摘要：论述了光纤宽带接入方式的概念及其关键技术，分析了各种技术的优缺点及应用方式，描述了光纤接入网的发展方向，指出了光纤接入技术目前比较现实和理想的技术方案选择思路。
关键词：宽带；光纤接入网
一、光纤接入网的概念及其优势、结构
1.1 光纤接入网的概念
光纤接入网，英文简称OAN（Opticai Accsee Network），在接入网中，主要使用光纤作为传输媒介，最终实现信息的传送，是一种网络形式。光纤接入网主要包括有源光网络系统和无源光网络系统。
1.2 光纤接入网的优势
(1)除了交换功能外，光纤接入网具有复用功能、交叉连接功能及传输功能。
(2)除电话业务外，支持三重播放（Triple play，语音、视频、数据），以及其他宽带业务等。
(3)能在不同环境中使用，不一定要配置机房，也可在室外配置机房，有利于降低建设维护成本。
(4)能灵活运用，可结合交换机升级使用，能适应于其他新业务发展需求。
(5)具有好的传输质量和可靠性，具有广阔应用范围和良好的市场前景。
(6)网径较小，可免用中继器，但因用户众多导致的光功率分配，有时要用到光纤放大器进行功率补偿。
1.3 光纤接入网的基本结构
光纤接入网的基本结构包括：(1)光纤接入网包括远端设备；(2)光网络单元（ONU）、局端设备；(3)光线路终端（OLT）。光纤接入网的接口包括三大类：使用用户网络接口（UNI）、业务节点接口（SNI）和维护管理接口（Q3）。
二、接入网技术分析
2.1 基于SDH系统的AON技术
接入网的相对带宽需求较小，需要提供IP、TDM和ATM等综合业务传送。以SDH为基础并能提供IP、ATM传送与处理的系统将是解决接入网传送的主要方法，这种方式可廉价地在一个业务提供点（POP）上提供高质量专线、ATM及IP 等业务的接入、传送和保护。
在接入网中应用SDH的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH的固有灵活性使得在发展极其迅速的蜂窝通信系统中采用SDH系统尤其适合。
接入网采用SDH的最新发展趋势是支持IP接入，即Ethernet over SDH技术。目前至少需要支持以太网接口的映射，除了携带话音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。
2.2 无源光网络PON技术
PON是一种纯介质网络，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响。PON不包含有源光器件，可以减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。
PON网络由光线路终端（OLT）、光配线网络（ODN）以及光网络单元（ONU）构成。根据ONU在OAN中所处位置的不同，OAN又可分为光纤到小区FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到办公室（FTTO）和光纤到家（FTTH）等多种应用类型。
在FTTC结构中，ONU设置在路边或电线杆的分线盒处。从ONU到各个用户之间采用双绞线或同轴电缆。FTTC的主要特点之一是引入线部分仍可采用现有的铜缆设施，可以推迟引入部分的光纤投资。从目前来看，FTTC在提供2 Mbit/s以下窄带业务时是OAN中最现实、最经济的方案。但如需提供窄带与宽带的综合业务，则这一结构不甚理想。在FTTB结构中，ONU被直接放到楼内，再经多对双绞线分送各用户。FTTB比FTTC光纤化程度进一步提高，因而更适用于高密度以及需提供窄带和宽带综合业务的用户区。FTTO和FTTH结构均在路边设置无源光分路器，并将ONU移至用户的办公室或家中，是真正全透明的光纤网络。它们不受任何传输制式、带宽、波长和传输技术的约束，是OAN发展的理想模式和长远目标。
2.2.1 ATM无源光网络（APON）
APON是在PON网络中采用ATM信元作为信息基本结构，它利用ATM的集中和统计复用技术，再结合无源分路器实现对光纤和OLT的共享，其成本比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%～40%。APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务，APON提供的 VP专线业务设备成本低、体积小、系统可靠稳定且性价比有一定优势。第2步实现一次群和二次群电路仿真业务，提供企业内部网的连接和企业电话和数据业务。第3步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其他业务，成为名符其实的全业务接入网系统，其技术优势是明显的。
2.2.2 以太网无源光网络（EPON）
EPON是以太网技术和PON网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet的应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆10 Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用1 000 BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工TDM技术，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802.1 p来提供与APON类似的QoS。
2.2.3 吉比特无源光网络（GPON）
GPON技术是基于ITU－TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入技术。其下行速率高达2.5 Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务。提供QoS的全业务保障，同时承载ATM信元和（或）GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的8 kHz（125 μs）帧，能够直接支持TDM业务。GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。
GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。GPON具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术。目前，GPON技术、设备相对复杂，随着GPON技术的发展和大规模应用，GPON设备的成本将会下降。
2.3 光纤同轴混合网络（HFC）
HFC网是从有线电视（CATV）发展起来的宽带接入技术。它利用Cable Modem技术将CATV网络改造为HFC网络，用来提供CATV业务以及话音、数据和其他交互型业务。HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术及射频技术的高度分布式智能宽带用户接入网络，是CATV和电话网结合的产物。HFC网络的覆盖范围可达100 km，而且传输信号的衰减小、噪声低，是理想的CATV网络传输技术。
2.4 光纤宽带IP接入技术（FTTx＋LAN）
随着宽带以太网和吉比特以太网的出现，以及光纤传输技术的进步，使得在单模光纤上千兆以太网可实现无中继传输距离达100 km以上，各种速率的以太网不仅可以构成局域网，也可以构成城域网甚至广域网，即FTTx＋LAN技术。这种技术主要采用高速IP路由交换技术和千兆以太网传输技术，实现宽带多媒体多业务信息网络的高速接入。
三、光纤接入网的技术体现
光纤接入网，特别是FTTH光纤接入网，最大的优势是去掉了整个铜线设施，具体包括：馈线、配线和引入线。这种技术在未来的解决方案中更具有可靠性和长久性，并大大延长了网络寿命，降低了光纤损耗。此外，光纤保证了信号传输质量，用光缆替换铜线电缆，能够进一步解决城市地下通信管道拥挤的问题。光纤接入网的技术主要体现在：
3.1 无源光网络
目前，已经逐步商用化的无源光网络(PON)主要有TDM-PON（APON、EPON、GPON）和WDM-PON，它们的共同点是：(1)可升级性好、低成本，接入网中去掉了有源设备，避免了电磁干扰和雷电影响，减少了故障率，降低了运维成本；(2)业务透明性较好，高带宽，可适用于任何制式和速率的信号；(3)高可靠性，适应宽带接入市场IP化的发展潮流。
PON（无源光网络）中最主要的三部分包括位于局端的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、终端ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、以及ODN（Optical Distribution Network，光配线网）。PON“无源”是指ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。
在PON的架构中，一个光纤终端（OLT）下可以有多个无源光网络（PON）的单元。每一个单元均可形成一个独立的PON网，藉由并不昂贵的分波器和光纤分布连接多种不同类型的ONT。对于接入网络的无源性设计，减少了对电子元件的需求，如此一来便可以降低维修成本的支出。
3.2 交互式数字视频接入系统（SDV）
交互式数字视频接入系统(SDV)是在光纤环路(GTTL)和ATM技术的基础上研究出来的，在国外已经试验成功，SDV能够的优势：支持传统的话音窄带业务，能够向使用用户传送VOD，传送数字广播视频，还能够在SDV网络的不同单元之间交换信息流，并能进行图像及ATM数据的交换。SDV独有的优势得到了电信业的重视，在未来网络发展中SDV将成为交互式多媒体业务的发展方向。
SDV结合了PON为基础的FTTC与单向HFC的优势方面，交互式数字视频接入系统SDV采用分层方式，能够支持交互式数字视频等宽带业务，主要通过WDM方式叠加或光缆分纤，最终实现模拟视频的接入与传输。
结束语
随着时代的进步和经济迅速发展，我国接入网业务日渐增加，其中远程教育接入网、远程医疗接入网和交互式图像游戏接入网等业务对网络的需求更加更宽，要求的交互性更强，接入网宽带化将成为发展趋势，光纤用户网将以其更大的优势适用于各种网络业务中去，成为未来宽带网络的发展趋势。
参考文献
[1]陈洁.无源光网络技术在光进铜退中的应用 2013.9
[2]刘敏相里晨.EPON与以太网接入技术应用瞻望2015.7
论文作者:钟强波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/2
标签：光纤论文; 无源论文; 业务论文; 接入网论文; 网络论文; 技术论文; 以太网论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;