全业务下PON系统应用及承载业务的探讨

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摘 要：随着通信技术和宽带业务的发展，从以铜缆为核心的接入网向以光纤为核心、以FTTH为目标的新一代宽带接入网转型。本文围绕pon技术的发展、网络建设和运营放的问题，简单地介绍了现有PON系统的应用方式与承载业务能力。

关键词：全业务；接入网；PON；FTTx；ONU

中图分类号：TN91 文献标识码：A

1.PON技术的定义

无源光网络PON（Passive Optical Network，PON）是指一种点对多点的光接入技术及相应的系统，其局端设备和远端/用户端设备之间的光分配网络只包含无源器件或设施，不包括有源器件或设备。

PON系统由OLT（Optical Line Termination，光线路终端）、ODN（Distribution Network光分配网络）、ONU（Optical Network Unit，光网络单元）/（Optical Network Termination，光网络终端）三部分组成如图1-1所示

图1-1 PON系统的参考结构

主要包括BPON（Broadband Passive Optical Network）、EPON（Ethernet Passive Optical Network）、GPON（Gigabit-capable Passive Optical Network）等。

2.PON系统

2.1PON技术应用场景

（1）作为接入方式直接接入最终用户的应用场景

PON技术能够大量节省主干光纤和局端设备光接口，在高密度用户区域成本低，而且标准化程度较高（互通性较好），综合优势明显，是宽带光接入及FTTH方式的主流技术。

（2）作为传输方式提供设备之间互联接口的应用场景

PON方式是多个远端设备共享PON接口的上联宽带（如1Gbit/s、2.5Gbit/s、10GBit/s）,适合汇聚多个中小容量的设备。PON方式的多个远端设备可以共享一根主干光纤，适合于远端设备数量较多、光纤资源比较紧张的场合。从传输距离的角度 ，由于PON方式存在分光损耗，基于现有标准，PON技术的最大传输距离为20km（不考虑有源放大器）。

2.2 PON系统主要应用方式

宽带光纤接入网可以全程采用光纤作为传输媒质，也可以光纤作为主干传输媒质、以金属线或者无线作为用户末端传输媒质。宽带光接入网发展的过程就是光纤不断想用户延伸、最终实现光纤到户的过程。

根据光纤到达用户侧的位置不同，宽带光接入网的应用方式（建设模式）包括光纤到节点（FTTN）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到光交箱（FTTCab）、光纤到路边（FTTC）、光纤到楼（FTTB）、光纤到用户驻地（FTTP）、光纤到户（FTTH）、光纤到办公室（FTTO）等，这些模式统称为FTTx。结合我国具体的标准，宽带光接入网的应用方式大致分为3类（如图2-1所示）：(1) FTTN/ FTTCab/FTTZ；(2) FTTB/FTTC；(3) FTTH/FTTO/FTTP；

图2-1 宽带光接入网的应用方式

2.3PON系统应用于FTTN/FTTCab/FTTZ

光纤到节点（FTTN-Fiber To The Node）、光纤到小区（FTTZ-Fiber To The Zone）、光纤到光交箱（FTTCab--Fiber To The Cabinet）的含义比较接近，可以看作一类。其基本特征是：光纤取代传统的主干（馈线）铜缆，延伸至铜缆交接箱附近，即光接入节点下移到铜缆交接箱并保持原来的配线铜缆和引入铜缆；用户接入设备（如ONU、综合接入设备等）可部署在小区机房或室外机柜等，采用铜缆媒质入户实现用户接入。每个用户接入设备支持的用户数通常为数百户到数千户左右，应用情况下，用户铜缆接入距离一般小于1km。

在FTTN/FTTCab/FTTZ模式下，PON系统可以与ADSL2+，VDSL2等技术结合，即MDU/MTU设备。这种设备形态具有设备集成度高、易于维护管理等优点，是目前主流的部署方式。如果光节点采用ADSL2+技术入户，铜缆长度不超过1km时一般具备为用户提供16Mbit/s下行带宽的能力；对于采用VDSL2技术入户的用户，在1km以内，能够提供超过20Mbit/s下行带宽。

2.4 PON系统应用于FTTB/FTTC

光纤到楼（FTTB-Fiber To The Building，包括住宅楼和商务楼）和光纤到路边（FTTC-Fiber To The Curb）的含义比较接近，可以看作一类。其基本特征是：光纤取代传统的主干（馈线）和配线铜缆，延伸至铜缆分线盒附近，即光接入点下移到铜缆分线盒并保持原来的铜缆引入现。这种场景一般采用PON MDU/MTU设备，可部署于用户楼内或室外机柜等，采用其他媒质（如五类线、电话铜缆、同轴电缆等）实现入户。每个MDU/MTU设备支持的用户数通常为十多户到100户左右，应用情况下的用户铜线长度在几十米，最大不超过300m。

FTTB/FTTC方式可以提供较高的宽带，成本上又远低于FTTH，因此可以成为宽带光接入发展初期的主要应用模式。

2.5 PON系统应用于FTTH/FTTO/FTTP

光纤到户（FTTH-Fiber To The Home）、光纤到办公室（FTTO-Fiber To The Office）、光纤到用户驻地（FTTP-Fiber To The Premise，包括家庭和企业）的含义比较接近，可以看作一类。其基本特征是：以全程光纤的方式实现最终用户的接入，包括家庭用户和企业用户，用户接入设备（如ONU）有单位个人用户（家庭、企业或办公室）独享。

PON用于家庭用户（FTTH/FTTP）时，使用方式可以细分为3种：(1)仅使用SFU；(2)使用SFU与家庭网关配合，提供更强的控制能力和业务支持能力；(3)使用集成式的HGU。

3.PON系统承载业务

3.1 PON系统承载业务能力

从总体上看，PON系统传输速率高、容量大、质量好，能够提供QoS功能，具备较强的多业务接入能力，尤其适合承载高带宽业务。

可以从以下3个角度具体地分析PON系统的业务承载能力。

（1）技术原理角度。PON的核心是以太网，因此可以传送任何基于以太网/IP业务，包括以太网/IP、VoIP、IPTV、TDM电路仿真等。另外，PON系统还可采用独立的波长（1550nm）传送CATV业务。

（2）功能实现角度。任何基于以太网/IP的业务都可通过PON系统透传。PON设备也可以内置一些业务功能，如：ONU内置话音处理功能，支持VoIP业务；OLT与ONU内置电路仿真功能，支持TDM业务等。

（3）应用类型角度。PON系统可以承载话音、数据及视频，支持三重播放（Triple-Play）。

在话音方面，支持VoIP、TDM话音；在数据方面，能够提供以太网/IP数据（如高速上网）、TDM数据专线（E1、n×64kbit/s等）、以太网/IP数据专线等。在视频方面，支持交互式或广播式视频业务，包括IPTV、CATV。

3.2 PON系统承载VoIP业务

根据实现话音处理功能（话音编解码、VoIP控制协议）的设备不同，PON系统可以有以下3种承载VoIP业务方式。

方式一：用户终端设备支持VoIP，PON系统只起透传作用，除了保证话音业务的QoS外，对PON设备无特殊要求。相应的用户侧设备可以是家庭网关、VoIP应用终端（如SIP终端）、IAD甚至SIP软终端等。

方式二：ONU支持VoIP，即ONU内置话音编解码并通过VoIP控制协议与软交换互通，PON系统还要提供传输通道（OLT透传）并提供QoS保证。

方式三：OLT支持VoIP，即由OLT实现话音编解码，支持VoIP控制协议，OLT与ONU之间采用电路仿真技术透明传输话音信号。

PON系统承载VoIP业务应优选采用方式一和方式二。这两种方式的选择应综合考虑技术和相关设备的成熟度、业务支持能力、技术演进、建网成本、维护管理的便利性等多个方面的因素。

3.3 PON系统承载视频业务

PON系统能够承载视频业务，包括以下两种方式。

（1）叠加波长承载CATV业务。PON系统传送以太网数据信号时，上行波长为1260～1360nm（按照G.984.5中的"缩减波段"的规定为1290～1330nm），下行波长为1480～1500nm。参照G.984.5的波长划分方案，可以用1550～1560nm波长用于下行方向传送视频广播业务，一般情况是传模拟CATV信号。

图3-2所示是PON采用叠加波长方式承载CATV业务示意图。CATV信号由视频前端（Head End）发出，采用模拟光发射机，由1550nm波长承载，首先传送到OLT（期间一般还需要经过一个光放大器），并与普通PON系统的光合并，利用相同的1310nm/1490nm波长承载CATV（下行）信号的1550nm波长的光进行分波。ONU内置或者外置的模拟光端机，将CATV模拟光信号转换为射频信号，并通过同轴电缆接口输出。

图3-2 PON系统采用叠加波长方式承载模拟CATV业务的示意图

（2）以太网承载IPTV方式。PON系统可以通过以太网数据通道载IPTV业务。通常，IPTV业务的实现通过IPTV业务平台之间的通信完成，PON系统一方面起承载作用，另一方面也通过对IGMP多播协议的支持参与多播业务的控制。

3.4 PON系统承载视频监控业务

PON系统是上行速率很高，用户的上行带宽可以在256kbit/s～100Mbit/s甚至1Gbit/s灵活指配，非常适合承载数字视频监控业务。

图3-3描述了PON系统承载视频监控业务的实现方式。ONU布放在监控点，并作为摄像头的数字录像机（DVR）的接入设备。通过PON系统和IP网络把全数字化的视频监控信号传输到视频监控平台中心。由于PON系统中ONU的上行带宽可以灵活配置，因此可以充分保证监控信号的清晰度。采用PON可以节约很多主干接入光缆资源。同时，ONU较高的下行带宽和ODN的广覆盖能力使得运营商可在在任何一个ONU下设置本地监控中心，实现灵活的、低成本的组网。

图3-3 PON系统承载视频监控业务的原理

3.5 PON系统承载TDM业务

传统观点认为：PON系统是个分组交换系统，能以支持TDM业务。随着近几年分组网络电路仿真业务（Circuit Emulation Service over Packet，CESoP）技术的发展，PON系统也完全可以支持TDM业务并能够保证TDM业务的传输质量。CESoP提供TDM到以太网的适配功能以实现在分组化的PON系统中进行TDM业务的传送。

CESoP的基本思路就是在分组交换网络上搭建一个"通道"，在其中实现TDM电路（如E1或T1）的透明传输。分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为被称为"电路仿真"，如图3-4所示。电路仿真要求在分组交换网的两端都要有交互连接功能。在分组交换网络入口处，交互连接功能将TDM数据转换成一系列分组，而在分组交换网络出口出则利用这一系列分组在重新生成TDM电路。

图3-4 CESoP技术示意

实现CESoP的关键是如何将TDM码流映射到以太网分组中和如何保证在分组网络中传输TDM的实时性和服务质量（特别是要解决分组丢失、分组乱序、分组传输抖动等问题对TDM业务的影响）

目前，主要的CESoP协议有两个：IETF规定的PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge，边缘到边缘的伪线仿真）协议和MEF（城域以太网论坛）规定的MEF8协议。

结束语

在全业务网络中，FTTx及PON技术是未来全业务接入的主要技术手段。MSTP在一定时期内会继续存在，要充分利用WLAN的低成本实现城域范围深度覆盖，要充分利用PON的技术廉价性来完成用户的接入，同时也要将多种技术与多种接入手段结合起来，以实现全业务接入。PON系统必然会朝着覆盖范围更广、承载业务能力更强的方向发展。

参考文献

[1]高宇.三网融合中PON技术的选择[J].电信工程技术与标准化，2010（12）.

[2]王梅春，李文辉，田建勤，朱向刚.FTTx系统ONU设置问题的探讨[J].邮电设计技术，1007-3043(2010)10-0052-03.0

[3]中国电信集团.EPON/GPON技术问答[M].北京：人民邮电出版社，2010（09）.