无源光网络(PON)和有源光网络(AON)技术比较.doc

无源光网络（PON）和有源光网络（AON）技术比较深圳市首迈通信技术有限公司摘要：本文对无源光网络（PON）和有源光网络（AON）在网络结构和技术性能进行比较，分析两者在我国FTTH市场的适应性，阐述我国对FTTH接入技术的选择。光纤到户（Fiber To The HomeFTTH）接入技术作为未来最终的、一劳永逸的宽带接入解决方案，在日本和美国已得到广泛应用（共有用户约500万）。在我国FTTH尚处于明芽阶段，尚未有商用的FTTH接入网络，但FTTH在我国已得到了越来越多的关注。现有的FTTH技术主要包括无源光网络（Passive Optical NetworkPON）和有源光网络（Active Optical NetworkAON），AON接入技术又称小区交换有源光网络接入技术（Remote Office AONRAON），它们各有优势，适合于不同的应用环境。本文在对它们的网络结构和技术性能进行比较，并结合我国住宅小区的特点，比较上述两种FTTH技术在我国住宅小区应用的优劣，浅析我国住宅小区对FTTH接入技术的选择。1. 几种FTTH接入技术最早的FTTH技术是光纤从电信运营商中心机房拉至用户家里以点对点（P2P）的方式组网，如图1.1所示。其能轻易提供100M或1G带宽，网络结构简单，运营维护成本低，支持数据、话音和视频等多种业务，支持目前和未来各种宽带应用的能力。但这种接入方式显然有其明显缺点：过分依赖光缆资源，光纤链路过长过多；由于中心机房离用户较远（一般平均距离在45km），这种大芯数远距离光缆铺设成本非常高，尤其在国内城市几乎不可能；一般中心机房覆盖区域大，用户众多，设备和光缆配线集中在中心机房需要大量空间。目前，这种P2P的FTTH技术只应用在大客户（如大型企业、重点单位等），在FTTH接入中将很少使用。目前谈论最多的FTTH接入技术是基于一点对多点（P2MP）网络拓扑结构的无源光网络（Passive Optical NetworkPON）的FTTH接入网，如图1.2所示，在靠近用户时使用光分配器（Splitter）实现一点对多点（P2MP）的网络结构。PON根据其传输协议的不同又分为基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON、和基于General Frame Protocol的GPON三种技术标准。下行采用广播方式，而上行采用TDMA方式。PON从中心机房至用户的整个接入网为无源网络，具有易于维护、节约大量光缆资源、减少中心机房设备与配线等技术优势，同样具有支持数据、话音和视频等多种业务的能力。但PON自身存在的缺陷也制约了它的发展。首先，多种技术标准的存在，何种将成为未来主流标准尚无法确定；其次，系统的光发射模块要求高功率激光器和突发性收发能力，要求系统具有测距、带宽动态分配和信号加密等复杂功能，使设备成本高昂；再次，多用户共享有限带宽（一般16或32个用户共享622M或1.25G），带宽升级技术复杂。迄今为止，PON在世界范围内尚未能得到大规模应用。另一种技术成熟，已广泛应用的FTTH技术是有源光网络（Active Optical NetworkAON）接入技术，AON接入技术又称小区交换有源光网络（Remote Office AONRAON）接入技术。组网方式如图1.3。RAON将无源光网络（PON）和点对点（P2P）接入技术相结合，实现小区交换有源光网络（RAON）光纤到户综合业务接入解决方案。从电信运营商中心机房至小区机房沿用目前已有的低芯数光缆，而从小区机房至用户端采用点对点（P2P）组网方式，接入设备和配线架统一放置小区机房，整个网络采用技术成熟、成本低廉的以太网协议。小区交换有源光网络（RAON）FTTH接入技术的优势是：是目前最低成本的FTTH接入解决方案；高带宽，能轻易实现稳定双向100M宽带接入；可以支持Internet宽带接入、CATV接入和电话接入，在接入网实现三网合一；网络结构简单、技术成熟；只有小区机房是有源节点，集中机房配线，易于维护管理，提高设备端口利用率；有效节约中心机房至小区的光缆资源，无需增加铺设中心机房至小区的光缆；允许用户自由选择运营商，有利于电信运营商的相互竞争；支持未来可预见的新业务，如可视电话、VOD、数字影院、远程办公、在线展览、电视教育、远程医疗、数据存储及备份等。是目前现有FTTH网络的最主要接入方式。2PON和AON接入技术比较如前所述，目前主要有三种FTTH技术标准：基于以太网的小区交换有源光网络（Remote Office Active Optical NetworkRAON）技术、基于以太网的无源光网络（Ethernet Based Passive Optical NetworkEPON）技术和基于通用帧协议的无源光网络（General Frame Protocol Based Passive Optical NetworkGPON）技术。三种FTTH接入技术特点比较如下：比较项目 RAON EPON GPON 备注标准制定者 IEEE IEEE ITU IEEE和ITU是相互竞争的组织标准颁布时间 10年前 2004年 2003年 与现有计算机网络兼容性 无缝连接 无缝连接 需协议转换 指与目前最普及的以太网兼容性网络结构 拓扑结构 有源交换一点对多点 无源一点对多点 无源一点对多点 指从中心机房侧衡量，在小区内Fiber P2P属点对点 分支比 1： 1：32或1：16 1：32或1：16 指从中心机房侧衡量带宽支持 目前 独享100M 16或32用户共享622M或1G 16或32用户共享1G或2G 未来 独享1G 16或32用户共享622M或1G 16或32用户共享1G或2G 指未来510年内信息保密技术 容易 难 难 PON下行是广播方式技术成熟度 非常成熟 不成熟 不成熟 指器件、模块和电路成熟程度光缆节约程度 显著 显著 显著 是否需要大量增加铺设中心机房至小区的光缆 不需要 需要 需要 目前从中心机房至小区只有低芯数光缆（412芯）设备端口利用率 高 低 低 指OLT端口或Splitter接入端口利用率建设难易程度 容易 不容易 不容易 PON须大量增加铺设中心机房至小区光缆，请参考浅析我国FTTH接入技术选择/file0.htm网络运营维护 困难 容易 容易 从网络是有源还是无源角度考虑用户自由选择运营商 允许 不允许 不允许 指用户随时变更运营商接入的灵活性业务支持 Internet宽带接入 支持 支持 支持 目前世界上97%以上的FTT H只提供Internet宽带接入业务。请参考FTTH技术应用的认识误区/file_3_17.htm CATV接入 支持 支持 支持 电话接入 支持 支持 支持 目前应用情况 在日本和北美已广泛应用 有少量应用 极少应用 目前全球500万线的FTTH用户中，95%以上的FTTH采用AON技术是否适合中国市场特点 很适合 不太适合 不太适合 请参考浅析我国FTTH接入技术选择/file0.htm在中国市场发展前景 好 不确定 不确定 设备成本 很低 高 高 目前EPON的报价每线在1000美元以上从上表可以看出，RAON与PON相比，具有网络建设成本低、带宽高，用户能自由选择运营商，无需增加铺设中心机房至小区的光缆和适合中国市场等突出特点，但由于是有源网络，其网络运营维护较PON困难。在本文的下一节，读者将认识到我国住宅小区为适应通信多业务接入、多运营商竞争的需要，小区内普遍配套通信机房，这为RAON在我国的应用提供了很好的机房条件，完全满足RAON有源网络设备安装运营的需要，使其网络运营维护困难程度显著降低。3 PON和AON与我国FTTH市场目前，我国FTTH主要目标市场无疑是各级城市住宅小区（包括商业大厦）的住户，其突出特点是：住户密度高，单一花园住宅小区一般有5003000住户,有些甚至是上万个住户；住宅小区（包括商业大厦）一般配备通信机房，用于安装整个小区通信接入设备和线路交接，这种配置是电信运营商相互竞争和多种电信业务综合接入的需要，机房到用户距离普遍小于500m；主要电信运营商和有线电视运营商普遍都已铺设小芯数（一般为4到12芯）光缆到住宅小区或商业大厦的机房；小区内住户通信和CATV接入线缆资源归属各运营商所有。许多用户认为FTTH接入技术只有无源光网络（PON）接入技术，而忽略有源光网络（AON）接入技术，然而只要我们对PON和AON接入技术稍加分析就会发现，选择小区有源交换技术更适合我国FTTH市场特点。（请参考浅析我国FTTH接入技术选择/file0.htm）。十年前，PON技术提出之初，是因为当时光纤非常昂贵（每芯每米十几元甚至几十元），而PON的一点对多点（P2MP）技术能有效节约光纤，特别是当无源光分配器非常靠近用户的时候，同时PON又是无源网络，便于维护和管理。今天，随着光纤生产技术的成熟和普及，光缆的市场价格（每芯每米只需几毛钱）已低于普通铜质缆线的价格，而且由于生产光纤的材料是大自然中取之不尽用之不竭的二氧化硅，其价格仍然会随时间推移继续下降，因此PON节约光缆的优势在今天并不突出。另外，PON在我国高密度住户住宅小区中应用中存在矛盾的两面：按PON的理想网络结构和布局（OLT在中心机房和Splitter尽量靠近用户）固然可以发挥其原有的无源网络、节约光缆资源、精简中心机房设备数量与规模的优势，但同时也带来几乎无法接受的须要大量增加铺设光缆线路、配线节点分散、放号和管理异常困难、用户无法自由选择运营商、接入端口利用率低等缺陷；而如果将PON的OLT放置于小区机房，虽然现有中心机房至小区的小芯数光缆资源就能满足需要，小区机房可以统一配线，非常容易放号和管理，用户可以自由选择运营商，显著提高设备端口利用率，但同时也丢弃了PON是无源网络和节约光缆资源这两大优势。可见，PON的无源网络的优势在我国住宅小区不能充分发挥和体现。PON与生俱来存在配线节点分散，放号和配线管理困难，用户无法自由选择运营商，网络设备及其接入端口利用率低，设备成本高、网络结构不灵活等缺陷却恰恰是AON网络结构所轻而易举能克服和避免的。事实上，迄今为止PON在世界范围内尚未能得到大规模应用。我们认为，基于以太网的小区交换有源光网络（RAON）FTTH技术更适合我国住宅小区特点，并能充分发挥其自身优势： 网络建设成本低； 网络结构灵活