全方位分析光纖接入網(wǎng)技術(shù)的基本原理

1、全方位分析光纖接入網(wǎng)技術(shù)的基本原理光纖接入網(wǎng)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹 光纖接入網(wǎng)技術(shù)的基本原理。從整個(gè)電信網(wǎng)的角度講，可以 將全網(wǎng)劃分為公用網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)(CPN)兩大塊，其中CPN 屬用戶所有，因而，通常意義的電信網(wǎng)指公用電信網(wǎng)局部。 公用電信網(wǎng)又可以劃分為長(zhǎng)途網(wǎng)、中繼網(wǎng)和接入網(wǎng)3局部。長(zhǎng)途網(wǎng)和中繼網(wǎng)合并稱為核心網(wǎng)。相對(duì)于核心網(wǎng)，接入 網(wǎng)介于本地交換機(jī)和用戶之間，主要完成使用戶接入到核心 網(wǎng)的任務(wù)，接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口 (SNI)和用戶網(wǎng)絡(luò)接口 (UNI)之間一系列傳送設(shè)備組成。近年來(lái)，以互聯(lián)網(wǎng)為代 表的新技術(shù)革命正在深刻地改變傳統(tǒng)的電信概念和體系構(gòu) 造，隨著各國(guó)接入網(wǎng)市場(chǎng)的逐

2、漸開(kāi)放，電信管制政策的放松, 競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇和擴(kuò)大，新業(yè)務(wù)需求的迅速出現(xiàn)，有線技術(shù) (包括光纖技術(shù))和無(wú)線技術(shù)的開(kāi)展，接入網(wǎng)開(kāi)始成為人們 關(guān)注的焦點(diǎn)。在巨大的市場(chǎng)潛力驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生了各種各樣的 接入網(wǎng)技術(shù)。光纖通信具有通信容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、 防電磁干擾、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在干線通信中，光纖扮演著 重要角色，在接入網(wǎng)中，光纖接入也將成為開(kāi)展的重點(diǎn)。光 纖接入網(wǎng)是開(kāi)展寬帶接入的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案。一、光纖接入網(wǎng)的基本構(gòu)成光纖接入網(wǎng)(OAN),是指用光纖作為主要的傳輸媒質(zhì)， 實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的信息傳送功能。通過(guò)光線路終端(OLT)與業(yè)務(wù) 節(jié)點(diǎn)相連，通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)與用戶連接。光纖接入網(wǎng) 包括遠(yuǎn)端設(shè)備

3、一一光網(wǎng)絡(luò)單元和局端設(shè)備一一光線路終端， 它們通過(guò)傳輸設(shè)備相連。系統(tǒng)的主要組成局部是OLT和遠(yuǎn)端 ONUo它們?cè)谡麄€(gè)接入網(wǎng)中完成從業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口(SNI)到用戶 網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)間有關(guān)信令協(xié)議的轉(zhuǎn)換。接入設(shè)備本身還具 有組網(wǎng)能力，可以組成多種形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。同時(shí)接入 設(shè)備還具有本地維護(hù)和遠(yuǎn)程集中監(jiān)控功能，通過(guò)透明的光傳 輸形成一個(gè)維護(hù)管理網(wǎng)，并通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)管協(xié)議納入網(wǎng)管中 心統(tǒng)一管理。0LT的作用是為接入網(wǎng)提供與本地交換機(jī)之間的接口， 并通過(guò)光傳輸與用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元通信。它將交換機(jī)的交 換功能與用戶接入完全隔開(kāi)。光線路終端提供對(duì)自身和用戶 端的維護(hù)和監(jiān)控，它可以直接與本地交換機(jī)一起放置在

4、交換 局端，也可以設(shè)置在遠(yuǎn)端。0NU的作用是為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口。它可以接入 多種用戶終端，同時(shí)具有光電轉(zhuǎn)換功能以及相應(yīng)的維護(hù)和監(jiān) 控功能。0NU的主要功能是終結(jié)來(lái)自O(shè)LT的光纖，處理光信 號(hào)并為多個(gè)小企業(yè)，事業(yè)用戶和居民住宅用戶提供業(yè)務(wù)接口。 0NU的網(wǎng)絡(luò)端是光接口，而其用戶端是電接口。因此0NU具 有光/電和電/光轉(zhuǎn)換功能。它還具有對(duì)話音的數(shù)/模和模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換功能。0NU通常放在距離用戶較近的地方，其位置具 有很大的靈活性。光纖接入網(wǎng)(0AN)從系統(tǒng)分配上分為有 源光網(wǎng)絡(luò)(AON, ActiveOpticalNetwork)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON, PassiveOpticaOptica

5、lNetwork)兩類。二、有源光纖接入網(wǎng) 有源光網(wǎng)絡(luò)又可分為基于SDH的AON和基于PDH的AON。有源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備(CE)和遠(yuǎn)端設(shè)備(RE)通過(guò)有源光 傳輸設(shè)備相連，傳輸技術(shù)是骨干網(wǎng)中已大量采用的SDH和PDH 技術(shù)，但以SDH技術(shù)為主，本文主要討論SDH （同步光網(wǎng)絡(luò)） 系統(tǒng)。.基于SDH的有源光網(wǎng)絡(luò)SDH的概念最初于1985年由美國(guó)貝爾通信研究所提出， 稱之為同步光網(wǎng)絡(luò)（SynchronousOpticalNETwork,SONET）o 它是由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)傳送構(gòu)造組成的，適用于各種經(jīng) 適配處理的凈負(fù)荷（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中可用于電信業(yè) 務(wù)的局部）在物理媒質(zhì)如光纖、微波、衛(wèi)星

6、等上開(kāi)展傳送。 該標(biāo)準(zhǔn)于1986年成為美國(guó)數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電信聯(lián) 盟標(biāo)準(zhǔn)部（ITUT）的前身國(guó)際電報(bào) 資詢委員會(huì)（CCITT） 于1988年承受SONET概念，并與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）達(dá) 成協(xié)議，將SONET修改后重新命名為同步數(shù)字系列 （SynchronousDigitalHierarchy, SDH）,使之成為同時(shí)適應(yīng) 于光纖、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術(shù)體制。SDH 網(wǎng)是對(duì)原有 PDH（PiesiochronousDigitalHierarchy 準(zhǔn)同步數(shù)字系列）網(wǎng)的一次革命。PDH是異步復(fù)接，在任一 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上接入接出低速支路信號(hào)都要在該節(jié)點(diǎn)上開(kāi)展復(fù) 接、碼變換、碼速調(diào)整、定時(shí)、

7、擾碼、解擾碼等過(guò)程，并且 PDH只規(guī)定了電接口，對(duì)線路系統(tǒng)和光接口沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)全球信息網(wǎng)的建立。隨著SDH技術(shù)引入，傳輸系統(tǒng) 不僅具有提供信號(hào)傳播的物理過(guò)程的功能，而且提供對(duì)信號(hào) 的處理、監(jiān)控等過(guò)程的功能。SDH通過(guò)多種容器C和虛容器 VC以及級(jí)聯(lián)的復(fù)幀構(gòu)造的定義，使其可支持多種電路層的業(yè) 務(wù)，如各種速率的異步數(shù)字系列、DQDB、FDDI、ATM等,以 及將來(lái)可能出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)。段開(kāi)銷中大量的備用通道增 強(qiáng)了 SDH網(wǎng)的可擴(kuò)展性。通過(guò)軟件控制使原來(lái)PDH中人工更 改配線的方法實(shí)現(xiàn)了交叉連接和分插復(fù)用連接，提供了靈活 的上/下電路的能力，并使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)可變，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò) 適應(yīng)業(yè)務(wù)開(kāi)

8、展的靈活性和平安性，可在更大幾何范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 電路的保護(hù)、高度和通信能力的優(yōu)化利用，從而為增強(qiáng)組網(wǎng) 能力奠定根底，只需幾秒就可以重新組網(wǎng)。特別是SDH自愈 環(huán)，可以在電路出現(xiàn)故障后，幾十毫秒內(nèi)迅速恢復(fù)。SDH的 這些優(yōu)勢(shì)使它成為寬帶業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的根底傳輸網(wǎng)。在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH （同步光網(wǎng)絡(luò)）的主要優(yōu)勢(shì)在于： SDH可以提供理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性；SDH固有的靈 活性使對(duì)于開(kāi)展極其迅速的蜂窩通信系統(tǒng)采用SDH系統(tǒng)尤其 適合。當(dāng)然，考慮到接入網(wǎng)對(duì)本錢(qián)的高度敏感性和運(yùn)行環(huán)境 的惡劣性，適用于接入網(wǎng)的SDH設(shè)備必須是高度緊湊，低功 耗和低本錢(qián)的新型系統(tǒng)，其市場(chǎng)應(yīng)用前景看好。接入網(wǎng)用SDH的最新開(kāi)展趨

9、勢(shì)是支持IP接入，目前至 少需要支持以太網(wǎng)接口的映射，于是除了攜帶話音業(yè)務(wù)量以 外，可以利用局部SDH凈負(fù)荷來(lái)傳送IP業(yè)務(wù)，從而使SDH 也能支持IP的接入。支持的方式有多種，除了現(xiàn)有的PPP方 式外，利用VC12的級(jí)聯(lián)方式來(lái)支持IP傳輸也是一種效率較 高的方式?？傊鳛橐环N成熟可靠提供主要業(yè)務(wù)收入的傳 送技術(shù)在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)仍然會(huì)不斷改良支持電路交換網(wǎng) 向分組網(wǎng)的平滑過(guò)渡。.基于PDH的有源光網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）以其廉價(jià)的特性和靈活的組網(wǎng) 功能，曾大量應(yīng)用于接入網(wǎng)中。尤其近年來(lái)推出的SPDH設(shè) 備將SDH概念引入PDH系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和 靈活性，這種改進(jìn)的PDH系統(tǒng)在

10、相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，仍會(huì)廣 泛應(yīng)用。三、無(wú)源光纖接入網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON),是指在OLT和ONU之間是光分配網(wǎng) 絡(luò)(ODN),沒(méi)有任何有源電子設(shè)備，它包括基于ATM的無(wú)源 光網(wǎng)絡(luò)APON及基于IP的PON。APON的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)是分階段實(shí) 施的，初期主要是VP專線業(yè)務(wù)。相對(duì)普通專線業(yè)務(wù)，APON 提供的VP專線業(yè)務(wù)設(shè)備本錢(qián)低，體積小，省電、系統(tǒng)可靠 穩(wěn)定、性能價(jià)格比有一定優(yōu)勢(shì)。第二步實(shí)現(xiàn)一次群和二次群 電路仿真業(yè)務(wù)，提供企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的連接和企業(yè) 及數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)。第三步實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口，提供互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)業(yè)務(wù)和VLAN 業(yè)務(wù)。以后再逐步擴(kuò)展至其它業(yè)務(wù)，成為名副其實(shí)的全業(yè)務(wù) 接入網(wǎng)系統(tǒng)。APON采用基于信元的傳

11、輸系統(tǒng)，允許接入網(wǎng)中的多個(gè)用 戶共享整個(gè)帶寬。這種統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式，能更加有效地利用 網(wǎng)絡(luò)資源。APON能否大量應(yīng)用的一個(gè)重要因素是價(jià)格問(wèn)題。 目前第一代的實(shí)際APON產(chǎn)品的業(yè)務(wù)供應(yīng)能力有限，本錢(qián)過(guò) 高，其市場(chǎng)前景由于ATM在全球范圍內(nèi)的受挫而不確定，但 其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是明顯的。特別是綜合考慮運(yùn)行維護(hù)本錢(qián)，在新 建地區(qū)，高度競(jìng)爭(zhēng)的地區(qū)或需要替代舊銅纜系統(tǒng)的地區(qū)，此 時(shí)敷設(shè)PON系統(tǒng)，無(wú)論是FTTC,還是FTTB方式都是一種有 遠(yuǎn)見(jiàn)的選擇。在未來(lái)幾年能否將性能價(jià)格比改良到市場(chǎng)能夠 承受的水平是APON技術(shù)生存和開(kāi)展的關(guān)鍵。IPPON的上層是IP,這種方式可更加充分地利用網(wǎng)絡(luò)資 源，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶寬的動(dòng)

12、態(tài)分配，簡(jiǎn)化中間層的復(fù)雜設(shè)備。 基于PON的OAN不需要在外部站中安裝昂貴的有源電子設(shè)備, 因此使服務(wù)提供商可以高性價(jià)比地向企業(yè)用戶提供所需的 帶寬。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，防止了外部 設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障 率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省了維護(hù)本錢(qián)，是電信維護(hù) 部門(mén)長(zhǎng)期期待的技術(shù)。無(wú)源光接入網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)具體表達(dá)在以下 幾方面：（1）無(wú)源光網(wǎng)體積小，設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)費(fèi)用低， 投資相對(duì)也較小。（2）無(wú)源光設(shè)備組網(wǎng)靈活，拓?fù)錁?gòu)造可支持樹(shù)型、星 型、總線型、混合型、冗余型等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。（3）安裝方便，它有室內(nèi)型和室外型。其室外型可直 接掛在墻上，或放置于“H”桿上，無(wú)須租用或建造機(jī)房。 而有源系統(tǒng)需開(kāi)展光電、電光轉(zhuǎn)換，設(shè)備制造費(fèi)用高，要使 用