光接入網(wǎng)

一、光接入網(wǎng)的基本概念


　　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)，將來應(yīng)能以數(shù)字或模擬技術(shù)升級(jí)傳輸帶寬廣播式和交互式業(yè)務(wù)。



　　在北美，美國貝爾通信研究所規(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，兩者都是指電話公司 采用的主要適用于雙向交互式通信業(yè)務(wù)的光接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。



　　目前的接入網(wǎng)仍然主要是銅纜網(wǎng)，約占94%，攜帶的業(yè)務(wù)主要是電話業(yè)務(wù)。 銅纜網(wǎng)的故障率很高，維護(hù)運(yùn)行成本也很高，僅美國貝爾電話運(yùn)營公司每 年用于其用戶銅纜網(wǎng)維護(hù)運(yùn)行和滿足新用戶增長要求的花費(fèi)，就達(dá)30億美 元。在光通信時(shí)代，花費(fèi)巨額費(fèi)用去維護(hù)運(yùn)行一個(gè)將要淘汰的銅纜網(wǎng)，實(shí) 在是迫不得已之舉。



　　OAN和FITL概念的提出，正是為了達(dá)到將上述大規(guī)模 接入網(wǎng)投資，和花費(fèi)逐漸轉(zhuǎn)向光纖的目的�？偟目�，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。其次是為了支持開發(fā)新業(yè)務(wù)，特別是多媒體和帶寬新業(yè)務(wù)，從而 加強(qiáng)競爭力，增加新業(yè)務(wù)收入，補(bǔ)償建設(shè)光接入網(wǎng)所需的新投資。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， 延長傳輸覆蓋距離，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)用場合不僅最適合那些新建的用戶區(qū)， 而且也是需要更新的現(xiàn)有銅纜網(wǎng)的主要代替手段。



二、系統(tǒng)接入方式



從光接入網(wǎng)系統(tǒng)接入方式看，可以劃分為三類接入方式：


1、綜合的FITL系統(tǒng)


　　這類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過一個(gè)開放的高速數(shù)字接口與數(shù)字交換機(jī)相連。由于接口是開放的，因而FITL系統(tǒng)不必依賴于交換機(jī)制造廠商，可以工作在多廠家環(huán)境，有利于將競爭機(jī)制引入接入網(wǎng)，從而降低了接入網(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)開放接口有兩大類，一類是美國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開放接口；另一類是ITU－T提出的V.5.1和V.5.2開放接口，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)開放式數(shù)字接口。遺撼的是兩者卻互不兼容。



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，并將來自FITL系統(tǒng)的信號(hào)分解為單個(gè)的話帶信號(hào)，以單頻接口方式經(jīng)單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。



3、專用交換的FITL系統(tǒng)


　　這類系統(tǒng)與交換機(jī)之間不存在開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，而是工廠自行開發(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)。這種方式往往是迫不得已的方法，不是發(fā)展方向，將逐漸淘汰。



三、參考配置和應(yīng)用類型


1、功能參考配置


　　ITU－T建議G．982提出了一個(gè)與業(yè)務(wù)和應(yīng)用無關(guān)的光接入網(wǎng)功能參考配置。盡管參考配置是以無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）為例的，但原則上也適用其他配置結(jié)構(gòu)，例如將無源光分路器用復(fù)用器代替就成了有源雙星型結(jié)構(gòu)。



2、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。


（1）光纖到路邊（FTTC）


　　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，因而可以推遲耗資巨大的引入線部分（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。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，如果經(jīng)濟(jì)性需要，也可以用同軸電纜將帶寬業(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，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)經(jīng)濟(jì)的。然而對于將來需要同時(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)初期對窄帶業(yè)務(wù)合適的光功率顧算值，對以后的帶寬業(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1．5UM波長區(qū)來傳帶寬業(yè)務(wù)。還有一種方案是干脆將帶寬業(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。



（2）光纖到樓（FTTB）


　　FTTB也可以看作是FTTC的一種變形，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)，也更接近于長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。預(yù)計(jì)會(huì)獲得越來越廣泛的應(yīng)用，特別是那些新建工業(yè)區(qū)或居民樓以及與帶寬傳輸系統(tǒng)共處一地的場合。



（3）光纖到家（FTTH）和光纖到辦公室（FTTO）


　　在原來的FTTC結(jié)構(gòu)中，如果將設(shè)置在路邊的ONU換成無源光分路器，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�？紤]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，因而在結(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。


其主要特點(diǎn)：


　　由于整個(gè)接入網(wǎng)是全透明光網(wǎng)絡(luò)，因而對傳輸制式（例如PDH或SDH，數(shù)字或模擬等）、帶寬、波長和傳輸技術(shù)沒有任何限制，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)，是接入網(wǎng)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。由于本地交換機(jī)與用戶之間無任何有源電子設(shè)備，ONU安裝在住戶處，因而環(huán)境條件大為改善，可以采用低成本元器件。同時(shí)，ONU可以本地供電，不僅供電成本降低，而且故障率也大大減少。最后，維護(hù)安裝測試工作也得以簡化，維護(hù)成本可以降低，是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者長期以來一直追求的理想網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)。由于只有當(dāng)光纖直接通達(dá)住戶，每個(gè)用戶才真正有了名符其實(shí)的帶寬鏈路，B－ISDN的實(shí)現(xiàn)才有了最終的保證，采用各種WDM或FDM技術(shù)，真正發(fā)掘光纖巨大潛在帶寬的工作才有可能。



四、業(yè)務(wù)支持能力


　　OAN是一種為變向交互式業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，初期主要支持2Mbit/s以下速率的業(yè)務(wù)，基本業(yè)務(wù)有下面7類：



普通電話業(yè)務(wù)（POTS）；


租用線；


分組數(shù)據(jù)；


ISDN基本速率接入（BRA）；


ISDN一次群速率接入（PRA）；


N＊64Kbit/s；


2Mbit/s（成幀和不成幀）。


　　除了上述7種基本窄帶業(yè)務(wù)外，還有其他一些可能支持的業(yè)務(wù)，特別是在將來應(yīng)能支持帶寬業(yè)務(wù)，諸如單向廣播式業(yè)務(wù)（如CATM業(yè)務(wù)）、雙向交互式業(yè)務(wù)（如VOD或數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)）等，而且還可能支持模擬廣播式業(yè)務(wù)。如有些國家就計(jì)劃在近期利用1.4UM波長來開放幾十路模擬方式的副載波復(fù)用（SCM）電視節(jié)目。



五、配置結(jié)構(gòu)的選擇


　　光接入網(wǎng)的配置結(jié)構(gòu)選擇取決于眾多的因素，十分復(fù)雜，需要詳細(xì)的分析比較和綜合計(jì)算。下面僅列出幾個(gè)基本考慮因素和原則。



1、用戶類型


　　用戶類型是配置結(jié)構(gòu)選擇所要首先考慮的因素，定位不準(zhǔn)自然不會(huì)有合理的選擇。通常，不同的用戶類型往往需要配置不同的結(jié)構(gòu)。例如企事業(yè)用戶所需的用戶線數(shù)目總是大于居民住宅用戶，因而FTTO和FTTC都可用于這類用戶。前者適于業(yè)務(wù)量要求較大的大企事業(yè)用戶，而后者主要適用于小企事業(yè)用戶和居民住宅用戶。居民住宅用戶通常只需要1－2根用戶電話線而已，因而必須采用具有較大共享能力的結(jié)構(gòu)。例如FTTC，F(xiàn)TTB和FTTR；FTTC更適于分散用戶，而FTTB更適于集中的公寓住宅用戶。長遠(yuǎn)看，則FTTH是方向。



2、成本


　　成本是接入網(wǎng)支柱能否成功的關(guān)鍵，成本高低在很大程度上取決于ONU成本究竟能在多大程度上為用戶共享分擔(dān)。顯然，F(xiàn)TTH共享程度最低，用戶側(cè)需要安裝專用于一個(gè)用戶的ONU，其初裝費(fèi)用和維護(hù)成本都最高。美國Raynet公司的成本模型計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)ONU能為24至32個(gè)用戶共享成本最佳。與FTTC和FTTB相比，F(xiàn)TTH的成本要高很多，目前計(jì)劃安裝FTTH的原因，只能是其他非成本考慮因素。在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)TTC和FTTB將成為最經(jīng)濟(jì)可行的居民用戶線解決方案。對于大企事業(yè)用戶，由于所需用戶線數(shù)量大，平均每線的成本下降，因而FTTO結(jié)構(gòu)是最經(jīng)濟(jì)可行的方案。像城市的新建辦公大樓、飯店和大公司，現(xiàn)在就可直接采用FTTO結(jié)構(gòu)，而沒必要再敷設(shè)大量銅纜用戶線了。在考慮成本時(shí)，不僅要考慮初始成本，還要考慮整個(gè)壽命期的成本，包括將來線路增長或整修的花費(fèi)及運(yùn)營成本（供給、維護(hù)和供電等）。這樣一來，F(xiàn)TTH的好處就顯示出來了。按照美國貝爾通信研究所的研究結(jié)果，盡管FTTH的初始成本比FTTC要高很多，但供電成本可以節(jié)約75%至90%，供給成本可以節(jié)約20%以上，業(yè)務(wù)保證成本可以節(jié)約25%至40%，因而總的壽命期成本，已可以與其他方式相比。



3、與本地交換的綜合


　　隨著交換技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)的進(jìn)展，特別是光纖傳輸成本的大幅度下降，多數(shù)電話公司正在重新組織配置接入網(wǎng)，主要趨勢是減少本地交換機(jī)的數(shù)量，增加交換機(jī)容量，擴(kuò)大接入網(wǎng)的覆蓋范圍，而安裝光接入網(wǎng)，往往構(gòu)成上述網(wǎng)絡(luò)重新配置計(jì)劃的一部分。如果能將遠(yuǎn)端交換和集中功能結(jié)合在ONU內(nèi)，將使上述網(wǎng)絡(luò)重新配置計(jì)劃比較容易實(shí)現(xiàn)。然而此時(shí)ONU必須能為較大數(shù)量的用戶服務(wù)，才具有經(jīng)濟(jì)性，初步研究分析結(jié)果表明，一個(gè)ONU應(yīng)能服務(wù)256個(gè)用戶，才比較經(jīng)濟(jì)可行。此時(shí)，SDH環(huán)形結(jié)構(gòu)可以將結(jié)合的FTTC／FTTB／FTTR接入網(wǎng)聯(lián)成一體。



4、服務(wù)靈活性


　　服務(wù)靈活性往往是企事業(yè)用戶特別重視的特性。FTTO結(jié)構(gòu)可以快速地靈活地按請求提供或切斷數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，十分適合企事業(yè)用戶的活動(dòng)特性。通常，隨著共享ONU的用戶數(shù)的減少，能為每個(gè)用戶提供特殊服務(wù)的能力會(huì)相應(yīng)增加。對于大企事業(yè)用戶，又由于業(yè)務(wù)量需求大，因而FTTO提供了最靈活的服務(wù)。



5、業(yè)務(wù)類型


　　從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，光接入網(wǎng)必須能提供帶寬圖像業(yè)務(wù)，包括交互型和分配型的圖像業(yè)務(wù)。顯然，適于提供交互型低速業(yè)務(wù)（電話和數(shù)據(jù)）的配置結(jié)構(gòu)，未必能適于提供帶寬圖像業(yè)務(wù)，尤其是分配型圖像業(yè)務(wù)。這方面，純光的FTTH和FTTO結(jié)構(gòu)具有最好的業(yè)務(wù)透明性。此外，ONU設(shè)置的位置越靠近用戶的地方，將來的升級(jí)更新越容易。當(dāng)然還有別的考慮因素，這兒就不能一一細(xì)述了。



六、光接入網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢


　　以上介紹的，主要是目前已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化且有商用產(chǎn)品的光接入網(wǎng)技術(shù)，下一步的主要發(fā)展趨勢有：



帶寬化


　　向帶寬的發(fā)展是下一步光接入網(wǎng)的重要發(fā)展方向，可行方式很多。除了前述利用1550NM窗口開通模擬廣播電視的方式外，尚有各種數(shù)字方式，所謂的交換式數(shù)字圖像（SOV），就是一種最流行的方式，與數(shù)字HFC結(jié)合的方式也是可行的。


ATM化


　　ATM在核心網(wǎng)應(yīng)用中的種種優(yōu)點(diǎn)，在原理上也能適用于處于網(wǎng)絡(luò)邊緣地帶的接入網(wǎng)環(huán)境，這對于支持未來的靈活多變的多媒體通信很有價(jià)值。將ATM帶到用戶住宅，是用戶接入網(wǎng)的邏輯發(fā)展方向。 混合組網(wǎng)接入網(wǎng)的復(fù)雜多變環(huán)境導(dǎo)致了技術(shù)的多元化，因而以PON為基礎(chǔ)的光接入網(wǎng)怎樣與其他接入技術(shù)混合組網(wǎng)，取長補(bǔ)短是十會(huì)重要的。主要的混合接入方式，有光接入網(wǎng)與甚高比特率數(shù)字用戶線（VDSL）的結(jié)合；光接入網(wǎng)與HFC的結(jié)合；光接入網(wǎng)與無線接入的結(jié)合以及光接入網(wǎng)與SDH的結(jié)合，這方面尚有很多實(shí)際問題需要研究。光接入網(wǎng)的種種優(yōu)勢表明這是一種代表接入網(wǎng)發(fā)展方向的新技術(shù)，它的發(fā)展正逐步由小規(guī)模試驗(yàn)和商用走向大規(guī)模應(yīng)用階段，預(yù)計(jì)將成為接入網(wǎng)發(fā)展的主流趨勢。我國也應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開展體制標(biāo)準(zhǔn)研究和現(xiàn)場試驗(yàn)工作，以便以適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和適當(dāng)?shù)牟襟E，將光接入網(wǎng)納入到我國接入網(wǎng)的總體發(fā)展規(guī)劃中來，為下一世紀(jì)的信息高速公路的建設(shè)，奠定堅(jiān)實(shí)的信息接入通道。


摘自《www.chinadtv.net》