接入网PON技术引入分析

务收入来源之一。1.2 传统接入技术

为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度，光纤到户(FTTH)是用户网今后发展的必然方向。目前宽带接入网技术，接入方式主要是ISDN、ADSL、Cable、LAN、DDN专线及宽带卫星接入等几种，就家庭用户而言，ADSL、Cable和LAN是使用最为普及的[1]。

宽带接入技术可以分为有线接入宽带技术和无线宽带接入技术两大类,目前接入层宽带接入技术如表2。

1) Wifi技术

以IEEE 802.11b(Wifi)为代表的WLAN技术。WiFi技术不断进步，适用于许多应用场合，建立在基于PC设备、移动电话和消费电子产品等的语音和多媒体应用。具有建设便捷性，投资经济性和业务可集成性等特点。

2) WiMax的技术

以IEEE 802.16(WiMax)技术为代表的WMAN技术，是一种面向城域网的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速无线连接和广泛的多媒体通信服务,包括语音，数据和视频的传输。具有传输距离远，接入速度高等特点。

3) WLAN(802.11n)技术

IEEE 802.11 n技术通过物理层和MAC层的技术改进实现了无线传送速率的很大提升，使带宽从54 Mbps 提升到300 Mbps。其核心技术MIMO-OFDM，它通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。

4) LTE-A技术

LTE技术是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络

演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100 Mbit/s与上行50 Mbit/s的峰值速率。LTE-A 的最小需求：下行峰值速率1 Gbps，上行峰值速率500 Mbps，上下行峰值频谱利用率分别达到15 Mbps/Hz和30 Mbps/Hz。

5) xDSL技术

DSL技术是基于普通电话线向终端客户提供宽带接入的一种技术,能在双绞铜线上经济地传输每秒几兆比特的信息，它既支持传统的话音业务，又支持面向数据的因特网接入。

目前xDSL技术有:ADSL,是一种非对称的传输模式，下行带宽最大达到8 M,上行速率最大512 K; ADSL2+,下行带宽最大达到25 M,上行带宽最大可扩展到3 M, VDSL2,短距离内(1.5 km之内)带宽优势明显(相比ADSL2+)。xDSL的带宽承载能力与铜缆距离有较为密切的关系,带宽与距离成反比。

6) LAN接入技术

建立在五类线基础上的以太网接入技术,它是通过一般的网络设备,例如交换机,集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网,再与外界光纤主干网相连。该技术传输距离短,五类线的传输距离在100 m以内；网络层级多,一般情况下需要三级以上的汇聚；网络带宽大,理论上每个用户能到100 M，但同一交换机下的用户共享带宽(出口带宽=瓶颈)。

7) 光纤接入技术

光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。它在干线通信方面已有广泛体现。在接入网中馈线光纤必将代替馈线电缆，直接向用户挺进，实现纯光纤接入，即光纤到家(FTTH)方式。它是长远的发展方向和最终的接入网解决方案。

1.3 PON接入新技术

无源光网络(PON)技术是最新发展的点到多点的光纤接入技术。无源光网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构

表2 宽带接入技术

(典型结构为树形结构)，PON的本质特征就是ODN全部由无源光器件组成，不包含任何有源电子器件。这样避免了外部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，简化了供电配置和网管复杂度，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本。

与点到点的有源光网络相比，PON技术的主要特点在于维护简单，成本较低(节省光纤和光接口)和较高的传输带宽，其高性能价格比的特点会使其在很长时间内保持竞争优势，PON一直被视为接入网未来的发展方向。PON网络由于其简洁、廉价、可靠的网络拓扑结构被普遍认为是宽带接入网的最终解决方案，支持光纤到户FTTH。与核心网不同的是，FTTH对成本更加敏感。成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。

剖析FTTH成本因素，主要有两个方面，一是设备采购成本，二是运营成本。根据NTT公布的数据，FTTH的这两项成本已经与高速ADSL基本接近。值得一提的是，目前ADSL设备的价格下降潜力已经不大，但是FTTH的成本随着规模增长有望继续下降。从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着新一轮的发展,所以FTTH技术目前已被证实不仅技术上是成熟的，而且经济上是可行的。

从标准上来说，10GEPON的国际标准已在今2009年9月正式发布，目前10GEPON的产业链也进入快速发展阶段，运营商、设备商、芯片厂家和光模块厂家等均积极关注和参与。中国电信和中国联通选择EPON是取决于其自身需求。如果提供16 Mbps-20 Mbps带宽时，EPON是最成熟的、成本最低的技术;未来运营商提供50 Mbps-100 Mbps带宽时，不用重新建网就可以平滑升级到10 GEPON，仅增加很少的投资，就能满足运营商下一步需求。

2009年6月25日我国GPON技术标准正式出台[2]，工信部以“工科[2009]第43号”文发布了《接入网技术要求－吉比特的无源光网络(GPON)第1部分：总体要求》，编号为YD/T1949.1-2009; 和《接入网技术要求－吉比特的无源光网络(GPON)第2部分：物理媒质相关(PDM)层要求》，编号为YD/T1949.2-2009;据悉工信部还将陆续颁布GPON其它标准和互联互通等标准。

2009年，三大运营商在GPON上的动作一度备受关注，先是中国电信进行GPON试点集采，中国联通组织GPON规模测试，再是中国移动进行GPON试点应用，一时间，GPON成为运营商开展宽带建设的新焦点。虽然目前GPON的市场和标准相对落后，不够成熟，成本暂时偏高，但GPON具备更高的速率和更好的性能，具备多业务能力(特别是高精度TDM)和电信级管理能力以及更强的产业链支持，而最终产业链将决定PON技术的未来。从PON技术产业链来看，首先，芯片是其发展的源头，目前全球GPON芯片厂家已经有7家，而EPON只有3家。而且GPON从规模上、投入上和可持续发展能力上都强于EPON。其次，从设备厂家来看，全球排名前10的PON设备厂家中，有9家做GPON，而做EPON的只有4家。预计到2013年，GPON市场规模将是EPON的3倍，并成为主导技术。而GPON市场规模预计将在2年后超越EPON[3]。

2 各种接入技术对比分析

2.1 有线和无线接入技术对比

WiFi和WiMax最初都定位于无线固定接入技术，侧重于移动数据业务的提供, WiFi只能提供一定移动范围内的无线局域网接入，作为有线局域网的一种延伸；WiMax作为一种无线宽带接入技术，定位于固定接入技术的补充，面向集团用户提供高速接入。而面对固定光纤接入以及XDSL接入等强有力的竞争，WiMax 作为大客户接入技术的市场空间相当有限。

基于目前运营商网络和业务现状，宽带无线接入技术还只能定位于一种边缘无线固定接入技术。对于各大运营商来说，可以在局部有明确需求的小范围内进行部署以满足现有的用户业务需求；同时应进行技术跟踪，充分结合运营商电信网络的演进过程，根据市场发展的需要，积极引进各种宽带无线接入技术,比如面向4G的无线接入方案，WLAN的802.11n及蜂窝的LTE-A等,具体对比见表3。

2.2 有线接入技术的对比

目前有线接入技术较多，其市场和技术发展趋势如图1。

通过对上述各种技术的传输介质、容量和多业务接入能力等方面的综合对比，可以得出PON技术即将成为实现FTTH的首选方案。具体比较如表4。

目前接入层宽带接入主流技术中大部分都可以采用PON的方式承载。具体如图2。

2.3 不同光接入技术对比

PON无论是从网络结构、系统带宽、建网成本上都具有很强的优势，在长距离传输条件下可提供双向高

带宽能力，接入业务种类丰富，是未来接入网接入技术发展的主流，不同光接入技术详细比较如表5-表7。

2.4 两大主流PON技术对比

目前两大主流的PON技术:GPON和EPON，ITU和IEEE两标准组织定位的不同导致GPON和EPON在技术理念上存在较大差异。两大主流技术指标对比如表8。

2.5 两大主流PON技术成本分析

2.5.1 OLT成本分析(见图3)

1) OLT成本构成中，光模块要占40％，MAC芯片占17％。

2) 当前，EPON的光模块大约比GPON的光模块便宜20％左右，随着GPON规模部署，EPON和GPON的

光模块价格会相同。

3) MAC芯片，EPON和GPON两者价格相当。2.5.2 ONU成本分析(见图4)

1) 光模块和MAC占的比例较小。2) 结构和其他(电源、语音模块)占40%。

3) 可以认为EPON和GPON的ONU成本基本是相同的。

2.5.3 ONT成本分析(见图5)

1)

光模块比例占32%，GPON/EPON成本差距主

图2 PON承载的多种接入技术

图3 OLT成本分析

图4 ONU成本分析

图5 ONT成本分析

图1 有线接入技术发展趋势

表4 有线接入技术比较

表3 有线和无线接入技术比较

表8 GPON和EPON的主要技术指标对比

表5 不同光接入技术特性比较

表6 PON 和LAN-技术性能对比

表7 PON 和传统LAN-建网成本对比

要在光模块。

2) 与OLT类似，EPON的ONT光模块比GPON便宜20％。

3) 考虑到中国OLT到ONT的距离普遍小于5 km，如果GPON采用EPON一样的光功率预算(Class B，1：32，20 km)，则两者价格相同。

2.5.4 根据以上技术指标和设备成本分析得出

1) 技术上业界已全面认可GPON要优于EPON，一旦GPON产业链成熟起来后，成本与EPON相当，则完全占据优势。

2) 由于标准问题不同国家/地区的EPON无法互通，应用只能存在于多个相互隔离的独立市场，无法形成联合产业优势。

从全球范围来看，综合技术对比、标准发展、业务承载能力、产业链分布、应用规模以及部署成本等多个方面，GPON比EPON更具优势。

3 PON全业务接入解决方案

PON技术能同时支持多种市场应用：如集团客户接入、家庭接入、热点覆盖、视频监控等，能同时支持TDM和IP业务。

1) 集团客户接入：实现无线/有线全业务接入，提供语音/数据/视频等基本业务的同时，还能够提供VPN/微蜂窝承载/专线等补充业务，满足FTTB/ FTTO灵活的接入模式。

2) 小区及家庭宽带接入：满足FTTB/FTTH灵活的接入模式。可与广电网络合作提供同轴网络宽带接入。

3) 营业厅接入：满足营业厅业务接入能力，主要包括：Internet接入、视频监控和计费服务器。

4) AP热点接入：满足学校,机场,火车站,大型办公大楼的热点覆盖。

5) 视频监控：视频监控类项目对上行带宽需求高，终端数量大，分布广泛，PON覆盖距离广，节约光纤，带宽高，是实现视频监控的合适技术。采用PON作为全球眼的承载网络，还具有高可靠、抗干扰、维护方便的优点。

4 接入网PON引入策略

4.1 接入网宽带接入技术应用分析

为大力加快面向全业务的基础网络设施建设，提高全业务竞争能力，满足现阶段业务需求，适应网络未来演进，结合现阶段全业务城域传送网建设，提出接入网PON网络建设思路。按15 M/户接入带宽进行网络规划。PON有EPON、GPON两种主流技术，按照“EPON/GPON两者并重、优选GPON”的原则开展PON网络建设。

4.2 接入网宽带接入现状与分析

目前接入网采用的有线宽带接入技术主要有PDH、SDH/MSTP、光纤收发器。现阶段，对于高等级、高可靠的专线接入需求(金融机构、政府专网等)，仍采用SDH/MSTP，为用户提供2 M、FE、155 M专线。对于普通集团客户，可采用PON与SDH网络、PTN、数据网络相结合的方式，将客户就近接入城域数据设备，分别提供语音、宽带和专线接入。对偏远或零星的集团客户，仍可灵活采用光纤直连、光纤收发器等各种手段，就近接入现有SDH网络或城域数据设备。应用现状主要有以下三种情况：

1) 2M透传：点到点结构，提供2M接口，或通过协转提供FE接口，如图6所示。

2) MSTP：在SDH系统增加IP等功能模块，可以

解决语音、数据业务的接入，如图7所示。

图6 2M透传方式

图7 MSTP方式

图8 以太网方式

3) 以太网：点到点结构，将以太网电信号转换为光信号长距离传输，如图8所示。

以上几种接入技术均能满足接入需求，但随着大量宽带用户需求会造成接入瓶颈，不仅占用大量的光纤资源、管孔资源，同时会占用大量IP城域网接入交换机端口，导致不断的增加局端设备，机房空间压力增大，由于大量的跳纤和有源设备的使用，维护难度加大，不能提供更安全的QOS保障。

4.3 接入网PON技术引入分析

通过现状分析可以发现PON技术的优点有：线路无源；简化了网络层次；利用分光器做光缆的汇聚，节约光纤资源和管孔资源。利用OLT做专线的汇聚，节约IP城域网接入交换机端口，同时减少局端设备。4.3.1 PON技术引入策略

以xPON为主要实现手段，结合SDH/MSTP/RPR 和光纤接入、无线接入等多种方式实现用户到IP城域网的最后1公里宽带接入，规划期内结合全业务的开展需求和传输资源合理划分接入和汇聚区域，进行ONU和OLT的部署建设。

1) PON设备的网络规划－OLT的部署

① xPON建设初期，宜采用集中设置，在传输汇聚节点设置OLT节点覆盖一定区域内的零散用户。

② 在xPON应用成熟期，宜采用分散设置的原则，将OLT设置在条件较好的有线接入或无线接入点机房，逐步向FTTH接入和无线接入点相统一进行过渡，充分实现基础资源的综合利用。

③ 采用大容量的OLT设备，充分利用光接入的距离优势，减少局所，降低维护成本。

2) PON设备的网络规划－分光器的部署

① 分光器分光：目前PON可以采取两级分光方式来保证部署的灵活和端口的充分利用；当用户渗透率提

高时，将二级分光调整为一级分光；就目前接入PON 网络宜采用一级分光，尽量不超过两级分光。用户规模较小时，分光器应集中设置；用户规模较大时，分光器可适当分散设置，以便尽量靠近用户。

② 分光器布放位置：分光器可以根据工程的实际情况布放在交接箱、小区机房、楼道和弱电井等地方。

具体布放位置如图9所示。

3) PON设备的网络规划－ONU的部署

建设PON网络实现FTTH/FTTB时，宜尽量选用内置语音模块的设备实现综合业务接入。ONU应根据FTTx网络的应用模式、业务需求进行设置。

① 对于FTTH应用，应尽量将ONU设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。对普通公众用户，可将ONU设置在用户终端智能盒内提供保护，或者放置于桌面(采用光纤信息插座)。

② 对于FTTB应用，可选择将ONU设置在大楼楼道或竖井内机柜、室外光交接箱等不同位置集中放置。

③ ONU原则上采用本地供电方式，尽量不采用远端供电方式。为保证断电时语音业务的正常开展，可以根据提供电池模块提供备用电源。

4) PON设备的网络规划－网管

集中建设厂家网管，开放北向接口，便于接入传输

综合网管。

图9 分光器布放位置图

4.3.2 结论

为全面迎接全业务运营,提升IP城域网的接入能力, 根据全业务运营策略适时引入WDM、PTN、OTN、xPON技术,为全业务运营提供多种接入手段,同时基于SDH/MSTP/光纤以太网/xPON以及WLAN等传输技术和设备资源,实现大客户接入、高安全等级和独占带宽的企业互连以及公众互联网接入,使与2G/3G网络共同发展，互为补充。

5 结束语

随着全业务竞争时代的来临，GPON作为全球主流电信运营商共同推崇的全业务接入网技术，实现不同业务类型的服务要求,满足网络的精细化管理，真正实现

可运营，可维护，可盈利的技术要求。PON技术的引入势必为全业务运营打下坚实基础；对降低成本、提高效率和保持网络的可持续发展，提高全业务的市场竞争能力具有重要的意义。

参考文献

[1][2][3]作者简历

李 姜

毕业于重庆通信学院电力工程及其自动化专业。现就职于中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司传输部。

The Analysis of Introducing PON to Access Network

Li Jiang

China mobile Group Design institute Co. Ltd. Chong Qing branch, Chongqing 400042, China

Abstract Nowadays, different applications require different bandwidths of the network. It challenges the traditional techniques of constructing Radio Access Network. Considering the trend of how the Radio Access Network will be developed in the future, we systematically analyzed and compared several different network accessing methods. In this paper, we focused on two mainstream PON techniques. We analyzed their advantages, disadvantages and construction cost. We found that it’s necessary to introduce

PON when constructing access network. Finally, we discussed the strategies for introducing PON.Keywords Broadband Access; PON; GPON; EPON

翟克文.浅谈宽带接入技术[J].科技信息,2009

(14):203

孙曦光.GPON加速发展,助力全业务运营[J].信息

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桑菊.中国电信韦乐平:GPON三年内必将成为主

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Broad Angle for Technology