FTTH光纖到戶與EPON技術

2021-04-15 21:12:10 字數 3797 閱讀 5560

從總的發展趨勢看,在接入網中饋線光纖必將代替饋線電纜,直接向使用者挺進,實現純光纖接入,即光纖到家(ftth)方式。這種方式光纖直通使用者家中,一般僅需要一至二條使用者線,是長遠的發展方向和最終的接入網解決方案。目前的實際應用中,部分實現光纖化,光纖只到路邊的業務接入點(sap)。在該處通過光網路單元(onu),完成光/電轉換和分接等功能,然後通過多種方式接入使用者家中。光纖到大樓後可以採用adsl、cable、lan,即fttx+adsl、fttx+cable和fttx+lan等方式接入使用者家中。

光纖接入網(oan)是採用光纖傳輸技術的接入網,即本地交換局和使用者之間全部或部分採用光纖傳輸的通訊系統。光纖接入網又可劃分為無源光網路(pon)和有源光網路(aon),其中無源光網路pon發展更快些。

pon(無源光網路)是指odn(光配線網)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裝置。pon網路的突出優點是消除了戶外的有源裝置,所有的訊號處理功能均在交換機和使用者宅內裝置完成。而且這種接入方式的前期投資小,大部分資金可以等到使用者真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統的短,覆蓋的範圍較小,但它造價低,無需另設機房,維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家使用者服務。pon的複雜性在於訊號處理技術。在下行方向上,交換機發出的訊號是按廣播式發給所有的使用者。在上行方向上,各onu必須採用某種多址接入協議,如tdma(time division multiple access)協議,才能完成共享傳輸通道資訊訪問。

目前用於寬頻接入的pon技術主要有:atm pon(apon)和ethernet pon(epon)。

隨著ip技術的不斷完善,大多數的運營商已經將ip技術作為資料網路的主要承載技術。由此也衍生出大量以乙太網技術為基礎的接入技術。同時由於以太技術的高速發展,使得atm技術完全退出了區域網。因此把簡單經濟的以太技術與pon的傳輸結構結合起來的ethernet over pon概念,自2023年開始引起技術界和網路運營商的廣泛重視。在ieee802.3 efm(ethernet for the first mile)會議上,加速了epon的標準化工作。

epon是幾種最佳的技術和網路結構的結合。epon採用點到多點結構,無源光纖傳輸方式,在乙太網之上提供多種業務。目前,ip/ethernet應用佔到整個區域網通訊的95%以上,epon由於使用上述經濟而高效的結構,將成為連線接入網終端使用者的一種最有效的通訊方法。

epon不需任何複雜的協議,光訊號就能精確地傳送到終端使用者,來自終端使用者的資料也能被集中傳送到中心網路。在物理層,epon使用1000base的以太phy,同時在pon的傳輸機制上,通過新增加的mac控制命令來控制和優化各onu與olt之間突發性資料通訊和實時的tdm通訊。在協議的第二層,epon採用成熟的全雙工以太技術。使用tdm,由於onu在自己的時隙內傳送資料報,因此沒有碰撞,不需cdma/cd,從而充分利用頻寬。另外,ep0n通過在mac層中實現802.1p來提供與apon類似的qos。

乙個典型的ethernet over pon系統由olt、onu、pos組成。olt(optical line terminal)放在中心機房,onu(optical network unit)放在網路介面單元附近或與其合為一體。pos(passive optical splitter)是無源光纖分支器,是乙個連線olt和onu的無源裝置,它的功能是分發下行資料並集中上行資料。olt既是乙個交換機或路由器,又是乙個多業務提供平台,它提供面向無源光纖網路的光纖介面。根據乙太網向城域和廣域發展的趨勢,olt上將提供多個gbit/s和10gbit/s的以太介面,支援wdm傳輸。olt還支援atm、fr以及oc3/12/48/192等速率的sonet的連線。如果需要支援傳統的tdm話音,普通**線(pots)和其他型別的tdm通訊(t1/e1)可以被復用連線到附介面,olt除了提供網路集中和接入的功能外,還可以針對使用者的qos/sla的不同要求進行頻寬分配,網路安全和管理配置。olt根據需要可以配置多塊olt(optical line card),olc與多個onu通過pos連線,pos是乙個簡單裝置,它不需要電源,可以置於全天候的環境中,一般乙個pos的分線率為8、16或32,並可以多級連線。在epon中,olt到onu間的距離最大可達20km,如果使用光纖放大器(有源中繼器),距離還可以擴充套件。

epon中的onu採用了技術成熟而又經濟的以太網路協議,在中頻寬和高頻寬的onu中實現了成本低廉的乙太網第二層第三層交換功能。這種型別的onu可以通過層疊來為多個終端使用者提供很高的共享頻寬。因為都使用以太協議,在通訊的過程中,就不再需要協議轉換,實現onu對使用者資料的透明傳送。onu也支援其他傳統的tdm協議,而且不會增加設計和操作的複雜性。在更高頻寬的onu中,將提供大量的以太介面和多個t1/e1介面。當然,對於光纖到家(ftth)的接入方式,onu和niu可以被整合在乙個簡單的裝置中,不需要交換功能,從而可以在極低的成本下給終端使用者分配所需的頻寬。

遠端業務分配控制(remote provisioning)管理可以讓運營商通過對使用者不同時段的不同業務需求做出響應,這樣可以提高使用者滿意度。運營商可以通過中心管理系統(central management syste)對olt、onu等所有網路單元裝置進行管理,還可以為使用者提供可管理的cpe業務,系統可以很靈活地根據使用者的需要來動態分配頻寬,

epon的優點主要表現在:

(1)相對成本低,維護簡單,容易擴充套件,易於公升級。epon結構在傳輸途中不需電源,沒有電子部件,因此容易鋪設,基本不用維護,長期運營成本和管理成本的節省很大;epon系統對局端資源占用很少,模組化程度高,系統初期投入低,擴充套件容易,投資回報率高;epon系統是面向未來的技術,大多數epon系統都是乙個多業務平台,對於向全ip網路過渡是乙個很好的選擇。

(2)提供非常高的頻寬。epon目前可以提供上下行對稱的1.25gb/s的頻寬,並且隨著以太技術的發展可以公升級到10gb/s。

(3)服務範圍大。epon作為一種點到多點網路,以一種扇出的結構來節省co的資源,服務大量使用者。

(4)頻寬分配靈活,服務***。對頻寬的分配和保證都有一套完整的體系。epon可以通過diffserv、pq/wfq、wred等來實現對每個使用者進行頻寬分配,並保證每個使用者的qos。

但是作為一種新技術,如何進入市場和被市場所認可,取決於很多方面。epon產品在嚴格意義上還沒有標準。其次是諸如測距、同步等一些技術難點的解決方案的成熟和突發性光器件成本的進一步降低。

本文之前所論述的幾種接入方案均提供了某種形式的寬頻,但是每個都有其侷限性。dsl技術由於其距離上的限制,也限制了大量使用者的使用。而cable的運營者在建設寬頻cable的必要基礎設施上比較緩慢,而且這種網路拓撲在提供可靠的qos上也存在一些問題。而epon系統可以提供dsl、lan、cable modem等接入方式無法提供的高質量的寬頻。這非常適合於fttb模式,接入到中小型甚至大型商業使用者。

在當前的情況下,epon技術大多會以一種與其他技術相結合的姿態進入市場。fttb/fttc+dsl,fttb/fttc+lan都是不錯的選擇。dsl和lan是目前中國寬頻的兩種主要接入方式。但dsl的距離限制擋住了大量的客戶,傳統的lan技術也難以靈活地提供和保證使用者的頻寬。採用epon技術,不僅可以通過無源傳輸網路直接連線到服務區域,再進行dsl或lan擴充套件,從而為大範圍使用者提供服務,而且可以集中進行管理和頻寬分配。當把onu整合到dslam,使用ep0n能使dsl突破傳統的1500m的距離,從而增加約50%的使用者,dsl可以到達的範圍和其潛在的使用者群都會大大增加。通過整合onu到cmts(cable modem termination system),epon可以用來給現有的cable連線提供頻寬,而且可以實現真正的互動式服務,同時降低建設和運營成本。epon技術還可以用來給固定的無線發射塔提供頻寬,很好地解決無線接入技術中如何將上行資料匯集到co的問題。

從運營商和服務提供商的角度來看,epon系統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,長期保持競爭優勢等。在適當的場合,適時地採用epon系統,無論對於原有的運營商還是新興的運營商,都將是乙個明智的選擇。 

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