無源光網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與趨勢

    隨著IP技術(shù)的不斷完善，大多數(shù)運(yùn)營商將IP技術(shù)作為主要承載技術(shù)，使得ATM完全退出了局域網(wǎng)。在這種背景下，出現(xiàn)了由ITU/FSAN負(fù)責(zé)制定替換APON的GigabitPON(GPON)標(biāo)準(zhǔn)，以及由IEEE802.3ah負(fù)責(zé)制定的EthernetPON(EPON)標(biāo)準(zhǔn)。

    其中，EPON是基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡(luò)的高帶寬，是FTTH中“性價比”最高的一種，EPON的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從EPON的核心芯片、光模塊到系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日趨成熟。而GPON在技術(shù)上略具優(yōu)勢，它能支持多種速率等級，可支持上下行不對稱速率，與EPON只能支持對稱1Gbit/s單一速率相比，GPON光器件選擇余地更大，而在總效率和等效系統(tǒng)成本方面也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

    三種TDM-PON的參數(shù)比較如表1所示，它們雖然有許多不同點(diǎn)，但歸根到底都是基于時分復(fù)用機(jī)制的，上行方向以時隙為單位、共享帶寬。

WDM-PON

    如圖3基于波分復(fù)用技術(shù)的WDM-PON把各ONU的上行信號分別調(diào)制為不同波長(?i,i=1,2,3,……16,……)的光信號，傳輸至ODN后耦合到同一饋線光纖 傳輸?shù)絆LT，在OLT中利用分波器取出屬于各ONU的不同波長的光信號，再分別通過光電探測器解調(diào)為電信號。WDM利用光纖的低損耗波長窗口(1310nm/1370nm/……/1550nm)，能以不同的方式傳輸不同的業(yè)務(wù)。

    圖3WDM-PON模型

     WDM-PON上行方向采用粗波分CWDM或密集波分DWDM技術(shù)，每個用戶獨(dú)享一個波長的帶寬，用戶最大可用的帶寬可以達(dá)到100G。波分多址WDMA光纖線路有足夠的功率余度，便可方便地?cái)U(kuò)容與升級，但系統(tǒng)各通道共享光纖線路而不共享OLT光設(shè)備，故系統(tǒng)成本較高。

    綜合比較，由表2可以看出TDM-PON雖然有較低的網(wǎng)絡(luò)快速部署費(fèi)用，但是可靠性、帶寬及升級擴(kuò)容方面的表現(xiàn)都不如WDM-PON。因此隨著無源光器件和其它技術(shù)的發(fā)展，WDM-PON將成為現(xiàn)行主流TDM-PON的有力競爭者。

    混合PON(HPON/xPON)

    由前所述，TDM-PON和WDM-PON各有優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合，單一地利用一種PON技術(shù)都存在不同程度的問題。因此最近斯坦福大學(xué)的一些研究學(xué)者提出了如圖4的HPON(HybridTDM/WDMPON)的概念，它能夠很好地兼容TDM和WDM技術(shù)，并支持TDM-PON到WDM-PON的平滑過渡。

    WDM-PON與TDM-PON的結(jié)合，主要指在單根光纖上提供多個WDM通道，但是每對WDM通道上還是利用時分復(fù)用的接入機(jī)制，TDM-PON的問題依然存在。這種技術(shù)僅僅是一種擴(kuò)容的手段，一種過渡性的技術(shù)。

    圖4混合TDM/WDM的HPON模型

    HPON除了TDM-PON+WDM-PON混合模型外，WDM-PON+OCDMA-PON也是HPON一種未來理想的組合方式和發(fā)展方向。其中，OCDMA-PON上行方向采用光碼分多址技術(shù)，每個用戶分配一個碼字，不需要復(fù)雜的控制協(xié)議和時鐘同步技術(shù)。在這種組合中，WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶的大帶寬傳輸，結(jié)合OCDMA靈活、安全以及大容量用戶接入的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最終用戶所需的隨機(jī)安全接入。

PON發(fā)展趨勢

    當(dāng)今，光通信技術(shù)正在往單波長的大容量以及密集波分復(fù)用方向發(fā)展，作為下一代接入網(wǎng)中首選的PON技術(shù)也有朝著這兩個方向發(fā)展的趨勢。從長遠(yuǎn)的角度來看，1Gbits/ p的傳輸速率遠(yuǎn)不能滿足下一代光接入網(wǎng)，用戶終端對業(yè)務(wù)和服務(wù)的需求隨著互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展，如視頻會議、實(shí)時游戲、IPTV等高帶寬應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，尤其是HDTV、網(wǎng)真等視頻業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)接入帶寬提出了更高的要求，也推動著新的PON技術(shù)層出不窮。

    新生的無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代表像WDM-PON、OCDMA-PON、WDM/TDMHPON等等。從目前國際研究的現(xiàn)狀看，這些新技術(shù)集中的表現(xiàn)在三方面：一個是高帶寬、高利用率，包括提供超過100km長距離傳輸，多于1000用戶的大用戶量的接入，以及每戶大于50Mbps的帶寬。第二是新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、新的應(yīng)用，例如把PON和LAN、OFDM、WiMAX等技術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的融合。第三是新材料、新器件的使用，例如基于硬金屬塑料光纖hardplasticclad fiber (HPCF)-PON，應(yīng)用于WDM-PON中，可以實(shí)現(xiàn)均勻光分路比和低插入損耗。

    圖5更形象的說明目前PON的發(fā)展趨勢，WDM-PON和10GEPON是代表方向之一，其標(biāo)準(zhǔn)化也在進(jìn)程中。

    圖5寬帶接入網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的發(fā)展趨勢

    結(jié)語 無論是核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)還是接入網(wǎng)，其發(fā)展的首要因素就是業(yè)務(wù)，是終端用戶的需求。從業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，高帶寬的消耗業(yè)務(wù)逐步涌現(xiàn)，帶寬提速成為迫切需求，而PON以其容量大、傳輸距離長、較低成本、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢成為寬帶接入的熱點(diǎn)，它在提供業(yè)務(wù)組合的同時，實(shí)現(xiàn)了高可靠性和高性能，已經(jīng)成為了下一代光接入網(wǎng)的發(fā)展方向。