PON技术分析及方案设计思路.doc

PON技术的应用对光网络结构的影响PON技术浅析及方案设计思路框架结构：一 概述光网络现状及发展趋势二 简单介绍PON三 结合PON技术发展，分别介绍APON、EPON、GPON四 简介三者区别.五 重点解析PON技术的应用方案及三网合一的技术探讨正文:一、光网络现状及发展趋势近年来通信的主干部分发生了巨大的变化，而在接入部分却变化很少。网络数据流的激增加剧了接入部分的容量限制。“最后一公里”的接入部分仍然是高速的局域网和主干网之间的瓶颈。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T3E3线路，或者基于铜线的TIE1连向城域网。很显然这并不能解决许多潜在的用户需求如视频点播(VoD)，实时游戏，以及视频会议的需要等。同时DSL技术是建立在铜线基础上的宽带接入技术，铜是世界性战略资源，随着国际铜缆价格持续攀升，以铜缆为基础的xDSL的线路成本越来越高，而光纤的原材料是二氧化硅，在自然界取之不尽,用之不竭。而且当前光纤的市场价格已经低于普通铜线，所以光纤已经成为更合理的选择。光纤接入网由于采用光纤作为传输介质，具有传输距离远，带宽大，维护费用低等特点，是有线宽带接入技术最能适应未来发展的解决方案。光纤接入网是未来的发展主流，FTTH(光纤到户)是接入技术最终目标，而无源光网络(PON)是光纤综合宽带接入的最新应用技术，它代表接入网的发展方向。二、PON简介无源光网络(PON)技术是一种点到多点的光纤接入技术，主要由OLT(光线路终端)、ODN(光配线网)、ONU(光网络单元)、AF(适配功能块)四部分组成。，在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)或ONT(光网络终端)之问的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备，除了光纤外，只需要光分路器(Splitter)、耦合器等无源光器件组成。PON光接入网的参考配置如图1所示，OLT位于接人网的局端，为光接入网提供网络侧和本地交换机之间的接口，分离交换与非交换业务，管理来自ONU的信令和监控业务，为ONU和本身提供维护和指配功能。ODN为OLT和ONU之间的光传输手段。ONU或为光接入网提供用户端接口，完成网络侧光接口和用户侧点接口之间的光，电和电，光转换功能、信号处理、复用和维护管理功能。适配功能块(AF，Adaptation Function)主要为ONU和用户设备提供适配功能，在具体物理实现时，它既可以包含在ONU内，也可以完全独立。图1.PON参考配置图PON作为一种新技术，有其突出的和非常具有吸引力的特点，它是一种纯介质网络，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，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“H”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。三、结合PON技术发展，分别介绍APON、EPON、GPON接入网为本地交换机与用户之间的接口网络单元，早在20世纪90年代就开始有基于TDM的窄带无源光网络（NPON）技术出现。这种PON技术可称为第一代PON技术，1996年ITU-T提出了G.982建议，规范了2Mbit/s以下接入速率的窄带PON技术。随着技术的进步,目前无源光网络主要有这几种类型:APON、EPON、GPON。（1）以ATM技术为基础的无源光网络（ATM-PON或APON）APON系统的核心是在PON上采用TDMA方式传输ATM 信元。物理层上下行方向一般采用TDMTDMA技术。ATM为点到多点传输系统的复用和多路接入方式提供了良好基础这种结构允许接入网中的多个用户共享整个带宽。由前述可知APON有许许多多的优点,他们是:成本有望比PDH/SDH接入系统低20%40%,这是由于以下原因:由于多个用户共享同一个设备、同一条光缆和同一个光分路器，使成本相对较低。PON能够提供透明带宽传送能力。能提供比窄带PON标准化程度高得多得系统，可进行大规模生产。若能将分离得光器件集成，有望成本最终减少95PON是无源系统，因而使开通和维护运营成本降低APON接入系统能够完成不同速率得多种接入业务。由于无源光网络得固有特性，与有源相比更可靠、稳定。SDH技术虽也可以进入接入网领域，但SDH只传输恒定比特速率业务，不适合BISDN使用。与有线电视（CATV）网络相比，每个用户可以占用单独带宽，而不发生拥挤和堵塞。与ADSL相比，一般ADSL得传输距离为4km，而ATM-PON得接入系统传输距离可达20km30km。APON的系统结构与工作原理图2所示为基于PON的FTTH系统结构，这里一个PON在用户房屋区连接着几个光网络终端(ONTS),光线路终端（OLT）位于中心局CO处。系统采用的全双工双向传输模式为单纤CWDM，即单纤异波长双工，上下行波长分别为1310nm和1550nm。这里APON的上行信道采用传统的TDMA接入方式，将来自不同ONTs的ATM信元经光耦合器合路成一路信元流，并传送给OLT，其速率为155.52Mbit/s.下行信道采用TDM广播方式将送往各ONTs的信号经分光器送出,各ONTs收到信号后分别取出属于自己的信息即可,其速率可以是155.52 Mbit/s或622.08 Mbit/s.图2.基于PON的FTTH结构APON的帧结构图3.APON的帧结构APON的上帧共分成53个时隙,每个时隙有3个字节的开销头和一个ATM信元。下帧共有54个ATM信元和2个下行信道物理层管理(PLOAM)信元，分别位于帧的开始和中间位置。其中每个PLOAM信元中都含有受权字段和信息字段，受权字段控制上行数据的传输，即决定在一个时隙中由哪一个ONT来传输信元，信息字段则是控制ONTs的操作。实现APON的关键技术1.大动态范围的光接受机。由于每个ONU/ONTs到OLT的路径不同，且光功率的损耗也不同，因此要求光接受机要具备大动态范围且可自动调节发送光功率的能力。2.测距技术。测距的目的是补偿在上行传输中，由于ONU/ONTs与OLT之间距离的不同而引起的传输时延差,从而保证各个ONU/ONTs的上行信号在OLT处不发生碰撞。实践中，除要测量各个ONU/ONTs至OLT的传输距离外，还要确定在开始上行传输之前应该调节的电时延量。3突发同步技术。测距的误差会使到达OLT的各个ONU/ONTs相位不确定，为了正确接收突发信号，OLT要能够迅速恢复每个突发信号的正确时钟相位，完成各ONU/ONTs比特同步以便接收正确的信息。4.安全性问题。在APON的下行通信中，多个ONU/ONTs共享一个OLT，只有符合目的地址的用户才能接收对应的信元，这就给用户的信息安全带来很大影响，所以一定要采用措施加以保证。5.媒体接入控制(MAC)协议。APON系统可以承载窄带业务（如电话、ISDN等）、非对称（如VOD、Internet与数字电视等）和对称（如LAN互连）宽带业务，并且所要求的Qos各不相同，因此在APON的多点对一点的上行信道中必须有接入控制协议，以保证向各用户提供公平、高效的接入，并保证接入延迟、信元延迟变化及信元丢失率等参数尽可能小。然而APON系统有两大缺点：一是当一个信元发生丢失或者损坏的时候，将会导致整个IP数据包无效。然而，剩下的载有IP数据包的ATM信元还将继续传播，这导致了网络的无用消耗;二是在ATM 层上适配和提供业务复杂。同时，ATM还在一定长的IP包上增加信元消耗。，例如，额外信元开销将达l3,也就是说，通过ATM 网络传送用户数据，要比用Ethernet网络多传送l3的数据。而最重要的是ATM 并没达到预期的廉价，ATM交换机和网卡远比Ethernet的交换设备和网卡贵。从另一方面来说，以太网很自然地成为传送IP数据的接入网，EPON也就是用PON来传送封装在以太帧中的数据包。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网能支持语音、数据和图像业务。这些技术包括全双工支持，优先级(p802.1p)和虚拟局域网(VLAN)。Ethernet是一直可以广泛应用且不贵的技术，而且可以和以前的设备兼容。（2）EPON:基于以太网的无源光网络这里的EPON是以太网（Ethernet）与无源光网络(PON)两种技术相结合的产物，并以EPON表示。EPON概念的提出是2000年12月，当时以太网设备供应商提出将PON与以太网结合起来用于接入网。EPON与APON一样，都是光纤接入网的重要形式。EPON与APON相比较，两者最大的区别有两点：一是两者传输的速率不同；APON是155Mb/s与622Mb/s;EPON是100Mb/s与1000Mb/s.均采用对称和非对称的传输模式,二是两者的帧结构不同.APON以信元结构组成帧结构,而EPON是以所覆盖的光网络单元的信息组成帧结构.此外在带宽与成本方面,EPON比APON也有明显的优势.两者相同之处就是下行传输都是采用时分复用,上行传输都是采用时分复用多址.EPON所遵循的协议可综合归纳为如下几点:1. OLT以广播的方式发送帧给所有的ONU;2. OLT通过控制窗口尺寸的大小,规定每个ONU的上行接入带宽;3. ONU接到OLT的授权厚,发送自己的信息;4. 上行接入采用中央控制按需分配的MAC协议;5. 用测距控制ONU上行接入时刻,以避免碰撞和减小窗口间隙;6. EPON控制带内交换的帧;7. 使用标准的以太网帧结构.EPON下行/上行信息流量管理EPON从OLT到多个ONU下行传输数据和从众多ONU到OLT上行数据传输是十分不同的.所采取的技术分别如图4和图5所示.先看下行传输(见图4);图4.EPON下行信息流量管理OLT下行传送的信息流在通过光功率分配器(Splitter,功分器)（即ODN）时一分为三。每组都载有相同的信息。当数据信号到达每个ONU时，每个ONU只能接受专门给该ONU的信息（靠密匙），其他的信息屏蔽掉。正如图中的信息包分别按ONU的序号接收，即ONU1只接收专门的信息包1，屏蔽信息包2和3，其他以此类推，然后被最终用户所接收。图5.EPON上行信息流量管理上行信息流量管理，采取时分复用多址(TDMA)技术。按照严格的时间顺序，把时隙分配给相应的ONU。每个ONU的上行信息填充在所指定的时隙里。因此时隙是同步的。只有这样才能保证从各个ONU发往上行的信息不发生重叠和碰撞，依次保证在OLT中的正确接收。正如图5中所示，ONU1在第一时隙发送包1，ONU2在第二时隙发送包2，如此等等。综合上述，EPON下行发送的信息是采用广播方式，各个ONU接收只发给自己的信息；而各个ONU发往上行的信息，是采用争用的方式，按照严格指定的时隙发送自己的ONU信息。EPON的帧结构图6.EPON的下行帧图7.EPON的上行帧EPON的上、下行帧帧长都是2ms，上帧由一个帧头和多个可变长度的时隙组成，每个ONU/ONTs对应一个时隙，该时隙中包含传送给OLT的数据包（包括信头、可变长度净荷和误码检测区）和一些时隙开销（包括保护字节、定时指示符和信号权限指示符）。如果ONU/ONTs在分配给它的实习内没有数据发送，则用空闲字节来填充它自己的时隙。为避免复合时发生冲突，每个ONU/ONTs都有一个TDM控制器，和OLT定时信息一起控制上行数据的发送时刻。其下行帧也是由可变长度的数据包（时隙）组成，并在每帧的帧头上都含有一个字节的同步标识时钟信息，用于ONU/ONTs与OLT的同步，每2ms发一次。EPON的分层模型EPON的分层模型(IEEE 802.3ah Draft l.3)如图8所示，8023工作组定义了新的物理层，并对以太网MAC层以及MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。图8.EPON的分层模型EPON以MAC控制子层的MPCP (MutiPointControl Protocol多点控制协议)机制为基础，MPCP通过消息、状态机、定时器来控制访问P2MP的拓扑结构。P2MP拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用以和OLT中的MPCP实体进行消息交互。MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的有效发送和接收，涉及的内容包括ONU发送时隙的分配，ONU的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP多点控制协议位于MAC Control子层。MAC Control向MAC子层的操作提供实时的控制和处理。在EPONMPCP协议中，P2P仿真子层是关键组件，该子层是通过在每个数据报的前面加上一个LLID(Logical Link Identification)逻辑链路标识来实现的。该LLID将替换前导码中的两个字节。P2P仿真子层使得P2MP网络拓扑对于高层来说表现为多个点对点链路的集合。EPON的关键技术：1.系统同步与测距技术为了实现EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信息传送，首先OLT和ONU在开始通信之前必须达到同步。要使整个系统达到同步，必须有一个共同的参考时钟，在EPON中以OLT时钟为参考时钟，各个ONU时钟和OLT时钟同步。OLT周期性地广播发送同步信息(syne)给各个ONU，使其调整自己的时钟。由于各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的，各个ONU时钟和OLT时钟同步并不能保证来自不同ONU的上行包汇聚到OLT不发生冲突，因此OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。目前一般使用比较成熟的数字计时技术的带内开窗测距法。2.ONU的自动识别ONU的自动加入，是指系统能自动完成对新ONU的发现和注册，而不影响其他ONU运行。在ONU 自动加入过程中，可能发生注册冲突，EFM对解决注册冲突提出了两种方案。(1)随机延迟时间：发生冲突的ONU在响应开窗时随机延迟一定时间(延迟的应答应落在开窗内)，该方法可以缩短ONU加入系统的时间，但需增大注册开窗的长度，降低系统的带宽利用率。(2)随机跳过开窗：发生冲突的ONU随机跳过若干个注册授权，然后继续等待注册授权，该方法比随机延迟所需时间多，但不需增大注册开窗，不会影响系统的带宽利用率。3.动态带宽分配(DBA)当前EPON所采用的TDMA方式的最大缺点在于其带宽利用率较低，如果再用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务会很不适合，有可能造成整个系统带宽很快被耗尽；而采用DBA方式，根据ONU 的需要，由OLT分配带宽可以提高上行带宽的利用率，在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本。实现带宽动态分配的关键在于如何获得ONU的实际状态各种DBA算法获得ONU状态的手段不同，目前MAC层争论的焦点就是DBA算法和8023ah标准中是否确定统一的DBA算法。目前的方案是基于轮询的带宽分配方式，即OLT采用轮转的方式对各ONU进行轮询，ONU在传输的有效数据流中嵌入其缓冲区内等待以太数据包发送请求控制信息，OLT对各个ONU大小不一的带宽请求信息按照限定最大发送窗的分配方案分别进行授权。4.EPON的光传输技术EPON采用波分复用技术(下行1550nm波段，上行1310nm波段)实现单纤上下行双向通信。EPON的下行是典型的点到多点的系统，下行光传输技术使用传统的连续模式光传输技术即可，而上行是多个ONU到OLT的光时分多址(OTDMA)系统，必须使用突发模式光传输技术才能满足系统的要求，因而EPON对光电模块提出了较高的技术要求：(1)由于使用了无源光分路器使得光纤线路损耗增加许多，下行信号的发射光功率要足够大，接收灵敏度要足够高，以满足20km的传输距离。(2)上行线路的OLT处将汇集各个ONU的光信号，为保证很低的误码率和一定的传输距离，要求该处有较高的消光比；IEEE8023ah要求各个ONU在没有向OLT传输数据时关闭该激光器并使得此时的输出光功率小于-45dBm。(3)由于EPON的速率为GB/s，为充分利用发射时隙，要求上行的ONU的突发式光发射模块的开启/关闭时间小于512ns。(4)由于各个ONU的位置不同、距离不同、光线路状态不同，到达OLT的各个ONU光信号幅度不一， 要求OLT的接收部分为突发式、高动态范围。(5)由于ONU放置在用户端，所以要求ONU光电一体模块高可靠、低功耗、低成本。今后几年内，因电路业务的市场需求仍然很大，所以要求EPON系统既要承载分组交换业务，又要承载电路交换业务，EFM对TDM如何在EPON上承载，如何保证TDM业务的质量，在技术上没有作具体规定，但必须兼容以太网帧格式。多业务EPON(MSEPON)采用E1 over Ethenet技术，在以太网帧上高效解决TDM业务的适配问题，使得EPON实现多业务传送与接人，同时，MSEPON克服了OLT与ONU之间的共享带宽争用现象，向以太网用户提供可承诺的带宽保证。5.EPON 的安全问题在点对多点的模式下，EPON 的下行信道以广播的方式发送给与此相连接的所有ONU，每个ONU 都可以接收OLT发送给所有ONU的信息，所以产生了一些安全隐患，比如保密信息被侦听、信息被修改或重发，伪造信息、以合法身份对网络进行攻击等。所以必须对发送给每个ONU的下行信号进行加密。加密算法主要有DES、AES等，相比而言，AES更为理想。（3）GPON:面向NGN的接入技术图9是G.984.1建议的GPON参考模型。GPON由光线路终端OLT、光网络单元光网络终端(ONUONT)及光纤分配网ODN组成。OLT向上提供广域网接口，包括GE，ATM等；ONU/ONT为用户提供10/100BaseT，T1E1等应用接口，适配功能AF在具体实现中可能集成于ONUONT中；上下行数据工作于不同波长，下行数据采用广播方式发送，上行数据采用基于统计复用的时分多址方式接入。图中波分复用器WDM 和网络单元NE为可选项，用于在OLT和ONU 之间采用另外的工作波长传输其他业务，如视频信号。图9.GPON的系统结构2GPON协议栈图10给出了GPON的协议分层模型。GPON 由控制管理平面(CM 平面)和用户平面(U平面)组成，CM 平面管理用户数据流，完成安全加密等OAM 功能，U平面完成用户数据流的传输。U平面分为物理媒介相关子层PMD、GPON传输汇聚子层GTC和高层；GTC子层又进一步细分为GTC适配子层和GTC成帧子层，高层的用户数据和控制管理信息通过GTC适配子层进行封装。图10.GPON协议栈3GPON封装方法GEM为克服ATM 承载 业务开销大的缺点，GPON采用新的传输协议GEM(GPON Encapsulation Method)，该协议能完成对高层多样性业务的适配，包括ATM 业务、TDM业务及IP/Ethernet业务，对多样性业务的适配是高效透明的，同时该协议支持多路复用、动态带宽分配等OAM 机制。图11给出了GEM 的帧结构。图11.GEM帧结构图11中，PLI为16bit，用于确定净负荷长度；Port ID为12bit，用于支持多端口复用，相当于APON技术中的VPI；Frag(Fragment)为2bit，用作分段指示，第一个分段的Frag值为l0，中间分段的Frag值为00，最后一个分段的Frag值为01；若承载的是整帧，Frag的值为ll；Frag的引入解决了由于剩余带宽不足以承载当前以太网帧时带来的带宽浪费问题，提高了系统的有效带宽；FFS为2bit，目前尚未定义；HEC为头校验，占据16bit，采用自描述方式确定帧的边界，用于帧的同步与帧头保护。GEM 的提出源于GFP(G.7041)通用成帧的思想，同时考虑到PON 网络多ONU、多端口复用的情况，引入了Port ID。在ONU 的一个业务端口看来，它存在着与OLT的一个点到点的连接，由Port ID标识。4GPON的传输汇聚子层(GTC)在引入了GEM 之后，GPON具备了高效完善的TC子层功能，图12给出了G.984.3建议的GPON TC子层(GTC)的协议分层模型。图12.GPON的GTC层的协议分层模型图12中，PLOAM 用于物理层的OAM，G.984.3定义了l9种下行PLOAM 信息，9种上行PLOAM信息，可实现ONU 的注册及分配、测距、Port ID分配、VPI/VCI分配、数据加密、状态检测、误码率监视等功能。OMCI(ONT Management and Control Interface，光网络终端管理与控制接口)提供了另一种OAM 服务，用于实现对高层的管理。OMCI信息可封装在ATM信元或GEM 帧中进行传输，取决于ONU提供的接口类型。GTC Framing Sublayer完成对ATM 信元及GEM 帧的进一步封装，使得GPON具备更完善的OAM 功能。GPON的帧结构GPON采用125us长度的帧结构，用于更好地适配TDM 业务；继续沿用APON中PLOAM 信元的概念传送OAM 信息，并加以补充丰富；帧的净负荷中分ATM 信元段和GEM 通用帧段，实现综合业务的接入。(1)GPON下行帧结构图13给出了GPON的下行帧格式。图5中，PCBd为下行物理层控制块(Physical Control Block downstream)，提供帧同步、定时及动态带宽分配等OAM 功能；载荷部分透明承载ATM信元及GEM 帧。ONU依据PCBd获取同步等信息，并依据ATM信元头的VPI/VCI过滤ATM 信元，依据GEM帧头的Port ID过滤GEM 帧。图13.GPON下行帧结构PCBd模块的组成如14.PCBd模块的组成图14中。Psync(Physical synchronization，物理层同步)用作ONU与OLT 同步；Ident用作超帧指示，值为0时指示一个超帧的开始；PLOAMd(PLOAM down stream)用于承载下行PLOAM 信息；BIP是比特间插奇偶校验8bit码，用作误码监测；Plend(Payload Lengthdown stream )用于说明USBWMap(Upstream Bandwidth Map)域的长度及载荷中ATM 信元的数目，为了增强容错性，Plend出现两次；USBWMap域用于上行带宽分配，带宽分配的控制对象是T-CONT(Transmission Container)，一个ONU可分配多个TCONT，每个T-CONT可包含多个具有相同QoS要求的VPI/VCI或Port ID，这是APON 动态带宽分配技术中引入的概念，提高了动态带宽分配的效率。GPON上行帧结构上行帧长125us，帧格式的组织由下行帧中USBWM印域确定。图15. GPON 的上行帧结构PLOu(Physical Layer Overhead upstream 。上行物理层开销)突发同步。包含前导码、定界符、BIP、PLOAMu指示及FEC指示，其长度由OLT在初始化ONU时设置，ONU在占据上行信道后首先发送PLOu单元，以使OLT能够快速同步并正确接收ONU的数据；PLSu为功率测量序列，长度120字节，用于调整光功率；PLOAMu(PLOAM upstream)用于承载上行PLOAM 信息，包含ONUID、MessageID、Message及CRC，长度l3字节；PCBu包含DBA(动态带宽调整)域及CRC域，用于申请上行带宽，共2字节；Payload域填充ATM信元或者GEM 帧。对于今天的运营商来说，GPON在带宽和投资回报率上的优势使其比其他接人技术更具竞争力。(1)与APONBPON和EPON相比，采用GPON网络能大大提高投资回报率.(2)采用GPON可以完成从传统的T1E1语音电路向全IP网络的平滑转变。(3)GPON全面支持语音、视频和数据业务，实现三网合一。四、总结APON、EPON、GPON三者区别总之三种技术各有特色，总结列表如下：EPONGPONAPON下行线路率(Mbit/s)12501244.16或2488.32155.52或622.08或1244.16上行线路率(Mbit/s)1250155.52或622.08或1244.16或2488.32155.52或622.08线路编码8bit/10bitNRZ（+scrambling）NRZ（+scrambling）最小分路比166432最大分路比N/A12864TC层支持的最大逻辑传送距离0.5m-10Km or 0.5m-20Km64Km with 20Km max20km数据链路层协议EthernetEthernet Over GEM and/or ATMATMTDM支持能力TDM over PacketNative TDM and/or TDM o ATM and/or TDM o PacketTDM or ATMPON支持的最大业务流Depon#of LLIDs/ONT4096256上行带宽(以IP数据为业务)760860MbIts1160Mbit/s(for1.244Gbit/ssymmetrical)500Mbit/s(for622MGbit/s symmetrical)OAM和管理EthOAM(+optional SNMP)PLOAM +0MCIPLOAM +0MCI下行数据流加密不支持AES(counter mode)Churming or AES(am 2)五、应用方案及方向探讨众所周知，随着通信产业的逐渐发展，接入层已经逐渐成为通信系统高速局域网与主干网之间的瓶颈。综合上述技术的说明，PON技术的普及已经是大势所趋，工程量会越来越大。整个接入系统的发展已经由简单的语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展，并且对带宽的要求越来越高。不同的业务应用需要相应QOS技术保证，相应的接入手段会不断增加，由此会出现多网合一的情况，综合考虑，多网合一必然是最经济最实用的接入方式。这时无源光网络PON的引入，显示出其出色的优点，1、由于传输介质保证了带宽的容量在未来一段时期内的发展需求，并且光纤原料是自然界的绿色材料，取之不尽。2、符合接入网拓扑特征，器件体积小，环境适应性好，无电磁干扰合雷电干扰，降低故障率。3、其长距离的传输特点符合大局所的建设思路。4、避免了有源节点的级联，网络管理方便，简化机房，降低电力和维护的费用。5、其大带宽共享，节省干线光缆，降低成本，且光缆寿命长，优于铜缆；6、具有完善的远端设备的状态检测、操作维护和故障管理的能力。由于其技术组网的特殊性，其可行性分析如下：引入PON技术后，机房占用问题会大大减少，配线问题也大大的简化。并且成本更加低廉，单模光纤已经低于铜缆。1：32复用；光器件成本的迅速降低。并且新工艺的逐渐成熟，将来成本会更低。例如：平面光波导（PLC）分光器；1310nm VCSEL已经开始商用，波长稳定的1.55um VCSEL工艺逐步走向成熟；基于PLC的xPON组件集成了分波器、PD、LD，成为热点，一旦成熟将带来重大变革。末端施工工艺的产生，例如微弯光纤、新型垂直布线光缆、自承式尾纤，加之手持快速融解工具等施工技术成熟。综合上述原因，使的FTTH大规模应用成为可能。如图为光纤接入网的系统模型图16.光纤接入网系统模型由以上EPON和GPON技术部分可得知:EPON适宜承载基于以太网的业务，简单、低成本、中等性能，满足公众住宅客户需求。上下行带宽均为:1.25G(波长上行：1310nm;下行:1490nm；同光纤承载).GPON：完善支持多业务接入，复杂性稍高，完备性、性能与安全性较好，可满足综合业务接入需求。不同技术有各自的适用场合和应用范围，我们也不可能期望通过一种技术解决所有问题，需要针对不同的客户/业务类型进行选择；例如：发挥EPON的优势，无需勉为其难。光接入设备的平台化与综合化是一种合理的选择。如图所示为EPON同传统以太网点对点组网对比图图17.EPON同传统以太网点对点组网对比图由图17可明显看出PON技术的优点所在，从主干网到高速的局域网的传输线路大大简化，节省了资金，并且由于无源光器材的特性，使得线路维护和管理费用大大降低。结合主干网组网结构示图如下：图18.FTTX网络组网构架图从下图可看出，FTTH系统中OLT与ONU位置的不同会形成不同特点的网络。图19.网元设备放置位置比较图OLT位置在局端机房，能充分发挥光接入，尤其是PON的长距离远程无源的优点。但是需要重新铺设大对数光缆。如果放在小区门口的话，可进一步节省干线光缆，可是因为有源节点的下移，带来维护与供电的困难。ONU/ONT位置在楼道，可节省分支光缆，分担ONU的成本，可是这样会造成有源节点增多，维护与供电困难。如果放在用户家中，可以充分体现PON的大带宽、长距离、无源的优点。一步到位，避免重复投资，不过这样需要末端光缆布线工艺的逐步完善。如上所示，大规模应用需要个逐渐成熟的过程，期间问题可归纳如下;末端光缆施工复杂性、光纤/分路器调度以及分光比变更更难度，决定了区域内不宜采用混合逐步建设的模式，建议区域内一次将光纤光缆铺设到位，实现区域整体迁移；新建小区可一步到位。关于投资回报问题，需要考虑到用户渗透率对投资回报的影响，先期考虑高端客户、高ARPU值的用户，一步到位，摸索成功经验。设备方面鉴于FTTH初期不会大规模建设，这就要求设备有合适的容量，并具备良好扩展性，益于扩容，降低投资。并且应用前期，先从高端客户入手，而高端客户对服务质量有更严格的要求。所以前期建设应该铜缆和光缆形成互补应用。OLT距离局端机房10KM以内（不建议20Km，考虑到成本），并且干线光缆芯数已满足1/32最大用户数的小区，可以在局内机房直接放置OLT，实现全程无源的光接入。对于重点客户区，可以考虑干线光纤保护； 距局端机房超过10Km，或者光纤芯数少，并且具备机房或室外机架条件的小区，可采用OLT放置于小区门口的方式实现光接入。除商业客户或者确实有条件限制的住宅客户之外，PON-ONU建议采用FTTH的ONT，直接放置于用户家中或用户低压/配线箱内，一方面可以真正发挥光接入的优点，同时可以降低后备电源的功耗以及故障波及面。具体小区内布线方法可以参考下图：图20.ODN布线示意图前面提到多网合一的建设思路，这必然会是一个趋势。而FTTX建设的提出，使的多网合一成为可能。针对光纤到户，明确地以电视、数据、电话三网融合为目标，在这种情况下，我们有必要对三网合一技术问题做一下研究。IP-TV适用于个性化的视频点播。按点播要求把一个特定的视频流传递到一位观赏者，这属于交换的数字视频方式。虽然特定的视频流只占用较窄的带宽（一套DTV节目占据1.6Mbps带宽，一套HDTV节目占据20Mbps带宽），甚至通过双绞线上的新型ADSL2+就可以实现，但是众多用户点播时将耗用大量的网络资源，故IP-TV业务若不采用光纤就很难普及。RF-TV是模拟和数字视频广播。采用对射频副载波的高效调制方式，一个 8 MHz的有线电视频道可传 1套模拟电视节目、12套DTV节目或 2套HDTV节目，利用整个800MHz的CATV频段超过5.2Gbps的视频数据能够被广播到每个家庭。RF-TV叠加网能够同时携带250多个MPEG-2视频流进入每个家庭，用户通过RF机顶盒收看。这种广播方式的经济性是IP-TV无法比拟的。只有光纤才能提供RF overlay 所需要的巨大带宽。RF overlay 是一个单向广播网，它的优点在于带宽有效性、成熟性、对调制格式透明（既可传模拟视频，又可传数字视频）、可标度性和灵活性。因此在建立FTTH光纤接入网时必须把RF-TV集成进去。当光纤延伸到用户时，上述两种模式(RF overlay和Video over IP)都能担当重要角色，事实上它们共存在同一物理媒质上。我们相信，利用RF overlay和Video over IP两者优点的混合模式是最好的方法。IP通道正好为RF overlay 提供了机顶