一、前言
多年来,业界一直认为无源光网络(PON)Passive Optical Network是接入网未来发展的方向,这一方面是由于它提供的带宽可以满足现在和未来各种宽带业务的需要,因此在解决宽带接入问题上被普遍看好;另一方面,无论在设备成本还是运维管理开销方面,其费用也相对较低。PON的网络结构非常简单,其技术上的复杂性主要在于信号处理技术。在下行方向,局端设备/OLT发出的信号是广播式发给所有的远端用户/ONU(单点发送,多点接收),各用户需要从中取出发给自己的数据。在上行方向,由于各用户/ONU共享一根干路光纤(多点发送,单点接收),就必须采用某种多址接入协议,如:TDMA(time division multiple access,时分多址访问)协议,来避免发生信号冲突,实现多用户对共享传输通道的访问。
目前PON技术主要有APON、EPON 和GPON等几种,APON的最高速率为622Mbps,二层采用的是ATM封装和传送技术,因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题,未能取得市场上的成功。在高速率和支持多业务方面,GPON有明显优势,但成本目前要高于EPON,产品的成熟性也逊于EPON。面向FTTH的EPON系统中用户侧设备的用户接口种类要丰富、带宽要大。在光纤到户的情况下,用户的业务需求已经不再满足于简单的上网,而是变成了集数据、语音和视频业务于一体的综合业务接入需求。用户需求多样化带来的最主要变化之一就是对带宽需要量的大大增加,因此,ONU侧的基本用户接口是10/100M兼容的以太网接口,对于带宽有更高需求的用户,可以方便地升级到10/100/1000M兼容的以太网接口。这个接口即可完成IPTV业务、IP电话和PC的接入。除了基本接口,对于使用普通话机的用户,ONU应提供一个POTS口。而对于采用“视频覆盖”技术传输有线电视信号的解决方案,ONU再增加一个有线电视信号的接口即可。总之,ONU的下面将是一个透过智能网关连接的家庭网络,用户通过EPON系统带来的高带宽,就可以享受到家庭网络信息化带来的各种生活上的便利。
一个典型的EthernetoverPON系统由OLT、ONU、ODN组成。OLT(OpticalLine Terminal)放在中心机房,ONU(Optical Network Unit)为用户端设备。ODN(Optical Distributed Network)是光配线网,主要由一个或数个光分裂器(Splitter)来连接OLT和ONU,它的功能是分发下行数据并集中上行数据。OLT既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外,还可以针对用户的QoS/SLA的不同要求进行带宽分配,网络安全和管理配置。Splitter是一个简单设备,它不需要电源,可以置于全天候的环境中,一般一个Splitter的分线率为2、4或8,并可以多级连接。在EPON中,OLT到ONU间的距离******可达20km,如果使用光纤放大器(有源中继器),距离还可以延长。如图所示。
PON 拓扑结构
下行采用TDM方式 TDM (Time Division Multiplexing ) | 上行采用TDMA方式 TDMA (Time Division Mul tiple Access ) |
u下行波长为1490nm uOLT发送的混合数据通过分路器到达每个用户的ONU; u每个ONU只接收发给自己的数据,丢弃其它数据; | u上行波长为1310nm u每个ONU在OLT允许的时间段内向OLT发送数据; u无需冲突检测 u报文不需要分片 |
而目前广电接入网存在两种接入方式:LAN 单向HFC和双向HFC。两种方式都存在带宽、汇聚噪声、设计施工工艺、维护调试难度、成本等问题。光纤到家(FTTH):是多年年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向。但由于成本、技术、需求等方面的障碍,光接入的应用范围被限制在大客户、集团用户等少量用户。
现在随着光缆价格的降低,EPON成为一种成本更低更适合向用户进一步推进的光接入技术,EPON在OLT(Optical Line Terminal光线路终端)和ONU(Optical Network Unit光网络单元) 之间没有任何有源电子设备的光接入网,以其技术和成本的优势成为光纤接入的一种重要技术,可在光纤到楼(FTTB)与光纤到户(FTTH)之间平滑过渡,在中国,两种结构会很长一阶段共存。
二、我国广电网络现状与发展
目前广电网络宽带接入模式为:以太网 单向HFC;双向HFC两种方式。基于双向HFC的CMTS/CM存在:共享带宽不足(户均带宽76Kbps)、端设备户成本高(650元/户)、维护难度大(需要非常专业的维修队伍)、可靠性差等不少问题。而目前广电网络主要业务为:基础业务(模拟用户收视费,户144元/年;数字电视用户250元/年);增值业务(CM宽带接入,户1000元/年);其他(卫星节目落地费、逆程股票、游戏、点歌)等。大多数HFC双向网络无法达到运营的要求,宽带接入以双向HFC网络为主,宽带接入用户比例非常少。因此我国广电网络现状为:大中城市入CATV户率在95%以上,CATV基本业务收费低廉,其它业务难以拓展。
万户年收入:200万
户月收入:17元
我国十一五规划积极推进“三网融合”,建设和完善宽带通信网,加快发展宽带用户接入网 ,培育、发展光电通信,光纤接入网。在国家政策支持下,运营商竞争需求、市场对带宽的不断需求及光设备价格下降、厂商大量投入的推动等几方面的带动下,近年来
我国FTTH有了一定的发展。而广电方面北京、杭州、南京、武汉、青岛、广州等城市已经开展了FTTH;湖南电广 、云南、湖北省等地停止HFC改造;很多县级市网络全面采用EPON技术改造;武汉市强行规定新建小区必须光纤到楼。下图是FHTH的发展预测:
光纤到户的兴起,图像文件处理、网上音乐、动画下载、高速互联网的市场需求不断扩大,未来5年广电网络主要业务除了基础收视外,还将拓展到以下几个方面:高清电视(HDTV)、VOD、IPTV、语音(VoIP)、互联网接入、在线游戏、远程教育、专线接入。
万户年收入:900万
户月收入:75元(美国现在为50美元)
三、无源光网络PON技术
我们需要一个扩容能力强、足够带宽、可靠性高、维护简单网络,无源光网络PON技术成为我们的优选方案之一,它具有如下优势
Ø 系统简单,节约投资。
Ø 组网灵活,支持多种拓扑结构。
Ø 安装方便,基本无需设计与调试,无需远端供电。
Ø 适用于点对多点通信。
Ø 无电磁干扰和雷电影响。
Ø 扩容简单,用户投资得到保证。
单纤三波长在广电的应用
四、Ethernet over Cable传输技术
EoC(Ethernet over Coax),也就是通过同轴电缆传输以太网,EoC技术可以在同轴电缆传送标准CATV信号的同时,传送基带10Base-T以太网信号。同轴电缆合波器是一种Ethernet(以太网)over Cable(同轴电缆)的传输技术---EOC,在无法敷设五类线的环境下,它可以充分利用原有CATV同轴电缆入户网络轻松完成宽带入户的最后100米的传输工作,实现数据 CATV同缆入户。它工作在无源的状态,使系统像传输电缆一样稳定、安全、灵活;高达80dB 的相互隔离度,使CATV系统保持了优异的性能指标,察觉不到有数据在同时传输。
EoC传输技术特点:
1.可以充分利用现有的同轴电缆网络资源,
2.无需改造入户电缆
3.只需一个同轴电缆即可同时传输数据与CATV信号
4.用户端无需有源设备,系统运行安全可靠
5.成本低,安装方便即插即用,无需进行调试
6.每个EoC为独立单元,安装方便快捷
7.根据宽带入户率部署EoC,投入分期进行
EPON系统与双向HFC系统造价比较
理想状态下:
10000户/250栋楼/每栋楼40户/每栋楼3个单元
有线电视入户率:100% 宽带入户率:50%
只计算两种结构所不同的传输设备造价,不包括EPON系统节省光缆带来的投入
双向HFC网络系统
说明:
有线电视入户率:100% 、宽带入户率:50%
250户一个光节点,无源分配到户,每个光发射机服务5个光节点;
平均每个CMTS服务500个用户,每户带宽为76Kbps
双向HFC网络造价