浅谈PON技术的宽带接入

浅谈PON技术的宽带接入
为满足人们日益对通信业务增长的需求，随着新技术的开发和建设，建设一套PON技术网络，来实现原ADSL向PON转变，已是当务之急。

PON（无源光网络）作为一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点，GPON技术的宽带接入已成为今天铁通公司主营业务。

1为什么选择PON技术？
1、1铜线接入技术
以往传统铜线接入技术，即借助电话线路，通过调制解调器拨号实现用户接入的方式，速率已达56kbit／s（通信一方应为数字线路接入），但这种速率不能满足用户对宽带业务的需求。

1.2非对称数字用户环路（ADSL）技术
ADSL是一种非对称的数字用户环路，即用户线的上行速率和下行速率不同，根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率则比较高，特别适合传输多媒体信息业务。

目前铁通公司宽带接入主要采用ADSL技术，充分利用铜缆资源，但在铜缆质量好的情况下，上行速率达到2M、下行速率达到6M，远远满足不了人们日益对通信业务增长的需求。

1.3无线接入技术
无线接入技术是指在终端用户和交换局端间的接入网部分全部或部分采用无线传输方式，为用户提供固定或移动的接入服务的技术。

但无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制和多址技术、防止信元丢失、时延等方面的问题。

1.4光纤接入技术
光接入网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。

光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（FITL），或称光纤接入网（OAN），实现用户高性能宽带接入的一种方案。

光纤接入网几乎都采用无源光纤网络（PON）结构，PON成为光纤接入网的发展趋势。

PON技术的引入是接入网络的又一次革命，该技术可以为用户提供30～100Mbit/s的带宽，接入距离可达10～20km。

它的主要优势表现在：
(1)用PON技术可以解决FTTH、FTTO等问题，为通信网络向全光网络演进提供必要条件；
(2)用PON技术可以提供“全业务”接入，充分满足视频娱乐和家庭办公所需的带宽需求；
(3)PON技术采用可级联的无源光分路器，不仅节约主干光缆，而且大大简化了网络结构，提高了网络健壮性；
(4)用PON技术的FTTH解决方案不仅具备光纤的高可靠性，而
且非常适合广播/组播、视频/音频业务的开展。

2 PON技术的概念
2.1 PON技术的概念以及特点
无源光网络（PON）(PassiveOpticaINetwork)技术是一种一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU （光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。

所谓“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。

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，是通信行业长期期待的技术。

利用无源光分路器在光交接箱位置进行分级分光，可以在一条主干纤芯上为多个单位同时提供光纤专线接入。

PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。

而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金要推迟到用户真正接入时才投入。

它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易。

2.2PON技术的工作原理
（1）工作原理框图如图1所示，PON系统由位于中央局端的一个光线路终端（OLT）和位于客户端的一组关联光网络终端（ONT）组
成，在它们之间是由光纤和无源分光器或连接器组成的光分配网络（ODN）。

传输系统图
（2）基于TDM/TDMA的上行/下行流量管理。

在PON中，OLT 与ONU之间采用的数据传输方式包括WDM/WDMA、SCM/SCMA、CDM/CDMA和TCM/TCMA，实际应用中一般采用TDM/TDMA方式，在PON系统中从OLT到多个ONU其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址）方式的数据传输过程。

- 下行速率不低于40Gbps
- 上行速率不低于10Gbps
- 支持不低于40km无源距离
- 支持40Km的ONU距离差
- ONU支持至少1Gbps对称速率
- 可兼容已部署PON系统，特别是要能够重用已铺设ODN
- 支持不低于1：64分支比
3、PON技术的分类以及在FTTx中的应用
3、1FTTx技术
FTTx技术分为FTTB、FTTC、FTTZ、FTTH、FTTO、FTTF等。

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。

随着软交换与光缆技术进一步成熟，FTTH 将成为我们通信接入方式的最终目标。

有源光纤接入技术如PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统因
机房建设、有源设备建设、维护成本高等原因而渐渐被淘汰；PON 技术则因为无源化带来的维护成本低，以及无机房建设产生的建设成本低，愈加受到行业欢迎。

在目前众多的光纤接入技术中，PON技术比较适合FTTH的大规模发展。

3、2各种PON技术的特点
PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按照其采用的技术，主要分为APON/BPON（ATMPON/宽带PON）、EPON （以太网PON）和GPON（吉比特PON）。

从长远的业务发展趋势看，ATM化的无源光网络/宽带无源光网络（APON/BPON）可用带宽远远不够。

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。

EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率目前可达到10Gbit/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。

考虑PON是一种点到多点的物理和逻辑拓扑结构，而传统的以太网是点到点的协议，所以如何在点到多点的EPON中传送点到点的以太网协议，是以太网应解决的技术问题。

此外EPON技术中还需解决的问题包括：点到多点的光系统中突发模式传送的问题；PON中不同ONU与OLT的距离相差较大，需要解决到达OLT光信号强度的巨大偏差问题；解决非授权ONU的累积噪声对授权ONU发出的光信号的干扰问题；EPON中带宽共享和动态带宽分配的处理问题；
窄带语音和宽带业务在EPON中的兼容等问题。

相对而言，GPON技术可以更好地解决上述EPON这些问题。

GPON除了支持更高的速率之外，还以很高的效率支持多种业务，提供丰富的OAM&P功能和良好的扩展性。

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。

同EPON是制造商驱动的技术标准不一样，GPON是运营商驱动的标准，因此具有更周到的运营利益考虑。

目前，运营商主要采用MSTP+LAN方式构建商业楼宇宽带接入网，辅以PDH接入TDM业务。

这种方案可以满足现有业务的接入需求，但存在不少问题：（1）需在大楼设置机房并配置MSTP设备，业务接入和维护成本较高。

（2）MSTP在环状拓扑下工作良好，但在拓扑呈树型/链型的情况下，中间设备掉电或死机会造成所有下挂设备的业务失效。

（3）加入新的MSTP节点需要破环割接，否则，只能以支路方式接入现有MSTP设备，网络部署不灵活。

（4）在业务量较小的楼宇设置机房和MSTP设备，经济性差。

PON的FTTO应用可以很好地解决以上问题。

（1）只需在附近具备条件的接入机房或者汇聚机房设置OLT设备，ONU设备放置在用户端，无源光分配器放置在室外或室内（可以采用挂壁式安装）即可。

由于不需要建设机房，因此降低了初期投资和后期运维成本。

（2）多栋楼宇的各种客户通过PON连接起来，构成一个树型/星型的宽带接入网，所有用户共享GE/2.5G的带宽，而且某个用户的故障不会影响其他用户的正常使用。

（3）分光器是无源设备，故障率低，可以有效
解决MSTP的树型/链型网络拓扑可靠性差的问题。

（4）只需要增加新的分光器即可扩容，无需破环割接，部署方便。

（5）在业务接入方面，数据业务（用户上网、MPLS VPN、以太网专线、NGN电话业务）通过ONU以太网口接入，ONU上行通过OLT设备的FE/GE上联口连接至汇聚点业务路由器，TDM业务通过ONU E1接口接入。

4、PON技术在语音+数据+图像接入中的使用
4.1语音业务解决方案
1.方案一：内置V5接口
OLT内置媒体中继控制网关V oIP GW，V oIP GW通过V5接口连接PSTN，呼叫处理由PSTN交换机实现，V oIP GW通过MGCP等协议接入ONU，用户V oIP语音的终结是由V oIP GW来完成的。

2.方案二：NGN
语音业务接入到NGN的TG、SG，通过E1/SS7连接到PSTN。

该方案在解决基本语音业务接入的同时，考虑到了未来对多业务的支持能力，可以提供丰富的增值业务。

该方案更能适应中长期的语音和多媒体发展需要，网络的容量和业务能力可以根据NGN业务发展战略和业务量的递升做平滑升级。

3.方案三：TDM业务的接入
TDM业务可以满足企业大客户多业务的接入需求，主要提供对银行、公安等用户的专线接入以及企业用户PBX的E1接入，此外，为满足大容量TDM业务的需求，OLT可以提供STM-1/OC-3接口，通过SDH网络可实现E1/T1端到端的透明传输。

4、总结
由上述内容可知，PON技术作为一种适用的光缆接入技术，可以自行单独应用组网，可以在局端与远端间分别设立设备通过PON 系统用于目前的小区接入工程中。

在接入网技术宽带化、IP化的今天，PON技术在LAN小区网络改造中必将发挥越来越大的主要作用。