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英文翻译：PARTⅠ

各种光纤接入技术

Optical Fiber Technology With Various Access

1 光网络主流

1.1 光纤技术

光纤生产技术已经成熟，现在大批量生产，广泛应用于今天的零色散波长

λ0=1.3μm的单模光纤，而零色散波长λ0=1.55μm的单模光纤已开发并已进入实用阶段，这是非常小的1.55μm的波长衰减，约0.22dB/km，它更适合长距离大容量传输，是首选的长途骨干传输介质。目前，为了适应不同的线路和局域网的发展要求，已经制定了一个非分散纤维，低色散斜率光纤，大有效面积光纤，水峰光纤等新型光纤。长波光学研究人员研究认为，传输距离可以达到数千公里的理论，可以实现无中继传输距离，但它仍然是阶段理论。

1.2 光纤放大器

1550nm波长掺铒（ER）的光纤放大器（EDFA），掺铒数字，模拟和相干光通信中继器可以以不同的速率传输光纤放大器，也可以发送特定波长的光信号。在从模拟信号转换成数字信号、从低到高比特率比特率的光纤网络升级中，系统采用光复用技术的扩大，他们都不必改变掺铒放大器电路和设备。掺铒放大器可作为光接收机前置放大器，后置放大器的光发射机和放大器的补偿光源装置。

1.3 宽带接入

不同的环境中企业和住宅客户提供了多种宽带接入解决方案。接入系统主要完成三大功能：高速传输，复用/路由，网络的扩展。目前，接入系统的主流技术，ADSL 技术可以双绞铜线传输经济每秒几兆比特的信息，即支持传统的语音服务，而且还支持面向数据的因特网接入位，理事会结束的ADSL多路复用访问的数据流量，路由的分组网络，语音流量将传送到PSTN，ISDN或其它分组网络。

电缆调制解调器在HFC网络提供高速数据通信，将带宽分为上行和下行信道同轴电缆渠道，它可以提供挥发性有机化合物的在线娱乐，互联网接入等服务，同时还提供PSTN业务。固定无线接入系统如智能天线和接收机的无线接入系统使用了许多高新技术，是一个以创新的方式接入的技术，作为目前仍滞留在今后进一步探索实践的方式最不确定的接入技术。光接入系统能提供足够的带宽，支持所有目前可预见的

业务，但仍存在技术和经济问题，需要在产品开发和技术创新，这样才能使之成为21世纪的网络接入系统的主流技术。

1.4 硅

创新从石英光纤光网络技术，为化合物半导体器件，如一套组件，包括激光，传感器和调制解调器进一步的需要。为了满足这种功能的电子设备的广泛要求已开发低成本的硅技术。

SIOB技术是一种硅芯片，无源器件和激光器和传感器可以集成在移动支持架子，上面有各种设备的连接，供SIOB技术已足够的密度光学集成电路制造小模块。SIOB 技术已应用到激光器，光电传感器，无源波分离器，波分复用滤波器，没有光吸收球面光学透镜附加体，旋转镜，光学转向装置，和电积金属。

MEMS是一个微小的固体机械元件，其大小通常小于1毫米。MEMS具有惊人功能丰富，是复杂的芯片集成，目前MEMS技术仍处于研究阶段，科学家试图使用硅芯片的组件来创建自己的光通信与移动部件，该技术具有广阔的开发对这种技术的应用前景，在光网络中将产生一个质的飞跃。

光网络的发展与创新需要完成石英纤维复合半导体设备部件，而硅技术是推进光电，并在这领域的创新领域已经形成了“硅光电技术”的交叉科学，为硅光电技术奠定了理论基础，已成为推动力量，促进光网络的飞速发展。

自80年代中期的硅技术已硅薄膜加工技术已趋成熟，因为硅具有其折射率稳定人们的许多物理性质愿望，并易于控制在一个硅芯片，被动元件和激光器，传感器可以集成在移动支持棚SioB技术制造的集成电路光密度，适用于单芯片处理可以产生大量的筹码充足，各种功能都被集成在芯片上。SioB技术已广泛应用于集成激光器，光电传感器，无光光纤导分离器，波分复用滤波器，无光光纤和球透镜附加体，旋转镜，光学转向装置和电器产品金属。

从90年代中期，集成光伏技术开始应用于通讯网络，如Dragone路由器，在DWDM系统合并和路由波长信道的光集成电路已经从8通道7 2通道发展，而微电机系统（MEMS）是一种小型固体机械部件，微电机系统可以在基体制造完成，在21世纪的信心外延增长，格局的形成和蚀刻加工，集成电路制造技术，硅微机电系统的光领域的创新技术，在不久的将来的下一代光网络使用。

2 接入网

所谓接入网之间的交换局到用户终端设备，所有机线（接入网的物理位置），其中传统的电缆和光缆，通常几公里长的主干系统;布线系统可能是电缆和光缆一般为几百米长，常常引用几米到十几米长的线路。

ITU - T的要求，接入网络，是指商业接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）的实体之间的转移（如线路设施和传输设施）组成，为数据传输的必要的服务接触传输系统的执行能力，它可以通过Q3接口配置和管理。传输实体提供必要的传输承载

能力，对用户信令是透明的，没有进一步的治疗。它可以被看作是无关的业务和应用交付网络，主要完成切换通常没有交叉连接，复用和传输功能。

在网络接入方法的结构，统称为网络接入技术着称，它在与用户的最后一英里网络的接入部分连接网络是一个大幅提高网络性能最有前途的部分。在本地环网，这是一个上亿全球用户接入线路的瓶颈，其功能是有限的，阻碍了企业用户的发展，而与用户线路的高性能设备形成鲜明对比的另一端。随着电子技术和光电技术的飞速发展，数字电子系统（从个人计算机到网络交换机或路由器）和信息传输设备性能都在快速、稳定增长，为解决这一瓶颈提供了广阔的环形电路发展前景。由于铜仍然是本地回路的模拟信号传输，人们还在使用无线电频谱的拥挤在狭窄的无线电频道。

如何访问在大规模全球现有7.5亿接入线提供超宽带扩大网络目前的瓶颈，是当前网络技术的重点，瓶颈是相对的，一对线可以支持双向通话足够的能力，但传统的铜导线可提供的带宽，高性能的数据网络和互联网的确是有些勉强，和用户的其他数据不仅要谈通过视频会议系统，并希望看到对方的虚拟形象，因此传统的接入技术性能要求高（访问，访问路由），从而突破了网络接入链路的瓶颈。为了提高在大范围中的最后一段的距离，网络带宽达到和满足家庭或小型办公通讯的基本前提要求的用户。

本地环路的瓶颈是由今天由于较低的比特率，事实上，除了本地环路带宽的限制，目前的数据网络技术已足以保证提供运动图像和其它高带宽服务。

3 接入技术

从总的考虑，获得技术可分为有线和无线接入技术，获得了两种类型，分为有线接入技术可以分为铜线和光纤接入技术接入技术类型。

3.1 铜线接入技术

铜线接入的主要着力点是考虑如何在当前的通信在大约1 / 3的用户线部分的总长度的网络传输。目前的铜线接入技术有：高速数字用户线（HDSL的）技术，非对称数字用户线路（ADSL）技术和高比特率数字用户线（VDSL的）技术。

HDSL的系统采用2B1Q线路编码类型，使用回声抵消，自适应滤波，信号处理技术，解决了双向网上信息以1.168Mbps，2.048Mbps速率传输的两个网络传输的用户对一对普通的用户。

HDSL的具有充分利用现有电缆实现扩张的优势，并能解决少数用户发送和2048 Kbps的384kbps的宽带信号。缺点是，目前不能传输超过2048kbps，传输距离在10公里6的信息有限。

ADSL的非对称密钥用于交互式宽带传输服务。而作为HDSL的，ADSL是还努力改善广大用户线的高频传输。所谓“非对称”指的是这种系统上行方向（从用户终端到交换机发送方向）和下行方向（从交换机到用户终端发送方向）的非对称信息率。

上行方向为64kbps?384kbps的发送数字信号，下行方向可以发送达1.5Mbps?6Mbps 的图形图像和宽带信号。

传输距离可达3公里至4公里。ADSL的主要目的是提供点播（VOD）服务的视频。每个ADSL的6 Mbps的带宽可以传输2的MPEG -Ⅱ?3或4的MPEG -Ⅰ数字图像信号台。ADSL使用离散多频传输编码和非载波幅度调制，相位调制技术。从技术角度来看，它解决了用户的交互式宽带非对称传输方式开关，在光纤接入网络前完成，如果需要发展家庭点播电视，家庭远程教育，远程医疗和其他视频服务，使用ADSL的宽带用户的需求解决企业分散，而不只是用现有的用户环路改造需要得到现有的铜线传输容量。但是，ADSL宽带服务只是作为一个过度的方法。

VDSL技术是当前ADSL技术以提供宽带业务形象是非常有限，而且成本高，开发的经济疲软。不改变普通模拟电话线，由董事会最终的HDT图像接口图像信号给远程馈线光纤，为的STM - 4或更高的速度，图像操作可以是进行了MPEG ATM信元- Ⅱ信号，它可以是一个纯粹的MPEG -Ⅱ信息流。在偏远处，VDSL的线路卡可以读取的第一个字母或分组头和数据包所需的细胞或复制到的目标用户双绞线下行方向。远程服务与普通电话耦合器（实际上是一个不同的频率双工器，也被称为普通电话服务分配器）收发器模块是一到现有的双绞铜线负责各种信号耦合。

3.2 光接入技术

大容量通信质量高，性能稳定，抗电磁干扰，保密性强等光纤通信。它已被广泛反映主干通信。在接入网，光纤接入也将成为发展重点。

目前，有光纤接入的各种方法，即：

3.2.1.FTTR铺设光纤到远程接触;

3.2.2.FTTB铺设光纤到办公室;

3.2.3.FTTC铺设光纤到路边;

3.2.

4.FTTZ铺设光纤到用户群;

3.2.5.FTTH铺设光纤到每个家庭。

光网络单元（ONU）是光纤接入到主干系统和交界点布线系统的主要方式。这里的ONU相当于在当前用户线路交接箱。从技术角度来看，FTTR，FTTB，FTTC，FTTZ基本方法，并没有实质性的区别。从经营的角度来看，目前的业务量最大，最迫切的是FTTB的用户需求。目前，光纤到户仍是昂贵的，难以接受广大用户。

3.3 HFC接入化合物（HFC）

HFC网络是有线电视（CATV）的发展。它可以提供有线电视服务，以及语音，数据和其他互动服务。HFC网络是一个以模拟频分复用为基础，模拟和数字传输技术，光纤和同轴电缆技术，射频技术的综合应用类，高度分布式智能宽带用户接入网络，有线电视和电话网络相结合的产物。HFC网络的覆盖范围达100公里，传输信号衰减，噪音低，是理想的CATV网络传输技术。

典型的结构作为电缆干线传输网络为中心的前端电视明星或HFC CATV电缆，一直延伸到城市的市中心办公区和郊区的居民和农村县，在光节点许多形成。起价通过传统的同轴电缆有线电视信号给最终用户光节点。

3.4 无线接入

无线通讯技术具有灵活的特点，广泛应用于通信网络的各个领域。以下无线用户环路（WLL）提出。

无线用户环路是一个基本的电话服务，提供数字无线接入系统，是目前应用最广泛的无线接入技术的使用。一个标准的2线模拟接口或2Mbps的数字有线接入网络侧接口，可直接与本地交换机相连，而在用户端和普通电话连接到传输介质的主要特点是无线技术为用户提供与固定终端业务服务。无线对最终用户或用户的本地环路基本上是一个固定端，行动不便的用户。无线用户环路的目标是为客户提供相同的业务种类和范围更广的服务。

无线本地环路由三部分组成，即控制中心，基站和用户终端。一般情况下，无线用户环路与作为它的一部分的PSTN网络连接。无线本地环路接入多方式，可以频分多址（FDMA），时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）和其它。

3.5 以太网

近年来发展起来的五个范畴建立了基于线缆对传统铜和有线接入启动了一个新的挑战。这种访问是通过一般的网络设备，如交换机，集线器和同一建筑物内的其他用户在一个局域网，光纤骨干网连接在一起，然后与外面的世界。这种访问方法继承了Internet连接，在自然基础和数字系统架构，以及未来的必然趋势三网合一日期与较大的发展空间中的IP网络的密切合作。然而，在应用，以太网接入方式还处于探索阶段，覆盖面相对较小。因为更改用户的终端设备可以是数字，它可能是模拟的，而不是仅限于电脑，所以不能复制计算机访问网络连接。

4 接入系统

4.1 AnyMedia接入系统

AnyMedia是一个真正的全球性产品，它支持所有相关的国际标准，该系统结合了北美TR303/TR08交换接口以及国际通用V5.1/V5.2接口。AnyMedia系统集成能力，宽带数据和视频服务可以整合在一起，作为该系统的或现有的电话和宽带网络覆盖的一部分，让更多的便捷服务，方案设计和更高的性价比。

AnyMedia接收系统的应用,光纤网路深入、在所有的配置,以简化,系统运行，它是建立在飞航平台访问接口，以支持传统的铜线，双绞线，光纤到一点，纤维到边缘。使用ATM无源光网络（PON0）光纤到户（FTTH），以及无线接入等多种接入回路的拓扑结构。

AnyMedia设计允许将任意应用程序的应用框架，并具有以下功能增强的访问多种：

4.1.1 内置宽带容量，使系统使用ATM技术来支持当前的高速数据网络和互联网以及视频接入。

4.1.2 ADSL功能，系统可以在现有的汇率或其他远程访问系统配置，基于ATM 的数字用户线接入复用器宽带容量专用（DSLAM的）。

4.1.3 为了发散性能，用户可以构建灵活，一个小型网络，最多可容纳600的大型网络单位。

4.1.4 语音和分离系统内的数据将首先流入ATM业务的声音，从不同渠道分开其路由，以减少网络拥塞ADSL数据。

AnyMedia在同一时间为基础的未来基于ATM的宽带服务时遇到的准入制度，对低成本窄带服务支持，应用程序为用户提供了最大的灵活性。

4.2 PathStar访问服务器

PathStar接入服务器是AnyMedia接入系统的特点和优势，分组交换技术方案的创新产品开发的要求。PathStar接入服务器是建立在飞航平台访问接口，如地狱的操作系统，如朗讯贝尔线卡的互联网接入软件和技术集成为一体的经营体系。

PathStar接入服务器，以满足对集成语音和数据网络接入需要用户的需求，传统的电路交换功能和路由技术先进的分组功能相互整合，使端到端的数据解决方案的方案和IP语音解决方案（V oIP）的同时可以实现的。PathStar接入服务器是一个完全的多功能设备，它可以终止本地用户回路，处理呼叫，路由，包括语音和在TCP / IP数据包提供路由和交换功能，交互式数据和语音网络连接的数据。

PathStar纯粹的IP的声音和数据网络建设成为可能，它可以应用到语音网络的结构数据网络建设，提供了如具有电路交换基础设施领域的应用灵活性的ATM网络和PSTN网络连接，提供了迁移的方式，而通常用来提供一个舒适的用户的IP - PSTN 的交换性能。也可用如POTS和窄带ISDN和其它接口，但在最新的宽带ADSL业务集中到接口。它支持过去的PSTN包括DS1的基本速率接口和DS3的通道接口。数据通信网络为边缘提供工具，支持的TCP / IP的融合语音和数据包网所有必要的配置，而且作为一个局域网（LAN）和广域网（WAN）连接方式大量机管局实物IAESS 传统网络中使用的变换复位。随着向基于分组的结构演变，PathStar接入服务器是一种非常经济的解决方案，是一种自然的进步。PathStar推广将有助于推进当前的电路交换网络的应用更有效的信号负荷增长和创新的集成语音和数据网络传输量。

5 接入技术的展望

接入网市场是一个新老技术的竞争，共存的多种传输手段并存品种在竞争，这也影响了政策法规领域的竞争，多种传输系统共存。对接入网络的类型应根据具体情况而定。

在电信网络方面，已经积累了几十年了巨大的双绞线使用ADSL技术将是更好的选择网络。ADSL是一种成熟的技术已经在北美，已得到广泛应用，提供了一个良好的服务。

在有线电视系统，有线上网用户为主。虽然在中国起步较晚的电缆，但我国的迅猛发展，8000万有线电视用户，高达1Gbps的带宽是有线电视系统的最大优势。关于铜的HFC光纤网络结构为基础的日期将是有线接入网络的最佳选择。但是，提供交互式数据通信，HFC网络面临着双向改造。生活的人口，如老龄化有线电视系统返回国内密集的问题，产生难以漏斗噪声问题并不容易使双向改造，用户只能被限制在一个较小的范围。它已经像一个多种方法来解决这些问题。无线接入网络将在小用户群的低密度区分布，急需电话用户线的地区，以及区域的地理障碍，占了越来越重要的作用。对于一个固定的有线接入网络的建设方面，无线接入可作为过渡手段迅速提供新的用户线路，有线接入网络，一旦完成，无线接入系统可以使用迁往别处。尽管与多个无线接入点和灵活性农村经济的网络环境。

接入网络正越来越多的光纤到用户的共同趋势。FTTC光纤到户将逐步发展的方向，而氟化烃节点将逐步从大至小的节点发展，然后逐步推进到分支点纤维（FTTT）甚至实现F托特。回家后的纤维，它消除了金属FTTC和HFC的同轴电缆线的引进，避免了金属腐蚀问题，接入网络的瓶颈将消失。但是，光纤到户将是一个漫长的过程，需要大量资金和人力。这么多的混合接入方式例如HFC，是一种混合模式，FTTC与VDSL技术提供了铺设光纤和电子设备成本和带宽能力，提供了最好的平衡成本的组合，但也是一个比较现实理想的宽带多址接入方案。

总之，随着不断增加的业务接入网络，如视频点播（VOD），远程教育，远程医疗，互动游戏和图像的崛起等服务，所需的网络带宽将更大，更具交互性强，宽带接入网络将是不可避免的。接入网市场将会成为信息产业在未来几年中世界上最热门的市场，人们的生活将展开改变。

PARTⅡ

宽带光纤接入网的发展趋势

Wide band optical fiber access network trend of development

作者：刘金海

起止页码：22—25

出版日期：2005-3-8

文章出处：计算机世界

本文首先简要介绍世界宽带接入网发展的状况和主要应用；其次讲述了宽带光纤接入网的优点；再次重点分析了宽带点到点有源以太网光纤系统和宽带点到多无源光

纤系统的特点和应用。接下来提出我国光纤接入网的发展可能跨越APON、BPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至最终过渡到GPON 阶段的初步设想。最后从各个角度剖析了光纤通信技术的发展趋势。

宽带接入网发展的状况和主要应用

事实上,从电信发展历史看，当网络用户数达到一定规模。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的，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策划出来的。

进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了大发展阶段。到2004年底,总用户数已经达到1.5亿，成为电信史上发展最快的电信业务之一，甚至比移动业务还快。例如全球移动业务从1000万发展到1亿花了5.5年，而宽带接入业务仅用了3.5年。按照IDC的预测，2007年全球宽带总用户可以达到2.09亿，其中9.9，即大约2000万用户为光纤接入网。

亚太地区，特别是韩国和日本是宽带接入发展最迅猛的国家，韩国宽带用户总数已经突破1000万，宽带普及率居世界第一，占据家庭的7互联网的90%。日本政府也通过各种措施大力推进宽带发展，计划2005年将宽带用户总数提高到3000万，其中FTTH达到1000万。美国依然是世界最大的宽带接入市场，总用户数超过3000万。美国FOC将宽带业务定位为2003—2008年的六大目标之一，事实上宽带接入正成为美国普遍服务的下一个目标。美国宽带接入是以电缆电视和ADSL为主发展的，由于电信管制政策鼓励采用新技术建设网络(例如FCC规定运营商建设光纤接入网可以不受限于本地环路的非捆绑政策)以及竞争和业务增长的压力，近来主导运营商对光纤到驻地(FTTP)的发展十分积极。

就光纤接入网，特别是光纤到驻地(FTTP)或光纤到家(FTTH)而言，全球已经开始进入启动阶段，仅美国就有270个FTTP项目，多半是地方政府、公共公司、房地产开发商和非主导电信运营商的项目。主导运营商也开始进入该领域，其中Version 计划2005年完成300万FTTP，SBC在其庞大的“光速”计划中计划2007年达1800万FTTN，每户具备速率20-39Mb/s，提供端到端的三重业务捆绑(trite play)业务。日本是世界上推进FTTH最激进的国家，2004年其光纤就已经通达1800万多户家庭，但是用户发展滞后，大约为200万，2005年计划发展1000万。欧洲比较稳健保守，到2004年FTTH总共敷设了50万，有167个小项目或试验项目在进行。

我国宽带接入网在近两年发展也十分迅速，据初步统计，到2004年底我国宽带用户为2500万，成为仅次于美国的第二大宽带接入市场，其中主导技术是ADSL，大约占70%左右，其次是以太网技术，还有少量宽带无线接入和电缆调制解调器接入，对于FTTH技术还处在跟踪阶段，少数发达城市也已经在开始考虑和试验各种FTTHI 技术。

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，可以使上网的时间增加约30%。此后，随着业务的大规模拓展，开发新的业务成为继续发展的动力。据美国BHK公司在2004年的调查结果显示，2003年美国前五名的宽带消费是网上赌博、成人节目、游戏、音乐下载和点播电视，具有明显的向消费类倾斜的趋势。

需要指出，讨论应用驱动需要注意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一二项所谓“杀手锏应用”、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，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的，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策划出来的。

宽带光纤接入网的优势

随着光纤在长途网、城域网乃至接入网主干段的大量应用，逻辑的发展趋势将是继续向接入网的配线段和引入线部分延伸，关键是推进速度有多快，这将取决于多种因素，包括市场的需求、竞争的需要、应用的刺激、技术的进步、成本的下降和配套运行系统的开发等等。我国2008年举办奥运会和2010年举办世界博览会这两大事件将会在一定程度上推进宽带光纤接入网的发展。

下面将主要从系统技术的角度来分析几种主要的宽带光纤接入技术的特征、问题和发展趋势。当然，除了系统技术外，影响其应用的因素很多，主要是业务和应用以及管制政策。此外，各种配套元器件技术和敷设安装测试技术也十分关键。目前低成本光源已有望实现，850nm的VCSEL仅需几美元,1310nm的VOSEL已有突破，速率达10Gb/s。PLC混合集成技术高密度低成本光缆及相关技术，对弯曲不敏感的室内用光纤，低成本无源器件，施工安装技术，自动光操作测试系统等也都是影响光接入网推广应用的关键因素，需要有妥善的解决方案。

点到点有源以太网系统

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。

传统以太网属于用户驻地网(cPN)。然而其应用却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，目前已成为取决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也都是与以太网兼容的、性能价格比好、可扩展性、容易安装与开通以及高可靠性等。

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点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到120公里之远。主要优点是专

用接入带宽有保证；每个用户可以独享100Mb/s乃至1dbs；局端设备简单便宜；传输距离长，服务区域大；成本随用户数的实际增长而线性增加，无需规划，投资风险低，因而在低密度用户分散地区成本较低。缺点是两端设备和光纤设施专用，用户不能共享局域端设备和光纤，当需求快速增长且用户很密集时，光纤和两端设备数量及其成本以及空间需求也随之迅速增加，因而不太适合高密集用户区域。影响选择以太网技术的另一个因素是传统视频业务的提供方式，例如美国地方贝尔公司都承诺提供传统模拟RF视频节目，而以太网和模拟视频节目的混合是很困难的。这方面PON 技术就比较容易。

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。主要是以太网技术的固有机制不提供端到端的包延时、包丢失率、带宽控制，难以支持实时业务的服务质量，缺乏安全机制保证等。

点到多点无源,光网络系统

随着IP的崛起和发展，有人提出了EPON的概念，这一思想在以太网界获得到了积极响应，在IEEE 802.3ah的旗帜下已经形成了GEPON标准。

1.无源光网络技术

无源光网络(PoN)是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽宽，可适用于任何形式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能(triple—play)。最后，由于其局端设备和光纤由用户共享，因而线路成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也可以明显降低。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 的每个用户成本随着分享OLT的用户数量的增加而迅速下降，因而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，尤其是新建区域。最后，考虑采用PON技术后比较容易继续提供传统的模拟视频节目，因而，多数美国地方贝尔公司倾向于PON技术，而不是光以太网技术。

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，每个用户的成本很高。另外，其树型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，影响了大规模发展。

2.APON和BPON

早期的窄带无源光网络是基于TDM的，性能价格比不好，已经自然消亡。一个ATM化的无源光网络(APON/BPON)可以利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比有重要改进，目前在美国和日本等国已经开始商用。

然而，目前实际APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，从长远的业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622Mb/s，但由于分路后，实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19.SMb/s，再按10个用户共享，则每个用户仅能分得约2Mb/s的带宽而已。显然，这样的性能价格比是无法满足网络和业务的长远发展需要的。

3. EPON/GEPON

随着IP的崛起和发展，有人提出了EPON的概念，即在与APON和BPON类似的结构和O.983的基础上，设法保留其精华部分—物理层PON；而以以太网代替ATM 作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体-EPON。这一思想在以太网界获得到了积极响应，在IEEE802.3ah的旗帜下已经形成了GEPON标准。在实际中，EPON和GEPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE802.3ah，规范的设备。另外，GEPON的传输距离和分路比均比EPON有所减小。

EPON/GEPON与传统点到点以太网主要不同处在于工作于点到多点通信方式。其下行方向工作于TDM方式，数据流以变长以太帧方式广播到ONU，每个ONU根据以太帧的MAC地址，决定取舍。上行方向工作于TDMA方式，来自不同时隙的ONU数据流汇聚到公共光纤设施和OLT。此外，传统以太网工作于连续光传输模式，在收发两个方向都是连续的比特流，因此收端的定时和判决容易实现。而EPON/GEPOkI的ONU上行比特流是轮流发送的突发数据包，OLT的接收定时恢复、判决门限设置、测距和延时补偿比较复杂。

从EPON/GEPON的结构上看，其关键优点是极大地简化了传统的多层重叠网结构，主要特点有：

——消除了ATM和SDH层,从而降低了初始成本和运行成本；

——下行业务速率高达1Gb/s，允许支持更多用户，每一用户的带宽可以更高，并能提供视频业务能力和较好的QOS；

——硬件简单，无须室外电子设备，使安装部署工作得以简化；

——可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现较简单，成本低；

——改进了电路的灵活指配和业务的提供和重配置能力。

IEEE 802.3ah规范的GEPON技术的规范性好，上下行波长分别是1310和1490nm，上下行速率为1.25Gb/s，传输距离是10/20km，分路比是16，主要业务是数据和语声，增加一个1550nm电视广播波长后，成为语声、数据和电视三合一的“triple—play”宽带业务捆绑服务，而这将是未来家庭业务的“杀手锏应用”。

EPON/GEPON的主要缺点是效率低和难以支持以太网以外的业务。前者是由于

采用8B/10B的线路编码，引入20%的带宽损失，再加上其他开销，可用负荷仅50%左右，而APON和GPON都采用NRZ扰码为线路码，没有带宽损失。再加上承载层效率、传输汇聚层效率、业务适配效率等原因，使EPON/GEPON总的传输效率很低，大约仅为GPON的一半。

4. GPON

2001年，在IEEE积极制定EPON标准的同时，FSAN组织开始发起制定速率超过1Gb/s的PON网络标准千兆以太网无源光网络(GPON)，随后，ITU-T也介入了这一新标准的制定工作并于2003年1月通过两个有关GPON的新的标准G.984.1和

G.984.2(速率提高到2.5Gb/s)。按照这一最新标准的规定，GPON可以提供1.244和

2.488Gb/s的下行速率和所有标准的上行速率，传输距离至少达20公里，具有高速高效传输的特点。而且，GPON采用了两种封装方式，除了传统的ATM外，还在传输汇聚层采用了一个全新的基于sDH的标准通用组帧程序GFP，这是一种可以透明地高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络的通用标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，即可以按固有格式传送语音、数据和视频信号，无需附加ATM或P封装层，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求，而APON/BPON和EPON/GEPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，使GPON可以支持端到端的定时和其他准同步业务，特别是可以直接高质量地灵活地支持TDM业务。

从技术角度，GPON是BPON的继承和发展。GPON继承了BPON的很多基本特点，例如两者都使用同样的OLT核心技术，使用同样的物理光纤设施和光功率预算等。另一方面，GPON采用了一些最新的技术成果，除了最重要的GFP封装外，还包括前向纠错等新技术。

从提供的业务看，GPON不仅可以提供10/100Mb/s、1Gb/s的业务，而且可以提供VLAN业务和语音业务，事实上可以适应任何现有业务和未来新业务的适配要求。总的来看，GPON不是制造商驱动的技术标准，而是一种运营商驱动的标准，因此具有更周到的运营利益考虑，速率更高，可达2.4Gb/s；具有通用的映射格式，可适应任何新老业务；具有丰富的OAM&P功能；对各种业务均有很高的传输效率，即便对于TDM业务也能灵活高效低开销传送。可以帮助运营商完成从传统TDM语音电路向全IP网络的平滑过渡，其缺点是依然保留有复杂的ATM层功能，成本偏高。

由于三种PON的主要成本(约70%)都是光接口，因而其硬件成本理应相差不多，但是由于实现技术上的差别，目前GEPON的难度最小，成本最低。但就传输效率而言，则GPON无论在扰码效率、传输汇聚层效率、承载协议效率和业务适配效率方面都是最高的，因此其总效率最高。例如假设TDM业务占10%，而数据业务占90%，则GPON的总效率为94%，而APON和GEPON分别为72%和49%。GPON和EPON/GEPON面临的共同挑战有：怎样才能在Ethemet/GFP上有持久承载TDM业

务并能提供电信级的服务质量；其次，由于GPON和EPON/GEPON是点对多点的星形或树形网络，需要通过一个1+1并经过不同路由的光网络来实现电信级的保护恢复要求，网络成本将非常高；第三，目前GPON和EPON/GEPON设备成本主要受限于突发光发送/接收模块以及核心的控制模块/芯片。这些模块要么是技术不成熟无法商用，要么是价格昂贵难以适应市场需要；第四，GPON和EPON/GEPON的一次性投入成本较高，不太适合逐步投资扩容的传统电信建设模式，最适合完全新建或改建的密集用户区域。

近来有人对光纤通信的发展情景有些困惑。其一，在2000年IT行业的泡沫，使光纤通信的生产规模投入过大、生产过剩、IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤，国外对中国倾销。其二，有人认为：光纤通信的传输能力已经达到10Tbps，几乎用不完，而且现在大干线已经建设得差不多，埋地的剩余光纤还很多，光纤通信技术不需要更多的发展。

笔者认为，光纤通信技术尚有很大的发展空间，今后会有很大的需求和市场。主要是：光纤到家庭FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。

总的来看，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。我国的发展趋势将可能跨越APON、BPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至较快地过渡到GPON阶段。

英文原文：

PARTⅠ

Optical Fiber Technology With Various Access Network article source:

https://www.360docs.net/doc/eb13822749.html,/network-knowledge/xiang-jie-optical-fiber-technology-with-various.html

1. Mainstream optical network

1.1. Fiber optic technology

Optical fiber production technology is now mature and is now mass-produced, widely used today is the zero-dispersion wavelength λ0 = 1.3μm single-mode optical fiber, while the zero-dispersion wavelength λ0 = 1.55μm single-mode optical fiber has been developed and has entered the practical stage, it is very small atten uation in the 1.55μm wavelength, about 0.22dB/km, it is more suitable for long distance and large capacity, is the preferred long-distance backbone transmission medium. Currently, in order to adapt to the different lines and LAN development requirements, has developed a non-fragmented fiber, low dispersion slope fiber, large effective area fiber, water peak fiber, and other new optical fiber. The people of the long wave optical research, the transmission distance can reach several thousand kilometers in theory, can be achieved without relay transmission distance, but its still a theory of stages.

1.2. Fiber amplifier

1550nm erbium-doped (Er) fiber amplifier (EDFA), erbium-doped fiber amplifier for digital, analog, and coherent optical communications repeater can transmit a different rate, and can also transmit certain wavelengths of light signals. In the fiber-optic network upgrade from analog signals into digital signals, from low bit rate to high bit rate, the system uses light multiplexing expansion, they all do not have to change the erbium-doped amplifier circuits and equipment. Erbium-doped amplifiers can be used as optical receiver preamplifier, optical transmitter of the post amplifier and the compensation amplifier light source device.

1.3. Broadband access

Different environment business and residential customers a variety of broadband access solutions. Access system was completed for three main functions: high-speed transmission, multiplexing / routing, network extension. Currently, the mainstream technologies access systems, ADSL technology it can be twisted-pair copper wire transfer economically bits of information few megabytes per second, which is to support traditional voice services, but also to support data-oriented Internet access, the Council end ADSL access multiplex multiplexed data traffic, the routing to the packet network, voice traffic

will be transmitted to the PSTN, ISDN or other packet networks.

Cable modem in HFC network to provide high-speed data communications, it will be divided into upstream bandwidth coaxial cable channels and downlink channels, which can provide VOC-line entertainment, Internet access and other services, while also providing PSTN services. Fixed wireless access systems such as smart antennas and receiver uses many high-tech, is an access technology in innovative ways, is currently the most uncertain access technology as a way of still practice in the future further exploration. The optical access system can provide enough bandwidth to support all currently foreseeable business, but there are still technical and economic problems need to be in the product development and technical innovation in order to make it a 21st century network access system mainstream technology.

1.4. Silicon

Innovative optical networking technology from the quartz optical fiber to a further need for compound semiconductor devices such as a set of components, including lasers, sensors, and modems. To meet such a wide range of functional requirements for electronic facilities have developed low-cost silicon technology.

SIOB technology is a silicon chip, passive devices and lasers, and sensors can be integrated in the movable support shelf, above a variety of devices connected, for small modules, manufactured by SIOB technology has sufficient density optical integrated circuits . SIOB technology has been applied to lasers, photoelectric sensors, passive wave splitter, WDM filter, no light absorbing spherical optical lens attached body, rotating mirror, optical steering device, and the electrowinning metals.

MEMS is a tiny solid mechanical components, its size is usually less than 1 mm. MEMS has the amazing feature-rich, and can be complex chip integration, the current MEMS technology is still at the research stage, scientists tried to use silicon chips to create their own for the optical communications components with moving parts, the technology has broad development prospects of the application of this technology will produce a qualitative leap in optical networks.

Development and Innovation Optical Network quartz fiber need to complete compound semiconductor equipment components, and silicon technology is advancing the field of optoelectronics and innovation in this field has been formed "Silicon Photonics," the interdisciplinary science, as the silica Optical technology has laid a theoretical foundation, has become the driving force to promote the rapid development of optical networks.

Since the mid-80's silicon technology has been silicon film and processing technology

has become mature, because silicon has the people's wish for many physical properties, as its refractive index stability, and easy to control, in a silicon chip, passive components and lasers and sensors can be integrated in the movable support shelf, with SioB technology manufacturing optical density of integrated circuits are adequate for single-chip processing can produce a large number of chips, a variety of functions have been integrated on the chip. SioB technology has been widely used in integrated lasers, photoelectric sensor, no light guide fiber splitter, WDM filter, no light optical fiber and ball lens attached body, rotating mirror, optical steering devices and electrical product metals.

From the mid-90s, integrated photovoltaic technology started to apply communications network, such as Dragone router, a merger in the DWDM system and routing the optical wavelength channel IC has been developed from the 8-channel 72-channel, while the micro- motor system (MEMS) is a small solid mechanical components, micro-motor system can manufacture epitaxial growth, the pattern formation and etching processing, integrated circuit manufacturing technology in the substrate to complete, confident in the 21st century, the silicon micro-electromechanical systems optical field of innovative technology, used in the near future, next-generation optical network.

2. Access Network

The so-called access network is the exchange between the Bureau to the user terminal equipment, all machine lines (the physical location of the access network), in which the backbone system for traditional cable and fiber optic cable, usually several kilometers long; wiring system may be cable and optical cable generally a few hundred meters in length; the introduction of a few meters to tens of meters long lines often.

ITU-T requirements, access network refers to business contacts Interface (SNI) and the associated user network interface (UNI) a transfer between entities (such as the line facilities and transmission facilities) are formed to provide the necessary services for the transmission of data transmission capacity of the implementation of the system, it can be configured via the Q3 interface, and management. Transmission entities to provide the necessary carrying capacity of the transmission, signaling is transparent to users, no further treatment. It can be seen as nothing to do with business and application delivery network, mainly to complete cross-connect, multiplexing and transmission functions, usually without switching.

The structure of network access methods, collectively known as network access technology, its network in connection with the user's last mile network access part is the most promising part of a substantial increase in network performance. On the local loop

network this is a bottleneck on the 100 million users worldwide access lines, its function is limited to impede the development of business users, while the other end with subscriber line high-performance equipment in sharp contrast. As electronic technology and the rapid development of optoelectronic technology, digital electronic system (from a personal computer to a network switch or router) and information transmission equipment performance are in the fast and steady growth, as the bottleneck to solve this ring circuit provides a broad development prospects. As the copper local loop is still analog signal transmission, people are still using the narrow radio channels across the crowded radio spectrum.

How to access the current bottleneck in large-scale widening network of the world's existing 750 million access line to provide ultra-wideband, is the focus of the current network technology, the bottleneck is relative, a pair of wire can support two-way conversation sufficient capacity, but the traditional copper wire can provide bandwidth, high-performance data network and the Internet is indeed some reluctance, and other data users not only want to talk through the video conference system and hope to see each other's virtual image, so traditional access technologies (access, access routing) for high performance requirements in order to break through the bottleneck of network access links. To increase the network bandwidth of the last paragraph in the distance, in a wide range of reach and satisfy the user in the home or small office communications requirements of the basic premise.

The local loop bottleneck is provided by the lower bit rate today due, in fact, in addition to local loop bandwidth limitations, the current data network technology has been sufficient to ensure the provision of moving images, and other high-bandwidth services.

3. Access Technology

From the total consideration, access to technology can be divided into wired and wireless access technologies, access to two types, wired access technologies can be divided into copper and fiber access technology access technology types.

3.1 copper access technology

Copper access the main focus is to consider how the current communications network in the total transmission length of about 1 / 3 part of the user line. The current copper access technologies are: high-speed digital subscriber line (HDSL) technology, asymmetric digital subscriber line (ADSL) technology and high bit-rate Digital Subscriber Line (VDSL) technology.

HDSL system using 2B1Q line code type, use of echo cancellation, adaptive filtering, signal processing technology to solve a number of ordinary users in a pair of two-way