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无源光网络(PON)技术解决方案

浅析无源光网络(PON)技术及解决方案摘要为了满足人们日益增长的高带宽需求,接入新技术无源光网络pon应运而生。

基于pon的fttx是根据光纤深入用户的程度而区分的不同组网方式,本文就基于pon的几种常见的fttx应用场景及解决方案进行介绍。

关键词无源光网络;pon;fttx;
引言
截止2010年12月底,中国宽带网民数量达到4.5亿,固网用户中的宽带普及率达到98.3%[1],而itv用户也已突破600万。

人们对带宽的需求越来越高,未来五至十年,用户对带宽的需求将达到20m(其中1×10m用于高清电视,2×3m用于标清电视,1×4m 用于internet接入)。

宽带化已成为接入网发展的必然趋势。

传统的xdsl在带宽上明显已不能满足用户今后的高带宽的需求,所以,接入新技术无源光网络pon(passive optical networks)[2]应运而生。

pon技术简介
pon是一种点到多点的无源光网络,它由局端的光线路终端 olt (optical line terminal)、用户侧的光网络单元onu(optical network unit)/光网络终端ont(optical network terminal)以及光分配网络 odn(optical distribution network)组成。

olt设备放置在中心机房,具备链路分配、实施监控、管理及维护功能。

onu放置在用户侧,onu与olt之间通过无源分光器连接,
其间没有任何有源电子元件及器件,从而也降低了管理维护成本。

如图1所示:
pon 使用波分复用 (wdm) 技术实现单芯双向信号传输,为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号,采用以下两种复用技术:数据从 olt 到多个onu 以广播式下行,下行波长为 1490nm;对于上行则采用时分多址 (tdma) 技术分时隙给 onu 传输上行数据,上行波长为 1310nm【3】。

2.1pon的分类
pon领域中最重要的三中技术为apon、epon和gpon,其中apon 因为atm技术发展不顺以及全网ip化趋于明显,已逐渐退出历史舞台。

目前市场上应用较为广泛的有epon和gpon。

epon是千兆以太网技术与无源光网络的结合,上下行传输速率为 1.25gbps,典型光分路比为 1:32。

它采用点到多点结构、无源光纤传输。

在物理层采用了 pon 技术,在链路层使用以太网协议,利用pon的拓扑结构实现了以太网的接入。

pon的标准号为ieee 802.3ah,由ieee efm研究小组制定完成。

epon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、与现有以太网的兼容性、方便的管理等等。

gpon是 itu-t 的标准,它最大下行传输速率可高达2.5gbps,上行最大传输速率达1.25 gbps,典型光分路比为1:64;gpon遵循itu-t g.984标准,采用gfp封装技术,既可以支持 tdm 业务
也可以支持以太网业务。

gpon 可以灵活地提供多种对称和非对称上下行速率,pon接口的告警和性能监视能力更强,具有自动进行光纤网络的维护和诊断能力,能够提供更精细的业务模型。

2.2 pon 的优势
相对于传统的xdsl接入方式,pon有如下优势:首选,铜缆的价格逐年上涨并且失窃严重,xdsl的线路建设成本越来越高,而pon的传输介质是价格低廉且资源丰富的光纤,其网络建设成本要远低于xdsl;其次,光纤为非金属导体,不受雷击,电磁干扰,线路运行维护成本要低于xdsl;不过最为重要的是pon能提供更高的带宽来满足高清电视(itv)类业务的需求。

基于pon的fttx接入方式已被广泛看好,作为“firstmile”的理想接入方式。

3. 基于pon的 fttx应用场景及解决方案
根据光纤接近用户的程度,光纤接入模式可分为 fttb、fttc、fttv、ftto、ftth 等,即:fttb(fiber tothe building,光纤到大楼),fttc(fiber to the curb,光纤到路边),(fiber to office,光纤到办公室),ftth(fiber to the home,光纤到户),fttv(fiber to the village,光纤到乡村)【4】。

目前较为常见的主要是fttb、ftth/o和fttv/c模式。

其中,ftth与ftto类似,不同的只是onu放置位置的不同,fttv/c为农村光进铜退宽带接入提供了较为理想的宽带接入解决方案。

3.1 fttb应用场景及解决方案
3.1.1 fttb应用场景
fttb建网模式主要应用于商业楼宇(写字楼、商场、专业市场、宾馆)、住宅小区等。

光纤到楼fttb建网模式,多个宽带用户共享一套onu,主要应用于商业楼宇和新建小区场合,提供voip语音业务、宽带上网业务、itv业务、可视通讯等综合业务的接入,该种模式满足高带宽业务接入要求,节省纤芯和上行数据端口资源,建网成本较ftth
模式低。

末端采用五类网线,一般铜线接入距离在100米以内,onu 设备主要放在楼内。

3.1.2 fttb解决方案
fttb的组网如图2所示:olt设备放置中心机房,onu设备通过分光器和光交接箱上联至olt设备。

16层及以上的商业楼宇或高层楼宇:每单元可放置2~3个onu;9~15层楼宇:每单元可放置1个onu;5~8层商业楼宇:每个onu可覆盖2~3个单元;4层以下,每个onu可覆盖3~5个单元。

当onu至用户的距离100米市,onu 可采用内置dslam+ag方式或onu分散建设方式。

3.2 ftth应用场景及解决方案
3.2.1 ftth应用场景
ftth建网模式主要应用在高档住宅小区、别墅区等。

每个用户独享一套onu,支持voip语音业务、宽带上网业务、高清电视业务、itv业务、可视通讯等综合业务的接入,根据业务需求类型,选择不同的onu终端实现家庭综合通讯业务接入,该种模式的建网成本
较高。

3.2.2 ftth解决方案
ftth的组网如图3所示:olt设备放置中心机房,分光器集中放置在光交接箱(高档住宅小区安装在地下室,别墅区优选安装在户外),分线盒放置在楼层弱电井内(别墅区可采用美化分线盒方式挂在外墙),onu放置于室内用户终端盒内。

光纤到用户家中,每个用户都有单独的onu。

ftth建设模式中的onu宜采用内置lan+iad 方式。

图3:ftth网络拓扑图
3.3fttv/c应用场景及解决方案
3.3.1fttv/c应用场景
fttv/c建网模式主要应用于有高带宽需求的行政村落。

由于村落分散,距离较长,每个村落的业务量小,为节省建设和维护成本,优选每个行政村落所有用户共享一套onu。

3.3.2fttv/c解决方案
fttv/c的组网如图5所示:olt 一般放在乡镇局所;onu设置在有光缆需求的村,每村一个onu;根据olt覆盖范围、onu需求数量,确定pon分光比;分光器放置在靠近村落路边的光交接箱或者一体化机柜内,主要采用二级分光方式(分光方式须满足光衰耗要求),在局端设置一级光分路器(不均匀分光),在行政村设置二级光分路器(均匀分光)。

fttv/c建设模式中的onu宜采用内置dslam+ag方式。

图5:fttc/v网络拓扑图
4.结论
在接入网宽带化大趋势下,pon的优势是传统xdsl无法比拟的,pon不仅能满足用户的高带宽需求,而且能降低电信运营商建网和运行维护成本,而对于选择epon还是gpon,主要取决于各电信运营商的接入环境、网络背景和运营成本等因素。

注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。

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