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5.光纖接入技術(shù)
所謂光接入網(wǎng)（OAN）就是采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。通常，OAN指采用基帶數(shù)字傳輸技術(shù)并以傳輸雙向交互式業(yè)務(wù)為目的的接入傳輸系統(tǒng)，將來(lái)應(yīng)能以數(shù)字或模擬技術(shù)升級(jí)傳輸寬帶廣播式和交互式業(yè)務(wù)。在北美，美國(guó)貝爾通信研究所規(guī)范了一種稱為光纖環(huán)路系統(tǒng)（FITL）的概念，其實(shí)質(zhì)和目的與ITU-T所規(guī)定的OAN基本一致，只是具體規(guī)范稍有差異因而泛指時(shí)OAN和FITL兩者可以等效使用，不作區(qū)分。
光纖由于其大容量、保密性好、不怕干擾和雷擊、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，正在得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。主干網(wǎng)線路迅速光纖化，光纖在接入網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用也是一種必然趨勢(shì)。光纖接入技術(shù)實(shí)際就是在接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖傳輸介質(zhì)，構(gòu)成光纖用戶環(huán)路（FITL），或稱光纖接入網(wǎng)（OAN），實(shí)現(xiàn)用戶高性能寬帶接入的一種方案。根據(jù)ONU所設(shè)置的位置，光纖接入網(wǎng)分為光纖到戶（FTTH）、光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到辦公室（FTTO）、光纖到樓層（FTTF）、光纖到小區(qū)（FTTZ）等幾種類型，其中FTTH將是未來(lái)寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的最終形式。
5.1光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
從光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，按接入網(wǎng)室外傳輸設(shè)施中是否含有源設(shè)備，OAN又可以劃分為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）和有源光網(wǎng)絡(luò)（AON），前者采用光分路器分路，后者采用電復(fù)用器分路，兩者均在發(fā)展，但多數(shù)國(guó)家和國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-T）更注重推動(dòng)PON的發(fā)展，ITU-T第15研究組已于1996年6月通過(guò)了第一個(gè)有關(guān)PON的國(guó)際建議G.982，不少國(guó)家也已開(kāi)始或準(zhǔn)備開(kāi)始在接入網(wǎng)中大量引入OAN系統(tǒng)。目前商用的PON系統(tǒng)主要是窄帶PON（2Mbit/s以下業(yè)務(wù)），寬帶PON（BPON）尚處于研究試驗(yàn)階段，但發(fā)展勢(shì)頭很猛，值得密切注視。
有源光纖網(wǎng)絡(luò)（AON）也存在幾種形式，其中一種是以光纖替代原有的銅線主干網(wǎng)，從交換局通過(guò)光纖用V5接口連接到遠(yuǎn)端單元，然后經(jīng)銅線分配到各終端用戶，提高了復(fù)用率。這種技術(shù)本質(zhì)上還是一種窄帶技術(shù)，不能適應(yīng)高速業(yè)務(wù)的需求。另外一種形式就是有源雙星（ADS）光纖接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用有源光節(jié)點(diǎn)可降低對(duì)光器件的要求，采用性能低、價(jià)格便宜的光器件，但是初期投資較大，作為有源設(shè)備存在電磁信號(hào)干擾、雷擊以及有源設(shè)備固有的維護(hù)問(wèn)題，因而有源光纖接入網(wǎng)不是接入網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展方向。
目前光纖接入網(wǎng)幾乎都采用無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）結(jié)構(gòu)，PON成為光纖接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，它采用無(wú)源光節(jié)點(diǎn)將信號(hào)傳送給終端用戶，初期投資少、維護(hù)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)靈活，只是要求采用性能好、帶寬寬的光器件，大量的費(fèi)用將在寬帶業(yè)務(wù)開(kāi)展后支出。和AON相比，由于無(wú)源光節(jié)點(diǎn)損耗較大，因此傳輸距離較短，另外還需解決信號(hào)的同步和復(fù)用等問(wèn)題。PON中ONU到OLT的上行信號(hào)的傳輸，多采用時(shí)分多址（TDMA）、波分多址（WDMA）或碼分多址（CDMA）等先進(jìn)的多址傳輸技術(shù)。PON中上、下行信號(hào)的傳輸復(fù)用技術(shù)主要有：傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM PON），由OLT向ONU發(fā)送定時(shí)信號(hào)，保證OLT和ONU間嚴(yán)格的定時(shí)關(guān)系；頻分復(fù)用技術(shù)（FDM PON）；波分復(fù)用技術(shù)（WDMPON），不同信號(hào)采用不同波長(zhǎng)的光信號(hào)傳輸，對(duì)波長(zhǎng)的穩(wěn)定性要求極高，是目前正積極研究應(yīng)用的復(fù)用方法；ATM PON（APON），是一種基于ATM信元的TDM／TDMA技術(shù)，由于ATM在實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的復(fù)用以及適應(yīng)不同帶寬方面的靈活性，使APON成為一種結(jié)合ATM多業(yè)務(wù)多比特率支持能力和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)透明寬帶傳送能力的比較理想的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案，是未來(lái)寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向，其標(biāo)準(zhǔn)遵循ITU－TG.983建議。
OAN和FITL概念的提出正是為了達(dá)到將上述大規(guī)模用戶接入網(wǎng)投資和花費(fèi)逐漸轉(zhuǎn)向光纖的目的。總的看，在電信網(wǎng)中引入OAN或FITL的最基本的目標(biāo)有兩條。
首先是為了減少銅纜網(wǎng)的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用和故障率。其次是為了支持開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務(wù)，從而加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，增加新業(yè)務(wù)收入，補(bǔ)償建設(shè)光用戶接入網(wǎng)所需的新投資。近年來(lái)由于光器件價(jià)格的持續(xù)穩(wěn)定下降而銅纜價(jià)格的持續(xù)上升，光接入網(wǎng)的初裝費(fèi)用也已經(jīng)可以與傳統(tǒng)銅纜網(wǎng)相比，在傳輸距離大約為（2～3）km以上時(shí)已低于傳統(tǒng)銅纜網(wǎng)。
除了上述兩個(gè)基本目標(biāo)外，采用光接入網(wǎng)可以滿足用戶希望較快提供業(yè)務(wù)，改進(jìn)業(yè)務(wù)質(zhì)量和可用性的要求，也可以節(jié)約城市擁擠不堪的地下管道空間，延長(zhǎng)傳輸復(fù)蓋距離，適應(yīng)擴(kuò)大的本地交換區(qū)等其他目的，其結(jié)果當(dāng)然也把接入網(wǎng)的數(shù)字化進(jìn)一步推向了用戶。簡(jiǎn)言之，采用光接入網(wǎng)已經(jīng)成為解決電信發(fā)展瓶頸的主要途徑，其應(yīng)用場(chǎng)合，不僅最適合那些新建的用戶區(qū)，而且也是對(duì)需要更新的現(xiàn)有銅纜網(wǎng)的主要代替手段。
5.2 OAN和FITL的設(shè)計(jì)目標(biāo)
OAN和FITL的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)有三條：
5.2.1首先主要是為小企事業(yè)單位和居民住宅用戶設(shè)計(jì)的，因而可以看作是一種小型的數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)。這一點(diǎn)不僅與傳統(tǒng)的大容量點(diǎn)到點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)不同，也與數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)不同，從而引入了不少新的特點(diǎn)。
5.2.2其次光接入網(wǎng)的引入不應(yīng)依賴于交換機(jī)的類型，既要能與現(xiàn)有模擬交換機(jī)或數(shù)字交換機(jī)兼容，也應(yīng)能與新的數(shù)字交換機(jī)兼容，即能工作于多廠家，多類型交換機(jī)環(huán)境。
5.2.3最后光接入網(wǎng)必須能提供所有原來(lái)銅纜網(wǎng)所能提供的業(yè)務(wù)（主要為2Mbit/S以下速率的業(yè)務(wù)），將來(lái)還應(yīng)能升級(jí)提供圖像和數(shù)據(jù)等新的寬帶業(yè)務(wù)。
綜上可知，OAN不是傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)，而是一種針對(duì)接入網(wǎng)環(huán)境所設(shè)計(jì)的特殊的光纖傳輸系統(tǒng)。盡管有人將之稱為小型數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（DLC），其實(shí)兩者在設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)、成本和應(yīng)用環(huán)境等方面都有不少差別。
5.3光接入網(wǎng)系統(tǒng)接入方式
從光接入網(wǎng)系統(tǒng)接入方式看，F(xiàn)ITL有三類接入方式：
5.3.1綜合的FITL系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的高速數(shù)字接口與數(shù)字交換機(jī)相連。由于接口是開(kāi)放的因而FITL系統(tǒng)與交換機(jī)制造廠商無(wú)關(guān)，可以工作在多廠家環(huán)境，有利于將競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制引入接入網(wǎng)，從而降低了用戶接入網(wǎng)成本。這種方式代表了FITL的主要發(fā)展方向。
目前這類標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放接口有兩大類，一類是美國(guó)貝爾通信研究所為綜合的數(shù)字環(huán)路載波（IDLC）系統(tǒng)提出的TR-303開(kāi)放接口。該接口采用嵌入的OAM通路，增加一些為支持FITL系統(tǒng)所需要的功能，以后將成為綜合的FITL系統(tǒng)的開(kāi)放接口。另一類是ITU-T提出的V.5.1和V.5.2開(kāi)放接口，后者比前者僅多了集中和保護(hù)功能。這類接口將成為OAN的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式數(shù)字接口。遺憾的是兩者間都互不兼容。
5.3.2通用的FITL系統(tǒng)。這類系統(tǒng)在FITL和交換機(jī)之間需要應(yīng)用一個(gè)局內(nèi)終端設(shè)備，在北美稱之為局端（COT）。其功能是進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將來(lái)自FITL系統(tǒng)的信號(hào)分解為單個(gè)的話帶信號(hào)，以音頻接口方式經(jīng)音頻主配線架與交換機(jī)相連。由于接口是音頻話帶接口，因而這種方式適合于任何交換機(jī)環(huán)境，包括模擬交換機(jī)和尚不具備標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放接口的數(shù)字交換機(jī)。然而，由于需要增加局內(nèi)終端設(shè)備、音頻主配線架和用戶交換終端，因而這種方式的成本和維護(hù)費(fèi)用要比綜合的FITL系統(tǒng)高。其好處是通用性。
5.3.3專用交換機(jī)的FITL系統(tǒng)。這類系統(tǒng)與交換機(jī)之間不存在開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，而是工廠自行開(kāi)發(fā)的專用內(nèi)部接口，因而交換機(jī)和FITL系統(tǒng)必須由同一制造廠家生產(chǎn)。這不是今后發(fā)展方向，將逐漸淘汰。
ITU-T建議G.982提出了一個(gè)與業(yè)務(wù)和應(yīng)用無(wú)關(guān)的光接入網(wǎng)功能參考配置示例。盡管參考配置是以無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）為例的，但原則上也適用其他配置結(jié)構(gòu)，例如將參考配置中無(wú)源光分路器用電復(fù)用器代替就成了有源雙星形結(jié)構(gòu)。
從給定網(wǎng)絡(luò)接口（V接口）到單個(gè)用戶接口（T接口）之間的傳輸手段的總和稱為無(wú)源光接入鏈路。利用這一概念可以方便地進(jìn)行功能和規(guī)程的描述以及規(guī)定網(wǎng)絡(luò)需要。通常，光接入鏈路的用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)是不一樣的，因而是非對(duì)稱的。光接入傳輸系統(tǒng)可以看作是一種使用光纖的具體實(shí)現(xiàn)手段，用以支持接入鏈路。于是，光接入網(wǎng)（OAN）可以定義為共享同樣網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口且由光接入傳輸系統(tǒng)支持的一系列接入鏈路，由光線路終端（OLT）、光配線網(wǎng)（ODN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）及適配功能（AF）組成，可能包含若干與同一OLT相連的ODN。
5.4應(yīng)用類型
按照ONU在光接入網(wǎng)中所處的具體位置不同，可以將OAN劃分為三種基本不同的應(yīng)用類型。下面分別簡(jiǎn)介各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及適用場(chǎng)合。
5.4.1光纖到路邊（FTTC）。在FTTC結(jié)構(gòu)中，ONU設(shè)置在路邊的人孔或電線桿上的分線盒處，即DP點(diǎn)，有時(shí)也可能設(shè)置在交接箱處，即FP點(diǎn)，但通常為前者。此時(shí)從ONU到各個(gè)用戶之間的部分仍為雙絞線銅纜。若要傳送寬帶圖像業(yè)務(wù)，則這一部分可能會(huì)需要同軸電纜。這樣FTTC將比傳統(tǒng)的DLC系統(tǒng)的光纖化程度更靠近用戶，增加了更多的光纜共享部分，有人將之看作一種小型的DLC系統(tǒng)。
FTTC結(jié)構(gòu)主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的樹(shù)形分支拓?fù)�。用戶為居民住宅用戶和小企事業(yè)用戶，典型用戶數(shù)在128個(gè)以下，經(jīng)濟(jì)用戶數(shù)正逐漸降低至8～32個(gè)乃至4個(gè)左右。還有一種稱為光纖到遠(yuǎn)端（FTTR）的結(jié)構(gòu)，實(shí)際是FTTC的一種變形，只是將ONU的位置移到遠(yuǎn)離用戶的遠(yuǎn)端（RT）處，可以服務(wù)更多的用戶（多于256個(gè)），從而降低了成本。其因而特別適用于點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。FTTC結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)可以概括如下：
在FTTC結(jié)構(gòu)中引入線部分是用戶專用的，現(xiàn)有銅纜設(shè)施仍能利用，因而可以推遲引入線部分（有時(shí)甚至配線部分，取決于ONU位置）的光纖投資，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
預(yù)先敷設(shè)了一條很靠近用戶的潛在寬帶傳輸鏈路，一旦有寬帶業(yè)務(wù)需要，可以很快地將光纖引至用戶處，實(shí)現(xiàn)光纖到家的戰(zhàn)略目標(biāo)。同樣，如果考慮到經(jīng)濟(jì)性需要也可以用同軸電纜將寬帶業(yè)務(wù)提供給用戶。
由于其光纖化程度已十分靠近用戶，因而可以較充分地享受光纖化所帶來(lái)的一系列優(yōu)點(diǎn)，諸如節(jié)省管道空間，易于維護(hù)，傳輸距離長(zhǎng)，帶寬大等。
由于FTTC結(jié)構(gòu)是一種光纜/銅纜混合系統(tǒng)，最后一段仍然為銅纜，還有室外有源設(shè)備需要維護(hù)，從維護(hù)運(yùn)行的觀點(diǎn)仍不理想。但是如果綜合考慮初始投資和年維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用的話，F(xiàn)TTC結(jié)構(gòu)在提供2Mbit/s以下窄帶業(yè)務(wù)時(shí)仍然是OAN中最現(xiàn)實(shí)，最經(jīng)濟(jì)的。然而對(duì)于將來(lái)需要同時(shí)提供窄帶和寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就不夠理想了，屆時(shí)初期對(duì)窄帶業(yè)務(wù)合適的光功率預(yù)算值對(duì)以后的寬帶業(yè)務(wù)就不夠了，可能不得不減少節(jié)點(diǎn)數(shù)和用戶數(shù)，或者采用1.5μm波長(zhǎng)區(qū)來(lái)傳寬帶業(yè)務(wù)。還有一種方案是干脆將寬帶業(yè)務(wù)放在獨(dú)立的光纖中傳輸，例如采用HFC結(jié)構(gòu)，此時(shí)在HFC上傳模擬或數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，而FTTC主要用來(lái)傳窄帶交互型業(yè)務(wù)，具有一定靈活性和獨(dú)立性，但需要有兩套基本獨(dú)立的基礎(chǔ)設(shè)施。
5.4.2光纖到樓（FTTB）。FTTB也可以看作是FTTC的一種變型，不同處在于將ONU直接放到樓內(nèi)（通常為居民住宅公寓或小企事業(yè)單位辦公樓），再經(jīng)多對(duì)雙絞線將業(yè)務(wù)分送給各個(gè)用戶。FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通常不用于點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)。FTTB的光纖化程度比FTTC更進(jìn)一步，光纖已敷到樓，因而更適于高密度用戶區(qū)，也更接近于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)會(huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是那些新建工業(yè)區(qū)或居民樓以及與寬帶傳輸系統(tǒng)共處一地的場(chǎng)合。
需要注意有些文獻(xiàn)將FTTB理解為光纖到辦公樓或商務(wù)樓是不準(zhǔn)確的，這里B表示Buliding而非Bisenes，而且Building主要指公寓樓。若為光纖到辦公大樓，則稱FTTO。
5.4.3光纖到家（FTTH）和光纖到辦公室（FTTO）。在原來(lái)的FTTC結(jié)構(gòu)中，如果將設(shè)置在路邊的ONU換成無(wú)源光分路器，然后將ONU移到用戶家即為FTTH結(jié)構(gòu)。如果將ONU放在大企事業(yè)用戶（公司、大學(xué)、研究所、政府機(jī)關(guān)等等）終端設(shè)備處并能提供一定范圍的靈活的業(yè)務(wù)，則構(gòu)成所謂的光纖到辦公室（FTTO）結(jié)構(gòu)。由于大企事業(yè)單位所需業(yè)務(wù)量大，因而FTTO結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上比較容易成功，發(fā)展很快。考慮到FTTO也是一種純光纖連接網(wǎng)絡(luò)，因而可以歸入與FTTH一類的結(jié)構(gòu)。然而，由于兩者的應(yīng)用場(chǎng)合不同，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也不同。FTTO主要用于大企事業(yè)用戶，業(yè)務(wù)量需求大，因而結(jié)構(gòu)上適于點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。而FTTH用于居民住宅用戶，業(yè)務(wù)量需求很小，因而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)必須是點(diǎn)到多點(diǎn)方式。
總的看，F(xiàn)TTH結(jié)構(gòu)是一種全光纖網(wǎng)，即從本地交換機(jī)一直到用戶全部為光連接，中間沒(méi)有任何銅纜，也沒(méi)有有源電子設(shè)備，是真正全透明的網(wǎng)絡(luò)。其主要特點(diǎn)可以總結(jié)如下：
由于整個(gè)用戶接入網(wǎng)是全透明光網(wǎng)絡(luò)，因而對(duì)傳輸制式（例如POH或SDH，數(shù)字或模擬等）、帶寬、波長(zhǎng)和傳輸技術(shù)沒(méi)有任何限制，適于引入新業(yè)務(wù)，是一種最理想的業(yè)務(wù)透明網(wǎng)絡(luò)，是用戶接入網(wǎng)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。
由于本地交換機(jī)與用戶之間沒(méi)有任何有源電子設(shè)備，ONU安裝在住戶處，因而環(huán)境條件比戶外不可控條件大為改善，可以采用低成本元器件。同時(shí)，ONU可以本地供電，不僅供電成本比網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)供方式可以降低約一個(gè)量級(jí)，而且故障率也大大減少。最后，維護(hù)安裝測(cè)試工作也得以簡(jiǎn)化，維護(hù)成本可以降低，是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者長(zhǎng)期以來(lái)一直追求的理想網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)。
綜上所述，一個(gè)全光纖的FTTH網(wǎng)在戰(zhàn)略上具有十分重要的位置。然而主要由于經(jīng)濟(jì)的原因目前尚不能立即實(shí)現(xiàn)光纖到家，影響這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的因素很復(fù)雜，有系統(tǒng)成本的因素、競(jìng)爭(zhēng)的需要、政策法規(guī)的影響以及新技術(shù)的推動(dòng)等。隨著時(shí)間的推移，光纖光纜和光元器件成本在穩(wěn)步下降；各種寬帶業(yè)務(wù)的需求正在逐步呈現(xiàn)；現(xiàn)有銅纜網(wǎng)的維護(hù)運(yùn)行負(fù)擔(dān)的增加在不斷推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者轉(zhuǎn)向光纖網(wǎng)；各國(guó)電信政策法規(guī)管制的逐漸放開(kāi)越來(lái)越有利于FTTH的實(shí)施；各種新技術(shù)，諸如新型環(huán)路用激光器的出現(xiàn)，平面光波電路（PLC）的發(fā)展，光纖放大器的問(wèn)世，波分復(fù)用和頻分復(fù)用以及數(shù)字集成和壓縮技術(shù)的進(jìn)展都在積極推動(dòng)FTTH的實(shí)現(xiàn)。有理由相信，在接入網(wǎng)中較大規(guī)模引入FTTH的時(shí)機(jī)已不太遙遠(yuǎn)了�！疚赐甏m(xù)】
摘自 賽迪網(wǎng)
