宽带光纤接入网络技术

曾小迅

接入网处于整个电信网的网络边缘,用户的各种业务通过接入网进入核心网.近年来,核心网上的可用带宽由于SDH的发展而迅速增长,用户侧的业务量也由于Internet业务的爆炸式增长而急剧增加,作为用户与核心网之间桥梁的接入网则由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展,成为用户与核心网之间的接入“瓶颈"。骨干网上的巨大带宽如果得不到充分利用，也是一种投资的浪费。因而，接入网的宽带化成为亟待解决的问题。但是，接入网在整个电信网中所占投资比重最大，且对成本、政策、用户需求等问题都很敏感，因而技术选择五花八门，没有任何一种技术可以绝对占据主导地位。尽管在接入网的建设中存在不少的争议问题，但毋庸置疑的一点是：发展光纤接入是解决接入网宽带化的最根本和行之有效的办法。光纤应尽量向用户延伸，尽量靠近用户。

接入网光纤化并不等于宽带化，而只是宽带化的一个前提。可以说，目前各个国家的接入网都已经有了不同程度的光纤化，但是大多数仍只支持以话音为主的窄带业务，例如应用最为广泛的IDLC系统。光纤接入网的宽带化仍是一个值得思考的问题。宽带光纤接入网技术主要可以分为以下三种：宽带有源光接入，宽带无源光接入以及基于光纤同轴混合网（HFC）的Cable Modem。

SDH技术在接入网中的应用

在各种宽带光纤接入网技术中，采用了SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。这种系统可称之为有源光接入，主要是为了与基于无源光网络（PON）的接入系统相对比。有数字表明：目前55％到用户的光纤采用的是SDH技术，在两个内将有73％连到用户的光纤采用SDH技术。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，而且价格越来越低。在接入网中应用SDH技术，可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。

但是，干线使用的机架式大容量SDH设备不是为接入网设计的，如直接搬到接入网中使用还比较昂贵，接入网中需要的SDH设备应是小型、低成本、易于安装和维护的，因此应采取一些简化措施，降低系统成本，提高传输效率，更便于组网。并且，接入网中的SDH已经靠近用户，对低速率接口的需求远远大于对高速率接口的需求，因此，接入网中的新型SDH设备应提供STM－0子速率接口。目前，一些厂家已经研制出了专用于接入网的SDH设备，有着很好的发展前景。

SDH技术在接入网中的应用虽然已经很普遍，但仍只是FTTC（光纤到路边）、FTTB（光纤到楼）的程度，光纤的巨大带宽仍然没有到户。因此，要真正向用户提供宽带业务能力，单单采用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不够的，在引入线部分仍需结合采用勘察宽带接入技术。可分别采用FTTB/C＋xDSL、FTTB/C＋Cable Modem、FTTB/C＋局域网接入等方式分别为居民用户和公司、企业用户提供业务。

接入网用SDH的最新发展方向是对IP业务的支持。这种新型SDH设备配备了LAN接口，将SDH技术与低成本的LAN技术相结合，提供灵活带宽。解决了SDH支路接口及其净负荷能力与局域网接口不匹配的问题，主要面向商业用户和公司用户，提供透明LAN互连业务和ISP接入，很适合目前数据业务高速发展的需求。目前已有一些厂家（如朗讯）开发出了这种设备。

基于ATM的无源光网络（ATM PON）

在宽带光纤接入技术中，电信运营者和设备供应商普遍都认为ATMPON是最有效的，它既能提供传统业务又提供先进多媒体业务的宽带平台。1995年开始，世界上一些有影响力的运营者和设备供应商就开始开发以ATMPON为核心技术的全业务接入网（FSAN）的要求和技术规范。FSAN组织由20个在宽带接入系统方面达成共识的电信公司和设备供应商组成，例如NTT、BT、BellSouth和法国电信等。1998年8月，ITU采纳了FSAN提出的基于PON的宽带光接入网规范并制定了建议G.983.1。

ATM PON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。光分配网络中没有有源器件，比有源的光网络和铜线网络简单，更加可靠，更加易于维护。特别是如果FTTH（光纤到家）大量使用，有源器件和电源备份系统从室外转移到了室内，对器件和设备的环境要求可以大大降低，维护周期可以加长。维护成本的降低，最终将使运营者和用户双方受益。而且APON的标准化程度很高，使得大规模生产和降低成本成为可能。此外，ATM统计复用的特点也使ATMPON能比TDM方式的PON服务于更多的用户，ATM的QOS优势也得以继承。

目前，ATM PON除了NTT在日本和Bellsouth在亚特兰大的一些典型的试验系统外，并没有得到很大的商用发展。其主要原因在于APON的成本居高不下。NTT在1995年曾经作过一个预测，认为到2000年APON的每线相对成本将与铜线成本可比，但事实证明APON的成本并没有如此明显的下降趋势。其主要原因是市场有限。但是，随着用户需求的增加、产品规模的提高，新技术的采用将会给每线的设备和安装成本带来显著的下降，若年产量到百万单元，则某些芯片成本可望降低10倍。而且由于APON的标准化程度高实现分离光元件的集成可能将成本减少95％，APON成本可望比PDH/SDH接入系统低20％－40％。

除了经济性的问题，ATMPON还面临着其它问题。G.983定义ATMPON系统主要面对宽带业务，并没有考虑对窄带业务的支持。窄带并没有考虑对窄带业务的支持。窄带业务如何与宽带业务综合在基于ATM的传送平台上是一个值得思考的问题。例如APON应用于FTTC情况下，则采用APON＋IDLC可能是一种比较实际的解决方案，IDLC系统综合窄带业务，APON的ONU提供宽带业务和窄带业务的V5接口电路仿真，即窄带接入网通过宽带接入网承载的方式。而在FTTH/B情况下，由于ONU服务用户数很少，这种方式就不适用，需考虑其它方法。

此外，与有源光接入系统一样，ATMPON系统目前也达不到FTTH的应用程度，同样存在着需要与其它技术相结合解决引入线宽带化的问题。

Cable Modem

Cable Modem技术是在混合光纤同轴网（HFC）上发展起来的。由于有线电视的普及，同轴电缆基本已经入户。基于这一有利条件，有线电视公司推出了基本光纤和同轴电缆混合网络的接入技术－HFC，同电信部门争夺接入市场。HFC出现的初期主要致力于传统话音业务的传送。但是，随着许多地方试验的相继失败，目前有线电视运营者已经放弃在HFC上传送传统话音业务，转向Cable Modem，在HFC上进行数据传输，提供Internet接入，争夺宽带接入宽带。

目前商用化的Cable Modem所采用的标准都是由多媒体电缆网络系统（MCNS）组织制定的关于在HFC上传输数据业务的一系列标准。该标准组织的成员多是有线电视运营商，其制定标准的目的是以最低的成本和最短的时间把产品投放市场，因此该组织制定的标准力图降低技术复杂度和成本。目前，支持MCNS制定的标准的厂商有：ADC、3Com、Bay、Cisco、Cabletron、Com21、GeneralInstrument、Motorola、NEC、Panasonic、Sony、Thomson、Toshiba等。Cable Modem技术在北美应用最为广泛，到1998年8月底，双向Cable Modem业务已覆盖了北美1500万个家庭，用户超过30万。预计到2000年北美用户数将达300万。在我国，北京、上海青岛等广电部门也在对其部分有线电视试验网，主要提供高速数据接入业务。

对于有线电视公司和新的电信运营公司来说，Cable Modem是进入宽带接入市场的理想选择，而电视运营公司由于政策及业务管制等原因倾向于ADSL及其它宽带接入技术来与之竞争。实际上，从纯技术的角度来看，Cable Modem技术用于居民用户的宽带接入，在带宽和技术成熟度方面都具有很大的优势。在带宽上，Cable Modem用户共享下行数据带宽，而每一个子信道下行通道的数据吞吐量都可以达到25－40Mbit/s，当光节点尽量告近用户，整个系统的用户较少时，其带宽的优势将非常明显。而且Cable Modem的开通率基本达到百分之百，不存在ADSL因线缆质量和串扰引起的开通率低的问题，只会因为共享用户数的增多而降低每个用户的可用数据带宽。Cable Modem技术的不足在于它不能支持电话业务，当然，这里指的是电信级的高质量保证的电话业务，而不是以IP方式在Cable Modem系统上传送实时语音。最重要的不足之处是要在现有的有线电视网络上实现Cable Modem，必须进行有线电视网的双向改造，使之成为具备双向通信能力的网络，这是一项极为昂贵的投资。于是，一些厂商提出了电话返回式Cable Modem技术，利用电缆快速传送下行数据，而用电话线传送上行数据，这种工作方式不需要对现有的有线电视网络作双向改造，在双绞线已经敷设到户的居民区，电话返回式Cable Modem具有较大的发展潜力。MCNS也在制定这种Cable Modem的标准。

虽然Cable Modem是有线电视部门用以向电信运营部门争夺宽带接入市场的主要手段，电信运营部门也应看到这种技术的优势和适用性，可以面向居民用户适当发展，在其它宽带接入技术暂时不能满足用户数据业务需求的地方，以Cable Modem来补充不足，一旦业务双向开放，可以更大的受益。业务如何与宽带业务综合在基于ATM的传送平台上是一个值得思考的问题。例如APON应用于FTTC情况下，则采用APON＋IDLC可能是一种比较实际的解决方案，IDLC系统综合窄带业务，APON的ONU提供宽带业务和窄带业务的V5接口电路仿真，即窄带接入网通过宽带接入网承载的方式。而在FTTH/B情况下，由于ONU服务用户数很少，这种方式就不适用，需考虑其它方法。

来源：万千新闻组

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