光纤接入网应用技术综述

【摘 要】光纤接入技术因具有简捷、高效等特点被业界人士所看好,可作为宽带接入的长远解决方案.本文主要对接入网的定义、光纤接入网的优点、光纤接入网基本构成、无源光网络、有源光网络、光纤接入网的拓扑结构做了简要介绍,最后对光纤接入网的发展趋势做了展望.

【关 键 词】光纤,接入网,综述

1.引言

随着我国社会、经济的不断发展,人们对语音、数据、视频等通信业务的需求越来越多,对通信网络的要求也不断提高,接入网是连接核心网与用户的关键部分,接入网技术的开发应用对通信事业的发展,满足用户对电信新业务的需求,加快全社会信息化进程有着至关重要的作用.

2.接入网技术

接入网是指由业务节点接口（SIN,Serv-iceNodeInterface）和相关用户网络接口（UNI,UserNetworkInterface）之间的一系列传送实体所组成,为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统,也可以经由Q3接口进行配置和管理[1].

接入网技术已经发展成为一个相对完整、相对独立的网络.传统的接入网虽然已经发展的非常成熟,但这些接入网都是基于双绞线或同轴电缆等以电信号为基础的传输媒质,这些媒质易受电磁干扰,且带宽资源十分有限.

3.光纤接入网（OAN）技术

光纤接人网（OAN）,是指用光纤作为主要的传输媒质,实现接人网的信息传送功能.具有通信质量高、容量大、防电磁干扰、性能稳定、保密性强等优点.在干线通信中,光纤扮演着重要角色,在接入网中,光纤接入也将成为发展的重点.光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案.

引入光纤接入网的重要意义不仅在于可以从根本上解决接入网的“瓶颈效应”问题,而且还将使整个电信网的结构发生根本性变化.因为这样可以减少电信网的节点数量,使整个电信网的结构更加简化,更重要的是,引入光纤接入网还将有利于全光网的实现.

3.1光纤接入网的基本构成

光纤接人网通过光线路终端（OLT）与业务节点相连,通过光网络单元（ONU）与用户连接.光纤接人网包括远端设备――光网络单元和局端设备――光线路终端,它们通过传输设备相连.系统的主要组成部分是OLT和远端ONU.它们在整个接人网中完成从业务节点接口（SNI）到用户网络接口（UNI）间有关信令协议的转换.接入设备本身还具有组网能力,可以组成多种形式的网络拓扑结构.同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能,通过透明的光传输形成一个维护管理网,并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理[2].

（1）光线路终端（OLT）

为光接入网提供至少一个与本地交换机的接口.OLT可以直接设在本地交换机处,也可以设置在远端,与远端集中器或复用器接口,分离交换和非交换业务,管理来自光网络单元的信令和监控信息,为ONU及本身提供维护和供给功能.

（2）光网络单元（ONU）

ONU的作用是为光接入网提供远端用户侧接口.它可以接入多种用户终端,其主要任务是终结来自ONU的光纤并为多个单位用户和居民住宅用户提供业务接口.ONU的用户侧是电接口而网络侧是光接口,因此它要完成光/电和电/光转换任务,另外,它还要完成对语声信号的数字化处理和复用任务：它还具有信令处理以及维护管理功能.

（3）光配线网（ODN）

为OLT和ONU提供光传输手段,完成光信号功率的分配.ODN是由无源光器件（诸如光纤光缆、光连接器、光分路器和波分复用器等）组成的纯无源光配线网,其拓扑结构一般取树形、星形及总线型.ODN的结构一般为点到多点连接.这样,多个ONU可以共享同一光传输系统,从而节省了成本.

（4）适配功能（AF）

AF为ONU与用户设备之间提供适配功能.其具体物理实现既可以包含在ONU内,也可以完全独立.当ONU与AF在物理上相互独立时,AF还要完成在最后一段引入线上的业务传送任务.

3.2无源光网络

根据光接入网（OAN）参考配置可知,OAN由光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）和光网络单元（ONU）三大部分组成.OLT为ODN提供网络接口并连一个或多个ODN,ODN为OLT和ONU提供传输,ONU为OAN提供用户侧接口并与ODN相连.无源光网络（PON）就是光接入网（OAN）中的光配线网（ODN）,全部由光分路器（OpticalSplitter）等无源器件组成,且不含任何有源节点的光接入网[3].

3.3有源光网络

有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON.有源光网络的局端设备（CE）和远端设备（RE）通过有源光传输设备相连,传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术,但以SDH技术为主.

3.4光纤接入网的拓扑结构

光纤接入网的拓扑结构,是指传输线路和节点的几何排列图形,它用来描绘网络中各节点的相互位置与相互连接的布局情况.网络的拓扑结构对网络功能、可靠性及造价等有着重要影响.其三种基本的拓扑结构是：总线形结构、环形结构和星形结构,由此又可派生出总线-星形结构、双星形结构、双环形结构、总线-总线形结构等多种组合应用形式,各有特点、相互补充.

（1）总线型结构

总线型结构是以光纤作为公共总线、各用户端通过某种耦合器与总线直接连接所构成的网络结构.这种结构属串联结构,具有可共享主干光纤、增删节点容易、节省线路投资、彼此干扰小的优点.

（2）环型结构

环型结构是指所有节点公用一条光纤链路,光纤链路首尾相接构成封闭的闭环回路的网络结构.这种结构的突出优点是无需外界干扰,网络可在较短时间内从失效的故障中恢复,可实现网络自愈.（3）星形结构

星形结构属于并联型结构,是指各用户终端通过一个位于节点的具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息传递.这种结构的优点是：易于实现升级和扩容,各用户之间相对独立,业务适应性强,不存在损耗积累的问题.缺点是对节点的可靠性要求极高,所需光纤代价不菲.从星形结构又衍生出单星形结构、有源双星形结构及无源双星形结构.

（4）单星形结构

该结构使用光纤将位于电信交换局的OLT与用户直接相连,与现有铜缆接入网结构相似,基本上都是点对点的连接.每户都有单独的一对线直接连到电信局.因此单星形结构的优点是：可与原有的铜线网络兼容,且用户之间可互相独立,保密性好,升级和扩容容易,适应性较强.缺点是每户都需要单独的一对光纤或一根光纤（双向波分复用）,要通向千家万户,就需要上千芯的光缆,成本太高,难于处理,而且每户都需要专用的光源检测器,系统复杂.

（5）双星形结构

双星形结构可使各用户共享部分线路及设备,因而大大降低了网络造价,并且易于维护,便于升级,具有较好的应用前景.双星形结构又分为有源双星形结构和无源双星形结构两种形式.

有源双星形结构在中心局与用户之间增加了一个有源接点.中心局与有源接点共用光纤,利用频分复用（FDM）或时分复用（TDM）传送较大容量的信息,到有源接点再换成较小容量的信息流传到千家万户.这种结构的优点是：灵活性较强,中心局有源接点间共用光纤,光缆芯数较少,降低了光纤的费用.缺点是：有源接点部分复杂,维护不方便,有源接点设备成本较高.

无源双星形结构保持了有源双星形结构光纤共享的优点,将结构中的有源接点换成了无源分路器,可靠性高,维护方便,成本较低.此外,由于采取了一系列措施,保密性也很好,是一种较好的光纤接人网结构.

4.光纤接入网的发展

目前国际和国内对OAN系统的应用和发展都十分关注,并积极推进标准化进程和商业化进程.由于用户对接入网因素的特殊敏感性,因而不管采用哪种OAN技术,和需求仍将是决定其能否长期生存和发展的关键因素.

从长远发展来看,结合多种先进技术的下一代OAN,传输容量将更大,ONU数目将更多,将更低,可称之为超级OAN（Super-OAN）,它将是未来宽带接入网的发展趋势.

光纤接入网代表了宽带接入网的长远发展方向,各种宽带光纤接入网都有其最佳使用场合和时机,宽带点到点有源以太网光纤系统适合在低密度用户分散地区应用,宽带点到多点无源光纤系统最适合新建或改建的密集用户区应用.