光纤接入网技术优化方案

光纤接入网是指传输媒质为光纤的接入网。光纤接入网从技术上可分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON）。有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON。无源光网络可分为窄带PON和宽带PON。

根据光纤深入用户群的程度可将光纤接入网分为：FTTC（光纤到路边）、FTTZ（光纤到小区）、FTTB（光纤到大楼）、FTTO（光纤到办公室）和FTTH（光纤到户），它们统称为FTT_X。FTT_X不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用范围。

1.三种基本应用类型

（1）光纤到路边（FTTC）。FTTC是指前端接出的光纤经过各种线路设备（如光耦合器、光分支器等）后到达靠近用户群的路边设备（如分线盒等）上安装光网络单元（ONU），在ONU中经过光电转换后引出电信号，用铜双绞线或同轴电缆分别把电话、数据等窄带信号或宽带视频信号接到用户。

在FTTC结构中引入线部分是用户专用的，现有铜缆设施仍能利用，因而可以推迟耗资巨大的引入线部分（有时甚至配线部分，取决于ONU位置）的光纤投资，较为经性。由于FTTC结构是一种光缆/铜缆混合系统，最后一段仍然为铜缆有室外有源设备需要维护，从维护运行的观点仍不理想。但是如果综合考虑初始投资和年维护运行费用的话，FTTC结构在提供2Mbit/s以下窄带业务时，仍然是AON中最现实经济的。

（2）光纤到楼（FTTB）。FTTB也可以看作是FTTC的一种变形，不同处在于将ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多对双绞线，将业务分送给各个用户。FTTC是一种点到多点结构，通常不用于点到点结构。FTTC的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷设到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远发展目标。预计会获得越来越广泛的应用，特别是那些新建工业区或居民楼以及与宽带传输系统共处一地的场合。

（3）光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（FTTO）。在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU换成无源光分路器，然后将ONU移到用户家，即为FTTH结构。如果将ONU放在大企事业用户（公司、大学、研究所、政府机关等）终端设备处，并能提供一定范围的灵活的业务，则构成所谓的光纤到办公室（FTTO）结构。由于大企事业单位所需业务量大，因而FTTO结构在经济上比较容易成功，发展很快。考虑到FTTO也是一种纯光纤连接网络，因而可以归入与FTTH一类的结构。然而，由于两者的应用场合不同，结构特点也不同。FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，因而在结构上适于点到点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。

FTTB与FTTO的主要特点是：由于整个接入网是全透明光网络，因而对传输制式（例如PDH或SDH，数字或模拟等）、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务，是一种最理想的业务透明网络，是接入网发展的长远目标。由于本地交换机与用户之间无任何有源电子设备，ONU安装在住户处，因而环境条件大为改善，可以采用低成本元器件。同时，ONU可以本地供电，不仅供电成本降低，而且故障率也大大减少。最后，维护安装测试工作也得以简化，维护成本可以降低，是网络运营者长期以来一直追求的理想网络目标。

2.光纤接入网的拓扑结构

光纤接入网的拓扑结构，是指传输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3种基本的拓扑结构是：总线型、环形和星形，由此又可派生出总线-星形、双星形，双环形，总线-总线型等多种组合应用形式，各有特点，相互补充。

（1）总线型结构。总线型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。这种结构属串联形结构，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）环形结构。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）星形结构。星形结构是指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垦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。

3.无源光网络（PON）

无源光网络，是指在OLT和ONU之间是光分配网络（ODN），没有任何有源电子设备，它包括基于ATM的无源光网络APON及基于IP的PON，其中，APON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。

IPPON的上层是IP，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PON的OAN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。图4-49是无源光纤网络结构示意图。

(www.xing528.com)

图4-49 无源光纤网络结构示意图

无源光接入网的优势体现在以下几方面：

（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，拓扑结构可支持树形、星形，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，只需升级设备软件，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。

在PON上可实现基于ATM信元的传输，即ATM-PON（简称APON）技术。ATM技术是基于信元的传输系统，为点到多点的传输系统的复用和多路接入方式提供了良好的基础，这种传输结构为多用户共享整个带宽提供了基础。在APON系统中，为加强其系统可靠性，国际电信联盟（ITU）提出APON传输标准：采用一对光纤进行双纤全双工传输，系统带宽扩容采用TDM方式，进一步可考虑采用WTM技术。这种点到多点的多分支结构特别适合于未来特大量出现的下行分配型数字视频业务，如MPEG-2、JPEG视频流等。ATM信元通过信头的VPI/VCI（虚通道标识符/虚通路标识符）进行二级寻址，并根据不同业务的QoS进行不同的转接处理。例如：对于语音业务，必须考虑时延问题，保证语音业务的时延不超过1ms。而对于视频业务如有线电视或VOD业务而言，对时延有严格的要求，又有传输信息量大的要求。为此，APON系统中采用永久性VP（虚拟链路）连接，以简化连接信令和呼叫处理过程。

4.有源光网络（OAN）

有源光网络是指在OLT和ONU之间是光远程终端（ODT），存在有源设备或网络系统（如SDH环网），它包括基于ATM、SDH、PDH和LAN等的有源光接入网。图4-50是有源光纤网络结构示意图。

图4-50 有源光纤网络结构示意图

虽然SDH传输技术广泛应用于核心级网络，但是因为它采用时分复用的机制，带宽的颗粒度太大，带宽分配不灵活，不适合于接入网中用户数量多，带宽需求不确定等特点，所以SDH技术在接入网中的应用受到一定的限制。利用ATM技术来传送这些业务时，能够根据所需要的业务质量级别（QoS）和需要传输的实际业务量来按需分配带宽。

宽带有源光网络是在SDH环形网络结构上传输ATM信元，因而具有环形网络结构的自愈功能，同时在传输环上还可以对不同用户的业务进行合并，再连接到ATM交换机上，所以可以占用很少的ATM交换机端口，能够以较少的交换机端口数目支持大量的用户。另外，ATM信元在SDH环网中传输，其带宽由环网上的所有节点单元共享。其部分信元可以被预留给某些对实时性要求高的业务，其他信元可以根据环网上各节点业务量的动态变化和根据各用户的业务类别，动态地分配到各节点和各用户，所以它既能够很好地适应QoS要求高的业务，也能够很好地适应突发业务的传输。