寬帶光纖接入網(wǎng)技術

寬帶光纖接入網(wǎng)技術（丁瑋）
    接入網(wǎng)處于整個電信網(wǎng)的網(wǎng)絡邊緣，用戶的各種業(yè)務通過接入網(wǎng)進入核心網(wǎng)。近年
來，核心網(wǎng)上的可用帶寬由于SDH的發(fā)展而迅速增長，用戶側的業(yè)務量也由于Internet
業(yè)務的爆炸式增長而急劇增加，作為用戶與核心網(wǎng)之間橋梁的接入網(wǎng)則由于入戶媒質的
帶寬限制而跟不上骨干網(wǎng)和用戶業(yè)務需求的發(fā)展，成為用戶與核心網(wǎng)之的接入“瓶頸”。
骨干網(wǎng)上的巨大帶寬如果得不到充分利用，也是一種投資的浪費。因而，接入網(wǎng)的寬帶
化成為亟待解決的問題。但是，接入網(wǎng)在整個電信網(wǎng)中所占投資比重最大，且對成本、
政策、用戶需求等問題都很敏感，因而技術選擇五花八門，沒有任何一種技術可以絕對
占據(jù)主導地位。盡管在接入網(wǎng)的建設中存在不少的爭議問題，但毋庸置疑的一點是：發(fā)
展光纖接入是解決接入網(wǎng)寬帶化的最根本和行之有效的辦法，光纖應盡量向用戶延伸，
盡量靠近用戶。
    接入網(wǎng)光纖化并不等于寬帶化，而只是寬帶化的一個前提�？梢哉f，目前各個國家
的接入網(wǎng)都已經(jīng)有了不同程度的光纖化，但是大多數(shù)仍只支持以話音為主的窄帶業(yè)務，
例如應用最為廣泛的IDLC系統(tǒng)。光纖接入網(wǎng)的寬帶化仍是一個值得思考的問題。寬帶光
纖接入網(wǎng)技術主要可以分為以下三種：寬帶有源光接入，寬帶無源光接入以及基于光纖
同軸混合網(wǎng)（HFC）的Cable Modem。
* SDH技術在接入網(wǎng)中的應用
    在各種寬帶光纖接入網(wǎng)技術中，采用了SDH技術的接入網(wǎng)系統(tǒng)是應用最普遍的。這
種系統(tǒng)可稱之為有源光接人，主要是為了與基于無源光網(wǎng)絡（PON）的接入系統(tǒng)相對比。
有數(shù)字表明：目前55％到用戶的光纖采用的是SDH技術，在兩年內將有73％連到用戶的
光纖采用SDH技術。SDH技術自從90年代引入以來，至今已經(jīng)是一種成熟、標準的技術，
在骨干網(wǎng)中被廣泛采用，而且價格越來越低。在接入網(wǎng)中應用SDH技術，可以將SDH技術
在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢和技術優(yōu)勢帶入接入網(wǎng)領域，充分利用SDH同步復用、標準
化的光接口、強大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡拓撲能力和高可靠性帶來的好處，在接入網(wǎng)的
建設發(fā)展中長期受益。
    但是，干線使用的機架式大容量SDH設備不是為接入網(wǎng)設計的，如直接搬到接入網(wǎng)
中使用還比較昂貴，接入網(wǎng)中需要的SDH設備應是小型、低成本、易于安裝和維護的，
因此應采取一些簡化措施，降低系統(tǒng)成本，提高傳輸效率，更便于組網(wǎng)。并且，接入網(wǎng)
中的SDH已經(jīng)靠近用戶，對低速率接口的需求遠遠大于對高速率接口的需求，因此，接
入網(wǎng)中的新型SDH設備應提供STM－0子速率接口。目前，一些廠家已經(jīng)研制出了專用于
接入網(wǎng)的SDH設備，有著很好的發(fā)展前景。
    SDH技術在接入網(wǎng)中的應用雖然已經(jīng)很普遍，但仍只是FTTC（光纖到路邊）、FTTB
（光纖到樓）的程度，光纖的巨大帶寬仍然沒有到戶。因此，要真正向用戶提供寬帶業(yè)
務能力，單單采用SDH技術解決饋線、配線段的寬帶化是不夠的，在引入線部分仍需結
合采用其它竟帶接入技術�？煞謩e采用FTTB／C＋XDSL、FTTB／C＋Cable Modem、 FTTB
／C+局域網(wǎng)接入等方式分別為居民用戶和公司、企業(yè)用戶提供業(yè)務。
    接入網(wǎng)用SDH的最新發(fā)展方向是對IP業(yè)務的支持。這種新型SDH設備配備了LAN接日，
將SDH技術與低成本的LAN技術相結合，提供靈活帶寬，解決了SDH支路接口及其凈負荷
能力與局域網(wǎng)接口不匹配的問題，主要面向商業(yè)用戶和公司用戶，提供透明LAN互連業(yè)
務和ISP接人，很適合目前數(shù)據(jù)業(yè)務高速發(fā)展的需求。目前已有一些廠家（如朗訊）開
發(fā)出了這種設備。
* 基于ATM的無源光網(wǎng)絡（ATM  PON）
    在寬帶光纖接入技術中，電信運營者和設備供應商普遍都認為 ATMPON是最有效的，
它既能提供傳統(tǒng)業(yè)務又提供先進多媒體業(yè)務的寬帶平臺。從1995年開始，世界上一些有
影響力的運營者和設備供應商就開始開發(fā)以ATM PON為核心技術的全業(yè)務接入網(wǎng)（FSAN）
的要求和技術規(guī)范。FSAN組織由20個在寬帶接入系統(tǒng)方面達成共識的電信公司和設備供
應商組成，例如NTT、BT、Bellsouth和法國電信等。1998年8月，ITU采納了FSAN提出的
基于PON的寬帶光接入網(wǎng)規(guī)范共制定了建議G.983.1。
    ATM PON最重要的特點就是其無源點到多點式的網(wǎng)絡結構。光分配網(wǎng)絡中沒有有源
器件，比有源的光網(wǎng)絡和銅線網(wǎng)絡簡單，更加可靠，更加易于維護。特別是如果FTTH
（光纖到家）大量使用，有源器件和電源備份系統(tǒng)從室外轉移到了室內，對器件和設
備的環(huán)境要求可以大大降低，維護周期可以加長。維護成本的降低，最終將使運營者
和用戶雙方受益。而且APON的標準化程度很高，使得大規(guī)模生產(chǎn)和降低成本成為可能。
此外，ATM統(tǒng)計復用的特點也使ATM PON能比TDM方式的PON服務于更多的用戶，ATM的QO
S優(yōu)勢也得以繼承。
    目機 ATM PON除了NTT在日本和Bellsouth在亞特蘭大的一些典型的試驗系統(tǒng)外，
并沒有得到很大的商用發(fā)展。其主要原因在于APON的成本居高不下。NTT在1995年曾
經(jīng)作過一個預測，認為到2000年APON的每線相對成本將與銅線成本可比，但事實證明
APON的成本并沒有如此明顯的下降趨勢。其主要原因是市場有限。但是，隨著用戶需
求的增加、產(chǎn)品規(guī)模的提高，新技術的采用將會給每線的設備和安裝成本帶來顯著的
下降，若年產(chǎn)量到百萬單元，則某些芯片成本可望降低10倍。而且由于APON的標準化
程度高實現(xiàn)分離光元件的集成可能將成本減少950，APON成本可望比PDH／SDH接入系統(tǒng)
低20％－40％。
    除了經(jīng)濟性的問題，ATM PON還面臨著其它問題。G.983定義的ATM PON系統(tǒng)主要面
對寬帶業(yè)務，并沒有考慮對窄帶業(yè)務的支持。窄帶并沒有考慮對窄帶業(yè)務的支持。窄
帶業(yè)務如何與寬帶業(yè)務綜合在基于ATM的傳送平臺上是一個值得思考的問題。例如APON
應用于FTTC情況下，則采用APON＋IDLC可能是一種比較實際的解決方案，IDLC系統(tǒng)綜
合窄帶業(yè)務，APON的ONU提供寬帶業(yè)務和窄帶業(yè)務的V5接口電路仿真，即窄帶接入網(wǎng)通
過寬帶接入網(wǎng)承載的方式。而在FTTH／B情況下，由于ONU服務用戶數(shù)很少，這種方式
就不適用，需考慮其它方法。
    此外，與有源光接入系統(tǒng)一樣，ATM PON系統(tǒng)目前也達不到FTTH的應用程度，同樣
存在著需與其它技術相結合解決引入線寬帶化的問題。
* Cable Modem
    Cable Modem技術是在混合光纖同軸網(wǎng)（HFC）上發(fā)展起來的。由于有線電視的普
及，同軸電纜基本已經(jīng)入戶�；�于這一有利條件，有線電視公司推出了基于光纖和同
軸電纜混合網(wǎng)絡的接入技術一HFC，同電信部門爭奪接入市場。HFC出現(xiàn)的初期主要致
力于傳統(tǒng)話音業(yè)務的傳送。但是，隨著許多地方試驗的相繼失敗，目前有線電視運營
者已經(jīng)放棄在HFC上傳送傳統(tǒng)話有業(yè)務，轉向Cable Modem，在HFC上進行數(shù)據(jù)傳輸，
提供Internet接入，爭奪寬帶接入市場。
    目前商用化的 Cable Modem所采用的標準都是由多媒體電纜網(wǎng)絡系統(tǒng)（MCNS）組
織制定的關于在HFC上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的一系列標準。該標準組織的成員多是有線電視
運營商，其制定標準的目的是以最低的成本和最短的時間把產(chǎn)品投放市場，因此該組
織制定的標準力圖降低技術復雜度和成本。目前，支持MCNS制定的標準的廠商有：
ADC、3Com、Bay、Clsco、Cabletron、Com21、GeneralInstrument、Motorola、NEC、
Panasonlc、Sony、Thomson、Toshiba等。Cable Modem技術在北美應用最為廣泛，到
1998年8月底，雙向Cable Modem業(yè)務已覆蓋了北美1500萬個家庭，用戶超過3O萬。預
計到2000年北美用戶數(shù)將達300萬。在我國，北京、上海、青島等廣電部門也在對其
部分有線電視網(wǎng)絡進行改造，準備建成具有雙向通信能力的HFC試驗網(wǎng)，主要提供高
速數(shù)據(jù)接入業(yè)務。
    對于有線電視公司和新的電信運營公司來說，Cable Modem是進入寬帶接入市場
的理想選擇，而電信運營公司由于政策及業(yè)務管制等原因傾向于以ADSL及其它寬帶接
入技術來與之競爭。實際上，從純技術的角度來看，Cable Modem技術用于居民用戶
的寬帶接入，在帶寬和技術成熟度方面都具有很大的優(yōu)勢。在帶寬上，Cable Modem
用戶共享下行數(shù)據(jù)帶寬，而每一個子信道下行通道的數(shù)據(jù)吞吐量都可以達到25－40Mb
it/s，當光節(jié)點盡量靠近用戶，整個系統(tǒng)的用戶較少時，其帶寬的優(yōu)勢將非常明顯。
而且Cable Modem的開通率基本達到百分之百，不存在ADSL因線纜質量和串擾引起的
開通率低的問題，只會因為共享用戶數(shù)的增多而降低每個用戶的可用數(shù)據(jù)帶寬。
    Cable Modem技術的不足在于它不能支持電話業(yè)務，當然，這里指的是電信級的
高質量保證的電話業(yè)務，而不是以IP方式在CableModem系統(tǒng)上傳送實時語音。最重要
的不足之處是要在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡上實現(xiàn)CableModem，必須進行有線電視網(wǎng)的雙
向改造，使之成為具備雙向通信能力的網(wǎng)絡，這是一項極為昂貴的投資。于是，一些
廠商提出了電話返回式Cable Modem技術，利用電纜快速傳送下行數(shù)據(jù)，而用電話線
傳送上行數(shù)據(jù)，這種工作方式不需要對現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡作雙向改造，在雙絞線已
經(jīng)敷設到戶的居民區(qū)，電話返回式Cable Modem具有較大的發(fā)展?jié)摿Α�MCNS也在制定
這種Cable Modem的標準。
    雖然Cable Modem是有線電視部門用以向電信運營部門爭奪寬帶接入市場的主要
手段，電信運營部門也應看到這種技術的優(yōu)勢和適用性，可以面向居民用戶適當發(fā)展，
在其它寬帶接入技術暫時不能滿足用戶數(shù)據(jù)業(yè)務需求的地方，以Cable Modem來補充
不足，一旦業(yè)務雙向開放，可以更大地受益。業(yè)務如何與寬帶業(yè)務綜合在基于ATM的
傳送千臺上是一個值得思考的問題。例如APON應用于FTTC情況下，則采用APON＋IDLC
可能是一種比較實際的解決方案，IDLC系統(tǒng)綜合窄帶業(yè)務，APON的ONU提供寬帶業(yè)務
和窄帶業(yè)務的V5接口電路仿真，即窄帶接入網(wǎng)通過寬帶接入網(wǎng)承載的方式。而在FTTH
／B情況下，由于ONU服務用戶數(shù)很少，這種方式就不適用，需考慮其它方法。
    此外，與有源光接入系統(tǒng)一樣，ATM  PON系統(tǒng)目前也達不到FTTH的應用程度，同
樣存在著需與其它技術相結合解決引入線寬帶化的問題。
* Cable Modem
    Cable Modem技術是在混合光纖同軸網(wǎng)（HFC）上發(fā)展起來的。由于有線電視的普
及，同軸電纜基本已經(jīng)入戶。基于這一有利條件，有線電視公司推出了基于光纖和同
軸電纜混可以更大地受益。