光纤通信技术在小区宽带网中的应用研究
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摘要：光纤通信对整个电信网和信息产业有着深远的影响。本文将重点论述光纤通信的关键技术以及常见的宽带接入方式，并通过某小区的实际案例设计，深入研究光纤通信在小区宽带网中的应用与实现。最后，对小区内光接入技术存在的问题和解决方案提出自己的看法。
Abstract： Optical fiber communication network has the profound impact on the whole telecommunications and information industry. The paper focuses on the key technology of optical fiber communication and common broadband access. Through an actual design of broadband access in a communication， we deeply research the application and achievement of fiber optic communication， and put forward some points about the problems and technology solutions in the process.
关键词：光纤通信；宽带接入技术；光接入技术
Key words： optical fiber communication；broadband access technology；optical access technology
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）35-0174-02
0 引言
随着Internet的迅速普及以及宽带综合业务数字网（B-ISDN）的快速发展，人们对信息的需求呈现出爆炸性的增长，为了能更加快捷有效地实现信息的传递与分享，光纤通信技术的发展显得尤为重要[1]。我国光纤通信的一大目标市场是大中小城市的小区住户，让住户获得高速信息已不是什么难事，但如何实现超高速度、超大容量和超长距离传输，却是相关工作一直努力突破的关口。光纤通信的接入使得小区的网络规划轻松的很多，网络的性能也能得到提高。
1 光纤通信技术
光纤通信通过光波作为媒介，也就是载体来传递信息，而通过光纤作为介质来实现信息传播，主要技术包括光交换技术、光传输技术、光纤光缆技术、光有源技术、光无源技术等。其中光交换技术应用尤为广泛，可不经过任何光和电转换直接给将光信号传送到给用户，在光纤通信发展中有着不可替代的位置。
虽然现在光纤通信已经符合了大容量、高速度、高保密等要求。但是，想要光纤通信真正运用到人们生活当中，还是有点距离，需要面临的技术问题还有很多。由此可将光纤通信发展的目标分为四个阶段：
①向超高速系统的发展；
②向超大容量WDM系统的2.3开发新代的光纤；
③开发新代的光纤；
④全光网络。
2 小区宽带接入技术
传统的小区宽带接入技术可分为以下几种：ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）、DSL（Digital Subscriber Line）、VDSL（Very High Speed Digital Subscriber Line）、ISDN（Integrated Services Digital Network）等[2]。这些方式大多基于数据、图像、电话等综合业务来实现数据的处理和传输的，无法满足用户对高速度、高效率、高容量的网络的追求。因此光接入技术的应用显得尤为重要。目前所采用的光接入技术有无源光网络PON技术、EPON（Ethernet Passive Optical Network）、APON（ATM PON）、GPON（Gigabit-Capable PON）等。
2.1 光接入技术
①PON。
PON是不含有任何电子器件和电子电源的，它直接在交换机和用户所居住的房子设备里完成所有信号的处理，因此在整个光纤网络中有着不可替代的位置。
②EPON。
EPON（以太无源光网络）用了无源光纤传输、点到多点的结构，能够在以太网之上提供多种业务。它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便的管理等[3]。
③APON。
APON是一个点到点多系统，它在无源光网络中使用ATM信元来传输信息。APON系统是星型网络拓扑结构，这种拓扑结构比较灵活，更能满足用户多网络业务更多的需求。
④GPON。
GPON是大多数运营商实现宽带接入网业务的理想技术。因为它具有效率高，覆盖范围广，带宽高，用户可用的接口丰富这些优点。GPON是根据用户需求设计解决方案。凭借高达2.4GB/s的速率，可以传输多种服务，正是因为它的这些优点，才使得GPON成为目前世界上最先进的PON系统，是解决“最后一公里”理想的技术困难的最好选择。
2.2 比较与分析
以上光接入技术各有特点，优缺点比较如下，见表1。
①APON优点用统计时分复用技术、动态带宽分配。缺点传输速度效率低，提供业务复杂，带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低。
②EPON优点费用低、带宽高、扩展性强、可以快速实现服务重组、能够兼容现有的以太网结构。缺点效率极低和不能够很好的支持以太网之外的其它业务。
③GPON优点事高效承载IP业务、支持实时业务能力强、带宽高。缺点是成本高，技术不够成熟。
3 光纤通信技术在小区宽带中的应用
3.1 小区宽带接入网的基本形式
小区宽带接入网最终的目标是将光纤引入到用户家中，也就是ONU（Optical Network Unit）光网络单元所在的地方，典型的形式有三种，分别为FTTH光纤到户、FTTB光纤到大楼、FTTC光纤到路边。其中FTTH将光纤直接到用户家中，不仅提供了更大带宽，增强了数据传输的准确性，还放宽了对环境条件和供电要求，应用较为广泛。
3.2 实例研究
本文以扬州瘦西湖名苑楼层为例，来说明光纤接入技术的设计以及优点。扬州瘦西湖名苑小区内有3个单元，每个单元有16户住户，考虑到小区规模、设备终端等的实现成本，以及用户接入网长度等因素，设计主要网络框架如图1所示，其中OLT是连接光纤干线的终端设备，类似一个多服务集中控制单元。
由图1可以知道该小区使用两种接入方式FTTB+LAN或者FTTH来满足用户，并且在FTTB+LAN采用了星型拓扑结构来实现用户带宽共享。FTTB+LAN技术的宽带接入的方案是以五种网络线加上光纤将光纤网络连接到小区的交换机中。具体是从Internet连接到OLT设备，然后再把OLT连接到分光器上，分光器就将光缆分成多个光缆，连接到一个多服务用户单元ONU设备上。然后完成光电信号的交换，最后连接到用户机柜上面，为用户提供多种业务需求，这样一个小区的网络构架便大致完成。
3.3 设计优点
该实例设计所带来的优点如下：
①传输速率提高、可靠性增强。引入光纤接入技术代替原来的电话线缆，不仅大大提升了传输速率，而且扩大了带宽，可同时满足多用户对不同资源的需求。一般对于公用网住宅环境可要求光纤传输距离达到60km，专用接入带宽达到10-100Mbit/s速率。
②成本降低。原先使用的同轴电缆及家用双绞线等折旧率较高，不易维护，且每个区域都需要配备不同容量的交换机、路由器才能满足多用户的接入，这些设备的使用无疑加剧了网络通信的成本。采用光纤接入技术，只需用分光器将光缆分成多支，直接连到多服务用户单元上即可解决以上问题，成本较低。假设以该小区FTTB+LAN接入方式的两个单元为例，除去布设的线缆外，若以传统ADSL接入方式，则每个住户都将安装一台modem，而采用EPON光纤接入，则只需公用一个多服务ONU，其成本如表2所示。
3.4 存在问题
不同的小区有不同特点，其规模、环境、设备、结构都对整个方案的部署产生影响，所以方案的优化显得尤为重要。因此，光纤接入技术的应用就存在以下问题：
①技术方面：如何对整个环境进行网络规划，合理地使用各种光纤接入技术来实现整个宽带环境，在节约成本的基础上，有效提高宽带速度。
②施工：光纤的质地脆弱，分路和耦合不灵活，光纤光缆柔韧性伸展性比较差，而且供电困难。在施工过程中，这些问题都影响到整个网络速度的好坏。
③网络拓扑：每个方案的设计与选择所选择的网络拓扑结构也不一样，如何根据方案选择最合适的网络结构，使光纤通信发挥最大效率是一个难题。
4 总结与展望
光纤通信作为当今社会信息高速公路的核心和支柱，对国民经济和国家安全有着重要的影响，我国光通信产业发展和应用也极为迅速，比如数字电视网、光纤到户和全光网络等都在不断探索和实现中。但是要真正实现超高速度、超大容量、超长距离的目标，解决从互联网主干网到用户桌面“最后一公里”的瓶颈现象，还有很长的路要走，比如衰耗低色散小的光纤的研制、网络节点全光化、光纤放线技术等。今后相信随着信息产业的不断发展，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定会有更长远的发展，光纤到户的性能也会不断提升。
参考文献：
[1]王辉，于虹，王平.光纤通信[M].三版.电子工业出版社，2014（1）.
[2]王敏，葛毅.综合业务数字网（ISDN）技术漫谈[Z].中国联合网络通信有限公司，2003（11）.
[3]李媛.EPON光接入网技术概述[J].太原机构，2010（19）.
[4]原荣.光纤通信技术[M].机械工业出版社，2011（8）.