理论教育 演进历程:光接入网技术的发展

演进历程:光接入网技术的发展

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:2000年12月,以太网设备供应商提出了将PON用于以太网接入的标准研究计划,这种使用PON的以太网称为EPON。IEEE在2006年成立了一个TaskForce工作组,进行10Gbit/sEPON标准IEEE802.3av的研究和制订工作,已于2009年9月正式发布。近年来,由于WDM器件价格的不断下降,WDM-PON技术本身的不断完善,WDM-PON接入网应用到通信网络中已成为可能。相信随着时间的推移,把WDM技术引入接入网将是下一代接入网发展的必然趋势。

演进历程:光接入网技术的发展

在接入技术方面,窄带接入逐渐被宽带接入所取代,铜缆接入已逐渐被光缆接入所取代,最终实现光纤到家。

光纤接入有无源与有源之分,基于同步数字制式(SDH)或准同步数字制式(PDH)的光纤接入是有源接入,基于无源光网络(PON)的接入是无源接入。由于PON具有独特的优点,它能够提供透明宽带和低成本的传送能力;与有源光网络相比,它的安装、开通和维护运营成本低,系统更可靠、更稳定,因此接入网正在大量应用PON系统。

异步传输模式(ATM)技术支持可变速率业务,支持延时要求较小的业务,具有支持多业务多比特率的能力,因此ATM接入系统能够完成不同速率的多种业务接入,它既能够提供窄带业务,又能提供宽带业务,即能提供全业务接入。另外,电信网的核心部分正在ATM化,为了使用户接入网部分的PON和核心网的ATM化相兼容,ITU-T自1998年以来,已完成了一整套G.983建议,其目的就是使PON携带的信息ATM化,这种ATM化的PON称为APON,利用APON构成的网络是一种全业务接入网(FSAN)。但是,G.983.1规定APON接入网传输系统下行传输速率最高为622Mbit/s,随着PON分光比的增加,光网络单元(ONU)数也随之增多,每个ONU所用的带宽就有限。

随着互联网的快速发展,以太网被大量使用,由于市场的推动,以太网技术也得以飞速发展。在20世纪80年代它仅是一种局域网(LAN)技术,其传输速率为10Mbit/s。90年代发展了交换型以太网,并先后推出了快速(100Mbit/s)以太网、吉位(Gbit/s)以太网。进入21世纪,先后出现了10Gbit/s以太网和40Gbit/s以太网,其传输介质也由双绞线变为多模光纤(MMF)或单模光纤(SSMF),它的应用也从局域网(LAN)发展到宽域网(WAN)。不久的将来100Gbit/s的以太网也将商用。

2000年12月,以太网设备供应商提出了将PON用于以太网接入的标准研究计划,这种使用PON的以太网称为EPON。EPON与APON相比,上下行传输速率比APON的高,EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本,除帧结构和APON不同外,其余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似,如下行采用TDM,上行采用TDMA。2004年6月,由EFM工作组起草制订的以太网PON标准IEEE802.3ah正式获得通过,该标准规定传输速率上下行均为1.25Gbit/s。IEEE在2006年成立了一个TaskForce工作组,进行10Gbit/sEPON标准IEEE802.3av的研究和制订工作,已于2009年9月正式发布。

提倡EPON的人相信,随着EPON标准的制订和EPON的使用,在WAN和LAN连接时将减少APON在ATM和IP间转换的需要。

鉴于APON标准复杂,成本高,在传输以太网和IP数据业务时效率低,以及在ATM层上适配和提供业务复杂。而EPON存在两大致命的缺陷,即带宽利用率低和难以支持以太网之外的业务。因此,全业务接入网(FSAN)组织已制订了一种融合APON和EPON的优点,克服其缺点的新的PON,那就是GPON(千兆无源光网络)。GPON具有吉比特高速率,92%的带宽利用率和支持多业务透明传输的能力,同时能够保证服务质量和级别,提供电信级的网络监测和业务管理。(www.daowen.com)

早在2001年IEEE制订EPON标准的同时,全业务接入网(FSAN)组织开始发起制订速率超过1Gbit/s的PON网络标准,即GPON(GigabitCapablePON)。随后,ITU-T也介入了这个新标准的制订工作,并于2003年1月起制订了一系列标准。

GPON与EPON的主要区别在二层协议上,一个采用以太网协议,一个采用GPON成帧协议。两种技术下行均采用广播方式,上行均采用时分多址(TDMA)方式。

APON、EPON和GPON都是TDM-PON。APON较低的承载效率以及在ATM层上适配和提供业务复杂等缺点,现在已渐渐淡出人们的视线。而EPON存在两大致命的缺陷,即带宽利用率低和难以支持以太网之外的业务。GPON虽然能克服上述的缺点,但上下行均工作在单一波长,各用户通过时分方式进行数据传输。这种在单一波长上为每个用户分配时隙的机制,既限制了每用户的可用带宽,又大大浪费了光纤自身的可用带宽,不能满足不断出现的宽带网络应用业务的需求。在这种背景下,人们就提出了WDM-PON的技术构想。WDM-PON能克服上面所述的各种PON缺点。近年来,由于WDM器件价格的不断下降,WDM-PON技术本身的不断完善,WDM-PON接入网应用到通信网络中已成为可能。相信随着时间的推移,把WDM技术引入接入网将是下一代接入网发展的必然趋势。

正交频分复用(OFDM)具有较高的频谱利用率和抗多径干扰的能力,已被广泛应用于无线、有线和广播通信中,近年来有人又将它引入无源光网络(PON)中,出现了OFDM-PON。

射频信号光纤传输(RoF)可以为用户提供宽带无线接入服务。

中国电信从2011年起,将以PON技术为基础构建“百兆进户、千兆进楼”的宽带网络能力,计划使城市地区的新增光纤入户家庭达到3000万,是“十一五”期间总用户的3倍,并计划分别在2013年和2015年,将这一数字提高到8000万户和1亿户。

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