1引言
接入網（AN）是泛指用戶網絡接口（UNI）與業(yè)務節(jié)點接口（SNI）間實現傳送承載功能的實體網絡，其目標是建立一種標準化的接口方式，以一個可監(jiān)控的接入網絡，使用戶能夠獲得話音、租用線業(yè)務、數據多媒體、有線電視等綜合業(yè)務。接入網連接本地交換局和用戶，是用戶和骨干網之間的界面。
寬帶應用的不斷發(fā)展造成了寬帶骨干網與接入網之間的瓶頸。近幾年，為了適應市場發(fā)展需求，加之網絡經濟的泡沫和電信運營商的大量投入，網絡容量一再擴容，網絡帶寬一再提高，寬帶骨干網已經出現網絡容量大大超過業(yè)務需求的現象，因此只有實現寬帶接入才是出路。
2傳統(tǒng)的接入方式
撥號接入技術與交換設備和用戶終端設備相比，自Alexander Graham Bell起就沒什么大的變化。本地交換自引入自動交換和路由技術以來變得越來越快，也越來越可靠，交換設備的發(fā)展也正好迎合了用戶終端設備的發(fā)展。PC的運行速度由5年前的100 MHz飛速發(fā)展到現在的2 GHz，1 GHz的以太網卡現在也已商用。隨著網絡終端速率的快速增長和大量LAN的增加，撥號接入技術由于受到固有的56 kbit/s的限制，已經越來越不能滿足人們接入的需要。
為了解決接入網的瓶頸問題，提高用戶的接入帶寬，引入了不對稱數字用戶線（ADSL）。ADSL的一個最大優(yōu)點就是不需要改變接入網中現有的設備，只需在線路兩側安裝ADSL調制解調器即可。ADSL利用4 kHz以上的非語音頻率作為傳輸數據信號的專用通道。ADSL的上行速率和下行速率是不對稱的，數據通道中，下行帶寬占絕大部分。在普通電話雙絞線上，ADSL典型的上行速率為16~640 kbit/s，下行速率為1.544~8.192 Mbit/s，傳輸距離為3~6 km。盡管ADSL的速率比撥號接入有了很大的提高，但它還是不能提供像視頻點播等需要大帶寬的服務。
超高速數字用戶環(huán)路（VDSL）作為下一代銅線接入技術，其國際標準正在制定。在一對普通電話雙絞線上VDSL提供的典型速率為上行1.6~2.3 Mbit/s，下行12.96~55.2 Mbit/s（目前最高達到155 Mbit/s），速率比ADSL高約10倍，但傳輸距離比ADSL低得多，典型的傳輸距離為0.3~1.5 km。通過采用光纖到路邊，再通過銅線接入到用戶的方式可以克服距離限制。VDSL可同時傳送多種寬帶業(yè)務，如高清晰度電視（HDTV）、高清晰度圖像通信以及可視化計算等，但VDSL并沒有繼承ADSL的優(yōu)點，需要對現有網絡設備進行較大的改造。
3無源光網絡
相對于VDSL，另一個理想的接入網就是無源光網絡（PON）。PON從本地交換局到用戶形成一個樹型結構，兩者之間只包括無源器件，像無源耦合器(見圖1)。在本地交換局，光鏈路終端（OLT）發(fā)送數據到用戶終端或光網絡單元（ONU），OLT也接收從ONU發(fā)回的數據。PON相對于VDSL的最大優(yōu)點就是在本地交換局和用戶之間不需要任何的有源器件，就像ADSL一樣。
PON是未來接入網發(fā)展的方向。目前PON中的用戶平均可以獲得20 Mbit/s的速率，在需要的情況下可以達到更高。而且，PON的升級非常方便，只需要更新交換局和用戶的終端設備即可，不需要對光纖本地環(huán)線進行改造。
3.1下行技術
如前所述，PON系統(tǒng)中，由一個OLT和多個ONU構成一個樹型結構。下行方向，PON以廣播的方式進行，信號由OLT發(fā)出，經過光纖到達無源光分路器，然后被平均分成N份發(fā)送到各個支路。因為多個ONU共享OLT發(fā)出的信號，所以ONU接收到的光信號只是OLT發(fā)出光信號的一部分。
3.2上行技術
PON的上行技術相對較復雜。由于從OLT到各個ONU之間的光纖長短不一，每路上行光信號的時延和衰減都不一樣，為了避免信號碰撞，引入了測距協(xié)議。測距主要是使OLT測出到每個ONU的延時時間。在OLT上電工作的時候，發(fā)送一個信號到各個ONU，然后ONU發(fā)回一個響應，OLT發(fā)送數據和接收數據的時差就是每個ONU的延時，將它作為ONU發(fā)送數據的偏移時間，來避免上行數據的碰撞。
上行技術的另一個問題就是噪聲漏斗效應，每個ONU產生的噪聲通過光耦合器發(fā)送到OLT，在OLT匯聚形成強大的噪聲干擾，降低了接收機的靈敏度，所以需要一種有效的機制來降低這種噪聲干擾。目前的解決方案是在ONU不發(fā)送數據的時候關閉激光器，但是由于激光器的動態(tài)特性，當傳輸速率非常高的時候，激光器的預偏置時間將變得非常小，而這在實際應用中很難實現。
4FSAN
為了形成一種統(tǒng)一的接入網標準，1995年7家電信公司成立了后來名為全服務接入網（FSAN）的G7（Group 7）。FSAN的目標就是促成制定一種全球接入網設備的標準，以便降低設備的費用。FSAN下設兩個委員會，其中一個重點研究PON技術，通過ITU發(fā)布了Broadband PON（BPON）的7項標準建議（G.983）。另一個承擔VDSL的研究。
4.1BPON
Broadband PON是目前全球無源光網絡的標準，它由ATM PON（APON）發(fā)展而來。BPON提供155 Mbit/s和622 Mbit/s的對稱和非對稱的傳輸速率，在這些速率下最大可接32個ONU，最遠傳輸距離20 km。在下行方向，采用廣播方式將數據傳送到所有ONU。在上行方向，為了解決數據碰撞，采用了帶測距的時分復用（TDMA）協(xié)議。OLT是系統(tǒng)的主要部分，所有的ONU只有在得到OLT的授權后才可以發(fā)送數據。動態(tài)帶寬分配和波分復用是未來解決上行問題的發(fā)展方向。
BPON放棄了32個ONU的限制，通過在不發(fā)送數據的時候關閉激光器來解決噪聲漏斗效應。
4.2GPON
FSAN同時也在制定下一代PON的規(guī)范，就是GPON，它的下行速率可以達到1.244 Gbit/s和2.488 Gbit/s，同時上行速率也可以達到155 Mbit/s，622 Mbit/s或者更高。通過采用前向糾錯（FEC）獲得2～3 dB的額外增益，傳輸距離可以達到60 km，可連接64個ONU。GPON采用與BPON不同的關閉激光器技術，GPON分配給激光器的預偏置時間是16 ns。這樣FSAN將預偏置時間從155 Mbit/s的13 ns和622 Mbit/s的3.22 ns提高到了16 ns。同時，通過提高OLT發(fā)射器的發(fā)射功率，將ONU的接收靈敏度從BPON的－33 dB降到了－22 dB，這樣雖然提高了OLT設備的費用，但同時降低了所有ONU設備的費用，也就降低了總的設備費用。
5最新的研究SuperPON
目前最新的PON研究方向是SuperPON。SuperPON分支比可達2 048，使用兩級光放大器（位于交換局和饋線與配線之間即分支點）使距離達到100 km，為了保證用戶有足夠的帶寬，比特率也相應提高，下行2.5 Gbit/s，上行311 Mbit/s。下行方向采用EDFA光纖放大器，比較簡單，上行方向則不同，位于饋線與配線之間即分支點處的上行放大器接入來自多個ONU的輸入，是漏斗噪聲的匯合點，但由于上行方向為突發(fā)工作模式，可以安排上行放大器在有TDMA分組通過時才工作，以減小漏斗噪聲的影響。EDFA時間常數太長不適合這種運用，而且上行1 310 nm波長也不是EDFA能勝任的，SOA（半導體光放大器）開關時間為ns量級堪當此用，但在PON中SOA需要有足夠增益，這有賴于高驅動電流控制。SOA工作狀態(tài)的切換由OAM根據ONU-ID（ONU識別符）控制。突發(fā)傳輸的直流電平波動問題因加入放大器而變得更嚴重，另外需要對大量ONU高效快速輪詢，這些都是SuperPON需要解決的。
6結束語
本文給出了接入網的概要，介紹了PON系統(tǒng)的工作原理和FSAN的一些工作，也描述了目前（BPON）和將來（GPON）的PON標準和規(guī)范。
摘自 《中國有線電視》
