基于PON技术的光接入网应用模式探讨

基于PON技术的光接入网应用模式探讨1.PON技术概述进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了大发展阶段。我国宽带接入网在近两年发展也十分迅速，当前主要应用的宽带接入技术有xDSL、LAN、MSTP以及传统专线接入等。以ADSL为代表的宽带接入技术虽然初步解决了数据接入的问题，但靠出租带宽的宽带运营战略，随着用户上网流量的增加（如P2P等应用），运营商的宽带接入与业务发展进入了“平台期”。甚至出现每比特收益&宽带ARPU迅速下降，陷于收入增长低于成本增长的怪圈。对于运营商而言，只有进行宽带接入网改造，以及细分客户群进行多业务转型，才能驱动宽带收益的提升，“TriplePlay”等多业务将成为运营商创造宽带新收入的关键。宽带接入网改造以及多业务转型，要求接入设备具有基于统一网络承载多业务的能力，并满足不断增长的带宽需求。DSL技术由于带宽和接入距离限制，已逐渐无法满足需求。PON（无源光网络）宽带技术具有高带宽、广覆盖、单纤接入、接口丰富以及综合业务接入能力。PON系统的引入，不但可以大大提升商业用户接入速度以及综合业务能力，并且能够提供足够的业务质量保证。对于家庭用户而言，除了速度的提升，一根光纤可以提供包括语音、视频和数据业务的需求。同时由于光纤本身的高度稳定性，有效降低运行维护成本，从而帮助运营商实现接入网建设的“一劳永逸”。目前，业界最主要的两个PON标准，一个是由IEEE802.3ah工作组制定的EthernetPON(EPON)标准，另一个是由ITU/FSAN制定的GigabitPON(GPON)标准，其共同的特点如下：·高接入带宽GPON下行速率高达2.5Gbit/s，上行1.25Gbit/s的速率，EPON采用上下行各1.25Gbit/s的速率，可以满足现在和未来各种宽带业务的需要；·节省光纤资源点到多点（P2MP）的树状广播形网络拓扑结构，从局端的一芯光纤，最后可以分支到32/64个终端ONU设备，极大节省了馈线段的光纤资源，特别是对于地域广阔的地区，或者原有光纤资源有限的运营商，采用PON技术组网可以大大提高光纤资源的使用效率；·设备运维、管理成本低PON光纤接入技术，只有局端（OLT）和用户侧设备（ONU）为有源设备，其中间的光分布网络采用稳定性高、体积小巧、成本低的无源分光器，无需提供电源、空调等机房设备，也不占用机房空间，只需安装在光交接箱或光配线架的适当位置即可，易于维护；2.PON应用模式探讨目前PON的应用模式主要有下列几种：·“PON+DSL”的方案“PON+DSL”的方案，将DSLAM尽量靠近用户，克服xDSL接入距离和带宽的限制，并采用PON设备将下移的DSLAM汇聚。该方案保护已有铜线投资，实现从铜线到FTTH过渡，是当前PON应用和发展的主要定位。·移动网络基站互联移动基站互联，需要PON设备支持TDME1业务。支持“源模式”TDM传输的GPON技术，其传输质量可以与SDH/MSTP相媲美，可以直接利用GPONONU设备的E1端口连接机站。此外还可以通过GPONONU的GE/FE端口为邻近驻地客户提供以太网数据接入业务，通过同轴有线电视口为提供模拟有线电视节目。采用GPON设备互联移动机站，与传统的SDH/MSTP传输技术相比，性价比更具优势，扩容灵活。对于新的扩容站点，只需要从就近的无源分光器的预留分支口引出一芯光纤到新的ONU装机点，就可以实现扩容。局端设备无需硬件扩容，增加新的ONU也不会影响已有ONU的业务。采用GPON技术即使对今后3G的部署也有很强的适应能力，同时为未来的基于纯IP网络的4G乃至5G移动/固定接入网络做好必要的网络资源准备。·“FTTB/C＋LAN&PBX”光纤到大楼采用PON技术实现光纤到大楼、到路边的“FTTB/C＋LAN&PBX”方案。当前的“FTTB＋LAN”的模式基本上是基于点到点有源以太网光纤，这种模式光纤需求量大，光纤利用率低，组网不灵活，中间有过多的有源设备。如果采用PON网络进行FTTB/C的部署，即PON到商业楼或路边，为大客户提供高带宽数据接入的同时，提供E1专线和PBX的接入（GPON技术更加适合需要E1接入的场合）。此外，GPON还非常适合进行FTTH光纤到户的综合业务接入（低成本，丰富的家庭业务接口，如GE/FE，POTS，CATV），以及园区网的接入，如：工业园，开发区，大学城等，尤其对于新规划园区来讲，完全可以按照GPON的结构特点进行光纤部署，从而做到一步到位！3.GPON和EPON技术比较相对EPON技术，GPON更注重对多业务的支持能力（TDM、IP、CATV），上联业务接口及下联用户接口更为丰富（10GE、GE、FE、STM-1、E1，POTS…），可提供FTTH，FTTB/FTTO/FTTC+LAN(DSLAM)的多种接入方式，同时GPON的“源模式TDM”支持能力，能够支持传统TDME1业务，可提供移动基站互联，PBX接入以及大客户E1专线接入，同时能够提供时钟同步以及电信级QoS保证，使得电信运营商在采用新的宽带接入技术的同时不放弃原有的利润来源。而EPON的TDM支持采用电路仿真实现，其QoS以及时钟同步方面不如GPON，对传统业务支持起来有困难，可靠性也不是很好。相对于EPON，GPON的标准更加完善。管理层的互通的定义，使得OLT厂商的网络管理系统，能够对异厂商的ONU进行正常的认证、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等完善的OAM功能。另外，除传统的语音、数据业务外，GPON标准中还定义了第3波长，在OLT上接入数字电视、IPTV的电视信号，在不影响电信业务的情况下，可以传送到末端的ONU设备，并提供RF电接口接入到用户有线电视分配网，从而提供三网合一的业务。当前，EPON技术比较成熟，芯片设计难度比较低，产业链比GPON比较成熟。EPON可以用以太网协议支持所有的IP网络，和现在的设备有很好的兼容性，在数据业务里EPON有独特的优点。GPON相对EPON出现比较晚，它的芯片成本相对来讲还是比较高的。但随着GPON设备量产后，成本会下降到与EPON相当的水平，甚至当用户需求带宽超出30M后，GPON成本优势突出。从应用场景看，EPON比较适合部署中小规模FTTx，如个人的用户，GPON适合于部署大规模FTTx，如对技术要求高的企业用户。从长的观点看，我国的发展趋势可能从宽带点到点以太网光纤系统和EPON开始，最终过渡到GPON阶段。4.西门子PON产品应用案例西门子的GPON解决方案是业界最早具备商用成熟性的光接入方案。西门子SURPASShiX5700GPON产品和方案，2006年春季被科威特通信部选中，并签订了世界第一个GPON合同，约150,000线，在科威特全面部署GPON网络。2006秋季，西门子被丹麦电力及电信服务提供商EnergiMidt公司选中利用千兆无源光网络（GPON）技术为该公司升级电信接入网。利用该网络，EnergiMidt公司将以2.5Gbps的速度向企业和个人用户提供高质量的“多网合一”业务，包括话音、电视广播、视频点播和高速互联网接入服务，该网络将在2006年11月底前建成。西门子hiX5400EPON产品和方案，在韩国和日本得到广泛应用，已签订约460万美元的EPON合同（至2006年8月）。在2005/2006年，多次顺利完成电信总部及下属分公司/网通总部及下属分公司组织的测试。在2006年10月，西门子等众多业界主流的GPON系统提供商，参加了FSAN组织的GPON设备互联互通测试，西门子的产品与各厂家的GPON产品互通良好，标志着GPON设备已经成熟，具备大规模模部署的条件。西门子宽带数据产品广泛应用在全球电信网络，拥有丰富的网络设计经验和灵活的解决方案。其GPON/EPON宽带产品，在为客户提供多用户接入和部署新的增值业务的同时，有效降低运营商的采购和维护成本，将为构建可盈利的接入网奠定坚实基础。（GPON技术前景展望1、GPON的技术特点GPON为FSAN（全业务接入网）组织自90年代后期发展的最新宽带PON标准，在2004年被ITU正式确认为ITU-TG.984标准。GPON系统由位于核心节点或汇聚节点机房的局端OLT设备和位于用户驻地端的ONT设备共同组成，一个局端OLT设备控制多个ONT设备。连接2种设备的光纤网络由单模光纤和无源光分路器组成。OLT为接入网提供网络侧与城域网之间的接口（TDM和Ethernet），通过光分配网与各ONT连接。作为PON系统的核心功能器件和中心节点，OLT具有集中带宽分配、控制各ONT、实时监控、运行维护管理整个GPON系统的功能。ONT为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流与ODN的接入，受OLT集中控制。在技术实现方式上，GPON是PS-PON（功分PON）的一种，在PS-PON中，下行信号的功率在每个分支点都会被分配，因此可以向所有的ONU进行广播，由各个ONU/ONT负责从信号集合里提取自己的有效载荷。在这类PON的树状网络中，所有ONU/ONT的上行信号都通过分路器件复用到主馈线段光纤，并在OLT接收端进行解复用。ONT使用TDMA（时分多址接入）方式获得OLT接收端的资源。相对于现有的接入网技术而言，GPON技术的特点主要有：*高带宽和高传输效率，下行速率高达2.488Gbit/s，上行为1.244Gbit/s，可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求，使用GEM的封装方式时，综合传输效率在93%以上。*单纤接入，使用单根光纤就可以满足ONT用户的接入需求，可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。*可以支持的接入距离更远（大于20km）。针对FTTB开发的GPON系统其OLT到ONT的最远接入距离可以达到60km以上。*作为电信级的技术标准，对设备的互操作性能有详细的要求，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能，光纤自动倒换时间小于50ms。*位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器，没有任何有源设备，使得网络具有高可靠性。*在接入网层面上提供一个统一的接入平台，节约了运营商维护和处理故障的成本。2、应用及市场预测由于全球各大运营商对用户线环路改造趋势的看法日趋一致，即用户线环路将逐步由光纤取代，因此，目前各大运营商均在根据不同的应用和成本需求，同时部署FTTC、FTTB和FTTH系统，其最终目标是完成接入网完全光纤化的替换。相对于PTP系统，以PON为代表的PTMP技术从一开始就更受电信运营商的青睐。这是因为人们很早就认识到成本将是FTTx应用的主要障碍，PON技术能够很好地利用光纤容量降低成本，可以将所有的用户与CO（中心局）更加经济地连接起来，而不必采用远程终端，多个ONT设备可以共享一个位于CO的光接口。应该说最能让GPON技术大显身手的应用场合就是FTTH，但是到目前为止，对于电话业务的传送而言，使用PON技术的FTTH系统依然无法达到“铜线对等”的成本要求。但是随着终端业务的综合化要求和GPON配套技术的发展，GPON在FTTH的大规模应用前景比之前任何一种FTTH技术都要光明的多。北美和欧洲的各大运营商均提出了完全针对GPON设备的用户需求，并要求在2008年左右进入大规模的部署阶段。在此之前，GPON产品的应用场合更多地集中在接入层的高端应用，如FTTO、FTTB的大客户综合应用以及FTTB+LAN、FTTB+DSLAM的应用，这种应用对于光纤资源相对比较紧张的新兴运营商具有相当的吸引力。比如在南美、东南亚和印度的新兴电信运营商，他们渴望用低成本快速构建面向未来三网合一应用的接入网，使用GPON技术能够使他们相对容易地实现这一目标。根据权威机构的预测，基于GPONFTTB应用的ONU端口数从2007年起将以每年1000%以上的速度递增，到2008年底全世界将有超过44万个GPONONU端口的应用。而基于GPONFTTH应用的ONU端口数也将在2007年进入爆发性的增长，达到200万