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采用一種最合適的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)最后幾英里的接入對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的利益至關(guān)重要,而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)的高帶寬、高效率和易伸縮特性使其極具競(jìng)爭(zhēng)力。本文對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的PON技術(shù)的特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。
選擇最適合的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)最后幾英里的網(wǎng)絡(luò)接入是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。無(wú)論是采用無(wú)線鏈路還是銅纜或光纖鏈路,都不可避免地存在眾多相互競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)可供選擇,尤其是在很多競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的早期。找出最適合的解決方案并不容易,必須考慮大量相互關(guān)聯(lián)的因素,而這種選擇通常具有很高的風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)檫@些涉及大規(guī)模投資的任何決策都將影響公司未來(lái)多年的運(yùn)作。
該問(wèn)題對(duì)于亞洲市場(chǎng)正在進(jìn)行的高速PON的發(fā)展尤其意義重大,特別是在涉及千兆位無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)系統(tǒng)時(shí)。在其它地區(qū)正考慮不同光纖接入方法的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí),亞洲地區(qū)的業(yè)務(wù)提供商正積極進(jìn)行部署與試驗(yàn),將此技術(shù)作為他們很多問(wèn)題的解決方案。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)
接入網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)市場(chǎng)通常是市區(qū)的人口稠密地區(qū),在一些建筑中有著大量居民和商業(yè)用戶。此外,在很多地區(qū)傳統(tǒng)PSTN電路的擴(kuò)展有限,使業(yè)務(wù)提供商有充分的“新市場(chǎng)”機(jī)會(huì)引入新的先進(jìn)多媒體和寬帶業(yè)務(wù),不會(huì)因需要支持過(guò)時(shí)技術(shù)而受到阻礙。
PON是此類應(yīng)用的理想解決方案。具體而言,一個(gè)PON由位于中央局端的一個(gè)光線路終端(OLT)和位于客戶端的一組關(guān)聯(lián)光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)組成,在它們之間是由光纖和無(wú)源分光器或連接器組成的光分布網(wǎng)絡(luò)(ODN)(見(jiàn)圖1)。
在PON拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,一個(gè)OLT可以有多個(gè)PON模塊,每一個(gè)PON模塊通過(guò)廉價(jià)的無(wú)源分路器驅(qū)動(dòng)一個(gè)單獨(dú)的PON網(wǎng)絡(luò),由分布光纖連接到多個(gè)ONT。光纖和無(wú)源光器件使接入網(wǎng)絡(luò)分布設(shè)備不再需要有源電子器件和相關(guān)維護(hù)。
PON中下行數(shù)據(jù)流和上行數(shù)據(jù)流的傳輸處理過(guò)程不同,下行數(shù)據(jù)從OLT廣播到每個(gè)ONT,各個(gè)ONT通過(guò)數(shù)據(jù)包/數(shù)據(jù)單元中的地址匹配確定并處理相關(guān)數(shù)據(jù)。由于ODN的共享特性,上行數(shù)據(jù)流的處理更加復(fù)雜,為了防止碰撞,需要協(xié)調(diào)各個(gè)ONT到OLT的傳輸流。上行數(shù)據(jù)按照OLT中的控制機(jī)制進(jìn)行傳輸,采用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議,此協(xié)議對(duì)每個(gè)ONT分配專用的傳輸時(shí)隙。這些時(shí)隙是同步的,因此來(lái)自不同ONT的數(shù)據(jù)流不會(huì)產(chǎn)生碰撞。
像早期的DSL具有不同的可選技術(shù)一樣,業(yè)務(wù)提供商必須能夠選擇最適合的PON解決方案。如何選擇出最適合的PON技術(shù)呢？
在上世紀(jì)九十年代中期,當(dāng)時(shí)一個(gè)由主要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商組成的組織設(shè)立了全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)(FSAN)聯(lián)盟,該組織的宗旨是為PON設(shè)備制定一個(gè)共同標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)逐漸發(fā)展成為B-PON,并用ATM作為其傳輸協(xié)議。此外,IEEE也于2001年成立了第一英里以太網(wǎng)小組(EFM),專注于1Gbps以太網(wǎng)專用對(duì)稱系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。這兩個(gè)組織分別推出了APON和EPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
在此期間,FSAN小組開(kāi)始對(duì)工作于1Gbps以上速率的PON進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。更為重要的是,在涵蓋了基本傳輸問(wèn)題的同時(shí),此標(biāo)準(zhǔn)還以一種高度可伸縮的方式提供對(duì)多種業(yè)務(wù)的支持,以及管理、維護(hù)和配置功能。此項(xiàng)工作最終產(chǎn)生了千兆位速率的PON標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)現(xiàn)高速率的同時(shí)還支持以極高效率傳輸IP和TDM等格式數(shù)據(jù),如圖2所示。
特別重要的是,世界主要的業(yè)務(wù)提供商參與制定了GPON標(biāo)準(zhǔn)主要部分的系統(tǒng)要求,這反映在ITU .1即千兆比特業(yè)務(wù)要求(GSR)標(biāo)準(zhǔn)中,目前GSR已經(jīng)成為此領(lǐng)域所有工作的標(biāo)準(zhǔn),保證了網(wǎng)絡(luò)的兼容性和互用性。
GPON技術(shù)的關(guān)鍵特性
正如GSR所定義的一樣,GPON的關(guān)鍵特性包括:
1. 全業(yè)務(wù)支持。包括語(yǔ)音(TDM,SONET/SDH)、以太網(wǎng)(10/100BaseT)、ATM、租用線路等；
2. 物理覆蓋范圍至少20公里,該協(xié)議支持60公里的邏輯覆蓋距離；
3. 支持使用相同協(xié)議的各種速率選項(xiàng),包括對(duì)稱622Mbps、對(duì)稱、下行數(shù)據(jù)流和上行數(shù)據(jù)流等；
4. 強(qiáng)大的OAM&P功能,提供端對(duì)端業(yè)務(wù)管理；
5. 通過(guò)PON多播特性實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)流在協(xié)議層的安全保護(hù)。
具體而言,這些功能向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供了千兆位速率、最高性能和網(wǎng)絡(luò)效率、卓越的靈活性和可伸縮性三個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì):
1．速率和靈活性。GPON提供比其競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)更寬的數(shù)據(jù)速率范圍,高達(dá)下行數(shù)據(jù)流和上行數(shù)據(jù)流。它還使用一種全新的傳輸匯聚層(TC),采用一種在針對(duì)業(yè)務(wù)映射的基于GEM和幀的協(xié)議,該協(xié)議是ITU-T GFP的優(yōu)化版本。因?yàn)镚EM以一種簡(jiǎn)單高效傳輸不同業(yè)務(wù)的通用機(jī)制,所以GEM是GPON TC層的重要基礎(chǔ)。此外,采用GEM很顯然能支持TDM業(yè)務(wù)。
2．效率。寬帶是運(yùn)營(yíng)商的一種有限資源,因此必須實(shí)現(xiàn)最大的網(wǎng)絡(luò)利用效率,在有限的帶寬條件下獲得最大收益。然而,由于不同PON技術(shù)具有不同的特點(diǎn),因此必須綜合考慮解決方案的整體成本。不同PON技術(shù)的器件成本相似,以EPON系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)要求采用VoIP等相關(guān)設(shè)備,因此必須將這些設(shè)備計(jì)算在成本中。此外,考慮到每比特的成本以及可以從基礎(chǔ)設(shè)施中獲取的收入,這種在速率下提供100%效率顯然比速率只有622Mbps且效率僅為50%的網(wǎng)絡(luò)更具吸引力。
本文討論的其它問(wèn)題涉及不同PON協(xié)議的實(shí)際效率,這里必須考慮四個(gè)因素:線路編碼(line coding)、PON TC或MAC層效率、傳輸協(xié)議(ATM、以太網(wǎng)或GFP)效率和業(yè)務(wù)調(diào)整效率。將這兩種因素組合起來(lái),向我們呈現(xiàn)出在網(wǎng)絡(luò)中定義為“收益”的可用帶寬,如圖3所示。
3. 可伸縮性。接入層采用什么解決方案還必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題是如何承載日益增多的多種協(xié)議和技術(shù),我們當(dāng)前必須支持很多TDM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),同時(shí)還必須支持存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)和數(shù)據(jù)視頻等新興應(yīng)用。
GPON通過(guò)GFP的自適應(yīng)方法,提供一個(gè)清晰的變換路徑來(lái)向PON添加這些業(yè)務(wù),而且不會(huì)破壞現(xiàn)有設(shè)備或改變傳輸層。這與APON和EPON技術(shù)形成鮮明對(duì)比,后兩種技術(shù)均要求對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)采用特定的調(diào)整方法,尤其是在處理新興業(yè)務(wù)的時(shí)候。
GPON帶給運(yùn)營(yíng)商的好處
1. 經(jīng)濟(jì)地提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)以及保障TDM收益。GPON支持引入更高帶寬的以太網(wǎng)新業(yè)務(wù),同時(shí)用比以前低得多的成本提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音服務(wù)。
2. 用戶擁有更高帶寬。GPON解決方案可在接入網(wǎng)絡(luò)上提供單個(gè)光波長(zhǎng)高達(dá)的速率,在單一光纖光纜中提供高達(dá)20Gbps的多波長(zhǎng)速率,提供經(jīng)濟(jì)的T1/E1和以太網(wǎng)連接。競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的速率通常只有622Mbps或更低,因而在涉及任何新的應(yīng)用時(shí)都難以為繼。
3. 在一個(gè)單一光纖中完全集成了語(yǔ)音與數(shù)據(jù)。以其本身的格式傳輸語(yǔ)音與數(shù)據(jù),不會(huì)額外增加網(wǎng)絡(luò)或CPE的復(fù)雜性,并具有更遠(yuǎn)的傳輸距離。GPON解決方案可覆蓋離局端20英里的范圍,幾乎是競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的兩倍,可支持冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以便在出現(xiàn)光纖斷路時(shí)提供保護(hù)。
4. 更短的回收期。在已經(jīng)安裝了光纖的地區(qū),GPON解決方案的投資成本回收期為9至16個(gè)月,視業(yè)務(wù)覆蓋的樓宇和用戶數(shù)量而定；需要新的支線和支線光纖站時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的回收期約為12至24個(gè)月。
作者:Eyal Shraga
產(chǎn)品管理和系統(tǒng)工程總監(jiān)
Flexlight Networks公司
Email: eyal@
