宽带光纤接入网的发展与技术选择
添加时间: 2007-3-11 1:50:34 作者: 第九软件网 阅读次数:63 来源: http://www.d9soft.com
首先简要介绍了宽带接入网的发展状况和主要应用，接下来重点分析比较了各种宽带点到点有源光纤系统和宽带点到多点无源光纤系统的特点和发展，最后指出我国的发展将可能跨越APON、BPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至很快过渡到GPON阶段。
韦乐平（国家863计划信息技术领域专家委员会委员，信息产业部通信科学技术委员会副主任，中国通信学会常务理事兼信息通信网络委员会主任、光通信委员会副主任，中国电信集团公司总工程师兼北京研究院院长。）
一、宽带接入网的发展现状和应用
进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了一个大发展阶段，其中亚太地区，特别是韩国和日本是发展最迅猛的国家，这与其政府的大力推动是密不可分的。韩国经过三年的大发展，宽带用户总数突破1 000万，宽带普及率达到世界第一，占家庭用户的70％，互联网用户的90％，市场规模达到40亿美元。日本政府也通过各种措施（包括eJapan、uJapan等一系列国家项目）大力推动宽带技术的发展，目前宽带用户总数为1 500万，其中光纤到户（FTTh）达到120万，计划到2005年将宽带用户总数提高到3 000万，其中FTTh达到1 000万。美国的宽带接入以电缆电视和ADSL为主，近来光纤到驻地（FTTP）已引起不少地方政府的兴趣，成为近期FTTP发展的主要驱动力，传统电信公司中Verizon的态度最积极，计划在2004年敷设100万户。
近两年我国宽带接入网的发展也十分迅速。据初步统计，到2003年底我国宽带上网用户达到1 740万， 宽带注册用户数为1 010万。2001～2003年， 我国互联网宽带用户从200万增加到1 740万， 年均增长率为385％，宽带用户增长率是上网用户增长率的5.7倍， 说明我国宽带用户增长进入快速发展期。
从宽带应用看，按照美国麦肯锡公司的最新分析，初期的宽带应用主要是高速上网，可以增加约30％的上网时间。此后，随着宽带业务的大规模拓展，开发新的业务将成为继续发展的动力。据美国ＲhＫ在2004年第一季度的调查结果显示，2003年美国前五名的宽带消费是网上赌博、成人节目、游戏、音乐下载和视频点播，具有明显的向消费类业务倾斜的趋势。韩国宽带市场的成功发展主要取决于两大因素：第一是政府的大力支持，包括政策推进、政府资金的支持等，例如韩国政府拨出15亿美元资助运营商建网，发放10亿美元低息贷款鼓励建网，开发200美元的低价电脑扶贫以及开放健康的市场竞争环境；第二是丰富的在线应用和内容，教育与游戏相结合形成的应用突破使网民的上网时间从每月17 h提高到44 h。
需要指出，讨论应用驱动要防止进入一个基本认识上的误区，即不能寄希望于人为事先研究开发出一两项所谓的"杀手锏应用"来推广应用。事实上，从电信发展历史看，当网络用户数达到一定规模时，各种应用会自然产生，这也是所谓的迈特卡夫定律的威力所在。历史上没有一种技术生来就带着一大堆应用，无论是移动通信还是互联网，其短信、浏览、网上聊天等关键应用都是在用户规模发展到一定程度后自然产生的，而不是事先刻意设计和策划出来的。
二、宽带光纤接入网的优势
宽带接入网的技术实现手段有多种，包括铜线上的DSL和以太网技术，同轴电缆上的HFC技术，光纤上的各种有源和无源技术，以及无线上的宽带接入技术等。当前各种宽带接入技术都在发展和应用，从世界范围看，电信公司是以ADSL为主发展的。根据ATM论坛的统计，2004年第一季度全球已有7 340多万ADSL宽带用户，其他宽带接入技术的用户量都不是很大。
最新的发展则是将具有很好汇聚特性和优化数据接入能力的弹性分组环（RPR）功能集成进来，最适合于城域网的接入层应用，特别是以太网业务带宽需求占绝对优势的场合。然而，由于RPR没有跨环标准，独立组大网的能力较弱，若利用与MPLS相结合的方法可以使跨环业务流配置成同一个MPLS的标记交换通道，从而实现多个RPR环业务的互通和端到端业务调度。利用MPLS还能提供基于全网的流量工程，实现空间重用和带宽保证，提供有QoS保证的端到端的业务连接，加强了支持数据灵活联网的能力，应用范围则可以扩展到网状网等复杂的拓扑结构。鉴于这种方案基于同步工作，抖动要求严格，设备成本较高，而且灵活生成业务的能力不足，因此主要适用于局间或汇接点（POP）间，以及大型企事业用户的点到点通信。
3.点到点有源以太网系统
传统以太网技术不属于接入网范畴，而属于用户驻地网（CPN）领域。然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其他公用网领域扩展。历史上，对于企事业用户应用环境，以太网技术一直是最流行的方法，目前已成为仅次于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口。采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是：已有巨大的网络基础和长期的经验知识，目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容，性能价格比好，可扩展性强，容易安装开通以及可靠性高等。
对于公用网住宅用户应用环境，点到点有源以太网系统采用有源业务集中点来替代无源点到多点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到160km。主要优点是：专用接入，带宽有保证，每用户可以独享100 Mbit/s的接入速率，局端设备简单，传输距离长，成本随用户数的实际增长而线性增加，投资风险低，在低密度用户分散地区成本较低。缺点是光纤设施专用，当需求快速增长且用户很密集时，空间需求和成本也随之迅速增加，因而不太适合高密集用户区域。
由于计费、质量、管理、安全等多种因素，以太网作为公用网接入方式尚需进一步改进，主要是因为以太网技术的固有机制不提供端到端的包时延、包丢失率和带宽控制，难以保证实时业务的服务质量，缺乏安全机制保证等。
四、点到多点系统
1.无源光网络技术
无源光网络（PON）是一种很有吸引力的纯介质网络，其主要特点是避免了有源设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性，同时节省了维护成本，并能比较经济地支持模拟广播电视业务，即具备三重功能（triple-play）。据美国贝尔运营公司报道，采用PON技术每年每线可节约50美元的维护费用，是电信维护部门长期期待的技术；其次，PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号；最后，由于其光发送机和光纤由用户共享，因而线路成本较其他点到点通信方式低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的灵活组网能力和经济适用能力使其最适合于分散的小企业和居民用户，特别是那些用户区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区。
PON的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端（OLT）很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，单用户成本就很高。另外，其树形分支拓扑结构使用户不具备保护功能或保护功能成本较高，影响了其大规模发展。
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