光纤接入网技术综术

1、青，取之于蓝而青于蓝；冰，水为之而寒于水光纤接入网技术综术光纤接入网技术综术 光纤接入网技术综述 从整个电信网的角度讲可以将全网划分为公用网和用户驻地网（ ）两大块其中 属用户所有因而通常意义的电信网指公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网、 中继网和接入网3 部分。长途网和中继网合并称为核心网。相对于核心网接入网介于本 地交换机和用户之间主要完成使用户接入到核心网的任务接入网由业务节点接口（ ）和用户网络接口（ ）之间一系列传送设备组成。 近年来以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构随着各 国接入网市场的逐渐开放电信管制政策的放松竞争的日益加剧和扩大新业务需求

2、的迅 速出现有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展接入网开始成为人们关注的焦点。 在巨大的市场潜力驱动下产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量 高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中光纤扮演着重要角色在接 入网中光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。 一、光纤接入网的基本构成 光纤接入网() 是指用光纤作为主要的传输媒质实现接入网的信息传送功能。通过光 线路终端() 与业务节点相连通过光网络单元 () 与用户连接。光纤接入网包括远端 设备光网络单元和局端设备光线路终端它们通过传输设备相连。系统的主要组成 部分是和远端 。它们在整

3、个接入网中完成从业务节点接口 ()到用户网络接口() 间有关信令协议的转换。接入设备本身还具有组网能力可以组成多种形式的网络拓 扑结构。同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能通过透明的光传输形成一个维 护管理网并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理。 的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口并通过光传输与用户端的光网络单 元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维 护和监控它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端也可以设置在远端。 的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端同时具有光电转换 功能以及相应的维护和监控功能。 的主要功能

4、是终结来自的光纤处理光信号 并为多个小企业事业用户和居民住宅用户提供业务接口。 的网络端是光接口而其 用户端是电接口。因此具有光/电和电/ 光转换功能。它还具有对话音的数 /模和模/数转换功能。 通常放在距离用户较近的地方其位置具有很大的灵活性。 光纤接入网（ ）从系统分配上分为有源光网络 (和无源光网络(两类。二、有源光纤接入网 有源光网络又可分为基于 的和基于的 。有源光网络的局端设备（ ）和远端设备（ ）通过有源光传输设备相连传输技术是骨干网中已大量采用的 和技术但以 技术为主本文主要讨论 （同步光网络）系统。 1于的有源光网络的概念最初于1985 年由美国贝尔通信研究所提出称之为同步光

5、网络 （ ）。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的 适用于各种经适配处理的净负荷（即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分）在物理 媒质如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于 1986 年成为美国数字体系的新标准。国 际电信联盟标准部（ ）的前身国际电报电话资询委员会（ ）于接受 概念并与美国标准协会（ ）达成协议将 修改后重新命名为同步数 字系列（） 使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传 送的通用技术体制。网是对原有（ 准同步数字系列）网的一次革命。 是异步复接在任一网络节点上接入接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码 变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程并且 只规定了电接口对

6、线路系统和 光接口没有统一规定无法实现全球信息网的建立。随着 技术引入传输系统不仅具 有提供信号传播的物理过程的功能而且提供对信号的处理、监控等过程的功能。 通过多种容器和虚容器 以及级联的复帧结构的定义使其可支持多种电路层的业务如 各种速率的异步数字系列、 、 等以及将来可能出现的各种新业务。段 开销中大量的备用通道增强了 网的可扩展性。通过软件控制使原来 中人工更改 配线的方法实现了交叉连接和分插复用连接提供了灵活的上 / 下电路的能力并使网络拓 扑动态可变增强了网络适应业务发展的灵活性和安全性可在更大几何范围内实现电路的 保护、高度和通信能力的优化利用从而为增强组网能力奠定基础只需几秒就

7、可以重新组 网。特别是 自愈环可以在电路出现故障后几十毫秒内迅速恢复。 的这些优势 使它成为宽带业务数字网的基础传输网。 在接入网中应用 （同步光网络）的主要优势在于： 可以提供理想的网络性能和业 务可靠性； 固有的灵活性使对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用 系统尤其适合。 当然考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性适用于接入网的 设备 必须是高度紧凑低功耗和低成本的新型系统其市场应用前景看好。 接入网用的最新发展趋势是支持 接入目前至少需要支持以太网接口的映射于是 除了携带话音业务量以外可以利用部分 净负荷来传送业务从而使也能支持 的接入。支持的方式有多种除了现有的 方式外利用的级

8、联方式来支持 传输也是一种效率较高的方式。总之作为一种成熟可靠提供主要业务收入的传送技术 在可以预见的将来仍然会不断改进支持电路交换网向分组网的平滑过渡。 2于的有源光网络准同步数字系列（ ）以其廉价的特性和灵活的组网功能曾大量应用于接入网中。尤其 近年来推出的设备将概念引入 系统进一步提高了系统的可靠性和灵活 性这种改良的 系统在相当长一段时间内仍会广泛应用。 三、无源光纤接入网络无源光网络（）是指在和之间是光分配网络()没有任何有源电子设备它包括基于的无源光网络及基于的。 的业务开发是分阶段实施的初期主要是 专线业务。相对普通专线业务 提供的 专线业务设备成本低体积小省电、系统可靠稳定、性

9、能价格比有一定优势。 第二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及数据业务。 第三步实现以太网接口提供互联网上网业务和 业务。以后再逐步扩展至其它业务 成为名副其实的全业务接入网系统。 采用基于信元的传输系统允许接入网中的多个用户共享整个带宽。这种统计复用的 方式能更加有效地利用网络资源。 能否大量应用的一个重要因素是价格问题。目前 第一代的实际 产品的业务供给能力有限成本过高其市场前景由于 在全球范 围内的受挫而不确定但其技术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本在新建地区 高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区此时敷设 系统无论是还是 方式都是一种有远见的选择。

10、在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水 平是 技术生存和发展的关键。 的上层是 这种方式可更加充分地利用网络资源容易实现系统带宽的动态分配 简化中间层的复杂设备。基于 的 不需要在外部站中安装昂贵的有源电子设备 因此使服务提供商可以高性价比地向企业用户提供所需的带宽。 无源光网络（ ）是一种纯介质网络避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响减少了 线路和外部设备的故障率提高了系统可靠性同时节省了维护成本是电信维护部门长期 期待的技术。无源光接入网的优势具体体现在以下几方面： （1 ）无源光网体积小设备简单安装维护费用低投资相对也较小。 （2 ）无源光设备组网灵活拓扑结构可支持树型、星型、总

11、线型、混合型、冗余型等网络 拓扑结构。（3 ）安装方便它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上或放置于 杆上无 须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换设备制造费用高要使用专门的场 地和机房远端供电问题不好解决日常维护工作量大。 （4 ）无源光网络适用于点对多点通信仅利用无源分光器实现光功率的分配。 （5 ）无源光网络是纯介质网络彻底避免了电磁干扰和雷电影响极适合在自然条件恶劣 的地区使用。（6 ）从技术发展角度看无源光网络扩容比较简单不涉及设备改造只需设备软件升级 硬件设备一次购买长期使用为光纤入户奠定了基础使用户投资得到保证。 四、光接入网的拓扑结构 光纤接入网的拓扑结构是指传输

12、线路和节点的几何排列图形它表示了网络中各节点的相 互位置与相互连接的布局情况。网络的拓扑结构对网络功能、造价及可靠性等具有重要影响。 其三种基本的拓扑结构是 : 总线形、环形和星形由此又可派生出总线星形、双星形、双 环形、总线总线形等多种组合应用形式各有特点、相互补充。 1线形结构 总线形结构是以光纤作为公共总线 (母线) 、各用户终端通过某种耦合器与总线直接连接所构 成的网络结构。这种结构属串联型结构特点是 共享主干光纤节省线路投资增删节点 容易彼此干扰较小；但缺点是损耗累积用户接收机的动态范围要求较高；对主干光纤的 依赖性太强。 2形结构 环形结构是指所有节点共用一条光纤链路光纤链路首尾相

13、接自成封闭回路的网络结构。这 种结构的突出优点是可实现网络自愈即无需外界干预网络即可在较短的时间里从失效故 障中恢复所传业务。 3形结构 星形结构是各用户终端通过一个位于中央节点 (设在端局内) 具有控制和交换功能的星形耦 合器进行信息交换这种结构属于并联形结构。它不存在损耗累积的问题易于实现升级和 扩容各用户之间相对独立业务适应性强。但缺点是所需光纤代价较高对中央节点的可 靠性要求极高。星形结构又分为单星形结构、有源双星形结构及无源双星形结构三种。 ）单星形结构：该结构是用光纤将位于电信交换局的 与用户直接相连基本上都 是点对点的连接与现有铜缆接入网结构相似。每户都有单独的一对线直接连到电信

14、局 因此单星型可与原有的铜现网络兼容；用户之间互相独立保密性好；升级和扩容容易只 要两端的设备更换就可以开通新业务适应性强。缺点是成本太高每户都需要单独的一对 光纤或一根光纤（双向波分复用）要通向千家万户就需要上千芯的光缆难于处理而 且每户都需要专用的光源检测器相当复杂。 ）有源双星形结构：它在中心局与用户之间增加了一个有源接点。中心局与有源接点共 用光纤利用时分复用（ ）或频分复用（ ）传送较大容量的信息到有源接点再 换成较小容量的信息流传到千家万户。其优点是灵活性较强中心局有源接点间共用光纤 光缆芯数较少降低了费用。缺点是有源接点部分复杂成本高维护不方便；另外如要 引入宽带新业务将系统升级

15、则需将所有光电设备都更换或采用波分复用叠加的方案 这比较困难。（3 ）无源双星形结构：这种结构保持了有源双星形结构光纤共享的优点将有源接点换成 了无源分路器维护方便可靠性高成本较低。由于采取了一系列措施保密性也很好 是一种较好的接入网结构。 五、光纤接入网的形式根据光网络单元（ ）的位置光纤接入方式可分为如下几种： （光纤到大楼）；（光纤到路边）；（光纤到小区）；（光纤到用户）；（光纤到办公室）；（光纤到楼层）；（光纤到电杆）；（光纤到邻里）；（光纤到门）；（光纤到远端单元）。其中最主要的是（光纤到大楼）、（光纤到路边）、（光纤到用户）三种形式。 主要是为住宅用户提供服务的光网络单元（ ）设置

16、在路边即用户住宅附 近从 出来的电信号再传送到各个用户一般用同轴电缆传送视频业务用双绞线传 送电话业务。的 设置在大楼内的配线箱处主要用于综合大楼、远程医疗、远 程教育、及大型娱乐场所为大中型企事业单位及商业用户服务提供高速数据、电子商务、 可视图文等宽带业务。是将 放置在用户住宅内为家庭用户提供各种综合宽带 业务 是光纤接入网的最终目标但是每一用户都需一对光纤和专用的 因而 成本昂贵实现起来非常困难。 六、光接入网的优点与劣势 与其他接入技术相比光纤接入网具有如下优点： ）光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。人们对通信业务的需求越来越高除了打 电话、看电视以外还希望有高速计算机通信、家庭购物、家庭银行、远程教学、视频点播 （）以及高清晰度电视（ ）等。这些业务用铜线或双绞线是比较难实现的。 ）光纤可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。光纤损耗低、频带宽解除了铜线 径小的限制。此外光纤不受电磁干扰保证了信号传输质量用光缆代替铜缆可以解决 城市地下通信管道拥挤的问题。 （3 ）光纤接入网的性能不断提高价格不断下降而铜缆的价格在不断上涨。 ）光纤接入网提供数据业务有完善的监控和管理系统能适应将来宽带