充满前景的PON技术

李昕　何越　刘溯

　　本文作者李昕先生，Salira光网络系统公司技术支持部经理；何越先生，中国市场运营经理；刘溯先生，副总裁。
关键词：PON

一 PON技术的发展

1. PON

　　PON(无源光网络)是指ODN(光配线网)中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。

　　PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。

　　PON的复杂性在于信号处理技术。在下行方向上，交换机发出的信号是按广播式发给所有的用户。在上行方向上，各ONU必须采用某种多址接入协议，如TDMA(Time Division Multiple Access)协议，才能完成共享传输通道信息访问。

2. APON & EPON

　　目前用于宽带接入的PON技术主要有：ATM PON(APON)和Ethernet PON(EPON)。

　　APON是FSAN(Full Service Access Network)于20世纪90年代中期开发完成的。当时为了制定一个基于光纤能够为商业用户和居民用户提供包括IP数据、视频、以太网等服务的标准，顺理成章地选择ATM和PON分别作为网络协议和网络平台，因为ATM被看作是能够提供各种类型通信的唯一协议，而PON是最经济的宽带光纤解决方案。后来FSAN使用的APON格式成为ITU的标准，即ITU-T Rec. G.983。APON可以通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使成本比传统的、以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20～40%。

　　然而APON经过多年的发展，仍没有真正进入市场。主要原因是ATM协议复杂，相对于接入网市场来说设备还较昂贵。同时由于以太技术的高速发展，使得ATM技术完全退出了局域网。而千兆位及10G标准的推出，为以太技术走向主干打开了大门，因此如何把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。同时，涌现了一批新兴公司，包括Salira、Alloptic、Terawave等。他们认为APON的很多缺点，例如缺乏视频传输能力、带宽有限、系统复杂以及价格昂贵等，在EPON中将不会存在。

　　Salira等公司最初致力于开发FTTB(Fiber To The Building)和FTTC(Fiber To The Curb)的解决方案。长远目标是提供通过单一平台向用户提供视频、音频和数字业务的FTTH(Fiber To The Home)的解决方案。EPON采用APON相似的结构，继承了很多G.983建议。但EPON却以比APON更低的价格提供更多的带宽和更广的业务范围。

　　一般认为APON在QoS方面比EPON更为出色，但通过一些新技术的采用，以太网络也可以提供类似ATM的QoS服务。Salira公司Salira 2000 EPON平台就具有较完善的QoS和基于用户端口级的服务等级协议(Service Level Agreement, SLA)。

二 PON的特点及市场定位

　　PON是一种接入网技术，定位在常说的“最后一公里”，也就是在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。

1. PON瞄准T1至OC3的带宽

　　在当今的接入网中，家庭用户一般通过铜芯电话线或CATV接入，而一些商业用户，可以通过SONET环、光纤T3/E3线路，或者基于铜线的T1/E1连向城域网。很显然，只有一些大型公司能支付T3(45Mb/s)或OC3(155Mb/s)SONET连接的每月数千美元的租金。一般说来，一些中型的公司会选择租用每月几百美元的T1/E1线路。但是大多数中小公司和家庭用户除了使用原有电话线路接入以外别无选择。DSL和Cable Modem虽然给用户提供了较多的带宽，但它们也只是临时的解决方案。它们存在着业务提供耗时、带宽受距离的限制、选线率低、实施困难等诸多问题。

　　在接入网相对停滞的时候，主干网络带宽却因为采用了WDM和其他新技术而得到了显著的增长。最近WDM技术已经渗透到城域网中，同样推动了其容量的显著增长。与此同时，局域网的带宽也从10Mb/s到100Mb/s，很多已经升级到1Gb/s。众所周知，接入网在其中成了真正的瓶颈。

　　PON技术就是为了打破这个“最后一公里”的瓶颈应运而生。PON主要定位于T1(1.5Mb/s)和OC3(155Mb/s)之间的带宽提供，而这一段带宽是其他接入技术难以实现的。

　　随着宽带应用越来越多，尤其是视频和端到端应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。在北美，每个用户的带宽需求在5年内将达到20～50Mb/s，而在10年内将达到70Mb/s。在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，而PON技术却可以大显身手。

2. 灵活经济的宽带接入方式

　　业界多年来一直认为，PON始终是未来的方向，在条件具备的情况下，必然会迎来它的大发展。最近，由于光部件价格的大幅下降和端用户带宽需求的增长，PON已经显示出了它经济上和技术上的优势。

　　现在的几种接入方案提供了某种形式的宽带，但是每个都有其局限性。E1和DDN专线由于其费用高昂和安装复杂，应用很有限，实际上除了大的商业用户之外，其应用很难进一步扩展。DSL技术由于其距离上的限制，也限制了大量用户的使用。而Cable的运营者在建设宽带Cable的必要基础设施上比较缓慢，而且这种网络拓扑在提供可靠的QoS上也存在一些问题。而PON作为一种新兴的面向未来的技术，却有其突出的非常具有吸引力的特点，这主要表现在：

　　(1)相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；PON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；PON系统是面向未来的技术，大多数PON系统都是一个多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。

　　(2)提供非常高的带宽。APON最高可以提供到下行622Mb/s，上行155Mb/s，而EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。

　　(3)服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。例如Salira 2000平台的每个PON系统最多可以支持到5376个用户端口，并覆盖半径20公里的范围。

　　(4)带宽分配灵活，服务有保证。无论是APON还是EPON系统，对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。APON利用ATM完整的QoS服务来实现，而EPON可以通过DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现用户级的SLA。在Salira 2000平台中，系统可以根据需要以64kb/s的粒度在128kb/s～1Gb/s的范围内对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS。

　　但是作为一种新技术，如何进入市场和被市场所认可，取决于很多方面。首先是国际统一标准的推出，虽然ITU-T曾经推出过全业务网标准，但是APON的标准一直在完善之中，EPON产品在严格意义上还没有标准。其次是诸如测距、同步等一些技术难点的解决方案的成熟和突发性光器件成本的进一步降低，PON技术作为一种新的接入技术，技术的普及和被业界完全接受还有待时日。第三，如何适应电信市场的现状、如何与现有接入技术融合，以及运营商的态度等。

　　在当前的情况下，PON技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市场。FTTB/FTTC+DSL，FTTB/FTTC+LAN都是不错的选择。而ADSL和LAN正好也是目前中国最主要的两种宽带接入技术。同时更高速度的VDSL技术也逐步受到重视，PON+VDSL将是一种完美的解决方案。对于中国这个急速发展的电信市场，PON技术将大有作为。由于LAN中几乎全部采用以太技术，且DSL技术已经与以太技术相结合，从而使得EPON在与APON的竞争中，可能会占有优势。

三 应用

　　从运营商和服务提供商的角度来看，PON系统可以带来多方面的好处，包括降低安装、管理和运营成本，提高投资回报率，增加新的赢利机会，长期保持竞争优势等。在适当的场合，适时地采用PON系统，无论对于原有的运营商还是新兴的运营商，都将是一个明智的选择。

　　总的看来，PON系统非常适合于以下应用。

　　(1)高速接入和传输

　　PON系统可以提供DSL、LAN、Cable Modem等接入方式无法提供的高质量的宽带。这非常适合于FTTB模式，接入到中小型甚至大型商业用户。PON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务，将非常有吸引力。

　　(2)集成数据、音频、视频业务

　　大多数PON系统都可以同时提供IP业务和传统的TDM业务，Salira的EPON系统还提供纯通道的TDM服务，这样，原有的ATM、FR、DDN等业务都可以通过这套系统继续提供，因为采用独立的带宽，服务质量可以完全保证。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的业务，而且非常容易向全IP业务网络过渡。

　　(3)整合T1/E1传输线路，降低T1/E1维护和运营费用

　　T1/E1因为其高质量的服务和带宽保证一直受到重视，然而T1/E1线路的开通和维护都比较昂贵，尤其是在由于距离限制而需要使用中继器的地方更是如此。很多PON系统在每个ONU上都可以提供多条T1/E1链路，使用单路光线代替大量的铜线，在提供同样服务的同时，节省了大量的设备、运营和管理成本。

　　(4)DSL、LAN扩展

　　DSL和LAN是目前中国宽带的两种主要接入方式。但DSL的距离限制挡住了大量的客户，传统的LAN技术也难以灵活地提供和保证用户的带宽。采用PON技术，不仅可以通过无源传输网络直接连接到服务区域，再进行DSL或LAN扩展，从而为大范围用户提供服务，而且可以集中进行管理和带宽分配。

　　(5)广播视频和视频会议

　　PON的点到多点结构非常适合广播和多点广播应用，这种网络结构恰好与我国目前网络建设的小区化相适应。这与传统的点到点结构的网络相比，优势是显而易见的。越来越多的广播视频、视频会议、VOD等应用将会给PON系统带来更多的机会。

(全文完)

来源：《世界电信网络》