基于光纤宽带的PON优化

摘要：随着宽带技术的发展，光纤宽带(LAN)逐步得到应用。但在运用过程中，其技术缺陷也日渐暴露。本文通过对比分析，给出了在既有LAN基础上采用PON技术优化的方案。

关键词：ADSL；光纤宽带；EPON；GPON；

中图分类号：O41　文献标识码：A　文章编号：1674－6708(2010)29－0234－02

1、宽带的现状与光纤宽带的发展

目前。大家所熟悉的宽带，也就是相对来说比较普及的ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)。ADSL是一种非对称的DSL技术，所谓非对称是指用户线的上行速率与下行速率不同，上行速率低，下行速率高，ADSL在一对铜线上支持上行速率512Kbps－1Mbps，下行速率1Mbps－SMbps，有效传输距离在3km-5km范围以内。其接人方式简单，通过电话线为用户提供数据传输，可以满足一般的家庭和办公使用。

虽然ADSL已成为当前宽带网络的主流接人技术，但是随着用户数字化要求的越来越高，通常的ADSL接人方式也越来越暴露出其劣势，尤其是在接人带宽方面不能满足用户需求。在这种情况下，一种以光纤方式接人的宽带――光纤宽带技术逐渐得到广泛的应用。光纤宽带是采用光纤传输技术的接入网，即本地交换机和用户之间全部或部分采用光纤作为传输媒介来实现上网，所有网络的主干线都是采用光纤传输数据，在光纤的两端安装光电转换器，把要传送的数据由电信号转换为光信号进行通讯。其不但克服了ADSL上下行速率的不对称，数据传输速度也得到了大幅度提升，一般有10Mb/s、100Mb/s、甚至有1 000M的等等。

由于光纤宽带采用光纤传输方式，其性能比较稳定，抗干扰性强，速度也比普通ADSL的上网速度快。它不受缆线限制，可随意增加工作站点，在小区、商企等集中用户的宽带接入方面发挥了不可多得的优势。且随着电缆价格的不断上涨，光缆价格的日益下降，从工程投资方面可形成有效节约，已成为广大用户和各通信运营商的选择热点。

据调查，目前各运营商均有不同程度采用光纤方式接人宽带用户，接人规模大小不一，多的达到总体宽带用户的20％以上。

2、光纤宽带接入缺陷

尽管光纤宽带与传统的ADSL接人方式相比，无论在速度、性能方面都有了较大的进步，但在运用过程中，也逐渐表露出其缺陷。主要有以下几个方面：

1)点到点的接入方式，占用网络资源多

由于主干光纤对小区是点对点的接入方式，当用户数量增加时，占用主干光纤资源会比较多，投资比较大。

2)网络结构复杂，不便于维护

由于传统光纤网络采用由机房的交换机通过光电转换器到小区的中心交换机，再由小区中心交换机通过光电转换器再到楼道的交换机的模式，结构复杂，故障率高，不便于维护。

传统光纤宽带接入方式在接人企业客户时存在较大不足，如接入的带宽较低难以满足商用客户需求，且速率不稳定；光纤收发器的传输带宽有保证，但消耗大量光纤资源，在光缆资源紧张区域难以满足要求。

3、PON技术的替代前景

随着人们生活水平的提高，现在带宽提供的服务和内容已经不能满足数字化的生活，鉴于光纤宽带接入技术存在的诸多缺陷，对于运营商及用户来说，迫切需要一种新的接人方式或接入技术予以弥补。在这种情况下，一种新的、逐渐成熟的接人技术――PON技术应运而生，因其性能特点可以满足以最小的投入取得最大的业务收入和利润为目的，逐渐表现出替代趋势。

3.1　PON的基本概念

PON即无源光网络(无源的光接入网)，所谓“无源”，是指光配线网(ODN)上的器件全部由无源器件(光纤、无源光分路器、波分复用器等)组成，不包含任何有源器件。

PON系统是一种应用于接入网、局端设备和多个用户端设备之间的连接网络。由于它是点对多点的连接方式，能够减少对主干光纤资源的占用，节约投资；且无源光网络不易受外界环境的干扰，故障率低，并且其业务扩展能力强。

3.2　PON的特点和优势

点到多点光网络技术适合多用户使用。点到多点共享主干光纤的特性，能够节省大量的主干光纤资源光缆施工的费用，使得接入网线路成本更低，是汇集众多用户经济有效的手段；PON由接入网、局端设备(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。其本质特征为ODN全部由无源器件组成，这也是PON技术其最主要的优势。无源的特性使得网络布放更加灵活，无需机房和电源；而纯光介质的结构，透明的光纤宽带网络，使得其业务扩展能力强；多个ONU之间共享PON带宽，可根据各ONU的需求动态灵活分配各ONU的带宽，从而使得带宽利用率高，网络更经济合理；

PON技术可以减少主干光纤资源的占用，在长距离传输条件下可提供双向高带宽能力，接入业务种类丰富，其远程管理能力和无源光分配网结构可大幅降低运维成本，较之普通光纤宽带有很大优势。

4、PON技术分类

PON技术可分为多种，主要区别体现在数据链路层和物理层的不同。其中，APON(ATM PON)以ATM作为数据链路层；EPON使用以太网作为数据链路层，并扩充以太网使之具有点到多点的通信能力；GPON则结合了APON和EPON优点，采用ATM/GEM作为链路层，能够对多种业务提供很好的支持。

目前，EPON和GPON是目前主流的两种PON技术，APON技术由于ATM交换机和ATM终端设备比较昂贵，带宽低，已经基本被市场淘汰。EPON的显著优势在于产品技术成熟、成本低。GPON的优势主要在其性能方面，如能够提供较高带宽，能够提供全业务的接人等。

下表分别列举了EPON和GPON在各项技术指标方面的性能对比。

从下表可以看出，GPON与EPON相比：GPON与EPON的带宽、分光比、QoS保障等有差异；GPON技术在系统带宽、分光比、QoS支持等方面相对完备；从EPON和GPON目前的技术发展情况来看，EPON和GPON的市场应用趋同，现阶段EPON技术与GPON技术并存发展，EPON比GPON起步早，也是目前PON应用的主流技术，而GPON发展迅速，发展前景看好。EPON与GPON间的技术竞争在一定阶段还会继续，两种技术都需要在实践中不断发展、完善。

根据以上分析，鉴于现有光纤宽带接人缺陷的解决，以及今后宽带业务的发展趋势，可采用PON技术对现有光纤接入宽带进行优化改造。

5、LAN基础上的PON优化

5.1　优化方案

优化前的LAN网络如图1。

优化前的传统光纤网络采用由机房的交换机通过光纤收发器到小区的中心交换机，再由小区中心交换机通过光纤收发器到楼道的交换机，或是由小区中心交换机采用五类线级联到楼道交换机的接人模式。

PON技术优化后的LAN网络如图2。

PON技术优化后采用由局端设备经光分配网络到用户端设备的网络结构。

从以上对比可以看出，采用PON优化过程中，除在局端设立OLT外，在用户端，将原中心光纤收发器代之以分光器(Splitter)，各交换机替换为ONU，只需从分光器至各ONU布放光纤进行连接，便可实现在原有LAN基础上的网络接人优化。

5.2　PON优化后的优势

1)目前采用PON技术的引入可以解决主干光纤资源紧缺的问题

由于PON技术可以采用级联的ODN结构，即多个光分路器可以进行级联，可以在一条主干纤芯上为多个单位同时解决光纤专线的接人，并且传输距离可达10km－20km，所以可以节约大量的主干光纤。而改造前的点到点的连接方式，使得投资成本很高。

2)优化后故障率降低

PON技术采用的ODN设备的无源性减少了故障率，且网络结构较优化前更加简单，使得网络更加安全，便于维护，对用户提供更加丰富、高质量的通信服务。

6、结　论

PON技术以其可减少主干光纤资源和网络层次，在长距离传输条件下可提供双向高带宽能力，接人业务种类丰富等显著优势，越来越受人们的青睐，历经多年的发展，PON网络被普遍认为是宽带接入网的最佳接人技术网络。尽管对光纤宽带采用GPON优化较之EPON优化投资成本较大，但总体来说，GPON技术更趋成熟，尤其是全业务接入方面更加完备，可实现建设的一次成型，避免重复改造，以长远考虑，不失为最佳方案。