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当PON技术及其应用模式

发布时间:2021-09-09 12:29:57 阅读: 来源:漩涡泵厂家

PON技术及其应用模式

PON技术分析

PON技术已经成为业界公认的实现FTTH的首选方案。PON系统由局端设备(OLT)、用户端设备(ONU/ONT)和光分配(ODN)组成。所谓“无源”,是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成,不包括任何有源器件。PON技术采用点到多点拓扑结构,下行和上行分别通过TDM和TDMA方式传输数据。

PON技术可细分为多种,主要区别体现在数据链路层和物理层的不同。其中,APON以ATM作为数据链路层;EPON使用以太作为数据链路层,并扩充以太使之具有点到多点的通信能力;GPON则结合了APON和EPON优点,采用ATM/GEM作为链路层,能够对多种业务提供很好的支持,同时引入了更多的来自电信业界的管和运维思想。

PON技术的优势在于,能够减少主干光纤资源占用,节约投资;络结构灵活,扩展能力强;无源光器件故障率低,不易受外界环境干扰;业务支持能力强等。目前,PON的代表技术为EPON和GPON技术,APON技术由于成本高、带宽低,已经基本被市场淘汰。

EPON技术

EPON由2000年11月成立的EFM工作组提出,并在IEEE 802.3ah标准中进行规范。它以以太作为载体,上行以突发的以太包方式发送数据流,可提供上下行对称的1.25Gbit/s线路传输速率。下行线路速率为10Gbit/s的系统也在研究之中。由于EPON采用以太封装方式,所以非常适于承载IP业务,符合络IP化的发展趋势。相比较其他PON技术,EPON在技术成熟度和设备价格方面具有优势,被认为是实现FTTH的主要技术。

由于IEEE制定802.3ah的初衷是为了接入IP数据业务,并没有考虑TDM业务接入对时钟同步、时延和抖动等性能的要求,因此,EPON所采用的标准以太封装方式存在一个先天缺陷——其配合间隙比产品图纸规定值增大百分之105到百分之210的时候难以承载TDM业务,包括话音或电路型数据专线等业务。目前,虽然对以太承载TDM业务正在研究并取得了一定成果,但要完全达到TDM业务所要求的QoS有困难。

在中国,有多家EPON厂商对IEEE标准进行了扩充,在EPON设备承载TDM业务方面有大量的技术创新,行业标准也对此提出了要求,这些使得中国市场上的EPON设备的业务接入能力大大提高,从原来单一的IP业务接入发展为全业务接入。

GPON技术

ITU-T在APON技术未能获得成功的情况下,重新设计了新的物理层传输速率和传输汇聚层,发布了G.984.x系列的GPON标准。GPON的下行最大传输速率高达2.488Gbit/s,上行最大传输速率可达1.244Gbit/s,传输距离至少为20km,具有高速、高效传输的特点。GPON的封装除了传统的ATM外,还可以支持全新的GEM(GPON封装模式)格式。GEM类似于GFP,可以适应各种用户信号格式和任何传输络制式,按固有格式传送语音、数据和视频信号,这样,运营商提供业务的灵活性就大大提高了。GEM封装方式也使时钟同步变得容易,GPON因此可以支持端到端的定时和其他准同步业务,可以直接支持TDM业务,不需要像EPON那样进行TDM仿真,提高了TDM传输质量。GPON的OAM机制完善,这方便了运营商的管理维护。

ITU-T制定的GPON系列标准相当完善,同时也相当复杂,因此标准正式发布至今,全球只有很少的公司支持,专业的GPON芯片也刚刚推出,这使得GPON产品价格较高,难以实现大规模部署。

PON的典型应用模式

简单来说,PON应用可以分为3种模式:FTTH、FTTO、FTTB。每种应用场景对于PON系统都有自己独特的需求。

FTTH

FTTH很好地体现了PON技术的组优势。其组方案为,OLT放置在局端或小区中心机房,分光器放置在中心机房或弱电箱,ONU放在用户家中。OLT和分光器、分光器和ONU之间采用单纤连接。出于运维上的考虑,一般采用一级分光,不超过两级分光。

FTTH应用方式要求PON提供多种业务接口以支持三合一业务。ONU需要支持以太口、模拟语音接口,并支持可选的CATV接口;OLT需要支持GE和FE接口,根据语音业务采用PSTN方式或者NGN方式确定上行是否需要支持V5.2接口。根据选用的ONU类型的不同,系统可以实现因特接入、数据专线、模拟或数字视频(CATV、IPTV等)、模拟或分组语音(POTS、VoIP等)等业务的综合接入。为了支持IPTV和VoIP业务,系统必须提供强大的QoS和组播能力。

FTTH应用方案已经在国内各大运营商有了较多的试点应用,均采用EPON技术实现,开通的业务包括高速上、宽带、IPTV等,试验情况良好。

EPON技术经过多年的发展,在支持各种业务方面表现相对稳定。而GPON由于支持的厂家较少,技术相对复杂,成本高,所以还未在FTTH中有应用。

在FTTH应用模式中,入户段光纤的工程部署和人工成本是影响FTTH大规模部署的重要因素,只有当EPON接入设备技术和光纤工程技术得到突破,CAPEX降低到与DSL可比的程度,FTTH才能成为宽带接入的主流建设模式。目前只能在条件许可的情况下,进行局部实验,为未来的大规模部署积累经验。

FTTB

PON也可以用作楼道交换机或DSLAM的汇聚上联手段,实现FTTB应用。基于PON技术的FTTB应用主要包括PON+LAN和PON+DSLAM方式。在这种应用中,OLT放在局端,分光器放在小区边缘或机房,ONU放在小区机房或楼道,LAN交换机或DSLAM通过ONU进行汇聚。

FTTB要求PON系统提供多种汇聚接口以支持LAN交换机和DSLAM的上联。ONU和OLT需要支持GE和FE接口。

FTTB与传统方案相比,优势在于可以有效节省主干光纤资源,延续和利用已有的LAN接入资源,提高络的可管理能力。

在传统的FTTB+LAN解决方案中,光缆到达小区中心机房,在中心机房放置汇聚以太交换机,楼道交换机通过光纤收发器连接到汇聚交换机。这种方案存在众多的光纤收发器,因此增加了故障点,提高了管难度。采用PON后,可以取消小区机房。具体方法是,在POP点配置一台中高端以太交换机,在小区放置分光器,通过PON直接汇聚楼道交换机。PON具有的运营管理能力不仅带来维护上的便利,而且也为下一步的FTTH打下了基础。将来只要延伸光缆或者增加分光器,就可以简单实现光纤入户。

FTTB比较适合采用EPON技术。EPON技术简单,成本低,足以满足数据业务汇聚的要求。

FTTO

目前,运营商主要采用MSTP+LAN方式构建商业楼宇宽带接入,辅以PDH接入TDM业务。这种方案可以满足现有业务的接入需求,但存在不少问题:(1)需在大楼设置机房并配置MSTP设备,业务接入和维护成本较高。(2)MSTP在环状拓扑下工作良好,但在拓扑呈树型/链型的情况下,中间设备掉电或死机会造成所有下挂设备的业务失效。(3)加入新的MSTP节点需要破环割接,否则,只能以支路方式接入现有MSTP设备,络部署不灵活。(4)在业务量较小的楼宇设置机房和MSTP设备,经济性差。

PON的FTTO应用可以很好地解决以上问题。(1)只需在附近具备条件的接入机房或者汇聚机房设置OLT设备,ONU设备放置在用户端,无源光分配器放置在室外或室内(可以采用挂壁式安装)即可。由于不需要建设机房,因此降低了初期投资和后期运维成本。(2)多栋楼宇的各种客户通过PON连接起来,构成一个树型/星型的宽带接入,所有用户共享GE/2.5G的带宽,而且某个用户的故障不会影响其他用户的正常使用。(3)分光器是无源设备,故障率低,可以有效解决MSTP的树型/链型络拓扑可靠性差的问题。(4)只需要增加新的分光器即可扩容,无需破环割接,部署方便。(5)在业务接入方面,数据业务(用户上、MPLS VPN、以太专线、NGN业务)通过ONU以太口接入,ONU上行通过OLT设备的FE/GE上联口连接至汇聚点业务路由器,TDM业务通过ONU E1接口接入。

FTT避免其他人员误动O可以支持现有的各种电信业务,包括数据、语音、专线等业务,因此需要PON设备提供各种接口。OLT设备需要支持FE/GE、E1、STM-1接口;ONU需要支持FE、E1、POTS接口。对于企业客户,由于业务的可靠性要求很高,所以还要提供一定的线路保护功能,最好能实现干路光纤和支路光纤的双纤保护倒换。

GPON技术具有全业务、高带宽等特性,因此能够对FTTO应用模式提供良好支持。EPON也在TDM业务支持方面做了大量工作,并推出不少商用产品,因此在目前GPON产品少、价格高的情况下,是实现FTTO的一个替代方案。

结束语

综上所述,GPON在针对商业楼宇的FTTO应用方面具有优势。而EPON在小区用户的FTTH应用方面表现突出;另外,在现阶段也可以作为楼道交换机的汇聚提供FTTB应用。

针对高端住宅客户,适合部署FTTH解决方案,提供、商、宽带、IPTV等多种业务组合;对于普通住宅用户可以部署基于EPON由于吊装带使用范围广的FTTB解决方案,节约光纤资源,简化运维流程;对于业务量不大的商业楼宇可以部署GPON或EPON解决方案,节省投资,提高络可靠性。

总之,要合理区分市场,积极试验,稳步投资,积累经验,为全光接入的大规模部署做好准这些夹具的结构各有各的优缺点备。(end)

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