光以太网挺进第一公里接入

张志刚
　　正如田径比赛中的第一段赛程一样，以太网接入在用户和网络服务提供商之间的第一段链路（所谓“第一公里”）也至关重要。

　　最近，从IEEE 802.3ah的“以太网第一公里工作组”（EFM）传来了消息，计划中的EFM标准将于今年九月获得批准。新的标准意在普及光纤接入，使普通用户也能享受到和中心机构之间双向1Gbps的链路，而这种千兆级的被动光纤网络（passive optical network，PON）系统，也意味着使用低成本的光电媒介和标准单模光纤变得可能。

　　利用了最适宜的载体——光纤，光以太网结合并扩展了业已普及的以太网协议，无缝地整合了局域网、城域网，甚至是广域网。一直以来，虽然以太网协议占据着局域网95％的份额，然而，它却面临着巨大的竞争压力，如ITU-T G.983 推荐的基于ATM的 PON以及DOCSIS等。而与之相应的是，光以太网将成为第一个能满足用户与中心机构之间达到双向1Gbps的链路，且符合物理传输层（PMD）的光网络标准。对于普通民用而言，也将极大地提高相关技术的数据传输率，包括视频点播、流媒体、在线游戏和VoIP等。

　　以前，系统中单模光纤的散播并不被认为是个很严重的问题，因为数据传输率和距离的要求都不高。现在随着用户的增多，覆盖的范围越来越大，就要求光以太网的接入距离在一定的温度范围内要达到20公里。这时，各种散播的损耗对系统造成的影响就不可低估：例如散播窗口，扩展温度的要求，以及FP激光波长的变化等。标准单模光纤的设计，在1310nm窗口附近具有很低的散播，加之1310 nm FP激光在单模领域性能状态最佳（主要由于其在1310nm处近于零散播），因此它与1310nm的FP激光能很好地结合。对于其他类型激光，如分布反馈激光（DFB）和垂直腔表面发射激光（VCSEL）等能在10公里甚至是20公里内，以千兆比特级的速率提供可靠的传输。但需要考虑的是DFB的成本，以及如VCSEL在1310nm窗口的可靠性。不像位于一个可控环境中的局域网，接入网络还要求可扩展温度范围，因为位于用户家中的光网络单元（ONU）必须工作在多种温度条件下。

　　至于波长变化，由于激光会随着环境温度的改变发生很大的漂移，致使1310 nm FP激光中心波长大约有0.4 nm/℃的错移，对此EFM工作组确定了一个从-40到+85℃的温度范围。这个温度范围以前被一些标准实体应用，以确保PMD能工作在极度低温或高温的环境中，而在实际的PON部署中，在不同的FP光谱波长段，传输距离受两端的操作波长（1270nm或1360nm）影响非常大，即便如此，就是使用1.5nm的最短光谱波长，在两种极端条件下的传输距离仍不会低于20公里。如果考虑到其他类型的散播损耗，传输距离会进一步缩短，例如内部符号干扰（ISI）和相对强度噪音（RIN）等。

摘自《中国计算机报》