（通信与信息系统专业论文）epon在云南铁通fttx网络建设中的应用研究.pdf

0 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工科 电子与信息工程 研究方向：宽带接入技术 作者：2 0 0 6 级研究生周晖 指导教师：沈建华刘显颖 题目：e p o n 在云南铁通f t t x 网络建设中的应用研究 英文题目：r e s e a r c h o nt h ea p p l i c a t i o n o fe p o n t e c h n o l o g y i nc h i n at i e t o n gy u n n a nb r a n c h f t t xn e t w o r k s 主题词：宽带接入，以太网无源光接入网，网络规划 k e y w o r d s ：b r o a d b a n da c c e s s n e t w o r k ，e t h e r n e tp a s s i v e o p t i c a ln e t w o r k ，n e t w o r kp l a n n i n g 一 摘要 宽带接入是当前电信运营商网络建设和发展的重点之一，实现光纤到 户f t t h 是固定宽带接入发展的终极目标，而采用无源光网络p o n 技术是实 现这一目标最理想的解决方案之一。目前，从网络技术和建设成本来看， 基于以太网的无源光网络e p o n 技术日益成熟，综合造价迅速下降，随着建 设和应用的规模化，成本还会继续下降；另一方面，光纤光缆的成本已经 远远低于铜缆，而且一次投资可以长期受益，已经具备了大规模商用的基 础。云南铁通自2 0 0 9 年实质性地开始推动“光进铜退”的建设思路，采用 e p o n 技术来解决接入网领域内高带宽、大容量的业务发展需要。随着e p o n 在云南铁通接入网络中的逐渐应用，e p o n 相关技术成为实际工程应用中面 临的难题。因此丌展e p o n 相关技术的研究是当前的热点，论文对此进行 了全面深入的研究。 论文主要研究e p o n 技术及其在云南铁通f t t x 网络建设中的应用，分 别从理论研究和实际工程应用角度，对e p o n 在接入网络中的应用进行了深 入而全面的分析和探讨。论文首先全面分析和调研了电信运营商接入网应 用现状以及业务发展需求。在对主流的接入网技术进行研究和比较的基础 上，着重讨论了基于以太网的无源光网络e p o n 技术。论文详细深入地研究 和分析了e p o n 的若干关键技术。根据云南铁通接入网实际情况，重点分析 对比e p o n 实际工程应用的不同实施方案，并采用资产经营理念对未来业务 需求进行了预测分析。通过理论分析和计算，在对不同的解决方案进行对 比论证的基础上，提出了完整的e p o n 技术解决方案。 关键词：宽带接入，以太网无源光接入网，网络规划 、 t 一 厶 a b s t r a c t b r o a d b a n da c c e s sn e t w o r k si s o n eo ft h ep r o m i s i n gt e c h n o l o g i e si nt h e t e l e c o mn e t w o r kc o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n t ，w h i l et h ef t t h ( f i b e rt o t h eh o m e ) i sw i d e l ya c c e p t e d a st h eu l t i m a t ep u r p o s ei n f i x e da c c e s s t e c h n o l o g i e s a m o n gt h e v a r i o u so p t i c a l a c c e s st e c h n o l o g i e s ，t h ep a s s l v e o p t i c a ln e t w o r k ( p o n ) i st h e b e s tc h o i c e r e c e n t l y ，w i t ht h em a t u r a t l o no f n e t w o r kt e c h n 0 1 0 9 ya n dr e d u c t i o no fe x p e n s e ，t h ee t h e r n e t - b a s e dp o n ( e p o n ) h a sb e e nw i d e l ya d o p t e d o nt h eo t h e rs i d e ，t h ec o s t so ff i b e r sa n d c a b l e sh a v e b e e nm u c hc h e a p e rt h a nc o p p e rw i r e s b a s e do nt h i s ，c h i n at i e t o n gy u n n a n b r a n c hh a sb e e nl u n c h e dt h ep r o j e c tc a l l e d “r e p l a c e m e n to fc o p p e rc a b l e s w i t hf i b e r s ”i n2 0 0 9 ，w h i c hp r o v i d eh i g hb a n d w i d t ha n dc a p a c i t ys e r v l c ew i t h e p o nt e c h n o l o g y w i t h t h e a p p l i c a t i o n o fe p o n ，s o m ea p p l l c a t l o n t e c h n o l o g i e sh a v eb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n tw h i c h m a k e si ta sa r e s e a r c hh o t s p o t t h i st h e s i sp r e s e n t saw i d ea n di n 。d e p t hs t u d yo n t h i st o p l c t h i st h e s i sp r e s e n t st h er e s e a r c ho ne p o nt e c h n o l o g ya n d i t sa p p l i c a t i o n i nc h i n at i e t o n gy u n n a nb r a n c hf t t xn e t w o r k s ，b a s e do nt h e a n a l y s l so f e p o nf u n d a m e n t a lp r i n c i p l ea n ds o m ea p p l i c a t i o ne n g i n e e r i n gt e c h n o l 0 9 1 e s f i r s t l y ，t h i st h e s i sp r e s e n t sab r i e fi n t r o d u c t i o no f t h es t a t u si nq u oo ft e l e c o m a c c e s sm a r k e t a n dt h es e r v i c er e q u i r e m e n t s b a s e d o nt h es t u d ya n d c o m p a r i s o no ft h em a j o ra c c e s st e c h n o l o g i e s ，s o m ek e yt e c h n i q u e so fe p o n h a v eb e e nd i s c u s s e di nd e t a i l f o l l o w e da r et h ea n a l y s e so f t h ea c c e s sn e t w o r k i nc h i n at i e t o n gy u n n a nb r a n c h ，d i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns t r a d e g e s h a v eb e e n p u tf o r w a r da n da n a l y z e d t h e f u t u r es e r v i c ed e m a n dh a sb e e nf o r e c a s t e d u s i n gc a p i t a lm a n a g e m e n tm e t h o d s ac o m p l e t e d e p o ns o l u t i o nh a sb e e n p r e s e n t e dd e p e n d i n go nt h et h e o r e t i ca n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o n k e y w o r d s ：b r o a d b a n d a c c e s sn e t w o r k ：e t h e r n e t p a s s i v e0 p t i c a l n e t w o r k ，n e t w o r kp l a n n i n g l i 目录 第一章引言l 1 1 概述1 1 2 论文的主要工作和章节安排4 第二章接入网主要技术5 2 1 铜线接入技术5 2 2 光纤接入技术7 2 2 1 有源光网络a o n 7 2 2 2 无源光网络p o n 8 2 3 光纤同轴混合接入技术1 2 2 4 无线接入技术1 3 2 4 1 蜂窝无线接入技术1 3 2 4 23 g 接入技术1 5 2 4 3 蓝牙技术1 5 2 4 4 无线局域网1 6 2 4 5 无线光接入系统( f s o ) 1 8 2 5 小结1 8 第三章基于以太网的无源光网络1 9 3 1e p o n 基本原理1 9 3 2e p o n 关键技术2 2 3 2 1 突发收发技术2 2 3 2 2 突发同步技术2 3 3 2 3 测距技术2 4 3 2 4 动态分配带宽d b a 2 6 3 2 5 多点控制协议m p c p 2 9 3 2 6e p o n 安全性3 2 3 2 7e p o n 的互通3 6 3 2 8o a m 操作维护管理3 7 1 i i 3 3 小结 第四章云南铁通f t t x 网络规划和建设 4 1 项目背景 4 1 1 总体情况介绍 4 1 2 云南宽带接入市场现状及业务预测 4 2 云南铁通f t t x 网络规划方案 4 2 1 云南铁通宽带建设总体思路 4 2 2f t t x 通用建设方案 4 2 3 云南铁通f t t x 建设原则 4 3 昆明中联花园e p o n 项目 4 3 1 项目背景 4 3 2 项目工程评估 4 3 3 项目效益预评估 4 4 小结 第五章结束语 5 1 论文主要工作 5 2 未来工作的展望 致谢 缩略语 参考文献 i v 8 o o o 3 4 4 5 7 6 6 6 l 2 3 3 4 5 6 8 3 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 一一 第一章引言 1 1 概述 宽带接入是目前网络应用发展的重点技术之一，也是推动其它技术 发展的重要力量，其迅猛增长的带宽需求在很大程度上推动了ip 城域 网与骨干传输网的发展。我国从2 0 0 3 年开始起，以数字用户线x d s l 为代表的宽带接入应用走上了快车道，以每年近l0 0 的速率增长，目 前仍处于高速发展时期。 随着i n t e r n e t 用户数量的快速增长，i p t v 业务、各类互联网互动 业务如视频会议、视频聊天、网络游戏、b b s 贴图等应用的出现，对 接入网的网络带宽提出了越来越高的要求。另一方面，随着光纤成本 的下降，“有源无源一体化的光纤接入网已成为一种趋势。当前， 基础的光纤线路建设和改造工作在核心网部分己基本完成，正在逐步 向接入网推进，最终将实现全网光纤化。而在各种宽带接入方案、包 括光纤接入中，基于以太网的无源光接入网e p o n 技术的宽带接入方案 得到了国内外主流运营商和厂商的广泛支持和认可。由于e p o n 具有远 远高于现有接入技术的带宽提供能力、可靠的数据、语音和视频综合 业务提供能力和较低的实现成本，成为当前宽带接入中的最有前途的 解决方案之一。 据2 0 0 9 年7 月中国互联网络信息中心( c n n i c ) 发布的第2 4 次中 国互联网络发展状况统计报告，截止到2 0 0 9 年6 月底，中国的网民规 模已经达到了3 3 8 亿人，见图卜1 所示，较2 0 0 8 年增长13 4 ，互 联网普及率达到2 5 5 ，略高于全球平均水平( 2 3 8 ) 。 万人一 3 5 0 0 0 2 8 0 0 0 2 1 0 0 0 1 4 0 0 0 7 0 0 0 0 3 3 8 0 0 2 0 0 5 1 22 0 0 6 62 0 0 6 1 22 0 0 7 62 0 0 7 1 22 0 0 8 62 0 0 8 1 22 0 0 9 6 m m m m 网民数- - - i - - 互联网普及率 图卜l中国互联网络发展统计 而国内互联网宽带用户从2 0 0 6 年至今，虽然增长率已逐年趋缓， 但仍保持在2 0 以上的高增长率，用户数量逐年攀升。截至2 0 0 9 年2 月，中国宽带接入用户已增至8 6 4 8 万户，见图卜2 所示。，但宽带普及 率不及7 ，仅从这两个普及率来看，在今后的段时期，国内互联宽 带接入需求将非常旺盛。 图1 - 2 中国互联网宽带接入用户发展规模 再从国际信息技术与创新基金会( i t i f ) 2 0 0 8 年发布的全球宽带报 告来看，排名前3 0 名的国家和地区中：韩国高居第一，宽带普及率达 到9 3 ，用户平均下载速度达到4 9 5 m b i t s ：r 本排第二，普及率5 5 ， 速度在全球居第一，达到6 3 6 m b it s ：芬兰排第三，美国排第15 ，中 2 o ； 咻 啉 吼 嗽 3 2 2 1 1 5 0 一一 一。_ - 国未上榜，这与中国的国际地位和经济社会发展需求很不相称，国内 不到7 的普及率和大量仅为1 2 m b it s ( x d s l ) 的宽带接入速率，必 将随着经济社会的发展得到一个快速的提升，应该说国内宽带发展正 处在一个高速发展阶段。 目前国内宽带接入网络中，一般用户的典型接入速率在2 m b it s 量 级，这主要受限于上游i p 城域网的压力。随着i p t v 、v o d 点播和高清 电视等视频业务的开展，2 m b it s 的速率己经不能满足需求。从近期 看，4 8m bit s 的速率能够满足一般的视频业务需求，而从长远来 看，1 0 2 0m b it s 是比较理想的接入速率。随着电信业务从语音业 务向数据业务的战略转移，加快发展宽带业务己成为固网运营商未来 业务发展和转型的战略性选择。 从用户需求角度看，现有接入网络需要针对住宅用户、商业用户和 酒店用户的不同特点，通过不同的接入方式，满足不同层次用户的需 求。目前仅根据用户收入对大客户进行划分，一般地对于大规模商业 用户和酒店用户采用光纤直驱的专线接入方式，而对于潜在的大型客 户或中小用户缺乏多样化、灵活有效的服务等级支持，一定程度上限 制了对客户增值潜力的充分挖掘。 从服务能力角度看，语音、数据和视频的综合多业务接入将是未来 接入网络发展的重要目标和演进趋势，对服务等级协议( s l a ) 的全方位 保障是实现电信级运营的重要环节。但是现有接入网络经历了长期的 建设，设备制式多，客户端设备种类复杂，对于设备缺乏必要的维护 能力和管理能力，限制了端到端服务质量的保证，使得部分地区开展 的高带宽，高实时性业务存在一定的困难。 从运营维护角度看，传统铜线接入网络由于技术发展水平的局限和 已敷设线路资源的限制，接入侧维护成本己经接近整体宽带接入运营 成本的一半，由于线路和终端的日常维护、故障的定位和排除等辅助 功能不足，为运营商带来了高额的支出。 鉴于这些情况的出现，用户侧所需的网络带宽将会越来越高，交互 性越来越强，接入网的宽带化和光纤化将是不可避免的趋势。接入网 市场将会成为未来几年信息产业中最炙手可热的市场之一。而以e p o n 为代表的光纤接入技术是公认的最佳解决方案之一，受到了主流运营 商和设备厂商的一致认可。积极探索e p o n 接入技术及其在最后一公里 接入网络中的应用，在当前具有非常重要的现实意义。 1 2 论文的主要工作和章节安排 论文主要研究e p o n 技术及其在云南铁通f t t x 网络建设中的应用。 首先全面分析和调研电信运营商接入网应用现状以及e p o n 技术的发 展，对主流的p o n 技术进行深入研究和比较，主要包括g p o n 和e p o n 两种接入方案。其次根据云南铁通接入网实际情况，重点分析对比e p o n 应用实施方案，并采用资产经营理念对未来业务需求做出科学预测。 在对四种可选的宽带接入方案进行对比论证的基础上，提出完整的 e p o n 技术解决方案，包括网络结构和关键技术的实施等。 论文第一章主要是课题选题依据的背景综述，并对全文的安排进行 介绍。 第二章对各种接入网技术进行介绍和对比分析，阐明了光纤接入方 式具有较为明显的优越性。通过对a p o n b p o n 、e p o n 和g p o n 的比较， 得出e p o n 是当前解决用户宽带接入的最佳方案。 第三章详细介绍了e p o n 的基本原理和e p o n 的各种关键技术，从而 进一步说明了e p o n 应用的优越性。 第四章在结合目前云南铁通f t t x 的建设方案及建设原则，通过对 昆明中联花园的实际案例说明了e p o n 在民用住宅中的应用。 第五章对全文进行了总结，并对e p o n 的发展做出了展望。 4 第二章接入网主要技术 互联网的快速发展使得网络上承载的数据流量以几何级数高速增 长。而随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，计算机和高清晰 电视等各种网络终端和应用开始在家庭中普及。人们不再仅仅满足于 电话通信和单向的视频节目，越来越多的家庭开始利用计算机上网浏 览新闻、查找学习资料、进行网上购物和网上游戏等。为了实现上述 数据通信要求，电信设备制造商开始研究和制造各种宽带接入设备， 而运营商则在实践中加以采用并不断提出改进意见。进入二十一世纪， 人类开始进入信息化时代，视频点播高清电视和交互式视频通话等需 求开始显现，这对于用户接入侧的带宽提出了更高的要求。为了满足 人们不断增长的多媒体通信要求，许多宽带接入技术得到研究和发展。 宽带接入技术可以从不同角度进行划分，例如可以从物理媒质角度 把宽带接入技术分为无线接入技术、铜线接入技术和光纤接入技术等。 无线接入技术包括无线局域网w l a n ( 以i e e e8 0 2 1 l 为代表) 、无线 城域网w m a n ( 以全球微波互联w i m a xi e e e8 0 2 1 6 为代表) 和无线广 域网w w a n ( 以i m t 一2 0 0 0 为代表的3 g 无线技术) ，铜线接入技术则以 各种数字用户线x d s l 技术为代表，而光纤接入技术包括了有源光接入 网a o n 和无源光接入网p o n 两大类。从长远发展来看，具有高带宽和 传输质量以及对业务高度透明等优势的无源光纤接入网p o n 具有明显 的优势。p o n 又可以从链路层协议角度分为基于a t m 的a p o n 、基于以 太网的e p o n 和千兆比特接入能力的g p o n 等。在我国，点到点的光纤 以太网( f t t x + l a n ) 也得到了较多的应用。 2 1 铜线接入技术 铜线接入技术主要是指利用传统的用户侧双绞线( 电话线) 实现宽 带接入的各种技术，主要包括非对称数字用户线a d s l 、高速率数字用 户线h d s l 和甚高速率数字用户线v d s l 等。其中，a d s l 的应用最为广 泛和普及。a d s l 充分利用了现有电话网络的双绞线资源，实现高速、 高带宽的数据接入。a d s l 主要采用频分复用( f d m ) 技术和离散多音 5 频调制( d m t ) 技术，在不影响正常电话使用的前提下，利用原有的电 话双绞线进行高速数据传输。 从实际的数据组网形式上看，a d s l 所起的作用类似于窄带的拨号 m o d e m ，担负着数据的传送功能。按照o s i 七层模型的划分标准，a d s l 的功能从理论上应该属于七层模型的物理层。它主要实现信号的调制、 提供接口类型等一系列底层的电气特性。同样，a d s l 的宽带接入仍然 遵循数据通信的对等层通信原则，在用户侧对上层数据进行封装后， 在网络侧的同一层上进行相应的处理。因此，要实现a d s l 的各种宽带 接入，在网络侧也必须有相应的网络设备相结合。 a d s l 的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块组成，中央 交换局端模块包括中心a d s lm o d e m 和接入多路复用系统d s l a m ，远端 模块由用户a d s lm o d e m 和滤波器组成。 a d s l 能够向终端用户提供6 8 m b it s 的下行传输速率和约 i m b it s 的上行速率，比传统的模拟调制解调器的传输速率提高了很 多，这也是传输速率为12 8 k b it s 的窄带综合业务数据网( n i s d n ) 所无法比拟的。与电缆调制解调器( c a b lem o d e m ) 相比，a d s l 具有 独特的优势是：它是针对单一电话线路用户的专线服务，而电缆调制 解调器则要求一个系统内的众多用户分享同一带宽。尽管电缆调制解 调器的下行速率比a d s l 高，但考虑到将来会有越来越多的用户在同一 时间上网，电缆调制解调器的性能将大大下降。另外，电缆调制解调 器的上行速率通常低于a d s l 。 不容忽视的是：目前，全世界有将近7 5 亿铜线电话用户， a d s l 无须改动现有铜缆网络设施就能提供宽带业务成为其最大的优点。由 于技术成熟，无需重新辐射用户线路，a d s l 已经得到了广泛的应用。 目前，众多a d s l 厂商在技术实现上，普遍将先进的a t m 服务质量 保证技术融入到a d s l 设备中，d s l a m ( a d s l 的用户集中器) 的a t m 功 能的引入，不仅提高了整个a d s l 接入的总体性能，为每一用户提供了 可靠的接入带宽，为a d s l 星形组网方式提供了强有力的支撑，而且完 6 成了与a t m 接口的无缝互联，实现了与a t m 骨干网的完美结合。另一 方面，随着骨干数据网络由a t m 向i p 的演进，基于i p 上连的a d s l 系 统也在国内外得到了大量的应用。 2 2 光纤接入技术 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。光纤接入网指的是接入网中的传输媒质 为光纤的接入网。根据光分配网络o d n 部分是否采用了有源设备，可 以将光纤接入网从技术上分为两大类：有源光网络( a o n ) 和无源光网络 ( p o n ) 。 2 2 1 有源光网络a o n a o n 是指包含有源器件和设备的光网络。a o n 通常采用电复用器( 如 同步数字体系s d h 中的分插复用器a d m 、终端复用器t m 和数字交叉连 接设备s d x c ) 等进行分路和合路，完成光接入网中o l t 和o n u 之间的 双向业务。 从采用的传输体制角度，a o n 主要包括基于p d h 的a o n 和基于s d h 的a o n 两类。基于p d h 的a o n 是指采用p d h 技术的有源光网络，在局 端放置p d h 复用设备( 如4 次群设备) 和线路终端设备，在用户端放 置o n u ，p d h 复用设备接收从n 个用户来的信号并将其进行复接，得到 高等级的p d h 群路信号。基于s d h 的a o n 是指采用s d h 技术的光网络。 它可能采用星型、环型和两者相结合的混合型拓扑结构，利用s d h 的 a d m 设备进行分路和合路，从而把用户端的o n u 设备连接到s d h 环网 上。 基于p d h 和s d h 和a o n 在当前企事业单位中得到广泛应用，是当前 解决用户光接入的主要方式。它的主要优点在于： 可接入较多的用户，网络传输距离更长。 用的技术，特别是p d h 和s d h 技术相当成熟。 比较容易满足大公司和大型事业单位的要求。 7 a o n 的缺点主要在于： 需要供电系统供电。 有源电路、器件和设备易于受到各种电磁干扰，稳定性和工作 的可靠性比较差。 发生故障的概率高，需要经常维护和管理。 不适合于用户分布较为分散的家庭用户环境。 接入网络的扩展性和可靠性较差。 a o n 在用户规模数量较小的情况下，容易满足大型企事业单位的需 求，当大量家庭用户需要进行光纤接入时，a o n 面临着很大的困难， 主要体现在： 需采购较多的s d h 设备和p d h 设备，投资较大。 需占用大量的光纤，现有的光缆网无法满足其要求，必须大量 建设管道和敷设大芯数光缆，投资十分巨大，由于条件所限， 很多道路无法重新修建管道和敷设光缆，实现难度较大。 所能提供的速率较为有限。 可扩展性较差。 维护工作量大，维护运行成本较高。 介于以上原因，为了解决数量庞大的家庭用户光纤接入问题，迫切 需要一种建设和维护成本低、易于实现、易于升级和扩展的光接入网 技术。因此，无源光网络应运而生。 2 2 2 无源光网络p o n p o n 采用无源光耦合器件进行分路和合路，内部是无源的纯传输介 质( 光纤线路和无源光分路器) 的光接入网络。从链路层采用的传输 协议角度，p o n 主要有a b p o n 、e p o n 和g p o n 三种技术。 ( 1 ) a p o n ( b p o n ) a p o n ( b p o n ) 是基于异步转移模式a t m 的无源光网络。a p o n 将需 要传输的信息封装入a t u 信元中，在p o n 网络中传送a t m 信元形式的 信息。a p o n 是在19 9 6 年由全业务接入联盟f s a n 提出。2 0 0 1 年改称为 宽带无源光网络b p o n 。 a p o n 以a t m 作为承载协议，能提供最高不超过6 2 2 m bit s 的下行 传输速率。但基于a t m 架构的a p o n 系统过于复杂昂贵，效率过低。 ( 2 ) e p o n e p o n 是基于以太网方式的无源光网络，采用点到多点( p 2 m p ) 结 构的单纤双向光接入网络。e p o n 由国际电气电子工程师协会ie e e 中 的最后一公里以太网工作小组( e f m ) 提出。它的主要优点在于： 与现有以太网兼容。以太网技术是迄今为止最成熟的局域网技 术，e p o n 只是对现有i e e e 8 0 2 3 协议作一定的补充，基本上是与其兼 容的。考虑到以太网的市场优势，e p o n 与以太网的兼容性是最大的优 势之一。 相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。e p o n 不采用昂 贵的a t m 设备和s d h 设备，大大简化了系统结构，无源设备降低了维 护成本，而且e p o n 采用标准的以太网接口，可以利用现有的价格低廉 的以太网设备，可升级性比较强，只要更换终端设备就可以升级到高 速率。 高带宽。由于e p o n 采用复用技术，能够提供高达1 2 5 g b it s 的 上下行带宽。 带宽分配灵活，服务有保证。 ( 3 ) g p o n 千兆比特无源光网络( g p o n ) 是在总结现行各类无源光网络技术， 充分发挥其优越性，克服其不足之处的基础上由f s a n 提出。g p o n 在 保证o o s 前提下支持全业务的透明接入。由于可支持高达2 5 g b it s 的速率和更高的带宽利用率，也由于在接入网络层提供保护机制，为 网络运行商提供强大的运营管理维护和指配( o a m & p ) 功能等诸多优点， 使g p o n 成为目前最为先进的宽带光纤接入技术，成为接入网、特别是 各类f t t n 光纤接入网的最佳选择技术。 ( 4 ) a p o n e p o n g p o n 比较 9 表卜l 给出了几种p o n 技术的比较。 表1 1a p o n e p o n g p o n 技术比较 a p o ne p o ng p o n 传输层使用的 a t m i p e t h e r n e ta t m g e m 协议 下行上行复t d m t d m at d m td m at d m t d m a 用技术 提供的语音业a a l 5 、v o i p 、a a l 2v o ipv o 工p 务 提供的视频业w d m 、i p t v a a l 2 w d m 、i p t vw d m 、i p t v 务 最大传输速率1 5 5 m ( 对称) 、1 2 5 g ( 对称)2 5 g ( 对称) 、 ( b i t s )6 2 2 m 1 5 5 m 、6 2 2 m ( 对称)2 5 g 1 2 5 g ( 对 称) 最大传输距离2 0k m1 0 、2 0 k m2 0 k m 最大分支比1 ：3 2l ：6 4 l ：6 4 或者l ：12 8 升级容易程度 困难一般一般 用户侧成本高低较高 网络侧成本高低较高 从标准化的时间来看，a p o n 是在1 9 9 6 年开发完成的，而e p o n 和 g p o n 是在2 1 世纪初几乎同时的时间内提出的。 1 9 9 6 年开发a p o n 时，a t m 被认为是当时能够提供各种类型通信的 唯一协议，因而将数据链路层的a t m 和物理层的p o n 技术相结合研究 而成的a p o n 被认为是当时最佳的组合。随着i p 技术的发展，a t m 的 优势不复存在，逐渐被i p 取代。由于a p o n 业务提供能力有限，数据 传送速率和效率低，成本较高，其市场前景随着a t m 的衰落而淡出人 们的视线。现阶段的主流p o n 技术是e p o n 和g p o n ，表卜2 给出了e p o n 和g p o n 优缺点及应用场合比较。 i o _ 一 表1 - 2e p o n g p o n 优缺点及应用场合比较 e p o ng p o n 优点消除了a t m 层和s d h ，降速率更高，达2 5 g bit s 低设备复杂度和实现难传输速率更高 度，从而降低成本能够有效承载t d m 业务 速率更高，上下行带宽高 达1 g b i t s 标准和设备成熟 缺点难以支持以太网以外的业硬件实现难度大，成本高 务，特别是实时性要求高设备和标准不太成熟 的t d m 业务 传输效率低，由于线路编 码、承载层、传输汇聚层、 业务适配率等方面的原 因，使得传输效率仅为 g p o n 的一半 应用场主要定位于为用户提供数主要定位于为高端用户提供 厶 据业务接入，以商业用户数据、语音业务和专线接入，口 和个人用户为主以大客户和商业用户为主 g p o n 与e p o n 相比有两个优势：效率高和支持以太网以外的业务。 但由于当前普通客户仍以上网业务为主，所以g p o n 的优势无法完全体 现，g p o n 在功能上的优势很大程度上是以技术和设备的复杂性为代价 换来的。虽然g p o n 是一种最佳的技术，但却不是当前的最佳方案。由 于e p o n 成本低、协议灵活、技术成熟、易于升级，完全能满足普通客 户当前乃至未来十年的上网需求，因而e p o n 成为目前光纤接入网的主 要选择。 根据光网络单元的位置，光纤接入方式可分为如下几种：f t t r ( 光 纤到远端接点) ；f t t b ( 光纤到大楼) ；f t t c ( 光纤到路边) ；f t t z ( 光 纤到小区) ；f t t h ( 光纤到用户) 。光网络单元具有光电转换、用户信 息分接和复接，以及向用户终端馈电和信令转换等功能。当用户终端 为模拟终端时，光网络单元与用户终端之间还有数模和模数的转换器。 目前，无论是电信网的核心部分还是c a t v ( 有线电视) 网的骨干 部分都向着高速、高带宽的方向发展。网络传输的业务种类会越来越 多，带宽的需求越来越宽，交互性会越来越强，显然网络的瓶颈部分 一一接入网也将向着同样的方向发展，只有这样，才能实现网络的现 代化和宽带化。 2 3 光纤同轴混合接入技术 基于h f c 网( 光纤和同轴电缆混合网) 的c a b l em o d e m 技术是宽 带接入技术中最先成熟和进入市场的，其巨大的带宽和相对经济性使 其对有线电视网络公司和新成立的电信公司很具吸引力。 c a b l em o d e m 的通信和通信网中的普通m o d e m 类似，也是数据信 号在模拟信道上交互传输的过程，但也存在差异。普通m o d e m 的传输 介质在用户与访问服务器之间是独立的，即用户独享传输介质，而 c a b l em o d e m 的传输介质是h f c 网，将数据信号调制到某个传输带宽 与有线电视信号共享介质；另外，c a b l em o d e m 的结构较普通m o d e m 复杂，它由调制解调器、调谐器、加解密模块、桥接器、网络接口卡、 以太网集线器等组成，它无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时 在线连接的全天候服务。 目前c a b lem o d e m 产品有欧、美两大标准体系，有线电视网络数 据接口规范d o c s i s 是北美标准，而d v b d a v i c 是欧洲标准。 欧、美两大标准体系在频道划分、频道带宽及信道参数等方面的 规定都存在较大差异，因而互不兼容。北美标准是基于工p 的数据传输 系统，侧重于对系统接口的规范，具有灵活的高速数据传输优势；欧 洲标准是基于a t m 的数据传输系统，侧重于d v b 交互信道的规范，具 有实时视频传输优势。从目前情况看，兼容欧洲标准的e u r od o c s i s 1 1 标准前景看好，我国信息产业部一一c m 技术要求( 征求意见稿) 类似 于这一标准。 这里简述c a b1em o d e m 的工作原理。以d o c s i s 标准为例，c a ble m o d e m 的频谱划分一般是从8 7m h z 8 6 0 m h z 的电视频带中分离出一条 6 m h z 的信道用于下行传送数据。通常下行数据采用6 4 q a m 调制方式或 2 5 6 q a m 调制方式。上行数据一般通过5m h z 6 5m h z 之间的一段频谱 1 2 进行传送，为了有效抑制上行噪音积累，一般选用q p s k 调制( q p s k 比6 4 q a m 更适合噪音环境，但速率较低) 。c a b l em o d e m 的前端设备c m t s 与c a b lem o d e m 间的通信过程为：c m t s 从外界网络接收的数据帧封装 在m p e g t s 帧中，通过下行数据调制( 频带调制) 后与有线电视模拟 信号混合输出r f 信号到h f c 网络，c m t s 同时接收上行接收机输出的 信号，并将数据信号转换成以太网帧给数据转换模块。用户端的c a b le m o d e m 的基本功能就是将用户计算机输出的上行数字信号调制到5 6 5m h z 射频信号进入h f c 网的上行通道，同时，c m 还将下行的r f 信 号解调为数字信号送给用户计算机。 c a b l em o d e m 的前端设备c m t s 一般采用1 0 b a s e t 和1 0 0 b a s e - t 等 标准以太网接口通过交换型h u b 与外界设备相联，通过路由器与 i n t e r n e t 连接，或者可以直接联到本地服务器，享受本地业务。c m ( c a b lem o d e m ) 是用户端设备，放在用户的家中，通过lo b a s e - t 接 口，与用户计算机相联。 2 4 无线接入技术 2 4 1 蜂窝无线接入技术 蜂窝无线接入技术是在传统的蜂窝无线通信技术基础上改进而来 的。目前广泛使用的g s m 和c d m a 都是第二代蜂窝无线通信的代表技术。 g s m 技术是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，使用的是窄带 t d m a 机制，允许在一个射频即蜂窝内同时进行8 组通话。g s m 于 1 9 91 年开始投入使用的。到1 9 9 7 年底，已经在1 0 0 多个国家运营， 成为欧洲和亚洲实际上的标准。g s m 数字网具有较强的保密性和抗干 扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接 口开放，功能强大等优点。我国于2 0 世纪9 0 年代初引进采用此项技 术标准，目前，中国移动、中国联通各拥有一个g s m 网，g s m 手机用 户总数在6 5 亿以上，为世界最大的移动通信网络。 码分多址技术c d m a 也是属于种比较成熟的无线通信技术。c d m a 并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所 1 3 能提供的全部频谱。因此，c d m a 数字网具有以下几个优势：高效的频 带利用率和更大的网络容量、简化的网络规划、通话质量高、保密性 及信号覆盖好，不易掉话等。另外，c d m a 系统采用编码技术，其编码 有4 4 亿种数字排列，每部手机的编码还随时变化，这使得盗码只能 成为理论上的可能。 g s m 和c d m a 网络除了提供基础的语音服务以外，通过技术改进还 可以通过数据接入服务，其中典型的是在g s m 网络上提供的通用分组 无线业务g p r s 。g p r s 与传统技术的最大区别是采用了分组交换技术。 由于使用了“分组 数据传送技术，其数据传输速度较高，可达 1 1 5 k b i t s 。 e d g e 是英文e n h a n c e dd a t ar a t ef o rg s me v 0 1 u t i o n 的缩写， 即增强型数据速率g s m 演进技术。e d g e 是一种从g s m 到3 g 的过渡技 术，它主要是在g s m 系统中采用了一种新的调制方法，即最先进的多 时隙操作和8 p s k 调制技术。由于8 p s k 可将现有g s m 网络采用的g m s k 调制技术的信号空间从2 扩展到8 ，从而使每个符号所包含的信息是 原来的4 倍。之所以称e d g e 为g p r s 到第三代移动通信的过渡性技术 方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的g s m 资源。因为它除 了采用现有的g s m 频率外，同时还利用了大部分现有的g s m 设备，而 只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用 户提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多 媒体服务，即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒 体通信业务。由于e d g e 是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移 动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为”二代半”技术。e d g e 还能 够与以后的w c d m a 制式共存，这也正是其所具有的弹性优势。 e d g e 技术主要影响现有g s m 网络的无线访问部分，即收发基站( b t s ) 和g s m 中的基站控制器( b s c ) ，而对基于电路交换和分组交换的应用和 接口并没有太大的影响。因此，网络运营商可最大限度地利用现有的 无线网络设备，只需少量的投资就可以部署e d g e ，并且通过移动交换 1 4 中心( m s c ) 和服务g p r s 支持节点( s g s n ) 还可