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宽带光纤接入网技术

2/14/2005来源:接入系统人气:8645

宽带光纤接入网技术(丁玮) 接入网处于整个电信网的网络边缘,用户的各种业务通过接入网进入核心网。近年 来,核心网上的可用带宽由于SDH的发展而迅速增长,用户侧的业务量也由于Internet 业务的爆炸式增长而急剧增加,作为用户与核心网之间桥梁的接入网则由于入户媒质的 带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需求的发展,成为用户与核心网之的接入“瓶颈”。 骨干网上的巨大带宽如果得不到充分利用,也是一种投资的浪费。因而,接入网的宽带 化成为亟待解决的问题。但是,接入网在整个电信网中所占投资比重最大,且对成本、 政策、用户需求等问题都很敏感,因而技术选择五花八门,没有任何一种技术可以绝对 占据主导地位。尽管在接入网的建设中存在不少的争议问题,但毋庸置疑的一点是:发 展光纤接入是解决接入网宽带化的最根本和行之有效的办法,光纤应尽量向用户延伸, 尽量靠近用户。 接入网光纤化并不等于宽带化,而只是宽带化的一个前提。可以说,目前各个国家 的接入网都已经有了不同程度的光纤化,但是大多数仍只支持以话音为主的窄带业务, 例如应用最为广泛的IDLC系统。光纤接入网的宽带化仍是一个值得思考的问题。宽带光 纤接入网技术主要可以分为以下三种:宽带有源光接入,宽带无源光接入以及基于光纤 同轴混合网(HFC)的Cable Modem。 * SDH技术在接入网中的应用 在各种宽带光纤接入网技术中,采用了SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。这 种系统可称之为有源光接人,主要是为了与基于无源光网络(PON)的接入系统相对比。 有数字表明:目前55%到用户的光纤采用的是SDH技术,在两年内将有73%连到用户的 光纤采用SDH技术。SDH技术自从90年代引入以来,至今已经是一种成熟、标准的技术, 在骨干网中被广泛采用,而且价格越来越低。在接入网中应用SDH技术,可以将SDH技术 在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域,充分利用SDH同步复用、标准 化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来的好处,在接入网的 建设发展中长期受益。 但是,干线使用的机架式大容量SDH设备不是为接入网设计的,如直接搬到接入网 中使用还比较昂贵,接入网中需要的SDH设备应是小型、低成本、易于安装和维护的, 因此应采取一些简化措施,降低系统成本,提高传输效率,更便于组网。并且,接入网 中的SDH已经靠近用户,对低速率接口的需求远远大于对高速率接口的需求,因此,接 入网中的新型SDH设备应提供STM-0子速率接口。目前,一些厂家已经研制出了专用于 接入网的SDH设备,有着很好的发展前景。 SDH技术在接入网中的应用虽然已经很普遍,但仍只是FTTC(光纤到路边)、FTTB (光纤到楼)的程度,光纤的巨大带宽仍然没有到户。因此,要真正向用户提供宽带业 务能力,单单采用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不够的,在引入线部分仍需结 合采用其它竟带接入技术。可分别采用FTTB/C+XDSL、FTTB/C+Cable Modem、 FTTB /C+局域网接入等方式分别为居民用户和公司、企业用户提供业务。 接入网用SDH的最新发展方向是对ip业务的支持。这种新型SDH设备配备了LAN接日, 将SDH技术与低成本的LAN技术相结合,提供灵活带宽,解决了SDH支路接口及其净负荷 能力与局域网接口不匹配的问题,主要面向商业用户和公司用户,提供透明LAN互连业 务和ISP接人,很适合目前数据业务高速发展的需求。目前已有一些厂家(如朗讯)开 发出了这种设备。 * 基于ATM的无源光网络(ATM PON) 在宽带光纤接入技术中,电信运营者和设备供应商普遍都认为 ATMPON是最有效的, 它既能提供传统业务又提供先进多媒体业务的宽带平台。从1995年开始,世界上一些有 影响力的运营者和设备供应商就开始开发以ATM PON为核心技术的全业务接入网(FSAN) 的要求和技术规范。FSAN组织由20个在宽带接入系统方面达成共识的电信公司和设备供 应商组成,例如NTT、BT、Bellsouth和法国电信等。1998年8月,ITU采纳了FSAN提出的 基于PON的宽带光接入网规范共制定了建议G.983.1。 ATM PON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。光分配网络中没有有源 器件,比有源的光网络和铜线网络简单,更加可靠,更加易于维护。特别是如果FTTH (光纤到家)大量使用,有源器件和电源备份系统从室外转移到了室内,对器件和设 备的环境要求可以大大降低,维护周期可以加长。维护成本的降低,最终将使运营者 和用户双方受益。而且APON的标准化程度很高,使得大规模生产和降低成本成为可能。 此外,ATM统计复用的特点也使ATM PON能比TDM方式的PON服务于更多的用户,ATM的QO S优势也得以继承。 目机 ATM PON除了NTT在日本和Bellsouth在亚特兰大的一些典型的试验系统外, 并没有得到很大的商用发展。其主要原因在于APON的成本居高不下。NTT在1995年曾 经作过一个预测,认为到2000年APON的每线相对成本将与铜线成本可比,但事实证明 APON的成本并没有如此明显的下降趋势。其主要原因是市场有限。但是,随着用户需 求的增加、产品规模的提高,新技术的采用将会给每线的设备和安装成本带来显著的 下降,若年产量到百万单元,则某些芯片成本可望降低10倍。而且由于APON的标准化 程度高实现分离光元件的集成可能将成本减少950,APON成本可望比PDH/SDH接入系统 低20%-40%。 除了经济性的问题,ATM PON还面临着其它问题。G.983定义的ATM PON系统主要面 对宽带业务,并没有考虑对窄带业务的支持。窄带并没有考虑对窄带业务的支持。窄 带业务如何与宽带业务综合在基于ATM的传送平台上是一个值得思考的问题。例如APON 应用于FTTC情况下,则采用APON+IDLC可能是一种比较实际的解决方案,IDLC系统综 合窄带业务,APON的ONU提供宽带业务和窄带业务的V5接口电路仿真,即窄带接入网通 过宽带接入网承载的方式。而在FTTH/B情况下,由于ONU服务用户数很少,这种方式 就不适用,需考虑其它方法。 此外,与有源光接入系统一样,ATM PON系统目前也达不到FTTH的应用程度,同样 存在着需与其它技术相结合解决引入线宽带化的问题。 * Cable Modem Cable Modem技术是在混合光纤同轴网(HFC)上发展起来的。由于有线电视的普 及,同轴电缆基本已经入户。基于这一有利条件,有线电视公司推出了基于光纤和同 轴电缆混合网络的接入技术一HFC,同电信部门争夺接入市场。HFC出现的初期主要致 力于传统话音业务的传送。但是,随着许多地方试验的相继失败,目前有线电视运营 者已经放弃在HFC上传送传统话有业务,转向Cable Modem,在HFC上进行数据传输, 提供Internet接入,争夺宽带接入市场。 目前商用化的 Cable Modem所采用的标准都是由多媒体电缆网络系统(MCNS)组 织制定的关于在HFC上传输数据业务的一系列标准。该标准组织的成员多是有线电视 运营商,其制定标准的目的是以最低的成本和最短的时间把产品投放市场,因此该组 织制定的标准力图降低技术复杂度和成本。目前,支持MCNS制定的标准的厂商有: ADC、3Com、Bay、Clsco、Cabletron、Com21、GeneralInstrument、Motorola、NEC、 Panasonlc、Sony、Thomson、Toshiba等。Cable Modem技术在北美应用最为广泛,到 1998年8月底,双向Cable Modem业务已覆盖了北美1500万个家庭,用户超过3O万。预 计到2000年北美用户数将达300万。在我国,北京、上海、青岛等广电部门也在对其 部分有线电视网络进行改造,准备建成具有双向通信能力的HFC试验网,主要提供高 速数据接入业务。 对于有线电视公司和新的电信运营公司来说,Cable Modem是进入宽带接入市场 的理想选择,而电信运营公司由于政策及业务管制等原因倾向于以ADSL及其它宽带接 入技术来与之竞争。实际上,从纯技术的角度来看,Cable Modem技术用于居民用户 的宽带接入,在带宽和技术成熟度方面都具有很大的优势。在带宽上,Cable Modem 用户共享下行数据带宽,而每一个子信道下行通道的数据吞吐量都可以达到25-40Mb it/s,当光节点尽量靠近用户,整个系统的用户较少时,其带宽的优势将非常明显。 而且Cable Modem的开通率基本达到百分之百,不存在ADSL因线缆质量和串扰引起的 开通率低的问题,只会因为共享用户数的增多而降低每个用户的可用数据带宽。 Cable Modem技术的不足在于它不能支持电话业务,当然,这里指的是电信级的 高质量保证的电话业务,而不是以IP方式在CableModem系统上传送实时语音。最重要 的不足之处是要在现有的有线电视网络上实现CableModem,必须进行有线电视网的双 向改造,使之成为具备双向通信能力的网络,这是一项极为昂贵的投资。于是,一些 厂商提出了电话返回式Cable Modem技术,利用电缆快速传送下行数据,而用电话线 传送上行数据,这种工作方式不需要对现有的有线电视网络作双向改造,在双绞线已 经敷设到户的居民区,电话返回式Cable Modem具有较大的发展潜力。MCNS也在制定 这种Cable Modem的标准。 虽然Cable Modem是有线电视部门用以向电信运营部门争夺宽带接入市场的主要 手段,电信运营部门也应看到这种技术的优势和适用性,可以面向居民用户适当发展, 在其它宽带接入技术暂时不能满足用户数据业务需求的地方,以Cable Modem来补充 不足,一旦业务双向开放,可以更大地受益。业务如何与宽带业务综合在基于ATM的 传送千台上是一个值得思考的问题。例如APON应用于FTTC情况下,则采用APON+IDLC 可能是一种比较实际的解决方案,IDLC系统综合窄带业务,APON的ONU提供宽带业务 和窄带业务的V5接口电路仿真,即窄带接入网通过宽带接入网承载的方式。而在FTTH /B情况下,由于ONU服务用户数很少,这种方式就不适用,需考虑其它方法。 此外,与有源光接入系统一样,ATM PON系统目前也达不到FTTH的应用程度,同 样存在着需与其它技术相结合解决引入线宽带化的问题。 * Cable Modem Cable Modem技术是在混合光纤同轴网(HFC)上发展起来的。由于有线电视的普 及,同轴电缆基本已经入户。基于这一有利条件,有线电视公司推出了基于光纤和同 轴电缆混可以更大地受益。