光纤接入技术的发展与展望

摘要： 本文简要介绍光纤接入的分类和现阶段国内外应用光纤接入的基本睛况，比较详细地总结了目前光纤接入主要技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤接入的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。

Abstract： This paper describes the classification of fiber access and the basic conditions of fiber access applications at home and abroad at this stage， makes a more detailed summary of the basic principles， advantages， recent development situation and the technological level achieved at home and abroad， and finally discusses the future direction of its development to ultimately provide more and better information services.

关键词： 光纤接入；无源光网络；EPON；WDM

Key words： fiber access；passive optical network；EPON；WDM

中图分类号：TN915.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0202-02

0 引言

全球光纤接入网自二十一世纪以来，在亚太地区，特别是在日韩两国发展最快最为之迅猛。根据通信传媒Light Reading公司预计，到2014年全球光纤到户将突破一亿用户。可见，光纤接入是在世界范围内普遍看好的一种互联网接入方式。在我国，随着计算机技术开始走向千家万户，面对日新月异的通信发展局面，铜线传输固有的弱点，如带宽窄、损耗大、维护费用高等已显露无遗。因此，在这种形势下，光纤接入网得到飞速发展，为广大用户提供了足够的带宽，和丰富多彩的多媒体宽带业务，是真正适合发展的一种接入技术。

1 光纤接入技术的发展

1.1 光纤接入网的基本结构 光接入网OAN即光纤用户环路，采用光纤作为传输的一种接入技术，主要由光线路终端OLT、光配线网ODN和光网络单元ONU三大部分组成。OLT为ODN提供网络接口并连至一个或多个ODN；ODN为OLT和ONU提供传输手段；ONU为OAN提供用户侧接口并和ODN相连。由于在交换局交换的和用户接收的均为电信号，而光纤接入网主采用光纤作为传输媒质，所以在交换局侧要进行电光转换，在光网络单元要进行光电变换，才可实现中间线路的光信号传输。在局端我们把这种光电转换设备称作光线路终端，在用户端称作为光网络单元。

1.2 光纤接入网的分类 光纤接入网从技术上分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON）两大类。

1.2.1 基于SDH的有源光网络 虽然同步光网络具有良好的网络性能和高可靠性的业务，但是要降低接入网的成本以及提高设备在恶劣环境中的适应能力，对SDH设备需要有更高的要求。必须是高度紧凑，低功耗和低成本的新型系统，同时支持IP接入。目前支持的方式除了现有的PPP方式外，还可以利用VC12的级联方式来支持IP传输。作为一种成熟可靠提供主要业务收入的传输技术在可以预见的将来仍然会不断改进支持电路交换网向分组网的平滑过渡。

1.2.2 基于ATM的无源光网络 APON具有ATM技术特有的灵活性和业务透明性。系统除提供ATM接口以外，还能够提供仿真电路接口和以太网接口，适用于任何制式和速率的信号。上行采用TDMA技术，速率可达155Mb/s，下行采用TDM技术，速率为可达622Mb/s，能够使用户高速、灵活接入。APON采用无源点到多点网络结构，可节省光源、简化网络、可靠易于维护，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，节省维护成本。同时由于没有有源器件，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，对器件和设备的环境要求可以大大降低。APON标准化程度很高，同时还具有ATM特有的统计复用功能，可充分利用有限的带宽提高系统资源利用率，服务质量优势也得到继承。

1.2.3 基于以太网的PON EPON是一种新型的光纤接入网技术，采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。在物理层采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网的接入。低成本、带宽大、扩展性强，灵活快速的服务重组、与现有以太网兼容等优点。在EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用千兆速率的以太网PHY，同时在传输机制上，通过新增MAC控制命令来控制和优化ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信；在数据链路层上，EPON采用全双工以太技术，使用时分多路复用，每个ONU只在自己的时隙内发送数据报，没有碰撞，不需CDMA/CD，提高了带宽的利用率。无源光纤网络可降低运维工作量和费用。

1.2.4 10G EPON 随着标准和产业链的快速成熟，10GEPON以简洁、廉价和产业链成熟的优点，商用规模日益扩大。目前在中国市场上，中兴通讯作为最主要的供应商之一，EPON部署规模已经超过2000万线。针对EPON网络的新特点，在EPON部署过程中，提出了成熟的运维解决方案，并日渐得到市场的认可。由于EPON标准与10GEPON标准一脉相承，所以10GEPON运维方案是在成熟的EPON运维方案上发展起来的。经FSAN研究得出，关于GPON的后续发展，主要分为NG-PON1和NG-PON2两个阶段。NG-PON1兼容现有的光配线网，同时通过扩展GPON标准过渡到NG-PON。主要有两个备选架构，一个是XG-PON1，提供下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s不对称的速率；另一个是XG-PON2，提供上下行对称的10Gbit/s的速率，不受现有的GPON标准和光分配网络限制，是一种以WDM-PON技术为代表的全新光网络演进方案。就当前来看，2.5Gbit/s上行成为一个经济可行的方案。

2 光纤接入网技术展望

过去两年我国平均每月新增宽带用户数超200万，光纤接入把用户接入带宽迅速提高2个以上数量级，使之速率达到10Mbit/s。近几年，在我国宽带用户数量和单用户接入带宽持续快速增长的推动下，40G高速宽带光传输技术取得跨越式发展，逐渐达到国际领先水平。真正的网络应用领域，40G依旧是毫无疑问的主角，特别是在中国2008年中国电信建立的上海—无锡80×40G WDM传输系统以后，40G系统开始快速普及，我国三大运营商40G WDM传输网络迅速覆盖大部分省际干线和一些大型城域网络。从外部条件分析来看，骨干网路由器100G高速接口的互联，是推动100G WDM传输系统的主要动力。国际电信联盟组织于2010年6月底完成了100G E接口技术标准的制定，同时支持100G接口的核心路由和100G线卡的主要路由器设备厂商早在2011年上半年已经推出，并通过中国电信等运营商的评估测试、试商用等，100G传输应用的外部条件即将成熟。虽然100G WDM技术来势凶猛，但无法改变2013年以40G WDM网络建设为主的趋势。

根据世界独立电讯研究资询机构的统计预测，在过去三年，以40G线路板卡数量计算，全40GWDM传输设备市场正处于年均复合增长率超过100%的快速增长期。未来五年内，预计还将保持20%以上的年均复合增长率。主要原因一方面网络发展有一定惯性，引入100G新技术尚需一定过程，在这个过程中40G仍然还有生存空间。另一方面，40G网络技术自身也在不断适应新的应用环境，产生了一系列新的发展技术。主要体现在：①相干40G WDM传输技术的发展，减少了运营商对未来兼容100G的顾虑，使得相干40G/100G平滑演进。②通过降低路由器40G E接口成本，进一步降低了城域网等应用场景40G网络的总体建设成本，促进了40G WDM传输技术在城域网等场景的普及。综上所述，虽然在2013年将开启100G WDM传输技术商用化进程，但可以肯定一点的是，2013年还将以40G为主要的WDM传输手段，而且在可预期的未来若干年以内，随着城域网等应用场合40G WDM网络技术的普及，40G WDM还将保持着较平稳的发展趋势。

参考文献：

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[2]杜丽霞.论通信网的光纤接入技术[J].致富时代（下半月），2009（10）.

[3]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃，2004.