PON技术应用（精选9篇）
PON技术应用 篇1
1 PON简述
PON全称为无源光网络(Passive Optical Network),是一种点到多点的光纤接入技术,它由局侧的光线路终端OLT (Optical Line Terminal)、用户侧的光网络单元ONU (Optical Network Unit)以及光分配网络ODN (Optical Distribution Network)组成,如图1所示。数据下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA方式,而且可以灵活地组成最典型的树型结构或星型、总线型等拓扑结构。其所谓“无源”,是指整个ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源,全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成,因此其管理和维护的成本较低。
PON技术是目前实现光进铜退最好的解决办法,同时具有传输距离远(EPON最远可传输25km)等特点,针对FTTx接入和三网融合非常适合。
2 PON的分类和特点
PON技术上分为APON (ATM PON)、BPON(Broadband PON)、GPON (Gigabit PON)和EPON(Ethernet PON)几种,其中APON、BPON和GPON执行的是ITU-T G.984标准;EPON执行的是IEEE 802.3ah标准。
EPON:用最简单的技术为大多数的主流业务提供足够的功能和性能支持。它是以Ethernet技术作为数据链路层协议,构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的网络结合体。
GPON:用复杂的方式为全部的业务提供完美的功能和性能的支持。ITU从一开始就把主要目标放在实现Gbit速率,并能支持多种业务,对所有业务最优化等关键技术上,更注重多业务和QoS保证。
综上所述,GPON更适合运营商使用,而EPON则相对大众化,目前实际上也使用得较为广泛。
3 PON在各领域的典型应用
3.1 住宅用户的综合业务接入
这是光进铜退的最经典应用,也是PON技术形成的主要动力。在居民区,通过PON技术完成最后一公里甚至更远距离的接入,将非常方便和实用,包括现在,运营商在许多新小区或改造的核心城区老住宅楼均采用这种技术,通过EPON终端将传统的有线话音、数据宽带和IPTV同时提供给家庭用户,其应用示意图如图2所示。
改用PON接入方式后,网络系统在降低网络层级、改善网络集中度、提高网络稳定性、提高接入带宽、降低维护和运行成本等方面都得到了极大提升。同时这种应用也是三网融合的主流接入模式,通过支持CATV的ONU可以直接解码现时数字电视信号通道。
3.2 商业大楼用户接入
这种方式主要针对城域网应用,多采用FTTB架构,把网络接入到每栋建筑物。运营商一般采用按区域建立PON系统的方式,每栋大楼安装一个或两个ONU,可以实现10M～1000M的接入带宽,与传统方法相比,这种方式的主要作用是节省了线路资源、提高了开通速度、改善了区域性的网络管理。
3.3 园区用户内部网络
把园区建设成为一个PON系统,每栋楼甚至每个用户点作为一个ONU终点,将改善园区内的布线结构。一方面节省线路资源,减少管线系统投资;另一方面采用了无源传输,提高了稳定性和可靠性;同时还可提升网络速率,简化园区的网络结构,便于管理。更加典型的应用是校园网,办公楼每层可作为一个ONU点,每个学生宿舍一个ONU点,教工宿舍每户一个综合业务ONU,每个教室或实验室一个ONU,图书馆若干个ONU。
3.4 智能化监控系统
安防监控系统发展到今天,随着高清摄像机的普及,传统的模拟视频监控系统终将淘汰,取而代之的是通过网络传输的数字视频监控系统,而密集型的监控点布置势必对网络产生很大的带宽要求和接入点需求。传统的双绞线网络系统无论在施工复杂度还是管线投资方面都会很大,PON的应用就能很好地解决这个问题,由于PON的单纤性和光分支性,采用很少的纤源就能建立大容量的局域网络,无论对同一建筑物内的监控系统还是园区内,平安城市甚至野外监控等应用都将非常适合。PON在视频监控系统中的应用如图3所示。
4 PON实施注意事项
相对于传统的铜缆布线系统,PON具有明显的优势,但在建设PON系统时应注意以下问题:
(1) GPON和EPON线路结构基本相同,从设备成熟度和成本方面考虑,一般系统建议采用EPON技术;
(2)由于PON是单纤系统,实际建设时建议进行适当的光路备份;
(3)在商业和写字楼应用中,建议采用多网口ONU,尽量在每个办公室采用一台ONU,即把系统建成光铜混合架构;
(4)光缆施工时要注意按规程进行,以免损坏纤芯影响传输效果;
(5)在建筑智能化系统中,建议多在校园网和监控系统中采用PON技术。
PON技术应用 篇2
【关键词】PO N；FTTx宽带；接入技术；应用
【中图分类号】F224.33【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0079-01
随着用户对宽带需求的不断提高，宽带网及其业务的发展已经趋向于差异化、高带宽、全业务以及易运行的方向，为了顺应这种趋势，必须要进一步探讨基于PON的FTTx宽带接入技术研究及应用。
一、研究背景
国务院由2010年决定加快推进电信网、互联网、广播电视网的融合，并决定在未来投入大量资金，强化光纤网络的建设，由于国家政府的不断深入，使得FTTx建设和为三网融合，从投资保障和业务驱动上得到有效的保障，同时也为两者的建设与发展带来了机遇和挑战。而且，随着近年来互联网的发展，以及以视频为代表的多媒体业务的激增，人们对网络接入带宽的需求快速增加。为了从根本上解决快速增长的低速率宽带业务与带宽需求的矛盾，实施接入网战略转型，这也成为当下我国地区宽带业务持续发展的战略选择。伴随技术的发展，以PON为代表的光接入技术也迅速增长，并且得到广泛应用，该技术的应用，不仅可以降低成本，而且可以使得光纤贴近用户。PON技术的应用，还使得多个用户共享一个连接成为可能，通过中间传输路径的作用，在保证网络正常运营的条件下，大大减少了源器件的应用，并在很大程度上使得光纤网络成本大大降低。总之，在新形势下带宽业务的驱动下，基于PON技术的FTTx宽带接入技术将成为今后宽带接入建设的主要手段。
二、PON技术
PON是指光配线网不含有任何的电子屯源或者是电子器件等无源器件的网络，而且光线配网不需要成本太同的有源设备，只需要一些无源器件，如光分路器即可。从本质上讲，PON就是一种宽带光接入网，通过光耦合器、合路器、无源光分器等汇聚和分配ONU/ONT信号，每个终端用户都可以通过光纤网络连接到局部终端设备，图1就是其典型的结构。其中，以上所提到的局端设备就是指导因特网路由器、PSTN程控交换机以及视频播放服务器等，并且通过局端机房，实现语言业务与数据业务的合成，上行数据波长达1310nm，ODN则通过无源器件，将多路光信号，分别传至到各个终端光网络单元。若是需要支持单独的视频传输，那么就可以连接到WDM上，并将1550nm波长利用到同一光纤，从而为用户提供数据、音频、视频服务。图1 无源光接入网典型结构
三、工作原理
PON系统主要基于WDM技术的基础上，来实现的数据双向传输，结合光配线网的结合，将光纤上的数据和方向信号通过电子屯源或者是电子器件，结合广播技术，进行数据传输，一般而言，上行数据采用的上TDMA技术，是一种重要的无源器件网络结构，同时，使用光线配网，将复用数据，通过广播的形式传输出去，利用无源器件以及光分路器，将这些信息分为独立的信息流，并且以一定的速率，转化成为高速率数据，对于系统数据所丢弃的数据包，可以过终端将其转发给所有的ONU/ONT，从而有效地保证数据的隐私性与安全性，并将数据以加密的形式发送。
另外，对于上行的数据，每个终端用户都可以采用光纤网络连接到局部终端设备，并且分复到同一根光纤中，由于上行机制存在一定的复杂性，为此确保数据传输过程中，不同用户数据之间发生冲突，可以采用TDMA协议进行处理，在局端设备的引导下，由因特网路由器、PSTN程控交换机以及视频播放服务器共同作用，将系统命令传给ONU/ONT，但是由于各个终端的与局端机房的距离不等，为此，可以有用距离修正技术，将局端机房与每个用户之间的距离测量出来，以所测量的逻辑数据为准，合理调整数据发送时间，从而有效地保证数据这间传输的合理性。
四、FTTx系统
FTTx是新一代的光纤用户接入网，用于连接电信运营商和终端用户。该技术可以增强高带宽的传送能力，以及无线宽带承载技术，并且能够保证业务网络协议协调与功能的接口，降低网络运营成本和维护成本。
1.FTTx概念
FTTx釆宽带接入网用光纤媒质代替部分或者全程的传统的金屈媒质，将光纤从局部向用户端延伸，通过WDM技术，将ONU部署到网络的灵活点，以此来实现的数据传输，并且通过分配点的作用与光配线网有效的结合起来，将光纤上的数据和方向信号最终送达到用户网络和用户设备。一般而言，FTTx接入网在光纤化的进程中，会根据客户要求和业务需求，合理选择相适应的电子屯源或电子器件，并且通过各种光纤承载技术和运营网络资源，通过相关技术完成数据传输，并且在这个传输的过程中，还要控制好性能、功能以及业务类型等因素的影响，使得宽带接入网，适应于不同的应用模型，其中，最主要的就是ONU，在PON接入网中所处的位置不同，其所发挥的功能和作用也有所不同。
2.基本功能
FTTx系统主要分为5个基本功能，即业务接口功能、用户业务接口功能、传送功能、核心功能以及管理功能，在系统运行的过程中，这5个功能分别通过特定UNI要求来实现，业务接口功能将复用数据进行相关处理，通过广播形式传输出去，再到达核心功能处理，将各个业务接口的功能传给公共载体，然后，在网络管理功能的作用下，实现数据信息的使用、配置、控制、故障指示和检测以及性能数据的采集等等。
3.业务支持
一般情况下，FTTx光接入网应具有多业务接入能力，为此，其必须要有可能支持业务的话音业务、IP数据业务、视频业务、数据专线业务以及其他可能出现的新业务类型，将用户所传送的独立信息流，转化成为高速率数据，并转发给所有的ONU/ONT，同时，还要控制好用户数据冲突的发生，采用模块化设计，结合TDMA协议，灵活配置，调整数据发送时间，有效地提高带宽利用效率。
结束语
总而言之，在现代化的市场环境下，随着互联网的不断发展，人们对宽带业务水平的要求不断提高，并且结合动态分配原则，提高宽带的共享功能和传输功能，并且保证数据传输的正确性，满足用户指定的宽带需求，提高宽带利用率。
参考文献
[1] 黄萍.基于PON的FTTx宽带接入技术研究及应用[D].北京邮电大学，2011
[2] 李艳.基于PON技术的FTTx组网应用研究[D].北京邮电大学，2011
[3] 高飞.基于GPON技术的宽带接入研究[D].吉林大学，2012
PON技术浅析 篇3
关键词：接入网,FTTx,PON
1 概述
随着我国经济的迅速发展, 高带宽的消耗业务逐步涌现, 带宽提速成为迫切需求。为了满足用户的需求, 各种新技术不断涌现, 接入网技术己成为设备制造商、运营商和电信研究部门关注的焦点和投资的热点。
要实现信息传输的高速化, 满足大众的需求, 不仅要有宽带的主干传输网络, 用户接入部分更是关键技术, 光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。我国目前主要的有线接入技术包括ADSL、LAN、HFC、PLC和FTTx, 其中部分LAN采用了PON+LAN的方式。FTTx即光纤接入的统称, 根据光纤到达的位置不同有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH几种形式。FTTH即光纤到户, 是光纤接入的最终方式, 提供全光的接入。
在FTTH应用中, 主要采用两种技术, 即点到点的P2P技术和点到多点的PON技术, 亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC (媒介转换器) 实现用户和局端的直接连接, 它可以为用户提供高带宽的接入。目前, 国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽, 对大中型企业用户来说, 是比较理想的接入方式。但对于普通用户来说, 相对成本较高, 却不是目前最理想的接入方式。而点到多点的PON技术网络接入方式灵活, 面向的用户更多, 成本更低, 同时能在同一个平台上灵活的提供IPTV、有线电视视频、传统语音、数据业务的接入, 更适合面向大众推广。
2 PON网络核心构成
PON系统包含了从用户侧的用户网络接口 (UNI) 到网络侧的业务节点接口 (SNI) 之间的所有光纤传输系统和设备。其主要有光纤光网络单元 (ONU) 、光分配网络 (ODN) 、光线路终端 (OLT) 组成。因为OLT和ONU之间的ODN设备不需要电源, 即OLT和ONU之间不存在任何有源设备, 对各种业务呈透明传送状态所以称之为无源光网络 (PON:Passive Optical network) 。如图1是基于PON接入方式的网络核心构成。
OLT (光线路终端) 提供对ODN的光接口。OLT可以设在交换端局内, 也可设置在远端模块局内。OLT提供传送ONU所需各种业务的手段。
ODN (光分配网络) 能在一个OLT和一个或多个ONU之间提供一个或多个光通道。每个光通道在收发参考点之间有一个固定的光波长。ODN具有光波长透明性, 同时具有互换性, 即输入和输出互换, 对通过器件的光的衰减不会产生显著的变化;ODN具有光纤兼容性, 即该光器件与所有的单模光纤兼容。
ODN中的两个传输方向是这样规定的:从OLT到ONU的信号传送方向成为下行方向, 该信号称为下行信号。从ONU到OLT的信号传送方向称为上行方向, 该信号称为上行信号。上、下行信号的传送能用同根光纤和无源光器件 (双工方式) , 或用分开的光纤和无源光器件 (单工方式) 传送。
ONU (光网络单元) 位于用户侧, 提供与ODN之间的光接口, 同时为光接入网 (OAN) 提供用户侧接口。
3 PON光网络的接入方式
根据ONU所在的位置不同, 可以决定光接入网的工作方式是FTTC、FTTB或FTTH等。如图2给出了PON的三种接入方式。
3.1 FTTC光纤到路边
在FTTC结构中, ONU设置在路边的分线盒处, 有时也可能设置在交接箱处。但通常指前者。此时从ONU到各个用户双绞线铜缆连接。若要传送宽带图像业务, 当距离很短时, 仍可采用双绞线, 否则需要采用同轴电缆。这样FTTC将比传统的数字环路载波 (DLC) 系统的光纤化程度更靠近用户, 增加了光缆的共享部分。其工作方式主要适用于点到点或点到多点的树型分支拓扑结构。
3.2 FTTB光纤到大楼
FTTB也可以看作是FTTC方式的一种变型, 在FTTB结构中将ONU直接放在楼内 (通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼) , 再经用户市话电缆的双绞线连接到各个用户的终端设备上。FTTB是一种点到多点结构。通常FTTB不用在点到点的结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步, 光纤已铺设到楼, 更接近于光纤到户 (FTTH) 的发展目标。预计会获得越来越广泛的应用, 特别是那些新建工业区或居民楼以及与宽带传输系统共处一地的场合。
3.3 FTTH光纤到户
如果将在FTTC结构中的ONU换成无源光分支器, 然后将ONU移到用户的房间内, 即构成FTTH的工作方式。如果将ONU放在大企事业用户大楼 (公司、大学、研究厅、政府机关等) 的终端设备处, 并能提供一定范围的灵活业务, 则构成所谓的光纤到办公室 (FTTO) 结构。由于大企事业单位所需业务量大, 因而FTTO结构在经济上比较容易成功, 发展较快。考虑到FTTO也是一种纯光纤连接网络, 因而可以把其看成FTTH一类的结构。然而, 由于两者的应用场合不同, 结构特点也不同。FTTO主要用于大企事业单位用户, 业务量需求大, 因而结构上适于点到点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户, 业务量需求很小, 因而经济的结构必须是点到多点方式。总的来看, FTTH方式是一种全光纤网, 即从本地交换机 (业务节点) 一直到用户全部为光纤连接, 中间没有任何铜缆, 也没有有源电子设备, 是真正的全透明网络。
4 各种PON技术比较
PON按照其采用的技术不同, 主要分为APON/BPON (ATM-PON/宽带PON) 、EPON (以太网PON) 和GPON (吉比特PON) 。目前比较成功商用的有EPON和GPON这两种技术。
GPON与EPON最主要的区别表现在TC帧结构上。GPON通过ATM和GFP两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为125μs。下行采用TDM方式, 上行采用时分多址 (TDMA) 接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙 (slot) 组成, 每帧包括一个或多个ONU的传输时隙, 通过下行帧的USBWmap (上行带宽映射) 域指示相应ONU的上行数据发送。而EPON帧格式基本与IEEE802.3的以太数据帧格式兼容, 只在以太帧中加入时标及识别等信息, EPON数据通过不定长的数据包传输。
从标准和理论上说, GPON与EPON相比有两个优势, 效率高、支持以太网之外的业务。EPON效率较低是因为使用8B/10B编码作为线路码, 其本身就引入20%的带宽损失, 1.25Gbit/s的线路速率在处理协议本身之前实际就只有1Gbit/s了。GPON系统都使用扰码作为线路码, 其机理与SONET或SDH一样, 由于只改变码, 不增加码, 所以没有带宽损失。在支持多业务方面, GPON能够同时承载ATM信元和 (或) GFP帧, 有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力;而EPON目前的标准和一些厂商提供的设备均支持TDM业务。
但是, GPON在功能上的优势很大程度是以技术和设备的复杂性为代价换来的, 因此相关设备成本较高。而大量网络末稍的需求与骨干网络显然不同, 对于直接对应具体客户业务需求的“第一公里”光纤接入来说, 以最佳的成本支持主要业务需求比完美但昂贵的方案更易于成功。
总之, EPON和GPON各有千秋, 从性能指标上GPON要优于EPON, 但是EPON拥有了时间和成本上的优势, GPON正在迎头赶上, 展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁, 应该是共存互补。对于带宽、多业务, QoS和安全性要求较高以及ATM技术作为骨干网的客户, GPON会更加适合。而对于成本敏感, QoS, 安全性要求不高的客户群, EPON则会成为主导。
5 结束语
随着光纤接入技术的不断发展, PON技术在实现话音、数字、图像“三线合一及一线入户”上的优势逐渐显现出来, 各主流设备制造商和运营商对PON的投资力度也在不断加大, 它的商用价值也开始崭露头角, 相信随着PON技术越来越成熟, 它在下一代接入网发展中的优势也会越来越明显。
参考文献
[1]李征, 王晓宁, 金添编著.接入网与接入技术.北京:清华大学出版社2003.1第一版.
[2]钱宗钰, 区憔煦, 寿国编著.光接入网技术及其应用.北京:人民邮电出版社.1999.6第一版.
PON技术应用 篇4
关键词：PON；宽带接入网络
中图分类号：TN915.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02
本文主要介绍PON及其宽带接入的相关建设，并在此基础上给出作者对于PON的宽带接入网络建设的思考。
一、PON接入网络建设指导原则
PON网络建设要以业务需求作为导向，投资效益作为中心，坚持技术先进、覆盖广泛、带宽充足的指导方针，建设带宽化、综合化、智能化的接入网，实现有线光纤化、无线带宽移动化、接入业务综合化和管理控制智能化，支撑宽带业务发展和提速提价；具体上的细节要求为应按照“EPON/GPON两者并重、优选GPON”和“整体规划、分步实施”的原则开展PON网络建设。
二、我国PON接入网的发展现状
当前，我国FTTX大规模建设中主要采用的技术是GPON/EPON技术，这其整体的建网思路是光进铜退及对带宽的提高，这在传统上看来非常正确的路线，不过结合国内的实际情况还存在以下问题。
⒈在网络建设中，驻地用户的FTTB法人网络规模所占用的比例过大，给运营商的运营与维护造成巨大压力的同时，也给网络升级和保护投资带来了很多的风险。
⒉在网络规划过程中对移动宽带网络和无线融合发展缺乏足够的规划及关注。
⒊对于10G PON技术的引入和前期规划重视不足。
互联网依然呈现火箭式发展的趋势，对于带宽需求的预测差不多每年都要进行调整，从最开始每户20M带宽，到现在的每户100M带宽，最新的预测是从2011年起互联网带宽以每年15%的速度增长，至2020年每户带宽将会达到120M。
三、PON宽带接入网络建设推荐标准
1.大力提升设备性能和容量：对于OLT的技术要求是分光比在1：128/1：256以上，系统交换能力在T级以上，EPON/GPON每线卡端口数在8/16个甚至更高，覆盖范围在40公里以上等等。
2.不断降低网络运营成本，提升网络管理效率：节能减排是全球业界的共同发展目标，只要掌握了先进的绿色环保技术，就能够帮助运营商大幅度降低OPEX，占领先机。对此，我们的要求是尽可能依靠新技术降低设备功耗，充分满足绿色环保要求，并能提供多种技术手段，全面管理ODN无源网络和有源设备。
3.不断提供丰富的新业务增加ARUP值：目前宽带接入业务主要集中在高速宽带和三重播放业务等，可是这些业务的收费模式和用户类型比较单一，在这种商业模型下，运营商的价值就是“管线”提供商。为此我们可以优化互联网多媒体内容转发架构到接入节点，提升用户体验；新增对移动基站和商客等高端客户或业务的接入；开放宽带用户管理接口，与互联网运营商共同发展新业务。
四、PON网络规划
1.系统规划。
（1）PON接入模式选择：FTTB和FTTH/O两种，PON接入模式与接入场景模型、业务的类型等普适场景不同，所以在对PON接入模式工程的实施时收到很多因素影响。在这种模式中，对网络结构的选择要结合应用对象、所在地区环境因素及其潜在或者已经剧本的商业因素来确定。网络工程建设的主要目标是最大限度的减少对整个系统的前期投入、增加投资回报率和提高服务效率。所以FTTB作为过渡模式，是其最终方案。
（2）OLT的规划：GE接口在高清晰度电视、IPTV等业务的上联口上得到了广泛的应用；FE/GE接口在高速上网、基于软交换等业务的上联口上被广泛使用；E1专线业务的上联汇聚口主要使用STM-1接口；PON卡和端口数量则由用户数量来确定具体对其具体的配置。
（3）网管的规划：集中建设厂家网管，要求厂家开放北向接口，网管的管理通道可采用内带或外带方式，网管应分层次设置。
（4）PON系统的保护：各省公司可根据具体业务、用户需求选择是否保护，但在光缆建设时应充分考虑保护所需的光纤资源。
2.配套资源的规划分析。对网络的整体经济性主要由分光器的部署方式和部署位置决定的，在PON系统中在分光次数的选择上可以采用一级分光、二级分光，很少采用三级以上分光。如果网络是FTTH模式，基本上在光纤网络上统一采用一级分光模式。采用一级分光模式的原始是其在每条链路只存在1个分光点并且链路衰耗很小，还有就是一级分光模式比较容易控制，并且其物理链路简单可靠。而从光网络维护角度上讲，一级分光的维护和故障检测相对比较简单。分光器距用户距离越近，对主干、配线光缆的占用就越少，也就可以大大降低成本；如果分光器距局端越近，单个分光点的覆盖范围也就越大，在这种情况下就非常有利于提高建网初期的资源利用率并且容易实现对其的集中维护。所以通常情况下，如果对每个用户线路成本影响，分光点的物理位置与用户要尽量保持在合适的距离，这样可以使分光点所覆盖区域内的用户数量能够达到一定规模。
3.可靠性规划。在对可靠性的规划上，PON系统内应该启用系统的保护功能，主要包括对OLT主控冗余、电源输入的冗余备份的保护等。链路聚合方式是OLT上行链路所采用的方式，这种方式主要是维护检测链路聚合端口的状态。
4.规范布线标准。ONU可以使宽带、语音等业务同时接入，对于入户电缆，通常使用一根五类线入户，其中用于数据传输的是4芯，2芯是用于电话的接入。因为混线没有统一的标准，对其主要的实现主要是采用外置混线器。不过如果对混线制定统一的标准之后就可以采用内置混线模式。混线通常所采用的标准是568B，其中1236芯用于数据，45芯用于语音，78芯预留。
5.业务承载。VLAN规划：小型集团用户和家庭用户的宽带上网业务统一采用S+CVLAN，根据VLAN标签区分不同用户的业务，精确实现用户定位；外层SVLAN用于区分业务类型、OLT和PON口，内层CVLAN用于区分用户和业务。
五、未来展望——谈谈10G PON
10GPON的光模块和芯片具有很高的成本，所以在大规模用于FTTH-Home驻地家庭用户场景上具有很大的困难。但是现阶段国内三大运营商对10G PON的关注越来越大，已经开始开发研制有关10G PON技术及产品，积极推动10G PON技术及其产品的规模化及商用化。
通过10G PON网络实现有线宽带和移动宽带在接入网的融合将很有可能成为下一代PON技术标准，目前我国正在大规模建设FTTX网络，10GPON市场还处在初级阶段，LTE也刚涉足于试商用用途，这种现状给运营商研究10G PON承载无线/移动宽带基站提供了良好的机会。
10G PON的最大特点就是具有下行最大速率10G，基于这一特点10G PON基本能够满足大带宽用户接入的要求，不过站在经济性角度分析在最近的几年内10G PON的成本会是EPON/GPON的3到5倍，具有很大的成本，所以在建网上将会耗掉巨大的资金，所以在对10G PON建设时，要有限考虑哪些性价比比较高的建网模式。基于这层含义，比较推荐的建网模式是FTTC，因为ONU具有很大的用户容量，由每个用户均摊10G PON的主要部件可以大大降低10G PON的建网成本；对OLT设备的要求是其背板要具有平滑演进能力。需要把单槽位背板带宽从GE/10GE提高至40G/80G，而OLT系统的MAC地址容量也需要由当前的32K提升到256K/512K。
在网络维护管理上，要使统一的网管系统需要对当前的GPON接口以及10 GPON接口同时管理，在这个基础上提高运营效率及维护的效率，同时最大限度的降低对运营及维护的成本。
总而言之，10G PON设备发展的主流趋势是共网管、共平台、大容量将，在这个主流趋势的指导下设备厂家努力提高设备的性能等。
六、結语
现阶段，在各大运营商大力开展宽带覆盖、宽带提速的环境下，基于PON的光纤宽带接入网络进入了蓬勃发展的时期。基于DSL技术的宽带接入模式随着PON的网络建设的发展也将面临巨大的挑战，宽带接入及其运营维护管理都将产生巨大改变，将会进入一个深刻变革的时期，我国互联网接入带宽在这种背景下将会得到很大的提高，在促进互联网市场的发展上发挥巨大的作用。
参考文献：
[1]Kramer,Glen.Ethernet Passive Optical Networks.McGraw-Hill Communications Engineering,2005
[2]文宏伟.驻地网PON技术应用探讨[J].中国新技术新产品,2009,10
[3]和奇峰.FTTx基于PON技术的实现[J].广西通信技术,2009,2
试论PON技术的发展 篇5
application of PON in the case of
近年来, 通信骨干传输网速率得到了大幅度提高, 通信终端设备进一步智能化, 人们对通信网络的需求正朝着电信网、电视网和互联网三大网络融合的方向发展。然而处于“最后一公里”的用户接入网技术却成为高速局域网与大容量骨干网之间的传输瓶颈。无源光网络 (PON) 以其维护容易、故障定位简单、运营成本低廉等优势, 可以有效的支持三网融合业务的需求, 是三网融合最佳的网络模式选择。
一、概述
地铁明挖结构通常采用分段施工, 有效地释放过程中产生的水泥水化热引起的温度应力, 避免结构产生温度裂缝而导致钢筋腐蚀。暴露于外环的混凝土结构组件、紧固件、连接件和其他金属部件, 采取表面可靠的防腐措施。恶劣环境作用下合理的防腐附加措施或多个保护策略, 如在具体形式的连接电阻、锈剂、防腐剂、水溶性聚合物树脂, 在混凝土构件表面涂层或覆盖防护材料, 选择环氧涂层钢筋, 并采取必要的措施如阴极保护。施工应严格考虑固化系统、施工维修方法、维修时间、混凝土强度等级、施工环境、组件大小和许多其他因素。无论如何, 设计师应该重视耐久性混凝土结构设计思想建设, 管理人员一起来建立耐久性要求的项目质量。
我国程控化通信网和数字网络占主导地位, 接入网络建设引起了电信运营商和设备制造商关注。现在访问网络设施以铜电缆为主, 在接入网仍是本地交换机与用户之间的连接系统占有重要地位, 不仅电信网络的投资比重大, 而且还直接关系到当前和未来的业务需求。开发邮电部组织力量, 编写了内部标准《省邮电接入网技术需求-基于光网技术的接入网》。
本标准规定了采用无源光分配网络, 基于点对点的拓扑结构, 可以双向互动业务的光接入网 (OAN) 。无源光网络作为一种光纤接入网络, 它是在本地交换 (LE) 光纤作为传输介质之间, 使用光无撅设备 (如光连接器、光分配器) 纯粹的被动用户访问网络。无源光网络已经使用免维护组合器降低网络费用, 资源共享降低骨干光纤电缆设备成本, 使光电和业务升级方便, OAM降低了成本。
二、PON系统组成模型
PON系统由局侧的光线路终端 (OLT) 、用户侧的光网络单元 (ONU) 和光分配网络 (ODN) 组成, OLT既是一个交换机或路由器, 又是一个多业务提供平台, 它提供面向无源光纤网络的光纤接口 (PON接口) ;ODN由光纤和一个或多个无源光分路器和无源光器件等组成, 在OLT和ONU间提供光传输通道;ONU是光网络单元, 可以为用户提供数据、语音、视频等接口。在PON系统中, OLT和ONU属于有源器件, 可以实现光/电和电/光转换。
三、三网融合概况
三网融合就是实现以语言通话为主的传统电信网、广播电视网和数字通信为主的互联网之间的融合, 实现三大网络能够在统一的网络平台上为用户同时提供语音通信、数据传输和广播电视收看等多项服务。
传统电信网络以语音通话作为主要业务, 目前一些通信主干线均已实现光纤化, 而用户网大都为铜线, 一般只用来传输4k HZ的模拟话音信号或9.6kbit/s低速数据, 但传统电话交换网 (PSTN) 网络覆盖面很广, 连通全国的城市及乡镇。它是一个低速的、模拟的、规模巨大的网络。此网的最大资产是铜线接入网部分, 但是, 铜缆接入带宽有限、成本高、维护不方便。
中国广播电视网络采用光纤同轴电缆混合网 (HFC) , 提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目。主要由模拟前端、数字前端、光纤传输网络、同轴电缆传输网络、光节点、网络接入单元和用户终端设备组成。其主要优点是基于现有的有些电视HFC网络, 具有带宽大、成本低等优点, 但是传统的HFC网络不具备上行回传通道, 只能单向传输。
传统的数据传输网络多采用x DSL (非对称数字用户线) , 利用现有的电话线, 实现高速数据传输。其覆盖范围有限, 且是非对称的, 只适用于一部分应用场景。
尽管目前三种网络在结构、技术、传输介质等方面都有各自的特点, 但总的技术发展趋势趋向一致, 都在朝着高带宽、低成本、长距离传输的方向发展。这就要求三种网络在物理媒介选择、通信协议使用等趋于一致。
四、PON技术在三网融合网络改造中的应用
在物理网络的主干网络上, FTTX技术具有高带宽、低成本、传输距离长、多业务承载等特性, 近年来成为三网融合最佳的网络模式选择。光通信技术能够提供足够的信息传输速度、保证传输质量和大幅降低运营成本, 无源光网络 (PON) 是三网融合通信载体的最佳选择。
在通信协议方面, 传统的基于ATM (异步传输模式) 的APON技术由于技术复杂、成本高, 逐渐退出人们的视野。基于以太网传输协议的EPON技术得到迅速发展, IP协议是目前三大网络共同认可的通信协议, 已经成为三网融合最终选择的支撑协议。近几年, 能承载更高速率的GPON技术也得到了快速发展, 但其成本相对较高, 尚不及EPON技术普及。
三网融合要实现不同场景下的接入网改造, 可根据不同的建设场景采取不同的策略。
对于新建城区场景, 用户密度大且连续分布, 道路及管网相对密集。城市客户群对语音、宽带等需求较高, 其电信消费能力高, 可在布网时直接实现FTTH (光纤到户) , 以实现用户对未来三网融合的多业务需求。
对于城区改造场景, 因现有城区绝大部分地区已经实现铜缆接入覆盖。在PON系统网络建设时可对现有的铜缆及HFC有线电视网络进行改造, 以实现宽带接入。一般可采取的技术有宽带设备下移方式和宽窄带同时下移方式, 最终以“FTTC (光纤到路边) ”或“FTTB (光纤到大楼) +DSL”的方式, 实现城区改造的三网融合接入工程。
对于农村场景, 由于农村地区住户分布稀疏, 数据需求较低导致成本较高, 对于光纤到户的三网融合接入改造难度较大。一般将光缆敷设到行政村或较大的自然村, 然户通过铜缆以DSL方式实现用户的宽、窄带接入。
综上所述, 在以无源光网络为主要传输媒介的接入网发展时代, 三网融合得以快速普及和实现。在各种PON技术中, 基于以太网技术的EPON网络技术较为成熟, 成本相对较低, 其网络覆盖得到了较快发展。对于不同的应用场景, 要实现三网融合接入改造, 应根据实际情况, 采用不同的网络改造策略。
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PON技术应用 篇6
1 FTTB典型应用实例分
(1) FTTB+LAN典型应用。
图1是一个FTTB的典型应用案例, 采用FTTB+LAN接入方式, 如图所示, 光纤放到大楼的底层, 在大楼底层放置一个ONU用于用户的共享, ONU前置一个光分路器, 光分路器放置在大楼底层或入孔内。大楼内部已经布放好双绞线和局域网交换机, 通过五类双绞线连接到交换机和ONU。如果是住宅用户的话, 可以由ONU的DSL接口通过大楼内已有的电话线给用户提供宽带接入和电话业务。这种接入方式的优点是一定程度上节省主干与分支光纤, 缺点是有源节点过多, 供电与维护困难。
(2) FTTB+x DSL典型应用。
图2是一个FTTB+x DSL (DSL, 数字用户线) 的应用案例, 主要应用以下两种场合:
(1) 老旧小区的改造, 采用“光进铜不退”方式, 将宽带下移, 保留原有的铜线, 这样既可以解决宽带的提速问题, 又可以提供原有的语音方式。
(2) 新建城区的建设, 采用“光进铜退”接入方式, 接入节点下移到大楼内部或居民小区里面, ONU放置在楼道的弱电箱, ONU通过五类线连接室内的家庭网关, 家庭网关HGW提供基于Vo IP的语音, 无需再铺设主干电缆, 此种情况适用于“我的E家”覆盖地区。
2 FTTH (Fiber to the Home, 光纤到户) 典型应用实例分析
此项目位于某小区, 为单栋高层, 商住小户型公寓楼, 2个单元共30层, 其中1~2层商铺、3~30层为住宅用户, 该住宅小区用户较为高端, 对宽带接入能力要求较高。根据对住宅小区的用户分析, 采用FTTH光纤到户的组网模式, 每户单独放置一个ONT, ONU通过用户光缆跳接到大楼底部的光交接箱, 这种组网模式可以实现用户家庭的综合通讯业务接入, 但建网成本较高。 (业务说明:宽带上网, CATV, VOIP电话三网合一业务。)
3 FTTx其他典型应用
(1) 视频监控应用。
这是某运营商采用PON技术在本地网进行视频监控项目的建设, 如图3所示, 前端监控单元采集视频信号, 视频信号通过数据线连接到附近的ONU终端, ONU终端对视频信号进行处理打包后通过PON网络进行传输, 最后通过OLT、IP城域网连接到监控中心, 可以实现在监控中心对视频的实时监控和存储服务。
(2) 3G基站的传输。
PON网络也可以实现移动网络承载业务的传送, 目前已经有一些成熟的解决方案用于PON网络的信号传输, 典型的如E1、以太网等业务的传送, 但前提要满足定时的传递要求。和SDH等传送网相比具有更好的经济性, 该方案在很多运营商得到了成功应用。 (见图4)
4 结语
本文介绍了若干基于P ON技术的FT T x接入工程案例, 分析了FT T x技术在不同场景、不同环境的典型应用, FTTx的终极发展方向是FTTH (光纤到户) , 但在很多条件不具备的地方仍需采用FTTB+LAN或x DSL的接入方式, 这需要设计者根据实际的组网环境进行认真细致的规划设计, 才能以较小的经济代价取得较好的使用效果。
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PON技术应用 篇7
本文通过三种视频监控接入方式的对比分析,研究目前天网工程接入层现状问题,提出将PON技术应用于天网工程中的可行性、合理的网络应用以及光网络配置建议,并探讨其解决方案。
随着网络传输技术和图像压缩技术的不断成熟,安防领域数字化、网络化、大型化的趋势已是不可阻挡。在这种趋势下,网络视频监控系统在安防中的作用就显得越来越重要。
网络视频监控系统在人们无法直接观察的场合,能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面,并做实时储存,通过录像回播就可了解当时真实情况,已成为人们在现代化管理中一种极为有效、不可或缺的安全防范系统,广泛应用于城市、电力、银行,公安,教育、交通、工厂、煤矿、通信等多个行业的数字化视频与安防监控领域。
视频监控的发展史:
第一代视频监控系统是传统的CCTV(模拟)系统,该系统几乎不需要软件,前端是摄像机,直接将图像传送到监视器上显示。
第二代视频监控系统是DVR系统,由于DVR系统更多关注的是本地数字存储业务,这种应用的局限性使得大多数DVR系统的配套软件都不能列入软件产品的范畴,这些软件从某种意义上讲仅仅起到硬件DEMO的作用,这样的系统基本不存在交互性和友好性,完全依赖于前端硬件。
由于网络技术的迅猛发展,视频监控系统进入到第三代也就是网络视频监控时代。但是,前两代技术的使用却让安防产品提供者和使用者有一个共同的认识误区:DVR设备加上网络传输模块就可以满足网络监控的需求,网络监控系统就是网络上各种监控设备的堆积。在这种观念的引导下,应用网络化就变成了设备网络化,网络化的成本就变成了硬件成本,软件依然没有引起足够的重视。第三代视频监控系统具有如下一些特点: 业务的网络化、响应的实时化、规模的大型化、系统的复杂化、数据的多样化、用户的专业化、界面的友好化。
因此,市场对专业、完善和强壮的网络视频监控系统的需求越来越高,集稳定性、开放性、可扩展性和实用性为一体的网络视频监控系统是目前视频监控发展的方向,并逐步实现向NVR时代的转换。
2、视频监控技术
2.1 视频监控技术
视频监控的发展经历了第一代模拟监控时代、第二、三代数字远程监控时代,发展到第四代互联网监控时代,正大步跨入城域、广域互联的崭新时代。
P O N技术作为近年来“城市光网”主流接入技术,它灵活组网模式、接入业务类型多样,能更好地解决视频监控系统接入范围覆盖广、接入点位置不确定、接入前端设备数字化等方面具有非常好的适应性。
2.2 天网工程中的光传输接入技术
传统天网工程项目中应用较多的视频监控系统接入方式主要有两种:点对点视频光端机接入方式及光纤收发器接入方式。上述两种方式都提供了相当高的网络传输带宽,但光纤资源利用率较低,组成本高,而采用新型的PON承载后上述问题迎刃而解,具体分析如下。
2.2.1 视频光端机接入方式
视频光端机接入方式下网络结构如图1所示。
视频光端机是在无损耗光电转换后采用点到点光纤接入的方式接入派出所本地监控平台,实现本地一级监控,若公安分局需要调看监控录像,矩阵系统提供连接到公安分局的视频和控制接口,通过公安专网进行控制信号及视频信号的传输,在分局、市局进行图像的第二级、第三级监控。
该接入方式是目前公安使用较为广泛的视频监控系统方案,但该接入方式存在以下不足:
1)只适用于模拟监控摄像机接入需求;
2)组网技术老旧,网络结构复杂,扩展性能差,扩容成本高;
3)网络适应能力差,一方面对于720P、1080P分辨率的高清监控摄像机(I P C)的接入需求不能适用,另一方面在系统功能需求发生较大变化时,设备割接工程量较大;
4)点对点系统对线路资源消耗极大,线路资源利用率低;
5)各派出所分别存储,对机房空间要求较高,对机房能耗需求较大。
2.2.2 光纤收发器接入方式
光纤收发器接入方式下的系统结构如图2所示。
该接入方式可适用于模拟信号及数字信号两种接入需求,仍为点对点光纤接入模式,IPC直接通过光纤收发器接入监控中心,模拟摄像机则通过DVR接入光纤收发器,从而接入监控中心。本接入方式适用于CIF/D1/720P/1080P等各种标清、高清摄像机接入需求,且光纤收发器设备价格低廉。但该接入方式存在以下不足:
1)组网技术老旧,网络结构复杂,网络扩展性能差,扩容成本高;
2)不具备全网管理能力;
3)网络适应能力差,在系统功能需求发生较大变化时,设备割接工程量较大;
4)点对点系统对线路资源消耗极大,线路资源利用率低;
5)各派出所分别存储,对机房空间要求较高,对机房能耗需求较大。
2.2.3 PON承载接入方式
PON承载接入方式下的系统结构如图3所示。
各监控点摄像机输出图像信号数字视频流通过ONU设备接入PON,再通过光分路器(一般采用1∶32,可按需配置)实现多点到点的接入。本接入方式有以下特点。
1)适用于CIF/D1/720P/1080P等各种标清、高清摄像机接入需求;
2)PON承载技术作为业界主流接入网组网技术,网络结构简单,系统稳定性高;
3)网络适应能力强, 在系统功能、性能需求发生较大变化时,能灵活应对;
4)网络扩展性能强,在建设初期可为设备预留足够端口,后期扩容成本低;
5)线路资源利用率高,可按照前端点位实际情况灵活配置光分比,以达到线路资源利用率的最大化。
3、PON技术特点及典型结构
3.1 PON技术演进
PON(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了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。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便的管理等等。
PON技术本身在不断地演进。其整体功能、性能、运维支撑系统的能力还在不断提升。目前,主流的PON技术为EPON和GPON。未来演进方向分别为10GEPON和XGPON,速率从GE、2.5Gbit/s提高到10 Gbit/s。相对于其他两种技术,PON的产业链环境更佳,更有利于技术的发展和成本的下降。因此,采用PON作为天网工程视频监控的主流承载技术是必然的趋势。
3.2 EPON网络的技术要点
3.2.1 PON网络系统的结构
典型的PON系统由OLT,ONU,POS组成。OLT放在中心机房,它可以是一个L2交换机或者L3路由器。在下行方向,它提供面向无源光纤网络的光纤接口;在上行方向,OLT将提供了GE。在EPON的统一网管方面,0LT是主要的控制中心,实现网络管理的五大功能。如通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表来实现网络安全控制、通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等,还能提供有效的用户隔离。
POS是无源光纤分支器,是一个连接OLT和ONU的无源设备。它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活。由于是无源操作,几乎可以适应于所有环境。一般一个POS的分线率为8,16,32,64,并可以进行多级连接。ONU放远端接人侧,PON中的ONU主要采用以太网协议。在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。由于使用以太网协议,在通信的过程中,就不再需要协议转换,实现ONU对用户数据的透明传送。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。
3.2.2 PON的优点
1)相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级。PON结构在传输途中不需电源,没有电子部件,因此容易铺设,基本不用维护,长期运营成本和管理成本的节省很大;EPON系统对局端资源占用很少,模块化程度高,系统初期投入低,扩展容易,投资回报率高;PON系统是面向未来的技术,大多数PON系统都是一个多业务平台,对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。
2)提供非常高的带宽。PON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽,并且随着以太网技术的发展可以升级到10Gb/s。
3)服务范围大。PON作为一种点到多点网络,以一种扇形的结构来节省有限的光缆资源,服务大量用户。
4)带宽分配灵活,服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。PON可以通过Diff Serv、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个接入点进行带宽分配,并保证每个用户的Qo S。动态的带宽划分方式可以方便地实现高优先级的数据始终位于一帧的开始处,有效地降低了高级别数据的延时和延时抖动,同时当有新的ONU加入初始化时,高优先数据不被打断,保证了其低时延的要求;在OLU端控制优先级数据的接人量,防止由于分配不当造成的丢包现象。
4、PON承载视频监控配置方案
视频监控的PON承载方案如图4所示:
4.1 网络设备配置建议
1)建议每台OLT设备覆盖半径不超过10km,。
2)OLT采用多个上联GE端口链路聚合,直接连到平台侧核心交换机。根据前端带宽计算OLT上联GE端口数量,原则上带宽总量超过3GE的,宜考虑配置10GE上联模块。
3)每台OLT设备建议最多配置32个PON口,考虑到今后高清的应用,一个PON口接入的摄像头不超过80个。
4.2 光缆网络配置建议
1)总光分比确定为1∶32。
2)可采用二级光分模式,分别为1∶2/1∶16和1∶4/1∶8。
3)根据前端监控点位密集情况选用适合的光分比,1∶2和1∶16模式适用于点位较密集区域,1∶4和1∶8模式适用于点位较稀疏区域。
4)鉴于光缆资源充分利用及节能环保的原则,ONU设备选型上,宜全部采用4口的ONU设备,预留后续的扩展空间。
二级光分模式光缆结构模型如图5所示:
4.3 监控点接入方案
前端监控摄像头箱体内安装一只4口ONU设备,故可将同一安装点的4个摄像头收敛至1芯光缆,本部分光缆建设采用二级光分建设模式,总光分比采用1∶32,一级光分路器设置在就近光缆交接箱内,二级光分路器设置室外挂杆箱体内。采用二级光分的模式来进行建设,前端监控点位较密集的情况采用1∶2或1∶16模式接入;前端监控点位较稀疏的情况采用1∶4或1∶8模式接入。
4.4 网络管理
综合网管支持业务自动发放让终端管理轻松简单,网管系统能对宽带接入、综合接入等多类设备进行统一管理,提供拓扑管理、故障管理、性能管理、安全管理、配置管理等功能,同时还提供丰富的业务发放接口。通过综合网管,可以实现业务的自动发放及终端管理,方便运营维护,大大降低运营的OPEX。
强大的VLAN标签资源,可控组播、上行组播让监控点的定位识别、业务管理和运营更加得心应手。华为公司MA5680T支持4k VLAN,通过给不同监控点划分不同的VLAN从而识别不同终端。同时该设备具有电信级的组播运营能力,支持可控组播,单框支持1000个组播组,采用丰富的用户鉴权模式和组播日志功能,满足不同视频质量的需求带宽,为组播增值业务和组播业务管理的开展提供了基础。
5、承载方案比较
综上所述,从技术方案、成本等各方面综合比较各种视频监控承载网技术,具体参见下表:
视频光端机方案和交换机方案都是较为成熟的承载网技术,PON技术已经大规模应用在宽带网FTTH/FTTB,在政企宽带、专线、VPN也有着广泛的应用,可见PON已经非常成熟。
光纤分光器可以同时接入几十个远端设备,光缆以及设备的投资将大幅减少。参考2012年某区天网工程项目投资,共计接入约1200个高清摄像点位。采用PON点对多点承载方案与光纤收发器/以太网交换机点对点方案比较,光缆投资节省60%,设备投资节省25%。因此,PON技术在建设成本和运维成本上有很大的优势。
6、结束语
高清视频监控时代的来临, 对传统的传输网络提出了更高的挑战,为了节省传输网络的投资同时保障高清视频图像的传输质量,宜采用基于PON的承载网络,结合监控点的部署位置,灵活部署OLT及ONU,可大大节省主干光网络的建设成本,提高光网络的资源利用率。
PON接入技术应用及网络建设 篇8
1.1 主要光纤接入技术
宽带光纤接入技术主要包括点对点技术 (P2P, 如点对点光以太网) 和点对多点无源光网络技术PON (Passive Optical Network, 简称PON, 目前主流为EPON、GPON等) 两大类。
1.1.1 点到点光接入技术
点到点光接入技术从局端到每个用户都用一对或一根独立的光纤, 局端和用户端各需要1个光收发器。用户带宽主要取决于用户端和局端设备, 每个用户的上下行带宽可达到100Mbit/s、1000Mbit/s甚至更高。缺点是由于每个用户独占一对光纤和光收发器, 在大规模应用情况下建设成本高。
因此P2P技术适合于用户分布比较分散、高带宽 (100Mbps以上) 和安全性要求较高的专线接入用户, 不能成为公众宽带用户的主流解决方案。
1.1.2 无源光网络技术 (PON)
无源光网络 (PON) 技术与点对点 (P2P) 方式相比, 能够大量节省主干光纤和局端设备光接口, 用户带宽配置灵活, 是未来宽带光接入的主要选择。PON技术的发展经历了APON/BPON (ATMPON/Broadband PON, ) 、EPON (Ethernet PON, 以太网无源光网络) 、GPON (Gigabit-Capable PON, 千兆无源光网络) 、WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON, 超长距离无源光网络) 和10GEPON的过程。
(1) EPON技术
EPON技术于2003年由IEEE (美国电气与电子工程师学会) 完成标准化工作, 以千兆以太网技术为基础, 通过MAC层之上的点到多点控制协议 (MPCP协议) 来实现PON点到多点传输方式, 但OAM (Operation Administration and Maintenance) 能力稍弱。目前技术已基本成熟, 商用芯片和设备均较多, 产品成熟度较好, 已基本解决接入IP业务时不同厂商O L T和O N U之间的互通问题, 是现阶段PON应用的主流技术。
(2) GPON技术
GPON技术由ITU在APON技术的基础上发展而来, 沿用了APON的标准协议框架, 增加了GEM这一新的TC层帧封装方式, 对Qo S和OAM有严格规定, 承载TDM业务的能力较强, 协议相对复杂。GPON技术近期发展较快, 各厂家GPON产品支持Internet接入、话音、IPTV、视频监控、E1等多种业务的承载, 能基本满足运营商远程维护管理的需求, 但目前在互通性方面需进一步完善。
10G-GPON是在现有GPON基础上的进一步演进, 具备带宽更高、支持接入的业务更多和传输距离更远的特点。虽然目前还未商用, 但作为引领下一代接入网发展的主流PON技术有很大的市场发展空间。
1.2 PON接入技术发展趋势
(1) EPON向10GEPON演进
运营商的FTTH (光纤到户) 建设带动PON技术和市场更加成熟的同时, 也加速了下一代PON技术的商用进程。下一代PON接入技术的主要标准之一为IEEE提出的10GEPON标准, 10G EPON满足了在现有光纤上增加更多客户和带宽的需要, 有望在2010年底实现商用。
(2) GPON向NGAPON演进
NGAPON的发展可以分为两个阶段, 即NGA1PON和NGA2PON。
NGA1PON与目前的GPON标准兼容, 可实现网络的平滑过渡, 包括10GGPON和WDM-PON, 其中非对称 (下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s) 的10GGPON将成为现期的一种过渡技术。WDM-PON在技术上有很多优势, 包括能透明传输各种协议的所有业务流, 不需改变物理设备就可以升级带宽, 可以较好地解决安全问题, 但WDM-PON中可用波长数目有限。
NGA2PON不考虑对目前GPON网络的兼容性, 而是高速率、长距离和大分光比的WDM-PON与TDM-PON相结合的混合PON网络。
(3) 两种技术的融合——WC-PON
随着光编解码技术取得突破性的发展, OCDMA-PON (光领域的CDMA) 的实现成为可能, 可以更好地解决传统TDM-PON中的一系列问题。但是OCDMA也存在一些缺点, 如码长序列有限, 码间串扰随着码长增加明显增加等。如果能够综合WDM-PON和OCDMA-PON的优势, 则可以在网络承载能力、复用、对称性和安全性方面取得全面的突破, 这种混合PON技术将成为光接入技术的发展趋势。
2 PON网络结构
2.1 PON组网结构
典型的PON系统由局侧OLT (光线路终端) 、用户侧ONU (光网络单元) 以及ODN (光分配网络) 组成, ODN由单模光纤和光分路器、光连接器等无源光器件组成。PON组网结构见图2。
2.2 PON系统组成
2.2.1 OLT光线路终端
一般位于局端, 是整个PON系统的核心设备, 向上提供接入网与核心网/城域网的高速接口, 向下提供面向无源网络的一点对多点的PON接口, 以广播方式向各ONU发送数据。OLT是PON系统的控制中心, 提供网络集中和接入的功能, 针对用户Qo S的不同要求进行带宽分配、网络安全控制和管理配置。
2.2.2 ONU光网络单元
O N U为网络接口单元, 采用以太网络协议, 实现以太网第二层第三层交换功能, 实现对用户数据的透明传送。也支持T D M协议, 通过E1接口来实现传统TDM话音接入。
2.2.3 ODN光分配网
O D N位于P O N网络中O L T侧S/R参考点和ONU侧R/S参考点之间。ODN可采用单级分光方式或多级分光方式, 其构成见图3。
O D N的光纤/光缆网络一般分为馈线 (主干) 光缆、配线光缆和入户光缆。
主干光缆是从OLT到光分配点 (通常光交接箱/光分纤箱) 的光纤链路。
配线光缆是从光分配点 (通常光交接箱/光分纤箱) 到用户接入点 (通常指距离用户最近的光分纤盒/箱) 的光纤链路。
入户光缆是从用户接入点 (通常指距离用户最近的光分纤盒/箱) 到ONU的光纤链路。
3 分类客户光纤接入网建设模式
3.1 分类用户业务需求分析
3.1.1 集团/商用客户需求分析
行政类用户
如市委、市政府等行使管理职权的部门。随着政府上网工程的逐步展开, 行政类用户 (如政府、公安、税务、财政局、检察院、武警、教育等系统部门) 对Internet、多媒体会议等需求将会有较大增长。
金融类电信大用户
主要包括各类银行机构、证券交易和保险公司。该类用户一般对于商务处理、电子商务以及虚拟专用网业务的应用较多。用户特点是以高速数据传输为主, 实时性和可靠性要求高、传输突发性大。
医疗结构
随着未来多媒体业务的展开, 其中远程医疗是未来解决医疗人员匮乏、医疗手段相对落后的较好的方式。
高等院校和中学
由于工作需要及其自身具有较高文化素质, 对于多媒体业务需求呈现多样化, 例如信息检索、局域网互联、电子邮件、远程教育等。
星级宾馆、智能写字楼、企业集团等大客户
在解决电话业务需求之后, 对于多媒体业务的需求主要侧重于局域网互联、多媒体信息点播、事务处理、电子邮件等。
3.1.2 公众住宅用户需求分析
公众住宅用户需求呈现出的大带宽、高速率、综合化的业务发展趋势, 对语音、宽带、视频业务的综合接入需求, 大大推进了F T T H的建设。
城市新建住宅小区是F T T H建设的重点。构建信息化社区, 实现全业务覆盖, 打造智能家庭是新建小区、高档住宅小区的发展目标。
3.1.3 宽带专线用户需求分析
企业信息化建设与应用水平日益提高, 形成了对通信网络资源的更大需求, 要充分考虑为这部分专线客户提供足够的带宽资源, 为企业信息化建设创造良好的外部环境。光纤可为宽带专线用户提供快速、高效、便捷的通信网络资源。
3.2 带宽需求分析
随着宽带技术、流媒体技术的快速发展, IPTV、视频监控、网络游戏等高带宽业务普遍应用, 对网络带宽提出了更高要求。
预计未来1~3年, 单用户带宽需求为下行带宽10M~20M, 上行带宽3M~4M;如果考虑家庭可能有多路标清或高清电视, 3~5年接入带宽达到下行20~30M, 上行4~8M。
3.3 客户分类建设模式
3.3.1 集团客户建设模式
集团及商企客户接入应按高标准建设, 积极采用PON技术实现FTTB/O (光纤到楼/办公室) , 为保证其高可靠性, 可通过PON双纤保护或主备双分光路由来实现业务保护, 用户局域网可直接接入ONU;在业务需求明确且投资效益合理的情况下, 可采用FTTO方式进行建设。
集团及商企客户语音接入较为密集, 也可通过MSTP环网等有保护的传送方式接入IP城域骨干网, 以确保大客户语音通信安全。
商企客户接入应结合带宽需求及资源现状, 在客户相对集中的写字楼、工业园区、网吧集中区、商贸区等, 如用户带宽需求不高, 可以采用PON方式进行接入。
3.3.2 公众客户建设模式
公众客户根据业务需求和驻地网资源状况, 优先采用基于PON的FTTH或FTTB (PON+LAN) 模式, 实现语音和数据的综合接入。
FTTH (PON) 建设模式
ONU采用壁挂式设备箱安装, 置于用户室内相对隐蔽且便于维护的位置, 综合布线时, 用户信息面板尽量部署在用户室内, 避免安装在门口或楼道内。若为新建楼宇, 需尽早和开发商协商解决用户室内光纤的综合布线。
FTTB (PON+LAN) 建设模式
对于开发商已建设五类线的新建住宅区, 可采用FTTB (PON+LAN) 方式进行建设, 光缆直接推进到用户楼宇。
ONU安装位置优选弱电间或设备间, 次选大楼楼道或竖井内机柜, 楼内部署困难时, 可部署在小区基站或室分机房或采用建设室外机柜的方式。
需要指出, 当采用FTTx方式时, ONU上联OLT可利用基站空闲资源, 但基站资源使用应坚持移动业务优先原则。
4 PON网络规划设计
4.1 PON网络建设原则
随着PON技术的日臻完善和规模商用, 选择PON技术实施宽带接入网的建设, 实现宽带提速升级, 全面推进FTTx建设成为各大通信运营商的主流选择。对移动运营商而言, 目前主要采用GPON技术实施FTTx建设, 网络建设要遵循以下原则:
保护投资
在满足客户当前需求同时综合考虑未来业务扩展需要, 以及网络运维成本等因素, 充分保护当前投资, 提高资金使用效率。
可靠性
网络系统应根据业务和客户需求, 进行可靠性设计, 保证高可靠性。
易扩展
FTTx网络规划时要充分考虑向FTTH接入的演进, 保证FTTx网络的易扩展性。
标准化
系统设计应遵循所有相关的ITU、IEEE标准, 同时还应支持国内行业标准和中国移动制订的相关企业标准、规范、要求等。
4.2 OLT设备部署
OLT设备的用户容量集成度较高, 上联带宽需求大, 一般集中部署在靠近承载网的汇聚机房, 对配套资源需求较少, 也便于设备的集中管理维护, 节约网络上联所需传输资源。因此, 在覆盖范围允许的情况下尽量OLT设置在传输汇聚机房。建议OLT覆盖半径应不大于10KM (链路长度不大于15KM) 。
部分区域如在客户、业务密集区域, 可根据实际情况将O L T下沉放置在客户侧, 充分利用光缆、机房、供电配套等资源条件, 选择区域内现有机房 (如基站机房等) 作为OLT设备的放置点, 原则上不为O L T的设置新建机房。
移动运营商建设GPON网络时, 建议只部署一个厂商的OLT及配套的ONU、分光器等设备。
4.3 ONU设备部署
ONU的安装位置较为灵活, 不需要专门的机房, 可根据用户需求和建设模式选择安装位置, 大体可分为:安装在光交间内、安装在楼道/竖井内、安装在用户区 (终端箱内或壁挂、台面安装) 。ONU供电采用220V交流市电, 断电时用户语音需求可用GSM/3G替代。
4.4 ODN设计和部署
4.4.1 光分路器的选择与设置
光分路器的设置位置直接影响光缆芯数的需求。在实际组网设计时, 应综合考虑线路成本、OLT设备PON口成本、维护成本、可扩展性等因素, 尽量采用一级分光, 以减少故障点、便于故障定位和系统优化。
工程设计中, 分光比和分光器的数量, 需要结合用户带宽需求、ONU端口数、ONU数量和分布进行综合考虑。若用户带宽需求增加, 可通过增加光分路器数量进行优化, 降低光分路比, 提高用户带宽。
用户需求带宽计算公式为:
∑所有业务 (业务分配带宽×业务用户比率×集中比×流量占空比) ×总用户数/带宽冗余系数。
--上网业务:普通上网业务集中比为50%, 流量占空比按50%计算, 系统内带宽冗余系数按80%计取;典型高带宽业务如IPTV媒体流则不取流量占空比。
--语音业务:普通用户话务量每线约为0.031Erl, 每用户带宽按100kbit/s取定。
下面举例说明, 若某小区用户带宽需求有两种:70%用户带宽需求为2Mbit/s, 主要为普通上网业务;3 0%用户带宽需求为8Mbit/s, 主要包含IPTV业务。则该小区上网带宽需求为宽带用户数× (2Mbit/s×70%×50%+8Mbit/s×30%) ×50%/80%, 语音带宽需求为窄带用户数×0.1Mbit/s×0.031/80%。若已知1个PON口下行线路有效带宽约1000Mbit/s, 可求出PON口的需求总数, 即工程初期最少配置分光器的个数。
4.4.2 ODN的光功率计算方法
O D N的光功率预算是G P O N网络规划中非常重要的一个环节。O D N网中光纤链路损耗包括了S/R和R/S (S:光发信参考点;R:光收信参考点) 参考点之间所有光纤和无源光元件 (光分路器、活动连接器、光接头等) 所引入的损耗。
光纤链路损耗采用最坏值法计算, 光通道衰减计算公式如下:
(ODN光链路衰减+Mc) ≤系统允许的衰减
公式中:
Mc:光纤富余度。
计算时相关参数取定如下:
--光纤衰减:1310nm波长时, 取0.36d B/km;1490nm波长时, 取0.22d B/km。
--光活动连接器插入衰减取0.5d B/个。
--光纤熔接接头衰减取定:分立式光纤接头衰减取双向平均值为0.08d B/每个接头, 带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为0.2d B/每个接头。
--冷接子双向平均值取0.15d B/每个接头。
--分光器插入衰减参数取定见表2。
(6) 光纤富余度Mc:当传输距离≤5km时, Mc不少于1d B;当传输距离≤10km时, Mc不少于2d B;当传输距离>10km时, Mc不少于3d B。
4.4.3 光功率计算实例
某厂家OLT设备的GPON口发送光功率为0.5~5.0d Bm, ONU的接收灵敏度最大值为-2 7 d B m, 按照最坏值法进行传输指标核算, O L T-O N U之间的传输衰耗不应大于27.5d B。实际方案中ONU距离OLT约2公里, 一级2:16分光, 共经过3个活动连接器, 则全程衰耗为21.22d B, 小于27.5d B, 计算如下:
结论:通过光纤链路衰耗核算, 可确定ODN的传输距离和网络结构。为保证一定的传输距离, 必须尽量减少ODN网络中的光纤适配耦合次数 (活接头数量) , 尽量减少光缆分歧次数。
5 结束语
伴随着运营商网络运营的需要以及技术的发展趋势, 整个电信网面临着网络结构扁平化、运营管理维护智能化、网络融合带来的业务综合承载化以及网络高可靠性的趋势, 作为网络端到端一部分的宽带光纤接入网技术已成为未来通信网发展的关键, 是今后一段时期内国际通信技术研究、开发和建设的热点。采用宽带光纤接入网是光纤通信发展的必然趋势。
摘要：随着互联网的迅猛发展, 新业务层出不穷, 人们对接入带宽的需求越来越高, 而宽带光纤接入技术的快速发展, 为实施接入网络的转型升级, 加速FTTx建设奠定了基础。作为移动运营商, 为克服城区铜缆资源缺乏的不足, 积极采用新的光纤接入技术, 为用户提供高带宽、多业务的综合接入能力, 是适应业务发展需求, 应对市场环境变化, 促进网络转型的重要举措之一。本文主要结合当前宽带光纤接入技术和业务需求, 对移动运营商PON技术的应用和网络建设进行了探讨。
关键词：宽带光纤接入,需求,PON部署,ODN设计
参考文献
[1]王庆, 胡卫等.光纤接入网规划设计手册.人民邮电出版社.2009
PON技术的特点与发展 篇9
2010年1月13日, 国务院常务会议决定加快推进电信网、广播电视网和互联网的三网融合。这将进一步加强电信、广电运营商在宽带接入领域的竞争, 加速光纤宽带网络的升级改造和PON技术的发展。2010年3月17日, 工业和信息化部、国家发展和改革委员会等7部委也联合印发《关于推进光纤宽带网络建设的意见》的文件, 以加快光纤宽带网络建设, 提升信息基础设施能力, 引导宽带应用的发展和创新。
在如此背景之下, PON技术将无疑成为人们关注的焦点, 本文就为大家介绍一下PON技术的特点与发展。
PON全称Pas s ive OpticalNe rw ork翻译成中文即无源光网络, 由此可见PON最大的特点是无源。何谓无源, 即从中心局到客户家中整个过程全部无源, 中间通过一个无源的光分离器 (Passive Optical Splitte r) 将局端的光纤信号物理分光, 再接入用户家中, 而这个无源设备是不需要电源和配置的, 只是一个物理的东西, 这也就是PON与传统接入技术的本质区别。
目前我们可以看到的PON的标准有很多, 总体来说是走了两个分支, 一个是在ATM的基础上由ITUT组织制定并逐步发展而来, 包括APON (ATM-PON) , BPON (Broadband-PON) , 最终过渡到GPON (Gigabit capable-PON) , 一个是在Ethe rne t的基础上由IEEE组织制作定并过渡而来, 主要是EPON (Ethe rne t-PON) 。
作为当今主流的两种PON技术, 我们来的比较一下GPON和E-PON。
标准:
GPON符合ITUT的标准而EPON是IEEE指定的标准。
本项结论:相等
速率:
EPON提供固定上下行1.25 Gbps, 采用8b/10b线路编码, 实际速率为1Gbps
GPON支持多种速率等级, 可以支持上下行不对称速率, 下行2.5Gbps或1.25Gbps, 上行1.25Gbps或622 Mbps, 根据实际需求来决定上下行速率, 选择相对应光模块, 提高光器件速率价格比。
本项结论:GPON优于EPON
分光比:
分光比即一个OLT (OpticalLine Terminal) 光线路终端带多少个ONU (OpticalNe tw orkUnit) 光网络单元即用户端
EPON标准定义分路比1:32。
GPON标准定义分路比下列几种1:32;1:64;1:128
其实, 技术上EPON系统也可以做到更高的分路比, 如1:64, 1:128, EPON的控制协议可以支持更多的ONU。分路比主要是受光模块性能指标的限制, 大的分路比会造成光模块成本大幅度上升;另外, PON插入损失15~18dB, 大的分路比会降低传输距离;过多的用户分享带宽也是大分路比的代价。
本项结论:GPON提供多选择性, 但是成本上考虑优势并不明显
最大传送距离:
GPON系统可支持的最大物理距离, 当光分路比为1:16时, 应支持20km的最大物理距离;当光分路比为1:32时, 应支持10km的最大物理距离。
EPON与此相同:
本项结论:相等
QOS (QualityofSe rvice)
EPON在MAC层Ethe rne t包头增加了64字节的MPCP多点控制协议 (multipointcontrolprotocol) , MPCP提供了对P2MP拓扑架构的基本支持, 但是协议中并没有对业务的优先级进行分类处理, 所有的业务随机的竞争着带宽
GPON则拥有更加完善的DBA, 具有优秀QoS服务能力。
本项结论:GPON优于EPON
运营、维护OAM:
EPON没有对OAM进行过多的考虑, 只是简单的定义了对ONT远端故障指示、环回和链路监测.并且是可选支持。
GPON在物理层定义了PLOAM (Phys icalLaye r OAM) , 高层定义了OMCI (ONTManagementandControlInterface) , 在多个层面进行OAM管理.PLOAM用于实现数据加密、状态检测、误码监视等功能.OMCI信道协议用来管理高层定义的业务, 包括ONU的功能参数集、T-CONT业务种类与数量、QoS参数, 请求配置信息和性能统计, 自动通知系统的运行事件, 实现OLT对ONT的配置、故障诊断、性能和安全的管理。
本项结论:GPON优于EPON
链路层封装和多业务支持:
EPON沿用了简单的以太网数据格式, 只是在以太网包头增加了64字节的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配, 带宽轮讯, 自动发现, 测距等工作。对于数据业务以外的业务 (如TDM同步业务) 的支持没有作过多研究。很多EPON厂家开发了一些非标准的产品来解决这个问题, 但是都不理想, 很难满足电信级的QoS要求。
GPON基于完全新的传输融合 (TC) 层, 该子层能够完成对高层多样性业务的适配, GPON的TC层本质上是同步的, 使用了标准的8kHz (125μm) 定长帧, 这使GPON可以支持端到端的定时和其他准同步业务, 特别是可以直接支持TDM业务, 就是所谓的Native T-DM, GPON对TDM业务具备“天然”的支持。
本项结论:对多业务的支持GPON的TC层要比EPON的MPCP强大
EPON和GPON各有千秋, 从性能指标上GPON要优于EPON, 但是EPON拥有了时间和成本上的优势, GPON正在迎头赶上, 展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁, 应该是共存互补。对于带宽、多业务, QoS和安全性要求较高以及ATM技术作为骨干网的客户, GPON会更加适合。而对于成本敏感, QoS, 安全性要求不高的客户群, EPON成为主导。
再来看一下我们传统的宽带接入技术, 有最早的64k电话拨号上网, 到2b+ISDN, 可以电话和上网同时进行, 最大带宽可以到128k, 可以满足一些基本的上网浏览网页的功能。ADSL的出现是铜缆电话线接入的革命性的一个里程碑, 把带宽提升到了下行8M, 上行800k的速率, ADSL2+在ADSL的基础上扩展了频谱宽度, 使得上下行速率可以达到24M和3M, 这个带宽基本可以满足我们的普通视频和上网的需要, 但是对于高清视频节目, 这个带宽就有点力不从心了, 于是目前XDSL最新的VDSL2的出现把最大频谱宽度扩展到30M, 上下行速率提供到理论上的100M, 这个也是目前我们铜缆接入的最大带宽了, 但是同时带来的致命问题就是随着频谱宽度的增加, 铜缆中的传绕也急剧增加, 造成的直接后果就是传输距离太短, 超过1km就与我们的ADSL相差无几了。而目前看到的铜缆市场发展到现在也基本上没有更大的发展空间了。由此可见“光进铜推”将会是大势所趋, 光接入将逐步取代现有的铜缆市场, 相信不久的将来我们家家都会是光纤入户, 而EPON和GPON技术, 都将因其传输容量大、传输距离长、传输质量高、可靠性好、维护成本低、抗电磁干扰和保密性强等一系列优点, 以互补的形式逐渐取代传统的接入方式。
据悉, 在三网融合和PON技术产业化成熟的大背景下, 国内包括中国电信、中国移动、中国联通在内的各大运营商都在大力发展各自旗下的PON业务。2010年全国基于PON技术的光纤接入将占据宽带接入的80%以上, 预计本年度国内运营商光纤接入全年建设量将达到5500万线。