通信技术的发展极大地促进了社会的信息化。社会的信息化向高层次发展,反过来又促进通信技术向着更高领域迈进。在这种背景下,通信网络的宽带化、光纤化、智能化、数字化以及兼融各种业务和各种制式的技术就成为信息网络发展的方向。
当前就通信技术而言,其发展热点很多,但是其中最为重要的有三个领域:接入网技术、城市网技术以及全光网络技术。而接入网技术中的光纤接入网和无线接入网又是重中之重。这里,本文的重点是讨论并介绍光纤接入网。其它方面以后再继续介绍。
1、接入网的有关概念及其特点
所谓接入网是指从电信网的端局到用户之间的传输网。这种网络早期都是以金属缆为传输媒介的,远远不能满足人们队信息传输和交换的需求。金属缆的接入网只能满足话音业务,而人们对通信服务的种类要求日益增多,除电话、传真、数据外,还要求有会议电视、高速率数据、电子邮政、录音邮件以及高清晰电视等。在此情况下用户网的光纤化势在必行。这就是我们重点要介绍的光纤接入网。
引入线
光纤接入网顾名思义就是指用户与端局之间通信网以光纤为传输媒介的传输网。或者说,光纤接入网是指从端局到用户之间的所有机线设备所组成的传输网。图1是接入网的典型结构。图中的端局是平常人们所说的电话局(交换局),远端局(RO-Remote office)也称远端节点(RN)或简称远端。
用户
在电缆为传输媒介的接入网中,远端局就是交接箱,是业务的接入点。从端局到远端之间这一段线路称为馈线,是由主干光缆所组成,担负信息传输的主通道。馈线段所组成的网络称为馈线网,也称传输网或转接网的。从远段局到用户之间的线路组成分配网。在光纤接入网中,光缆的终端位置可以根据实际需要设置在不同的地方,有不同的做法,因此也有不同的叫法。若置于住宅区,则称为光纤到小区(FTTZ,Fiber to the home);若置于用户附近的马路边,则称为光纤到路边(FTTZ,Fiber to the curb);在商业和工业比较发达的地方可以实现光纤到办公室(FTTO);在经济发达地区,可以实现最终目标――光纤到家庭(FTTO)。由于光缆终端设备(在远端,也称光网络但愿ONV)必须完成光电(下行信号)和电光(上行信号)转换,因此成本较高。所以目前采用的形式多数为FTTZ、FTTC。不过由于FTTH是最终追求的目标,各国政府都采取了扶持该项技术推广的新政策,采取了经济补贴,以加速光纤到家庭的技术发展。日本、北美发展的较快。尤其是日本,大中城市的光纤到家庭发展的较快,估计三、四年内就可完成。中国武汉光谷也展开了小规模的试点工作,一旦取得成功的经验,就可在大城市里推广。
根据国际电信联盟(ITV-T)的有关文件规定,电信网可分为核心网或干线网、首干网及接入网两种。由于接入网是接入各种用户的业务信息的,其重要性不言而喻。是电信运营商和相关产品开发商获得最大利润的主战场,据专家们估计,用户网建设投资约占整个电信网投资的三分之一,因此市场之大,利润之高是世人垂涎三尺。
光纤接入网与长途干线网和市话网相比,有明显的不同,其特点市:
(1)光纤接入网的网径较小,其传输距离较短,一般在几公里到几十公里。因此,不需要中继器,但由于用户较多,需要进行光功率分配,为了改善终端设备的接收效果,在一些情况下需要光发大器;
(2)光纤接入网中的光电设备及用户终端设备数量多、种类多;
(3)传输媒介主要是长波长单模光纤,其含纤数量很大,从几十到几百纤,甚至于到几千纤。其光缆结构几乎都是带状光带;
(4)接入网中使用的光有源器件和光无源器件数量很大、品种最多。器件性能从一般到高档次几乎都可使用;
(5)光纤插入网是媒体通信的基础,是实现信息高速公路的关键网络之一;
(6)光纤接入网建设投资很大,市场潜力巨大,是商业竞争的重要战场;
(7)网络管理复杂,施工技术难度大。
2、无源光网络
无源光网络是光纤接入网的一种最重要的网络形式,也是目前普通被采用的一种重要形式,不仅在电信网络中是这样,在广电网络(HFC网络)中也是这样。所谓无源光网络是指从端局到光纤路终端(即远端)的整个网络内都是使用的光无源器件,不含有任何的有源器件,如图2所示。在端局一端所使用的设备称为光线路终端(OLT),其左侧与干线

相连。在远端的设备称之为光网络单元(ONV),是各种用户光电信息及电光信号转换的设备。在其右侧以金属线媒介将信号传输到各个具体用户。在OLT与ONV之间是光分配网(ODN),其中所使用的全部器件均为无源器件(即没有电/光或光/电转换器件,以及电子有源器件)。这种网络中尝尝使用光功率分配器(简称功分器)进行光信号的分支传递。这种网络的突出优点是:①成本低,不使用昂贵器件与材料;②网络维护管理简便;③网络中间不使用电源;④线路施工安装容易等优点。正因此为此,目前全世界的光纤接入网大都采用这种形式。
3、几种重要的无源光网络
无源光网络(PON)具有以上所述的优越性,这种网络结构如何与现有的一些信息技术结合起来,使其发挥经济商的、技术商的以及社会的强大作用,就是人们追求的一种目标。于是几年来就出现过三种形式的无源光网络,它们是APON、EPON、GPON,现分别介绍如下。
(1)APON。APON是无源光网络与ATM(异前转模式)相结合的产物。既具有ATM的优点,又具有PON的优越性。用ATM承载所有业务。缺点是技术负责,成本较高。还由于它对日益增长的数据业务而显得力不从心。这种技术早期很受人们的重视,而现在几乎被淘汰。
(2)EPON。EPON是以太网技术与PON相结合的产物。它兼有两者的优越性。它以以太网作为链路层协议,能提供更大带宽、更低成本、更强业务能力而受到人们的普遍重视。然而它也有不足之处,以太网当初的宗旨是传输数据业务的。而作为接入网技术时,它传输实时性业务时就显得不够完美,从电信角度来衡量时,也有不足之处。
(3)GPON。GPON是千兆比特技术与PON相结合的产物。它能全面克服前两种网络的缺点,其网络形式如图3所示。OLT主要负责与城市网或干线网高速连接,并把信息通
图3GPON的网络结构
OLT过光分配网(ODN)传递到光网络终端(ONT)。ODN对各种信息的传递是透明的。ONT主要是负责与用户端设备项链起到汇聚用户的业务作用,是全业务接入。所支持的速率如下表所示。
GPON所支持的速率
速率等级 |
一 |
二 |
三 |
四 |
五 |
六 |
七 |
上行速率
(bps) |
155M |
622 M |
1.244G |
155 M |
622 M |
1.244 G |
2.488 G |
下行速率
(bps) |
1.244 G |
1.244 G |
1.244 G |
2.488 G |
2.488 G |
2.488 G |
2.488 G |
4、结论
以上我们较系统地介绍了光纤接入网的定义、组成以及功能,并从各种光网络的比较中得知,GPON是光纤接入网中最具竞争力的一种网络,是接入网的发展方向。
(作者:解金山)
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