光传输与铜缆接入宽带网的技术比较

近几年来，随着光通信技术和计算机网络技术的发展，一方面，作为因特网（Internet|0">Internet）核心的骨干网发生了翻天覆地的变化，宽带IP光传输网成为主流，骨干网带宽已从先前的100Mps级上升到10Gbps级甚至是Tbps级。

另一方面，因特网用户的接入网却仍然停留以铜缆技术为主的低速率水平上（几十Kbps到几百Kbps）。两者在技术的巨大反差表明接入网已成为制约全网进一步发展的瓶颈，目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈的技术手段，诸如双绞线上的xDSL系统、有线电视HFC网上的CableModem和宽带无线接入系统等，但都是一些过渡性的解决方案，唯一能从根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。

光接入网，从广义上讲包括光数字环路载波系统（ODLC）和无源光网络（PON|0">PON――Passive Optical Network）两类。ODLC本质上仍属窄带技术，支持的业务也很有限。而且，作为有源设备仍然无法完全摆脱电磁干扰和雷电影响，以及有源设备固有的维护问题，所以ODLC不是光接入网长远的解决方案。PON作为一种纯介质网络，它有效地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，提高了系统的可靠性，同时降低了维护成本，是一种很有前景的光接入网技术。

在PON的发展过程中，PON与ATM结合诞生了一种了宽带光接入网技术――APON（ATM Passive Optical Network），传输速率可达155/622Mbps，接入带宽得到显著提高。但是由于APON技术复杂、成本较高，并且带宽仍然有限，APON系统并未如预期的那样发展起来。为了更彻底地解决问题，人们开始将注意力转向速率扩展能力强、成本低廉和应用普及的以太网技术上，提出了以以太网为基础的思路，在保留APON精华部分――PON的基础上，用以太网（Ethernet）取代ATM作为链路层协议，从而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一代光接入网技术――EPON（Ethernet Passive Optical Network）。基于EPON的上述优点，它得到了大家的广泛重视。2000年11月，IEEE成立了802.3EFM（EFM――Ethernet in the First Mile,第一英理以太网即以太网接入网）工作组，开始了EPON的技术标准化工作，有包括3COM、Alloptic、Cisco system、Intel、WordCom等在内的69家公司参与这一领域的工作。

一、异步传输模式无源光网络（APON）

APON是在20世纪90 年代中期由全业务接入网络组织（FSAN――Full-Services Access Network）最初运作开发的。FSAN是一个由20 个大型电信公司组成的集团，它们共同合作，研究和开发一种新型的支持数据、视频和语音信息的宽带接入系统。当时，ATM是人们公认的最佳链路层协议，PON是人们公认的最佳的物理层协议，两者理所当然的结合产生了APON技术。FSAN和ITU均已发布了APON的技术规范（APON所用的技术规范已被接受为国际电联（ITU）的标准（ITU－T Rec. G.983）。目前，在日本、英国和德国等国家已有成熟的APON系统投入使用。

1．APON的工作原理

APON综合了ATM技术和无源光网络技术，可以提供现有的从窄带到宽带等各种业务。APON由OLT（Optical Line Terminal,光线路终端）、ONT（Optical Network Terminal，光网络终端）和POS（Passive Optical Splitter,无源光分路器/耦合器）组成。其结构如图1所示。图中，POS是无源光分路器/耦合器，它根据光的发送方向，将进来的光信号分路并分配到多条光纤上，或是组合到一条光纤上。ONT主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能；OLT主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，OLT还向网元管理系统提供网管接口。

APON 是一种采用两种传输波长的点到多点的传输系统，即一个是下行传输波长，另一个是上行传输波长，这两种传输波长在中央局光线路终端(OLT)和每个最终用户台的光网络终端(ONT)之间传送信息。OLT对每个ONT( 下行 和上行) 分配一个时隙和一定数量的带宽。APON网络拓扑结构是星形，双向传输方式一般采用双纤空分复用（SDM）方式，也有基于单纤波分复用（WDM）方式。点到多点传播采用下行时分复用（TDM）、上行时分多址（TDMA）方式。现有产品的典型线路速率是下行622Mb/s、上行155Mb/s。

在下行方向，OLT通过一条光纤发射一个波长，采用ATM 信元对ONT 广播信息。这条光纤在无源分光器上被分隔开， 可以连接多达32个ONT。

在向下行方向发送每个信元包的同时，还有一个ID字段，以识别目的地址。从技术上看，所有的信息都被传送到ONT，但是ONT只接受地址正确的信息。

从物理性能上看，OLT总是广播下行信息，但一次只有一个ONT能根据密码