韋樂平
摘 要 文章首先分析了寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，并簡要介紹其發(fā)展?fàn)顩r和主要應(yīng)用。然后分析了寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源光纖系統(tǒng)和寬帶點(diǎn)到多點(diǎn)無源光纖系統(tǒng)的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r。最后著重指出各種寬帶光纖接入網(wǎng)都有其最佳使用場合和時(shí)機(jī)，寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源光纖系統(tǒng)最適合企事業(yè)用戶，其中寬帶數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)適合從傳統(tǒng)電話網(wǎng)向?qū)拵ЬW(wǎng)轉(zhuǎn)型的過渡期應(yīng)用；寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)適合在低密度用戶分散地區(qū)應(yīng)用；寬帶點(diǎn)到多點(diǎn)無源光纖系統(tǒng)最適合新建或改建的密集用戶區(qū)應(yīng)用。我國的發(fā)展可能跨越APON、BPON和EPON階段，從寬帶點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)和GEPON開始，乃至很快過渡到GPON階段。
關(guān)鍵詞 寬帶 光纖 接入網(wǎng)
寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力
長期以來，接入網(wǎng)一直是電信網(wǎng)領(lǐng)域中耗資最大、技術(shù)變化最慢、成本最敏感、法規(guī)影響最大和運(yùn)行環(huán)境最惡劣的老大難領(lǐng)域。當(dāng)核心網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)頻繁地更換和應(yīng)用各種現(xiàn)代新技術(shù)時(shí)，接入網(wǎng)領(lǐng)域仍然基本維持著原始的模擬技術(shù)和窄帶接入技術(shù)為主的局面。顯然，接入網(wǎng)正日益成為全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
隨著核心網(wǎng)迅速向太比特網(wǎng)演進(jìn)和用戶駐地網(wǎng)迅速向吉比特網(wǎng)演進(jìn)，中間的接入網(wǎng)正經(jīng)歷有史以來最劇烈的變化，即向?qū)拵ЩD(zhuǎn)型，主要的驅(qū)動(dòng)力有六個(gè)方面：
·新業(yè)務(wù)、新收入和新商務(wù)模式的需要；
·技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)；
·有線電視或其他新興電信公司的競爭壓力；
·實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)端到端寬帶連接的需要；
·政府的管制和政策的影響；
·寬帶對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大拉動(dòng)作用。
首先， 由于IP和移動(dòng)業(yè)務(wù)的分流，傳統(tǒng)電信運(yùn)營商固定網(wǎng)中與話音有關(guān)的一切，包括用戶數(shù)、通話時(shí)長和業(yè)務(wù)收入都在走下坡路。美國2000年后電話主線持續(xù)下降，每年減少250萬，2003年則比2002年減少了470萬線。日本NTT幾年內(nèi)用戶線減少了1 000萬線。西歐前十位運(yùn)營商的固網(wǎng)有90％出現(xiàn)了收入負(fù)增長局面。顯然，作為新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，寬帶接入及其應(yīng)用已經(jīng)成為維系固網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的出路和未來。
第二，近幾年來，由于微電子、光電子、軟件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)方面所帶來的巨大進(jìn)步使各種寬帶接入技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成為可能，而且其成本持續(xù)不斷地下降，在客觀上為寬帶接入的發(fā)展準(zhǔn)備了物理?xiàng)l件。
第三，由于電信市場的全面開放，電信公司已經(jīng)或即將面臨有線電視公司或新興電信公司在寬帶數(shù)據(jù)和電話業(yè)務(wù)方面的激烈競爭。為了保留已有用戶，爭取新用戶，電信公司不得不開始大規(guī)模敷設(shè)寬帶接入網(wǎng)。
第四，目前核心網(wǎng)正在迅速向太比特網(wǎng)演進(jìn)，實(shí)用化波分復(fù)用系統(tǒng)的容量已達(dá)1 600Gbit/s。另一方面，用戶側(cè)終端的速率也在突飛猛進(jìn)，低成本千兆比以太網(wǎng)將局域網(wǎng)的速率提高了一個(gè)量級(jí)，10Gbit/s以太網(wǎng)也已經(jīng)普遍應(yīng)用。這種用戶接入的寬帶化和IP化趨勢也反映在普通居民用戶群中，從電子郵件到Web瀏覽乃至視頻業(yè)務(wù)，帶寬要求正以幾倍、幾十倍的速度增長。然而，面對核心網(wǎng)和用戶側(cè)帶寬的快速增長，接入網(wǎng)已經(jīng)成為全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)端到端寬帶連接的最后瓶頸，接入網(wǎng)的寬帶化和IP化將成為本世紀(jì)初接入網(wǎng)發(fā)展的主要大趨勢。
第五，政府的管制和政策也會(huì)在相當(dāng)程度上影響寬帶接入的發(fā)展，諸如消除法律障礙、放松管制、制定產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)和稅收鼓勵(lì)政策、加速折舊政策等。例如，韓國將發(fā)展寬帶接入作為國策，大力倡導(dǎo)并給予各種政策傾斜，花了三年時(shí)間，就成為世界上寬帶接入發(fā)展最快的國家。
第六，寬帶接入網(wǎng)本身及其巨大的業(yè)務(wù)應(yīng)用潛力對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的拉動(dòng)作用，有可能創(chuàng)造出萬億美元的世界性新市場。
寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的狀況和應(yīng)用
進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段，其中亞太地區(qū)，特別是韓國和日本是發(fā)展最迅猛的國家，這與其政府的大力推動(dòng)政策密不可分。韓國經(jīng)過了三年的大發(fā)展，寬帶用戶總數(shù)突破1 000萬，寬帶普及率達(dá)世界第一，占據(jù)家庭的70％，互聯(lián)網(wǎng)的90％，市場規(guī)模達(dá)40億美元。日本政府也通過各種措施（包括eJapan，uJapan等一系列國家項(xiàng)目）大力推進(jìn)寬帶發(fā)展，目前寬帶用戶總數(shù)為1 500萬，其中FTTH達(dá)120萬，計(jì)劃2005年將寬帶用戶總數(shù)提高到3 000萬，其中FTTH達(dá)到1 000萬。美國的寬帶接入是以電纜電視和ADSL為主發(fā)展的，近來光纖到駐地（FTTP）也引起不少地方政府的興趣，成為近期FTTP的主要驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)電信公司中的Verizon態(tài)度最積極，計(jì)劃在今年敷設(shè)100萬戶。
我國寬帶接入網(wǎng)在近兩年發(fā)展也十分迅速，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，到2003年底我國寬帶上網(wǎng)用戶達(dá)1 740萬，寬帶注冊用戶達(dá)1 010萬。2001年到2003年， 我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶用戶從200萬增加到1 740萬，年均增長率385%。寬帶用戶增長率是上網(wǎng)用戶增長率的5.7倍， 說明我國寬帶用戶增長進(jìn)入高速發(fā)展期。
在寬帶應(yīng)用方面，按照美國麥肯錫公司的最新分析，初期的寬帶應(yīng)用主要是高速上網(wǎng)，可以使上網(wǎng)的時(shí)間增加約30%。此后，隨著業(yè)務(wù)的大規(guī)模拓展，開發(fā)新業(yè)務(wù)成為繼續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。美國RHK在2004年一季度的調(diào)查結(jié)果顯示，2003年美國前五名的寬帶消費(fèi)是網(wǎng)上賭博、成人節(jié)目、游戲、音樂下載和點(diǎn)播電視，具有明顯的向消費(fèi)類傾斜的趨勢。韓國寬帶發(fā)展的成功主要有兩大因素，因素之一為政府的大力支持，包括政策推進(jìn)，政府資金的支持。韓國政府撥出15億美元資助運(yùn)營商建網(wǎng)，10億美元低息貸款鼓勵(lì)建網(wǎng)，開發(fā)200美元的低價(jià)電腦扶貧以及開放健康的市場競爭環(huán)境。成功因素之二是豐富的在線應(yīng)用和內(nèi)容，教育與游戲結(jié)合形成的應(yīng)用突破，使網(wǎng)民上網(wǎng)時(shí)間從每月17小時(shí)提高到44小時(shí)。
需要指出，討論應(yīng)用驅(qū)動(dòng)需要注意一個(gè)基本認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，即不能寄希望于人為地事先研究開發(fā)出一兩項(xiàng)所謂“殺手锏應(yīng)用”，再推廣應(yīng)用。事實(shí)上，從電信發(fā)展歷史看，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)達(dá)到一定規(guī)模，各種應(yīng)用會(huì)自然產(chǎn)生，這也是邁特卡夫定律的威力所在。歷史上沒有一種技術(shù)生來就帶著一大堆應(yīng)用，無論是移動(dòng)通信還是互聯(lián)網(wǎng)，其短信、瀏覽、網(wǎng)上聊天等關(guān)鍵應(yīng)用都是在用戶規(guī)模發(fā)展到一定程度后自然產(chǎn)生的，而不是事先刻意設(shè)計(jì)策劃出來的。
寬帶光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢
寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段有多種，包括銅線上的DSL和以太網(wǎng)技術(shù)，同軸電纜上的HFC技術(shù)，光纖上的各種有源、無源技術(shù)和無線上的寬帶接入技術(shù)等。當(dāng)前各種寬帶接入技術(shù)都在發(fā)展和應(yīng)用，就世界范圍看，電信公司是以ADSL為主發(fā)展的。根據(jù)ATM論壇統(tǒng)計(jì)，2004年一季度全球已有7 340多萬ADSL寬帶用戶，其他寬帶接入技術(shù)的數(shù)量都不是很大。
然而，目前的ADSL技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，銅是世界性戰(zhàn)略資源，隨著國際銅纜價(jià)格持續(xù)攀升，以銅纜為基礎(chǔ)的xDSL線路成本越來越高。其次，作為有源設(shè)備，電磁干擾難以避免，維護(hù)成本越來越高。最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶側(cè)延伸，端到端寬帶連接的限制越來越集中在接入段。目前ADSL的上行1Mbit/s和下行8Mbit/s的連接速率無法滿足高端用戶的長遠(yuǎn)需求。盡管ADSL2和ADSL2+技術(shù)有望緩解這一壓力，但其速率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是受限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨著光纖在長途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，邏輯的發(fā)展趨勢將是繼續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，關(guān)鍵是推進(jìn)速度有多快，這將取決于多種因素，包括市場的需求、競爭的需要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步，成本的下降和配套運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)，等等。我國2008年舉辦奧運(yùn)會(huì)和2010年舉辦世界博覽會(huì)這兩大事件將在一定程度上推進(jìn)寬帶光纖接入網(wǎng)的發(fā)展。下面主要從技術(shù)的角度來分析幾種主要的寬帶光纖接入技術(shù)的特征、面臨的問題和發(fā)展趨勢。
點(diǎn)到點(diǎn)有源光纖接入網(wǎng)
1．寬帶數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)
光纖接入網(wǎng)可以粗分為有源和無源兩類。所謂有源光接入網(wǎng)以前主要指第二代數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)DLC，即綜合的數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（IDLC）。隨著寬帶的發(fā)展，DLC也在進(jìn)一步改進(jìn)以支持DSL等寬帶接入業(yè)務(wù)，構(gòu)筑統(tǒng)一的寬窄帶綜合接入平臺(tái)，支持向FTTC/FTTH的演進(jìn)，國際上（例如Heavy Reading）將其看作第三代數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)或?qū)拵?shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（B-DLC）。其中又分為兩種，一種是原有IDLC基礎(chǔ)上加寬帶背板總線，支持獨(dú)立DSL接入。另一種是新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，所有用戶接口都是POTS加DSL，而成本幾乎沒有明顯變化，設(shè)備往往還集成了VoIP媒體網(wǎng)關(guān)，具有H248控制協(xié)議和信令，可以由軟交換直接控制，適合網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)電話網(wǎng)端局向軟交換統(tǒng)一控制的寬帶網(wǎng)的過渡期應(yīng)用。
傳統(tǒng)DLC的缺陷是由于低用戶密度區(qū)DSLAM的敷設(shè)缺位或DSL的傳輸距離和速率限制，只能支持大約50％的用戶。而B-DLC可以增加DSL的可用性，允許在所有有業(yè)務(wù)需求的地區(qū)按需提供DSL業(yè)務(wù)。B-DLC也是推動(dòng)接入網(wǎng)靈活點(diǎn)（交接箱處）融合的理想平臺(tái)，可以按需以用戶線為基礎(chǔ)逐步實(shí)現(xiàn)向軟交換的平滑過渡。這種技術(shù)在較低DSL密度下是比較經(jīng)濟(jì)的解決方案，轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為25％左右。對于大規(guī)模高密度DSL敷設(shè)，則DSLAM是更理想的解決方案。
然而，這種技術(shù)作為有源設(shè)備仍然無法完全擺脫電磁干擾和雷電影響，以及有源設(shè)備固有的維護(hù)問題，盡管在中近期會(huì)有所發(fā)展，但不是接入網(wǎng)的長遠(yuǎn)解決方案。
2．點(diǎn)到點(diǎn)SDH/MSTP系統(tǒng)
在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH的主要優(yōu)勢在于可以提供理想的網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)可靠性。SDH的最新發(fā)展趨勢是支持以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)接口的映射，于是SDH逐漸發(fā)展成為多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP），基本思路是將多種不同業(yè)務(wù)直接或經(jīng)過處理后再通過VC級(jí)聯(lián)等方式映射進(jìn)不同的SDH時(shí)隙， 而將SDH設(shè)備與二層乃至三層分組設(shè)備在物理上集成為一個(gè)實(shí)體，構(gòu)成業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，定位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣。具體實(shí)施時(shí)相當(dāng)于將SDH復(fù)用器、數(shù)字交叉連接器(DXC)、WDM終端、二層交換機(jī)乃至IP邊緣路由器等多個(gè)獨(dú)立的設(shè)備集成為一個(gè)MSTP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，統(tǒng)一控制和管理。當(dāng)然，這種融合不是一步到位的，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)展，近期可以首先實(shí)現(xiàn)物理融合，最后再走向完全的功能融合，成為名副其實(shí)的融合節(jié)點(diǎn)。特別是集成了VC級(jí)聯(lián)，GFP，LCAS三種標(biāo)準(zhǔn)功能的新一代MSTP，不僅能大大增強(qiáng)自身靈活有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力，而且可以將核心智能光網(wǎng)絡(luò)的智能擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣，增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的智能范圍和效率。
最新的發(fā)展則是將具有很好匯聚特性和優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入能力的彈性分組環(huán)（RPR）功能集成進(jìn)來，最適合于城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用，特別是在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬需求占絕對優(yōu)勢的場合。然而，由于RPR沒有跨環(huán)標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立組大網(wǎng)的能力較弱，若利用與MPLS相結(jié)合的方法可以使跨環(huán)業(yè)務(wù)流配置成同一個(gè)MPLS標(biāo)記交換通道，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)RPR環(huán)業(yè)務(wù)的互通和端到端業(yè)務(wù)調(diào)度。利用MPLS還能提供基于全網(wǎng)的流量工程，實(shí)現(xiàn)空間重用和帶寬保證，提供有QoS保證的端到端業(yè)務(wù)連接，加強(qiáng)了支持?jǐn)?shù)據(jù)靈活聯(lián)網(wǎng)的能力，應(yīng)用范圍則可以擴(kuò)展到網(wǎng)狀網(wǎng)等復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
由于這種方案基于同步工作，對抖動(dòng)要求嚴(yán)，且設(shè)備成本較高；其次，靈活生成業(yè)務(wù)的能力不足，因此主要適用于局間或POP間，以及大的企事業(yè)用戶的點(diǎn)到點(diǎn)通信。
3．點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)系統(tǒng)
傳統(tǒng)以太網(wǎng)屬于用戶駐地網(wǎng)（CPN）。然而其應(yīng)用卻在向包括接入網(wǎng)在內(nèi)的其他公用網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展。歷史上，對于企事業(yè)用戶應(yīng)用環(huán)境，以太網(wǎng)技術(shù)一直是最流行的方法，目前已成為僅次于供電插口的第二大住宅和辦公室公用設(shè)施接口。采用以太網(wǎng)作為企事業(yè)用戶接入手段的主要原因是已有巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長期的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，目前所有流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用也都與以太網(wǎng)相兼容、性能價(jià)格比好、具有可擴(kuò)展性、容易安裝開通以及具有高可靠性等特點(diǎn)。
對于公用網(wǎng)住宅用戶應(yīng)用環(huán)境，點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)系統(tǒng)采用有源業(yè)務(wù)集中點(diǎn)來替代無源點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的無源器件，使傳輸距離可以擴(kuò)展到160公里之遠(yuǎn)。主要優(yōu)點(diǎn)是專用接入，帶寬有保證，每用戶可以獨(dú)享100Mbit/s，局端設(shè)備簡單，傳輸距離長，成本隨用戶數(shù)的實(shí)際增長而線性增加，投資風(fēng)險(xiǎn)低，因而在低密度、用戶分散地區(qū)成本較低。缺點(diǎn)是光纖設(shè)施專用，當(dāng)需求快速增長且用戶很密集時(shí)，空間需求和成本也隨之迅速增加，因而不太適合高密集用戶區(qū)域。
由于計(jì)費(fèi)、質(zhì)量、管理、安全等多種因素， 以太網(wǎng)作為公用網(wǎng)接入方式尚需進(jìn)一步改進(jìn)。主要是以太網(wǎng)技術(shù)的固有機(jī)制不提供端到端的包延時(shí)、包丟失率、帶寬控制，難以支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，缺乏安全機(jī)制保證等。
點(diǎn)到多點(diǎn)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
1．無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種很有吸引力的純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是避免了有源設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省了維護(hù)成本。還能比較經(jīng)濟(jì)地支持模擬廣播電視業(yè)務(wù)，即具備三重功能（triple－play）。據(jù)美國貝爾運(yùn)營公司報(bào)道，采用無源光網(wǎng)絡(luò)后每年每線可節(jié)約維護(hù)費(fèi)用50美元，是電信維護(hù)部門長期期待的技術(shù)。其次，PON的業(yè)務(wù)透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號(hào)。最后，由于其光發(fā)送機(jī)和光纖由用戶共享，因而線路成本較其他點(diǎn)到點(diǎn)通信方式要低，特別是隨著光纖向用戶日益推進(jìn)，其綜合優(yōu)勢越來越明顯。PON的靈活組網(wǎng)能力和經(jīng)濟(jì)適用能力使其最適合于分散的小企業(yè)和居民用戶，特別是那些用戶區(qū)域較分散，而每一區(qū)域用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)。
PON的主要缺點(diǎn)是一次性投入成本較高，因?yàn)榫侄斯饩�路終端OLT很貴，光纖和分路器等無源基礎(chǔ)設(shè)施又必須一次到位，這樣當(dāng)用戶數(shù)較少或用戶分布超過某一限定距離時(shí)，單用戶成本很高。另外，其樹型分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用戶不具備保護(hù)功能或保護(hù)功能成本較高，影響了大規(guī)模發(fā)展。
2．APON和BPON
早期的窄帶無源光網(wǎng)絡(luò)是基于TDM的，性能價(jià)格比不好，已經(jīng)自然消亡。一個(gè) ATM 化的無源光網(wǎng)絡(luò)（APON/BPON）可以利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，再結(jié)合無源分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使性能價(jià)格比有重要改進(jìn)。目前該技術(shù)在美國和日本等國已經(jīng)開始商用，在日本已經(jīng)敷設(shè)了約50萬線。
然而，目前實(shí)際APON/BPON的業(yè)務(wù)適配提供很復(fù)雜，業(yè)務(wù)提供能力有限，數(shù)據(jù)傳送速率和效率不高，成本較高，其市場前景由于ATM的衰落而不確定。最后，從長遠(yuǎn)的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢看，APON的可用帶寬仍然不夠。以FTTC為例，盡管典型主干下行速率可達(dá)622Mbit/s，但由于分路后，實(shí)際可分到每個(gè)用戶的帶寬將大大減小。按32路計(jì)算，每一個(gè)分支的可用帶寬僅剩19.5Mbit/s， 再按10個(gè)用戶共享，則每個(gè)用戶僅能分得約2Mbit/s的帶寬而已。顯然，這樣的性能價(jià)格比是無法滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的長遠(yuǎn)發(fā)展需要的。
3. EPON/GEPON
近幾年隨著IP的崛起和發(fā)展，有人提出了EPON的概念，即在與APON和BPON類似的結(jié)構(gòu)和G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留其精華部分---物理層PON，而以以太網(wǎng)代替ATM作為鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業(yè)務(wù)能力的新的結(jié)合體---EPON。這一思想在以太網(wǎng)界得到了積極響應(yīng)，在IEEE802.3的旗幟下已經(jīng)形成了初步標(biāo)準(zhǔn)GEPON。在實(shí)際中，EPON和GEPON的基本差別就是標(biāo)準(zhǔn)化，前者往往指非標(biāo)設(shè)備，后者指符合IEEE802.3ah規(guī)范的設(shè)備。另外，GEPON的傳輸距離和分路比均比EPON有所減小。
從EPON/GEPON的結(jié)構(gòu)上看，其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是極大地簡化了傳統(tǒng)的多層重迭網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)有：
·消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運(yùn)行成本；
·下行業(yè)務(wù)速率高達(dá)1Gbit/s，允許支持更多用戶，每一用戶的帶寬可以更高，并能提供視頻業(yè)務(wù)能力和較好的QoS；
·硬件簡單，無須室外電子設(shè)備，使安裝部署工作得以簡化；
·改進(jìn)了電路的靈活指配、業(yè)務(wù)的提供和重配置能力。
IEEE802.3ah規(guī)范的GEPON技術(shù)的規(guī)范性好，上下行波長是 1 310nm和1 490nm，上下行速率為1.25Gbit/s，傳輸距離是10/20km，分路比是16，主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)和語聲；增加一個(gè)1 550nm電視廣播波長后，成為語聲、數(shù)據(jù)和電視三合一的所謂“triple play”寬帶業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)，而這將是未來家庭業(yè)務(wù)的“殺手锏應(yīng)用”。
EPON/GEPON的主要缺點(diǎn)是效率低和難以支持以太網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)。前者是由于采用8B/10B的線路編碼，引入20％的帶寬損失；而APON和GPON都采用NRZ擾碼為線路碼，沒有帶寬損失。再加上承載層、傳輸匯聚層、業(yè)務(wù)適配效率等原因，使EPON總的傳輸效率很低，大約僅為GPON的一半。
4. GPON
2001年，在IEEE積極制定EPON標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，F(xiàn)SAN組織開始發(fā)起制定速率超過1Gbit/s的PON網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)---千兆以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）；隨后，ITU-T也介入了這一新標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，并于2003年1月通過兩個(gè)有關(guān)GPON的新標(biāo)準(zhǔn)G.984.1和G.984.2（速率提高到2.5Gbit/s）。按照這一最新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，GPON可以提供1.244Gbit/s與2.488Gbit/s的下行速率和所有標(biāo)準(zhǔn)的上行速率，傳輸距離至少達(dá)20公里，具有高速、高效傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。而且，GPON還在傳輸匯聚層采用了一個(gè)全新的標(biāo)準(zhǔn)通用組幀程序GFP，這是一種可以透明、高效地將各種數(shù)據(jù)信號(hào)封裝進(jìn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的開放的通用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適配映射技術(shù)，可以適應(yīng)任何用戶信號(hào)格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，全面體現(xiàn)了業(yè)務(wù)提供商對業(yè)務(wù)提供的靈活性要求，而APON/BPON和EPON/GEPON對每種特定業(yè)務(wù)都需要提供特定的適配方法。由于采用GFP映射，GPON的傳輸匯聚層本質(zhì)上是同步的，還使用標(biāo)準(zhǔn)SDH的125μs幀，因而使GPON可以直接支持TDM業(yè)務(wù)。
從提供的業(yè)務(wù)看，GPON不僅可以提供10/100Mbit/s，1Gbit/s的業(yè)務(wù)，而且可以提供VLAN業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)，事實(shí)上可以適應(yīng)任何現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來新業(yè)務(wù)的適配要求。GPON不是制造商驅(qū)動(dòng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是一種運(yùn)營商驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此具有更周到的運(yùn)營利益考慮，速率更高，可達(dá)2.4Gbit/s；具有通用的映射格式，可適應(yīng)任何新老業(yè)務(wù)；具有豐富的OAM&P特點(diǎn)；對各種業(yè)務(wù)均具有很高的傳輸效率，即便對于TDM業(yè)務(wù)也能高效無開銷地傳送。
由于三種PON的主要成本都是光接口，因而其硬件成本相差不多，而傳輸效率是關(guān)鍵。GPON無論在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務(wù)適配效率方面都是最高的，因此其總效率最高，等效系統(tǒng)成本最低。例如假設(shè)TDM業(yè)務(wù)占10％，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占90％，則GPON的總效率為94％，而APON和EPON分別為72％和49％�？偟目�，GPON似乎應(yīng)該具有更廣闊長遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。
GPON和EPON/GEPON面臨的共同挑戰(zhàn)有：怎樣才能在Ethernet/GFP上有效承載TDM業(yè)務(wù)并提供電信級(jí)的服務(wù)質(zhì)量；其次，由于GPON和EPON/GEPON是點(diǎn)對多點(diǎn)的星形或樹形網(wǎng)絡(luò)，需要通過一個(gè)1+1并經(jīng)過不同路由的光網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)電信級(jí)的保護(hù)恢復(fù)要求，網(wǎng)絡(luò)成本將非常高；第三，目前GPON和EPON/GEPON設(shè)備成本主要受限于突發(fā)光發(fā)送/接收模塊以及核心的控制模塊/芯片，這些模塊要么是技術(shù)不成熟無法商用，要么是價(jià)格昂貴難以適應(yīng)市場需要；第四，GPON和EPON/GEPON的一次性投入成本較高，不太適合逐步投資擴(kuò)容的傳統(tǒng)電信建設(shè)模式，最適合完全新建或改建的密集用戶區(qū)域。
結(jié)束語
總的看，各種寬帶光纖接入網(wǎng)都有其最佳使用場合和時(shí)機(jī)。寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源光纖系統(tǒng)最適合企事業(yè)用戶，其中寬帶數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)適合從傳統(tǒng)電話網(wǎng)向?qū)拵ЬW(wǎng)轉(zhuǎn)型的過渡期應(yīng)用；寬帶點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)適合在低密度用戶分散地區(qū)應(yīng)用；寬帶點(diǎn)到多點(diǎn)無源光纖系統(tǒng)最適合新建或改建的密集用戶區(qū)應(yīng)用。我國的發(fā)展趨勢將可能跨越APON、BPON和EPON階段，從寬帶點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)和GEPON開始，乃至很快過渡到GPON階段。 非標(biāo)設(shè)備，后者指符合IEEE802.3ah規(guī)范的設(shè)備。另外，GEPON的傳輸距離和分路比均比EPON有所減小。
韋樂平：現(xiàn)任國家863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)委員，信息產(chǎn)業(yè)部通信科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任，中國通信學(xué)會(huì)常務(wù)理事兼信息通信網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)主任和光通信委員會(huì)副主任，中國電信集團(tuán)公司總工程師兼北京研究院院長。
