宽带光纤接入网技术

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。