PON在宽带接入网中的应用

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摘要：本文简单介绍了pon系统的基本原理和技术发展，将无源光网络与传统网络的结构进行了比较，并根据光纤到达位置和ONU部署位置的不同，对PON的几种典型的接入模式进行了较为具体的研究，探讨了PON建设的基本思路。

关键词：PON接入网FTTx

我国的宽带接入网在近两年发展的十分迅速，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基本解决了数据接入的问题，但由于受带宽和接入距离限制，如果要提供高清晰度或交互式视频业务，则难胜其任，难尽其责，已无法满足日益增长的业务需求。在这种情况下，无源光网络技术应运而生。

在接入网环境中使用光纤取代铜缆可以带来很多好处：消除电信网的带宽瓶颈、降低维护费用、易于实现业务融合和提供新业务、提高信息传输和通信可靠性、方便系统扩容、节省建设投资，等等，接入网宽带光纤化成为必然。而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等优势。PON系统的引入，不但可以大大提升商业用户的接入速度以及综合业务提供能力，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，一根光纤可以提供语音、视频和数据业务。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”。

一、PON技术

光纤接入网根据中继光器件的类型可划分为无源光网络（PON，Passive OpTIcal Network）和有源光网络（AON，Active Optical Network）。

在光接入网中，如果光配线网（ODN）全部由无源器件组成，不含任何有源节点，这种光接入网就是PON，如图1所示。PON的架构主要是将光纤线路终端设备OLT下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Splitter（光分路器）分路传送给各用户终端设备ONU/ONT。这样就大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源的建设成本。

PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按采用的技术，主要分为APON/BPON（ATM PON/宽带PON）、EPON（以太网PON）和GPON（千兆比特PON）几种。

图1PON系统结构示意图

二、PON与传统网络的比较

无源光网络PON与传统网络的结构相比有以下优点。

（一）PON不需要在中心局和用户间安设有源器件，因此会节约更多的初始建设费用和不少的室外设施维护费。

（二）PON由于采用点到多点的接入模式，因此中心局到用户间铺设光纤的基建费用由用户们共同承担，可以提高网络建设投资的回报。与为每个用户都配置端到端光纤的方法相比，为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小，占用中心局的空间更少。

（三）PON同时支持传统业务（传统电话服务POTS、模拟电视）和宽带业务（IP语音传输、IPTV、宽带上网等）。

（四）PON支持所有住宅用户（使用POTS、模拟电视和数据业务）和许多商业用户（使用T1/E1和以太网业务）共享一个接入网（包括物理层和协议层），不必使用不同的接入网分别为他们提供服务，因而减少了分散的接入网的数量。

三、几种PON技术及其比较

APON（也称为BPON）特点是采用国际电信联盟（ITU）于上世纪90年代中期批准的ATM体系结构。与以太网设备相比，ATM交换机和ATM终端设备相当昂贵。而且，现在因特网工作于TCP/IP协议，用户终端设备都是IP设备，采用ATM技术必须将IP包拆分重新封装为ATM信元，这就大大增加了网络的开销，浪费网络资源。

EPON基于千兆以太网的无源光网络技术，国际标准IEEE802.3ah在2004年正式，是一个由制造商驱动的解决案。

而GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，标准化主要由FSAN和ITU-T来驱动。

与GPON技术相比，EPON的技术门槛较低，核心芯片的设计难度也低，目前已经有不少芯片厂商加入EPON芯片设计的阵营，产业链更成熟。

从技术理论上分析，GPON比EPON更具优势。从实用性角度看，GPON由于芯片的原因，综合成本会高于EPON设备。但就未来几年来看，随着GPON大规模的商用，GPON的成本将会与EPON趋同。但如果只是单纯数据业务的接入，目前选择EPON就足够了。

四、PON的接入模式

根据光纤到达位置和ONU部署位置的不同，宽带光接入网的整理物理参考配置，主要分为FTTB（光纤到楼）、FTTH/O（光纤到户/办公室）、FTTx+WLAN等几种典型的应用方式。如图2所示。

图2PON几种接入模式示意图

（一） 、FTTB接入模式

FTTB是利用光纤传输媒质连接通信局端和楼道/楼层的接入方式，此时ONU部署在传统的分线盒（用户引入点）内，ONU下采用其它介质接入用户，ONU类型为MDU/MTU。

在FTTB系统中，OLT作为用户业务的收敛及分发设备，用过光纤网络连接ONU设备，在ONU处终结光信号；用户侧提供铜线或五类线接口，接口类型包括ADSL/ADSL2+、VDSL2、以太网、POTS、E1等。

FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题，可以采用本地供电，或者由位于局端的远程供电系统，也可以区域集中供电。

对于商务楼，一幢大楼包含多个独立的公司或企业，宽带用户较多，带宽要求比较高。因此，OLT就可以考虑放在大楼设备间，也可以放置在端局，光分路器通常放置在弱电井内。

对于住宅楼，多个用户共享一套ONU，节省了纤芯和上行数据端口资源。这时OLT通常布放在端局或小区机房内，光分路器设置于分纤盒内，分纤盒直接覆盖若干楼层的用户，若带二级分纤盒，也只作为熔接配线汇聚点，不作为分光点。

具体的应用模式有两种：

FTTB+xDSL：将光纤端接点分布在楼层（高层楼宇）或楼道（多层建筑），由MDU设备，提供xDSL接口通过双绞线入户。这种方式采用了成熟的ADSL2+、VDSL技术，可利用现有资源，避免重复建设。

FTTB+LAN：将光纤端接点分布在楼层（高层楼宇）或楼道（多层建筑），由MTU设备提供多个以太网接口。考虑到宽带用户比较多，可以采用以太网交换机或Hub进行扩展，为每个用户提供一个以太网接口来解决宽带需求。同时，通过以太网交换机下带IAD，解决语音需求。不过，由于受到以太网五类线具有的距离限制，这种实现需要保证ONU到最终用户的走线距离不超过100米。

（二） 、FTTH接入模式

FTTH是利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭独享。在物理网络构成上，FTTH在OLT与ONU之间采用全程光纤的接入方式，将ONU光节点部署到居民用户的家中，此时ONU称为ONT（Optical Network Terminal），直接提供UNI接口连接居民家庭网络。OLT可以置于端局机房，也可以置于小区机房，具体依据实际条件而定。FTTH网络结构在ONU点需要解决供电问题，可以采用家庭220V供电或UPS进行直流供电。对以住宅楼为单位的花园小区，每幢楼内由于住户集中，便于集中铺设光缆，所以优选光分路器在楼道的方案，各个楼的光分路器分别与交接箱相连，在楼内实现集中式光纤铺设，可保证更低的施工成本和更高的光纤利用率。

对于别墅小区，由于住户分散，不便于集中铺设光缆，所以优选光分路器在户外的方案，直接置于光缆交接箱内，交接箱安装于小区的中心处以保证铺纤距离最短。为了节约光缆资源，一般采用二级分光，以小区机房为中心采用电线杆架空或地下铺设的方式铺设干线光缆，每个一段距离安装一级光分纤盒，覆盖附近的用户；离干线较远的用户，通过安装二级分纤盒，覆盖其周围用户。因为采用二级分光，同时用户较为分散，可使用分光比较小的光分路器。

（三） 、FTTO接入模式

FTTO是利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。

商业区的宽带用户一般较为集中，每层或相邻的2-3层可安装一级分纤盒，分纤盒中安装光分路器（一般为1：32或1：64）。一层用户大于32/64户的，可以单独安装一个一级分纤盒；一层用户小于32/64户的，可以多层共享一个一级分纤盒。分纤盒再直接通过用户光纤至用户，为了施工方便，也可至二级分纤盒，再到用户。此时二级分纤盒只作为熔接配线汇聚点，不作为分光点。

FTTO与FTTH的主要区别在于业务的构成不同，FTTO的应用不一定有IPTV等流媒体业务，但是对于专线业务的需求明确，对于FTTO模式，比较适合政务通信和企业集团通信。

（四） 、FTTx+WLAN接入模式

FTTx+WLAN模式中，ONU可根据需求部署在各种热点地区，如大学城、机场候机楼、火车站、运动场馆、高层商务建筑楼层间等。ONU/ONT之后的AP设备为热点地区用户提供宽带、语音接入。可以根据应用热点需求放置一个或多个AP。一般每个OLT可带200-300个AP，实际使用中可适当控制每个OLT所带的AP总数。

五、结束语

随着网络技术的进步，宽带业务的普及，光纤接入越来越普遍，而管道、光缆资源不可能无限制扩张，采用PON技术大量节约了光缆资源，有效解决了这一问题。随着PON技术不断完善，光器件成本不断降低，技术优势将越来越明显，G/EPON技术将成为FTTx业务的主要接入手段，应用模式也会在实际应用中日益丰富起来。

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