物理層面上定義了PLOAM，在高層上定義了OMCI，在多個層面上進行了OAM管理。通過對PLOAM的利用，可以進行網絡運行狀況的檢測，滿足數據信息的加密要求。OMCI信道協議是重要的網絡發展協議，其工作程序主要涉及到性能統計、請求配置信息、ONU功能參數集等。以太網數據技術的應用，滿足了點到多點控制協議的工作要求，提升了EPON系統帶寬分配效益，解決了現實應用中諸多數據業務程序的需求。

4 結束語

綜合來看，EPON技術與GPON技術各有各的技術優勢，從性能上來看，后者明顯由于前者，但前者具備時間及成本上的優勢。隨著社會經濟模式的不斷變化，GPON技術不斷得到發展，EPON技術與GPON技術是共存互補的關系。GPON技術更加適合骨干網客戶的工作要求，比如對多業務QoS、帶寬、安全性要求較高的客戶。EPON則比較適合于對成本敏感QoS安全性要求不高的客戶群體。

參考文獻：

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[3]趙鈞鋒.淺談無源光網絡技術在接入網改造中的應用[J].科技資訊，2009（34）：91-93.endprint