有线通信的光纤接入网技术及应用分析

有线通信的光纤接入网技术及应用分析摘要：有线通信已经完全融入人们的日常生活，带来了极大的便利并创造了无法估量的价值。在信息技术飞速发展的背景下，通信行业的业务量增长也很迅猛，从而导致通信技术的要求也越来越高。随着宽带业务的普及，有线通信开始朝着宽带化和光纤化的方向发展，传统的接入网技术也慢慢暴露出其缺陷，因此光纤接入网技术将成为未来的选择方向。关键词：有线通信；光纤接入网；技术引言在科学技术飞速发展的背景下，我国现代通信行业得到了极大的发展和进步，各种先进的通信网络技术在人们的生产生活领域广泛的普及和应用，对社会创新和经济发展都就具有重大意义。而其中光纤接入网技术是通信行业有线接入网的重要组成部分，能够为用户提供更加优质的网络服务，因此光纤接入网在未来的发展过程中将会进一步的得到应用，为人们的生产生活提供便利。1光纤接入网技术概述所谓光纤接入网技术，是指以光纤为媒介完成信息传输的技术。光纤接入技术主要由光纤通道、办公端和远程端、光网络三部分组成，其中最关键的是光纤通道和光网络。从接入形式来看，光纤接入技术主要包括无线接入和有线接入。另外，从另一个角度看，光纤接入网由光源网络和无光源网络组成。同时，它自身的结构属于一种拓扑结构，既能自动形成网络，又能进行维护和控制。从光接入网技术的组网方式来看，主要有以下几种形式，即星型、环型和总线型。对于环形结构，质量和成本都比较高，一般只适用于一些质量要求较高的场合；星型结构成本也相对较高。对于铁路通信来说，由于对安全性要求较高，环形结构被广泛采用。2光纤接入网的类别2.1有源光网络接入有源光网络接入可以细分为基于PDH的AON网络和基于SDH的AON网络两类。有源光网络的接入通常以SDH技术为主导，并结合PDH技术，来实现有源光传输设备和远端设备以及局端设备之间的连接，并能确保其有效性和可靠性。SDH技术是在PDH技术的基础上发展而来的，完成了技术上的创新与突破，管理能力强大且具备环网及自愈保护能力，具有非常明显的优势。2.2无源光网络接入与有源光网络AON相比，无源光网络PON具有明显的特点，在整个无源光网络线路中不存在电源电子元件，主要由光分路器等无源器件搭建的。因为不需要使用昂贵的电子设备，所以无源光网络接入最大的优势就是便宜。虽然在性能和传输距离上无法与有源光网络相比，但是凭借低廉的成本和维护上的便利，无源光网络已经逐渐占据更多的市场，当前主流的光纤接入网采用的也是PON的模式。无源光网络接入也有其独特优势，它属于纯介质的网络，所以对雷电和电磁干扰的抵抗能力比较出众，可以有效确保线路和网络设备的安全，并能在一定程度上降低故障概率，是目前电信部门首推的接入网方案。无源光网络（PON）主要包含以下几种无源光器件：光线路终端、光网络单元、光分配网络等，器件特点都是无源光器件，即光纤与合路器等。无源光网络技术主要包括EPON、GPON、APON/BPON等，其中EPON与GPON是基于Ethernet的，在商业应用层面相较于其他技术，应用覆盖面积更大。下面重点对EPON与GPON技术进行探讨。2.2.1EPONEPON标准号是IEEE802.3ah，在2003年由EthernetintheFirstMile小组制定完成。该技术基础为千兆以太网技术，通过MPCP，即点到多点控制协议，实现无源光技术点到多点之间的传输，在协议实现方面较为简易，但是OAM能力稍弱。当前社会背景下，EPON技术发展已经日趋成熟，我国也已经制定了相关的技术规范，令应用条件实现规模化。特点主要有以下几种，首先和以太网具备高兼容性，能和IP业务承载要求相适应；其次在上下行速率上相对对称，都可达到1.25Gb；在商用成本投入上相对不高，而且市面配套产品生产线也较为成熟，可以在商用部署扩大规模。GPON技术凭借其高带宽、高可操作性、高性价比的魅力，成为当前宽带接入的首选接入技术。GPON即千兆位无源光网络技术，由ONU、OLT和ODN三个部分构成的，OLT是接入网与核心网互联的接口，ONU为接入网提供用户侧的接口，ODN通常由光分路器级联而成，用于连接OLT与ONU，为接入网所提供的，通过ODN与ONU连接。GPON的下行速率可达到2.5Gb/s，是当前速率最高的光纤接入技术之一。由于GPON在进行光信号传输时使用扰乱码作为线路码，只改变码，不增加码数量，避免带宽损失，极大提高了带宽利用率，从而降低了组网成本。同时GPON可以提供QOS服务质量保证，因而可以支持传统的TDM语音信号。与其他的PON技术相比，GPON的另一大优势是具有强大的OAM功能，可以在网管上展示远端故障指示、远端环回控制和链路监视等，这些OAM功能极大减轻了运维人员的工作负担。由于GPON具有上述优点，所以现在广泛应用于小区、校园、集团客户的宽带接入网中。2.2.2GPONGPON技术是基于APON技术发展的，对APON协议框架加以沿用，在制定阶段对运营商建议和意见进行了充分考虑，因此在兼顾速率提高的同时，也对多业务的支持有所重视，在协议方面相对复杂。GPON技术特征如下：在多业务接入能力上相对灵活，在QOS支持上相对完善；系统具备较强管理性，支持2.48Gb的速率，可实现多种上下行速率等级的配置。2.2.3EPON和GPON的技术比较PON这个概念最早是由英国提出来的，目的是降低网络的建设成本。PON又可以具体分为GPON和EPON两种，GPON是由ITU主推的，而EPON则是由IEEE主推。GPON和EPON的主要区别就是帧结构不同，GPON的上行和下行帧长均为125us，下行采用TDM，而上行采用TDMA，EPON则是与IEEE802.3的以太网数据帧格式兼容，只需要在以太帧中加入识别标记即可。EPON技术相对成熟，因此在应用推广上较为广泛，很多基于EPON技术建设的基础设施在成本低廉的基础上，也都已经走向成熟。由于东亚地区人口稠密，现阶段，EPON技术主要在东亚市场上有较大推广价值，在日本部署的线路数量已经多达数百万。基于EPON技术建设的FTTH网络，也受到了传统和新型运营商的青睐。我国在2010年之前，便已经对EPON技术有所重视，着手EPON大规模部署的工作，未来EPON技术会有更广阔的的应用前景。与之相对的，GPON部署地区则主要集中于北美，当地BPON基础较好，可以方便运营商实现BPON到GPON之间的转换。除此之外，美国企业用户存在众多专业业务，这些业务都是在TDM技术基础上实现功能的，相较于EPON技术，GPON技术更能匹配契合用户需求。视线回到我国，中国电信做了很多GPON技术的试验测试工作，为GPON技术的大规模商用推广，提供了一定发展空间。GPON能否在短期内迅速发展，和EPON系统的推广成功程度息息相关，另外也和用户带宽的需求相匹配。EPON和GPON的技术性能比较如表1所示，可以看出GPON技术在大部分性能上，都要明显优于EPON技术。因此，在新的光纤宽带接入网规划中，在条件允许的情况下可以将GPON技术作为首选。3有线通信中光纤接入网技术的应用3.1在组网设计中的应用在组网设计中，主要采用光纤接入网技术来实现。例如，在不同的居住区，组网设计往往存在较大差异。因此，为了保证通信网络能够满足通信的要求，在组网设计中必须充分考虑传输距离等因素。例如，如果采用无源光网络技术，尤其要考虑距离因素。此外，还要加强对分流梯级的管控，尽量控制在二级范围内，然后严格按照小区用户数，科学选择组网方式。以某高层住宅小区的无源光网络组网为例，在设计中，要求相关设计人员根据业务需求，科学配置初始分光器的端口。根据实际需要，采用一次和二次光分配处理方式，主要包括在每栋5层或6层建筑内安装一个光纤配线箱，配置过程中分光器与光纤配线设备的比例约为64：1。但在二次配光方式下，一次分光器往往设置在光缆交叉口，而在楼层中心区域，应配置相应的二次分光器，科学控制二者的总分光比。3.2在配线设备调试和安装中的应用目前，随着我国通信产业的快速发展，光纤接入网技术的应用越来越普遍，在配线设备的调试和安装中发挥着重要作用。具体来说，在设备调试和安装过程中，有关人员应根据本工程的设计要求，做好设计图纸的要求，以保证线路连接的准确性。在配线设备安装施工过程中，有关工程单位和工程人员应事先准备好各种机架设备，并在一些出线位置预留一定的空间，以便进入线路。在线路接入过程中，应尽量减少连接器设备的使用。在夹紧操作过程中，应使用夹钳连接线路。在接线过程中，为保证线路安全，需要相关人员保证连接地线的科学设计，并根据线路传输的要求科学设置电阻值，提高传输的安全性和稳定性。如有必要，可使用隔离板隔离相关设备。3.3在布线工艺中的应用在布线工作过程中，由于需要覆盖的范围比较广，而且难度也很高。因此，在光纤配线架的安装中，有关人员应注意混合配线架的应用，确保密度设计工作符合实际设计标准，降低出错概率。其次，在光纤终端安装过程中，要全面分析本地区的实际情况，确定具体的安装位置。同时，要根据设计方案有效控制机架间距，保证光纤的合理安装，促进光缆行业的发展。4基于GPON的FTTH接入技术工程实践某小区在结构上为高层商业住宅楼结构，住宅楼数量为4栋，小区用户数达到1103户。楼内用户引入线的铺设上，应用的是暗管暗线方式，依据暗线敷设模式，采用FTTH建设模式。在建设原则上，FTTH建设模式应当覆盖至少70%以上区域，对商务写字楼和专业市场都应采用FTTH建设模式接入，令光纤覆盖率上升至100%。建设方案上，该工程项目开发商有一间机房，用于ODF机架的安装，该机架的主要用途是实现小区光缆的汇聚，转接至OLT综合接入点机房。该工程项目在FTTH建设模式上，采用二级分光，一级分光比例为1：4。综合接入机房OLT为ODF提供16个无源光技术接口，经过ODF跳接至16个出口。小区1栋1-5单元，2栋1-5单元高层住宅楼每个单元都设置了用户光节点，在电井内还设置了光分路气箱，将二级光分路器置于光分路器箱内部，将一级光分路器置于机房ODF架内部。在传送方式上，应将FTTHONU终端当做非可信设备，重视其介入安全性，对其接入终端，应当进行公网私网地址的配置，通过城域网和BAC之间进行连接。FTTH接入终端还能提供话音业务，在业务承载上主要依靠城域网VPN，其终端语音业务则需要通过BAC和进到软交换VPN。引入线方面，FTTH覆盖了劝募该项目新建区域，光分路器和用户ONU之间的连接，主要应用入户配线光缆，由运营商进行布放入户配线光缆的工作。在光损耗预算层面，该项目在FTTH开通上，主要应用的是GPONClassC+技术。基于运营商工程设计规范，该项目在光缆连接器损耗为0.6dB/个，光缆固定接头为0.26dB/个。经过测算得知，该项目光缆最大传输距离为2.375公里，10个经过活动连接器数量，2个光缆接头数量，在光路上行方向上，光损耗达到28.65dB，因此在FTTH技术开通上应当采用GPONClassC+技术。与此同时，应当严格控制光损耗量，特别是OLT设备和最后一集光分路器用户侧出口位置，应在30dB以下，再和4dB光缆富裕度相加，可以很好达到GPONClassC+系统光损耗最大值为34dB的标准。结束语通信技术在未来的发展速度将会越来越快，5G的普及将会给基础建设带来新的挑战，光纤接入网技术的应用将是应对未来各种技术壁垒的有效解决方案。当然，为了满足日益增长的需求，通信产业仍需要进一步加强光纤接入网技术的研究与创新，以更好地面对未来的发展机遇。在光纤接入网的选择上，运行商需要合理规划EPON和GPON的应用规模，为未来的升级与切换做好准备。参考文献：[1]王金华.有线通信的光纤接入网技术应用[J].电子技术与软件工程，2019（23）：27-28.[2]刘利剑.现代有线接入网设计[J]