‘壹’ 光纤宽带接入的无源光
无源光网络(PON),是指在OLT和ONU之间是光分配网络(ODN),没有任何有源电子设备,它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的PON。
APON的业务开发是分阶段实施的,初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务,APON提供的VP专线业务设备成本低,体积小,省电、系统可靠稳定、性能价格比有一定优势。第二步实现一次群和二次群电路仿真业务,提供企业内部网的连接和企业电话及数据业务。第三步实现以太网接口,提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其它业务,成为名副其实的全业务接入网系统。
APON采用基于信元的传输系统,允许接入网中的多个用户共享整个带宽。这种统计复用的方式,能更加有效地利用网络资源。APON能否大量应用的一个重要因素是价格问题。第一代的实际APON产品的业务供给能力有限,成本过高,其市场前景由于ATM在全球范围内的受挫而不确定,但其技术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本,在新建地区,高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区,此时敷设PON系统,无论是FTTC,还是FTTB方式都是一种有远见的选择。在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水平是APON技术生存和发展的关键。
IPPON的上层是IP,这种方式可更加充分地利用网络资源,容易实现系统带宽的动态分配,简化中间层的复杂设备。基于PON的OAN不需要在外部站中安装昂贵的有源电子设备,因此使服务提供商可以高性价比地向企业用户提供所需的带宽。
无源光网络(PON)是一种纯介质网络,避免了外部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,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本,是电信维护部门长期期待的技术。无源光接入网的优势具体体现在以下几方面:
(1)无源光网体积小,设备简单,安装维护费用低,投资相对也较小。
(2)无源光设备组网灵活,拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。
(3)安装方便,它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上,或放置于“H”杆上,无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换,设备制造费用高,要使用专门的场地和机房,远端供电问题不好解决,日常维护工作量大。
(4)无源光网络适用于点对多点通信,仅利用无源分光器实现光功率的分配。
(5)无源光网络是纯介质网络,彻底避免了电磁干扰和雷电影响,极适合在自然条件恶劣的地区使用。
(6)从技术发展角度看,无源光网络扩容比较简单,不涉及设备改造,只需设备软件升级,硬件设备一次购买,长期使用,为光纤入户奠定了基础,使用户投资得到保证。 光纤接入网的拓扑结构,是指传输线路和节点的几何排列图形,它表示了网络中各节点的相互位置与相互连接的布局情况。网络的拓扑结构对网络功能、造价及可靠性等具有重要影响。其三种基本的拓扑结构是:总线形、环形和星形,由此又可派生出总线—星形、双星形、双环形、总线—总线形等多种组合应用形式,各有特点、相互补充。
1.总线形结构
总线形结构是以光纤作为公共总线(母线)、各用户终端通过某种耦合器与总线直接连接所构成的网络结构。这种结构属串联型结构,特点是:共享主干光纤,节省线路投资,增删节点容易,彼此干扰较小;但缺点是损耗累积,用户接收机的动态范围要求较高;对主干光纤的依赖性太强。
2.环形结构
环形结构是指所有节点共用一条光纤链路,光纤链路首尾相接自成封闭回路的网络结构。这种结构的突出优点是可实现网络自愈,即无需外界干预,网络即可在较短的时间里从失效故障中恢复所传业务。
3.星形结构
星形结构是各用户终端通过一个位于中央节点(设在端局内)具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换,这种结构属于并联形结构。它不存在损耗累积的问题,易于实现升级和扩容,各用户之间相对独立,业务适应性强。但缺点是所需光纤代价较高,对中央节点的可靠性要求极高。星形结构又分为单星形结构、有源双星形结构及无源双星形结构三种。
(1)单星形结构:该结构是用光纤将位于电信交换局的OLT与用户直接相连,基本上都是点对点的连接,与现有铜缆接入网结构相似。每户都有单独的一对线,直接连到电信局,因此单星型可与原有的铜现网络兼容;用户之间互相独立,保密性好;升级和扩容容易,只要两端的设备更换就可以开通新业务,适应性强。缺点是成本太高,每户都需要单独的一对光纤或一根光纤(双向波分复用),要通向千家万户,就需要上千芯的光缆,难于处理,而且每户都需要专用的光源检测器,相当复杂。
(2)有源双星形结构:它在中心局与用户之间增加了一个有源接点。中心局与有源接点共用光纤,利用时分复用(TDM)或频分复用(FDM)传送较大容量的信息,到有源接点再换成较小容量的信息流,传到千家万户。其优点是灵活性较强,中心局有源接点间共用光纤,光缆芯数较少,降低了费用。缺点是有源接点部分复杂,成本高,维护不方便;另外,如要引入宽带新业务,将系统升级,则需将所有光电设备都更换,或采用波分复用叠加的方案,这比较困难。
(3)无源双星形结构:这种结构保持了有源双星形结构光纤共享的优点,将有源接点换成了无源分路器,维护方便,可靠性高,成本较低。由于采取了一系列措施,保密性也很好,是一种较好的接入网结构。 根据光网络单元(ONU)的位置,光纤接入方式可分为如下几种:
FTTB(光纤到大楼);FTTC(光纤到路边);FTTZ(光纤到小区);FTTH(光纤到用户);FTTO(光纤到办公室);FTTF(光纤到楼层);FTTP(光纤到电杆);FTTN(光纤到邻里);FTTD(光纤到门);FTTR(光纤到远端单元)。
其中最主要的是FTTB(光纤到大楼)、FTTC(光纤到路边)、FTTH(光纤到用户)三种形式。FTTC主要是为住宅用户提供服务的,光网络单元(ONU)设置在路边,即用户住宅附近,从ONU出来的电信号再传送到各个用户,一般用同轴电缆传送视频业务,用双绞线传送电话业务。FTTB的ONU设置在大楼内的配线箱处,主要用于综合大楼、远程医疗、远程教育、及大型娱乐场所,为大中型企事业单位及商业用户服务,提供高速数据、电子商务、可视图文等宽带业务。FTTH是将ONU放置在用户住宅内,为家庭用户提供各种综合宽带业务,FTTH是光纤接入网的最终目标,但是每一用户都需一对光纤和专用的ONU,因而成本昂贵,实现起来非常困难。 与其他接入技术相比,光纤接入网具有如下优点:
(1)光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。人们对通信业务的需求越来越高,除了打电话、看电视以外,还希望有高速计算机通信、家庭购物、家庭银行、远程教学、视频点播(VOD)以及高清晰度电视(HDTV)等。这些业务用铜线或双绞线是比较难实现的。
(2)光纤可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。光纤损耗低、频带宽,解除了铜线径小的限制。此外,光纤不受电磁干扰,保证了信号传输质量,用光缆代替铜缆,可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。
(3)光纤接入网的性能不断提高,价格不断下降,而铜缆的价格在不断上涨。
(4)光纤接入网提供数据业务,有完善的监控和管理系统,能适应将来宽带综合业务数字网的需要,打破“瓶颈”,使信息高速公路畅通无阻。
当然,与其它接入网技术相比,光纤接入网也存在一定的劣势。最大的问题是成本还比较高。尤其是光节点离用户越近,每个用户分摊的接入设备成本就越高。另外,与无线接入网相比,光纤接入网还需要管道资源。这也是很多新兴运营商看好光纤接入技术,但又不得不选择无线接入技术的原因。
影响光纤接入网发展的主要原因不是技术,而是成本,到目前为止,光纤接入网的成本仍然太高。但是采用光纤接入网是光纤通信发展的必然趋势,尽管各国发展光纤接入网的步骤各不相同,但光纤到户是公认的接入网的发展目标。
‘贰’ 什么是无源光网络技术
无源光网络(PON),是指在OLT和ONU之间是光分配网络(ODN),没有任何有源电子设备,它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的无源光网络E/GPON。无源光网络(PON)的概念最早是英国电信公司的研究人员于1987年提出的,是一种应用光纤的接入网,因为它从光线路终端(OLT)一直到光网络单元(ONU)之间没有任何用电源的电子设备,所用的器件包括光纤、光分路器等,都是无源器件,所以被称为“无源光网络”具体原理:APON的业务开发是分阶段实施的,初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务,APON提供的VP专线业务设备成本低,体积小,省电、系统可靠稳定、性能价格比有一定优势。第二步实现一次群和二次群电路仿真业务,提供企业内部网的连接和企业电话及数据业务。第三步实现以太网接口,提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其它业务,成为名副其实的全业务接入网系统[。PON的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率信号。特别是一个ATM化的无源光网络(APON)可以通过利用ATM的集中和统计复用,再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用,使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%—40%。APON采用基于信元的传输系统,允许接入网中的多个用户共享整个带宽。这种统计复用的方式,能更加有效地利用网络资源。APON能否大量应用的一个重要因素是价格问题。第一代的实际APON产品的业务供给能力有限,成本过高,其市场前景由于ATM在全球范围内的受挫而不确定,但其技术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本,在新建地区,高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区,此时敷设PON系统,无论是FTTC,还是FTTB方式都是一种有远见的选择。在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水平是APON技术生存和发展的关键。IPPON的上层是IP,这种方式可更加充分地利用网络资源,容易实现系统带宽的动态分配,简化中间层的复杂设备。基于PON的OAN不需要在外部站中安装昂贵的有源电子设备,因此使服务提供商可以高性价比地向企业用户提供所需的带宽。
‘叁’ PON有什么组成
PON系统结构主要由中心局的光线路终端、包含无源光器件的光分配网、用户端的光网络单元/光网络终端组成,其区别为ONT直接位于用户端,而ONU与用户之间还有其它网络,如以太网) 以及网元管理系统(EMS)组成,通常采用点到多点的树型拓扑结构。
PON技术最早应用于上世纪八十年代,到现在, 它的发展可谓是一波三折,制作此种设备的开发商及负责运营此技术的运营商在此期间提出的协议有很多,技术方面也不同程度地进行了深入开发,从而使得此技术和市场需求形成了对接。
(3)无源光网络主要由什么组成扩展阅读
光纤是如此的"便宜又好用",因此FTTx(光纤接入)作为新一代宽带解决方案被广泛应用,为用户提供高带宽、全业务的接入平台。而FTTH(光纤到户,将光纤直接接至用户家)更是被称为是最理想的业务透明网络,是接入网发展的最终方式。
在多种方案中,点到多点(P2MP)的光纤接入方式PON(无源光纤网络)是最佳选择。
PON是一种应用于接入网,局端设备(OLT)与多个用户端设备(ONU/ONT)之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网(ODN)连接的网络。
"无源"的关键是在OLT和ONU之间的ODN是没有任何有源电子设备的光接入网,正因为此"无源"特性,使得PON这种纯介质网络可以避免外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少线路和外部设备故障率,提高了系统可靠性,同时减少了维护成本。