充滿前景的PON技術(shù)

李昕　何越　劉溯

　　本文作者李昕先生，Salira光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司技術(shù)支持部經(jīng)理；何越先生，中國市場運營經(jīng)理；劉溯先生，副總裁。
關(guān)鍵詞：PON


一 PON技術(shù)的發(fā)展





1. PON





　　PON(無源光網(wǎng)絡(luò))是指ODN(光配線網(wǎng))中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。



　　PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設(shè)備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內(nèi)設(shè)備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金可以等到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無需另設(shè)機房，維護容易。因此這種結(jié)構(gòu)可以經(jīng)濟地為居家用戶服務(wù)。



　　PON的復(fù)雜性在于信號處理技術(shù)。在下行方向上，交換機發(fā)出的信號是按廣播式發(fā)給所有的用戶。在上行方向上，各ONU必須采用某種多址接入?yún)f(xié)議，如TDMA(Time Division Multiple Access)協(xié)議，才能完成共享傳輸通道信息訪問。





2. APON & EPON




　　目前用于寬帶接入的PON技術(shù)主要有：ATM PON(APON)和Ethernet PON(EPON)。



　　APON是FSAN(Full Service Access Network)于20世紀90年代中期開發(fā)完成的。當時為了制定一個基于光纖能夠為商業(yè)用戶和居民用戶提供包括IP數(shù)據(jù)、視頻、以太網(wǎng)等服務(wù)的標準，順理成章地選擇ATM和PON分別作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)平臺，因為ATM被看作是能夠提供各種類型通信的唯一協(xié)議，而PON是最經(jīng)濟的寬帶光纖解決方案。后來FSAN使用的APON格式成為ITU的標準，即ITU-T Rec. G.983。APON可以通過利用ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用，再結(jié)合無源分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使成本比傳統(tǒng)的、以電路交換為基礎(chǔ)的PDH/SDH接入系統(tǒng)低20～40%。



　　然而APON經(jīng)過多年的發(fā)展，仍沒有真正進入市場。主要原因是ATM協(xié)議復(fù)雜，相對于接入網(wǎng)市場來說設(shè)備還較昂貴。同時由于以太技術(shù)的高速發(fā)展，使得ATM技術(shù)完全退出了局域網(wǎng)。而千兆位及10G標準的推出，為以太技術(shù)走向主干打開了大門，因此如何把簡單經(jīng)濟的以太技術(shù)與PON的傳輸結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，自2000年開始引起技術(shù)界和網(wǎng)絡(luò)運營商的廣泛重視。同時，涌現(xiàn)了一批新興公司，包括Salira、Alloptic、Terawave等。他們認為APON的很多缺點，例如缺乏視頻傳輸能力、帶寬有限、系統(tǒng)復(fù)雜以及價格昂貴等，在EPON中將不會存在。



　　Salira等公司最初致力于開發(fā)FTTB(Fiber To The Building)和FTTC(Fiber To The Curb)的解決方案。長遠目標是提供通過單一平臺向用戶提供視頻、音頻和數(shù)字業(yè)務(wù)的FTTH(Fiber To The Home)的解決方案。EPON采用APON相似的結(jié)構(gòu)，繼承了很多G.983建議。但EPON卻以比APON更低的價格提供更多的帶寬和更廣的業(yè)務(wù)范圍。



　　一般認為APON在QoS方面比EPON更為出色，但通過一些新技術(shù)的采用，以太網(wǎng)絡(luò)也可以提供類似ATM的QoS服務(wù)。Salira公司Salira 2000 EPON平臺就具有較完善的QoS和基于用戶端口級的服務(wù)等級協(xié)議(Service Level Agreement, SLA)。





二 PON的特點及市場定位





　　PON是一種接入網(wǎng)技術(shù)，定位在常說的“最后一公里”，也就是在服務(wù)提供商、電信局端和商業(yè)用戶或家庭用戶之間的解決方案。





1. PON瞄準T1至OC3的帶寬





　　在當今的接入網(wǎng)中，家庭用戶一般通過銅芯電話線或CATV接入，而一些商業(yè)用戶，可以通過SONET環(huán)、光纖T3/E3線路，或者基于銅線的T1/E1連向城域網(wǎng)。很顯然，只有一些大型公司能支付T3(45Mb/s)或OC3(155Mb/s)SONET連接的每月數(shù)千美元的租金。一般說來，一些中型的公司會選擇租用每月幾百美元的T1/E1線路。但是大多數(shù)中小公司和家庭用戶除了使用原有電話線路接入以外別無選擇。DSL和Cable Modem雖然給用戶提供了較多的帶寬，但它們也只是臨時的解決方案。它們存在著業(yè)務(wù)提供耗時、帶寬受距離的限制、選線率低、實施困難等諸多問題。



　　在接入網(wǎng)相對停滯的時候，主干網(wǎng)絡(luò)帶寬卻因為采用了WDM和其他新技術(shù)而得到了顯著的增長。最近WDM技術(shù)已經(jīng)滲透到城域網(wǎng)中，同樣推動了其容量的顯著增長。與此同時，局域網(wǎng)的帶寬也從10Mb/s到100Mb/s，很多已經(jīng)升級到1Gb/s。眾所周知，接入網(wǎng)在其中成了真正的瓶頸。



　　PON技術(shù)就是為了打破這個“最后一公里”的瓶頸應(yīng)運而生。PON主要定位于T1(1.5Mb/s)和OC3(155Mb/s)之間的帶寬提供，而這一段帶寬是其他接入技術(shù)難以實現(xiàn)的。



　　隨著寬帶應(yīng)用越來越多，尤其是視頻和端到端應(yīng)用的興起，人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美，每個用戶的帶寬需求在5年內(nèi)將達到20～50Mb/s，而在10年內(nèi)將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統(tǒng)的技術(shù)將無法勝任，而PON技術(shù)卻可以大顯身手。





2. 靈活經(jīng)濟的寬帶接入方式





　　業(yè)界多年來一直認為，PON始終是未來的方向，在條件具備的情況下，必然會迎來它的大發(fā)展。最近，由于光部件價格的大幅下降和端用戶帶寬需求的增長，PON已經(jīng)顯示出了它經(jīng)濟上和技術(shù)上的優(yōu)勢。



　　現(xiàn)在的幾種接入方案提供了某種形式的寬帶，但是每個都有其局限性。E1和DDN專線由于其費用高昂和安裝復(fù)雜，應(yīng)用很有限，實際上除了大的商業(yè)用戶之外，其應(yīng)用很難進一步擴展。DSL技術(shù)由于其距離上的限制，也限制了大量用戶的使用。而Cable的運營者在建設(shè)寬帶Cable的必要基礎(chǔ)設(shè)施上比較緩慢，而且這種網(wǎng)絡(luò)拓撲在提供可靠的QoS上也存在一些問題。而PON作為一種新興的面向未來的技術(shù)，卻有其突出的非常具有吸引力的特點，這主要表現(xiàn)在：



　　(1)相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。PON結(jié)構(gòu)在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設(shè)，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節(jié)省很大；PON系統(tǒng)對局端資源占用很少，模塊化程度高，系統(tǒng)初期投入低，擴展容易，投資回報率高；PON系統(tǒng)是面向未來的技術(shù)，大多數(shù)PON系統(tǒng)都是一個多業(yè)務(wù)平臺，對于向全IP網(wǎng)絡(luò)過渡是一個很好的選擇。



　　(2)提供非常高的帶寬。APON最高可以提供到下行622Mb/s，上行155Mb/s，而EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級到10Gb/s。



　　(3)服務(wù)范圍大。PON作為一種點到多點網(wǎng)絡(luò)，以一種扇出的結(jié)構(gòu)來節(jié)省CO的資源，服務(wù)大量用戶。例如Salira 2000平臺的每個PON系統(tǒng)最多可以支持到5376個用戶端口，并覆蓋半徑20公里的范圍。



　　(4)帶寬分配靈活，服務(wù)有保證。無論是APON還是EPON系統(tǒng)，對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。APON利用ATM完整的QoS服務(wù)來實現(xiàn)，而EPON可以通過DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來實現(xiàn)用戶級的SLA。在Salira 2000平臺中，系統(tǒng)可以根據(jù)需要以64kb/s的粒度在128kb/s～1Gb/s的范圍內(nèi)對每個用戶進行帶寬分配，并保證每個用戶的QoS。



　　但是作為一種新技術(shù)，如何進入市場和被市場所認可，取決于很多方面。首先是國際統(tǒng)一標準的推出，雖然ITU-T曾經(jīng)推出過全業(yè)務(wù)網(wǎng)標準，但是APON的標準一直在完善之中，EPON產(chǎn)品在嚴格意義上還沒有標準。其次是諸如測距、同步等一些技術(shù)難點的解決方案的成熟和突發(fā)性光器件成本的進一步降低，PON技術(shù)作為一種新的接入技術(shù)，技術(shù)的普及和被業(yè)界完全接受還有待時日。第三，如何適應(yīng)電信市場的現(xiàn)狀、如何與現(xiàn)有接入技術(shù)融合，以及運營商的態(tài)度等。



　　在當前的情況下，PON技術(shù)大多會以一種與其他技術(shù)相結(jié)合的姿態(tài)進入市場。FTTB/FTTC+DSL，F(xiàn)TTB/FTTC+LAN都是不錯的選擇。而ADSL和LAN正好也是目前中國最主要的兩種寬帶接入技術(shù)。同時更高速度的VDSL技術(shù)也逐步受到重視，PON+VDSL將是一種完美的解決方案。對于中國這個急速發(fā)展的電信市場，PON技術(shù)將大有作為。由于LAN中幾乎全部采用以太技術(shù)，且DSL技術(shù)已經(jīng)與以太技術(shù)相結(jié)合，從而使得EPON在與APON的競爭中，可能會占有優(yōu)勢。





三 應(yīng)用





　　從運營商和服務(wù)提供商的角度來看，PON系統(tǒng)可以帶來多方面的好處，包括降低安裝、管理和運營成本，提高投資回報率，增加新的贏利機會，長期保持競爭優(yōu)勢等。在適當?shù)膱龊�，適時地采用PON系統(tǒng)，無論對于原有的運營商還是新興的運營商，都將是一個明智的選擇。



　　總的看來，PON系統(tǒng)非常適合于以下應(yīng)用。



　　(1)高速接入和傳輸



　　PON系統(tǒng)可以提供DSL、LAN、Cable Modem等接入方式無法提供的高質(zhì)量的寬帶。這非常適合于FTTB模式，接入到中小型甚至大型商業(yè)用戶。PON系統(tǒng)所能提供的可調(diào)節(jié)的、有優(yōu)先級和帶寬保證的服務(wù)，將非常有吸引力。



　　(2)集成數(shù)據(jù)、音頻、視頻業(yè)務(wù)



　　大多數(shù)PON系統(tǒng)都可以同時提供IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)，Salira的EPON系統(tǒng)還提供純通道的TDM服務(wù)，這樣，原有的ATM、FR、DDN等業(yè)務(wù)都可以通過這套系統(tǒng)繼續(xù)提供，因為采用獨立的帶寬，服務(wù)質(zhì)量可以完全保證。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的業(yè)務(wù)，而且非常容易向全IP業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)過渡。



　　(3)整合T1/E1傳輸線路，降低T1/E1維護和運營費用



　　T1/E1因為其高質(zhì)量的服務(wù)和帶寬保證一直受到重視，然而T1/E1線路的開通和維護都比較昂貴，尤其是在由于距離限制而需要使用中繼器的地方更是如此。很多PON系統(tǒng)在每個ONU上都可以提供多條T1/E1鏈路，使用單路光線代替大量的銅線，在提供同樣服務(wù)的同時，節(jié)省了大量的設(shè)備、運營和管理成本。



　　(4)DSL、LAN擴展



　　DSL和LAN是目前中國寬帶的兩種主要接入方式。但DSL的距離限制擋住了大量的客戶，傳統(tǒng)的LAN技術(shù)也難以靈活地提供和保證用戶的帶寬。采用PON技術(shù)，不僅可以通過無源傳輸網(wǎng)絡(luò)直接連接到服務(wù)區(qū)域，再進行DSL或LAN擴展，從而為大范圍用戶提供服務(wù)，而且可以集中進行管理和帶寬分配。



　　(5)廣播視頻和視頻會議



　　PON的點到多點結(jié)構(gòu)非常適合廣播和多點廣播應(yīng)用，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)恰好與我國目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的小區(qū)化相適應(yīng)。這與傳統(tǒng)的點到點結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)相比，優(yōu)勢是顯而易見的。越來越多的廣播視頻、視頻會議、VOD等應(yīng)用將會給PON系統(tǒng)帶來更多的機會。


(全文完)


來源：《世界電信網(wǎng)絡(luò)》