无源光网络(PON)和有源光网络(AON)技术比较.doc
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无源光网络(PON)和有源光网络(AON)技术比较
深圳市首迈通信技术有限公司
摘要:
本文对无源光网络(PON)和有源光网络(AON)在网络结构和技术性能进行比较,分析两者在我国FTTH市场的适应性,阐述我国对FTTH接入技术的选择。
光纤到户(FiberToTheHome——FTTH)接入技术作为未来最终的、一劳永逸的宽带接入解决方案,在日本和美国已得到广泛应用(共有用户约500万)。
在我国FTTH尚处于明芽阶段,尚未有商用的FTTH接入网络,但FTTH在我国已得到了越来越多的关注。
现有的FTTH技术主要包括无源光网络(PassiveOpticalNetwork——PON)和有源光网络(ActiveOpticalNetwork——AON),AON接入技术又称小区交换有源光网络接入技术(RemoteOfficeAON——RAON),它们各有优势,适合于不同的应用环境。
本文在对它们的网络结构和技术性能进行比较,并结合我国住宅小区的特点,比较上述两种FTTH技术在我国住宅小区应用的优劣,浅析我国住宅小区对FTTH接入技术的选择。
1.几种FTTH接入技术
最早的FTTH技术是光纤从电信运营商中心机房拉至用户家里以点对点(P2P)的方式组网,如图1.1所示。
其能轻易提供100M或1G带宽,网络结构简单,运营维护成本低,支持数据、话音和视频等多种业务,支持目前和未来各种宽带应用的能力。
但这种接入方式显然有其明显缺点:
过分依赖光缆资源,光纤链路过长过多;由于中心机房离用户较远(一般平均距离在4—5km),这种大芯数远距离光缆铺设成本非常高,尤其在国内城市几乎不可能;一般中心机房覆盖区域大,用户众多,设备和光缆配线集中在中心机房需要大量空间。
目前,这种P2P的FTTH技术只应用在大客户(如大型企业、重点单位等),在FTTH接入中将很少使用。
目前谈论最多的FTTH接入技术是基于一点对多点(P2MP)网络拓扑结构的无源光网络(PassiveOpticalNetwork—PON)的FTTH接入网,如图1.2所示,在靠近用户时使用光分配器(Splitter)实现一点对多点(P2MP)的网络结构。
PON根据其传输协议的不同又分为基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON、和基于GeneralFrameProtocol的GPON三种技术标准。
下行采用广播方式,而上行采用TDMA方式。
PON从中心机房至用户的整个接入网为无源网络,具有易于维护、节约大量光缆资源、减少中心机房设备与配线等技术优势,同样具有支持数据、话音和视频等多种业务的能力。
但PON自身存在的缺陷也制约了它的发展。
首先,多种技术标准的存在,何种将成为未来主流标准尚无法确定;其次,系统的光发射模块要求高功率激光器和突发性收发能力,要求系统具有测距、带宽动态分配和信号加密等复杂功能,使设备成本高昂;再次,多用户共享有限带宽(一般16或32个用户共享622M或1.25G),带宽升级技术复杂。
迄今为止,PON在世界范围内尚未能得到大规模应用。
另一种技术成熟,已广泛应用的FTTH技术是有源光网络(ActiveOpticalNetwork——AON)接入技术,AON接入技术又称小区交换有源光网络(RemoteOfficeAON——RAON)接入技术。
组网方式如图1.3。
RAON将无源光网络(PON)和点对点(P2P)接入技术相结合,实现小区交换有源光网络(RAON)光纤到户综合业务接入解决方案。
从电信运营商中心机房至小区机房沿用目前已有的低芯数光缆,而从小区机房至用户端采用点对点(P2P)组网方式,接入设备和配线架统一放置小区机房,整个网络采用技术成熟、成本低廉的以太网协议。
小区交换有源光网络(RAON)FTTH接入技术的优势是:
是目前最低成本的FTTH接入解决方案;高带宽,能轻易实现稳定双向100M宽带接入;可以支持Internet宽带接入、CATV接入和电话接入,在接入网实现三网合一;网络结构简单、技术成熟;只有小区机房是有源节点,集中机房配线,易于维护管理,提高设备端口利用率;有效节约中心机房至小区的光缆资源,无需增加铺设中心机房至小区的光缆;允许用户自由选择运营商,有利于电信运营商的相互竞争;支持未来可预见的新业务,如可视电话、VOD、数字影院、远程办公、在线展览、电视教育、远程医疗、数据存储及备份等。
是目前现有FTTH网络的最主要接入方式。
2.PON和AON接入技术比较
如前所述,目前主要有三种FTTH技术标准:
基于以太网的小区交换有源光网络((RemoteOfficeActiveOpticalNetwork——RAON))技术、基于以太网的无源光网络(EthernetBasedPassiveOpticalNetwork——EPON)技术和基于通用帧协议的无源光网络(GeneralFrameProtocolBasedPassiveOpticalNetwork——GPON)技术。
三种FTTH接入技术特点比较如下:
比较项目 RAON EPON GPON 备注
标准制定者 IEEE IEEE ITU IEEE和ITU是相互竞争的组织
标准颁布时间 10年前 2004年 2003年
与现有计算机网络兼容性 无缝连接 无缝连接 需协议转换 指与目前最普及的以太网兼容性
网络结构 拓扑结构 有源交换一点对多点 无源一点对多点 无源一点对多点 指从中心机房侧衡量,在小区内FiberP2P属点对点
分支比 1:
∝ 1:
32或1:
16 1:
32或1:
16 指从中心机房侧衡量
带宽支持 目前 独享100M 16或32用户共享622M或1G 16或32用户共享1G或2G
未来 独享1G 16或32用户共享622M或1G 16或32用户共享1G或2G 指未来5—10年内
信息保密技术 容易 难 难 PON下行是广播方式
技术成熟度 非常成熟 不成熟 不成熟 指器件、模块和电路成熟程度
光缆节约程度 显著 显著 显著
是否需要大量增加铺设中心机房至小区的光缆 不需要 需要 需要 目前从中心机房至小区只有低芯数光缆(4—12芯)
设备端口利用率 高 低 低 指OLT端口或Splitter接入端口利用率
建设难易程度 容易 不容易 不容易 PON须大量增加铺设中心机房至小区光缆,请参考《浅析我国FTTH接入技术选择》
网络运营维护 困难 容易 容易 从网络是有源还是无源角度考虑
用户自由选择运营商 允许 不允许 不允许 指用户随时变更运营商接入的灵活性
业务支持 Internet宽带接入 支持 支持 支持 目前世界上97%以上的FTTH只提供Internet宽带接入业务。
请参考《FTTH技术应用的认识误区》
CATV接入 支持 支持 支持
电话接入 支持 支持 支持
目前应用情况 在日本和北美已广泛应用 有少量应用 极少应用 目前全球500万线的FTTH用户中,95%以上的FTTH采用AON技术
是否适合中国市场特点 很适合 不太适合 不太适合 请参考《浅析我国FTTH接入技术选择》
在中国市场发展前景 好 不确定 不确定
设备成本 很低 高 高 目前EPON的报价每线在1000美元以上
从上表可以看出,RAON与PON相比,具有网络建设成本低、带宽高,用户能自由选择运营商,无需增加铺设中心机房至小区的光缆和适合中国市场等突出特点,但由于是有源网络,其网络运营维护较PON困难。
在本文的下一节,读者将认识到我国住宅小区为适应通信多业务接入、多运营商竞争的需要,小区内普遍配套通信机房,这为RAON在我国的应用提供了很好的机房条件,完全满足RAON有源网络设备安装运营的需要,使其网络运营维护困难程度显著降低。
3. PON和AON与我国FTTH市场
目前,我国FTTH主要目标市场无疑是各级城市住宅小区(包括商业大厦)的住户,其突出特点是:
住户密度高,单一花园住宅小区一般有500—3000住户,有些甚至是上万个住户;住宅小区(包括商业大厦)一般配备通信机房,用于安装整个小区通信接入设备和线路交接,这种配置是电信运营商相互竞争和多种电信业务综合接入的需要,机房到用户距离普遍小于500m;主要电信运营商和有线电视运营商普遍都已铺设小芯数(一般为4到12芯)光缆到住宅小区或商业大厦的机房;小区内住户通信和CATV接入线缆资源归属各运营商所有。
许多用户认为FTTH接入技术只有无源光网络(PON)接入技术,而忽略有源光网络(AON)接入技术,然而只要我们对PON和AON接入技术稍加分析就会发现,选择小区有源交换技术更适合我国FTTH市场特点。
(请参考《浅析我国FTTH接入技术选择》
十年前,PON技术提出之初,是因为当时光纤非常昂贵(每芯每米十几元甚至几十元),而PON的一点对多点(P2MP)技术能有效节约光纤,特别是当无源光分配器非常靠近用户的时候,同时PON又是无源网络,便于维护和管理。
今天,随着光纤生产技术的成熟和普及,光缆的市场价格(每芯每米只需几毛钱)已低于普通铜质缆线的价格,而且由于生产光纤的材料是大自然中取之不尽用之不竭的二氧化硅,其价格仍然会随时间推移继续下降,因此PON节约光缆的优势在今天并不突出。
另外,PON在我国高密度住户住宅小区中应用中存在矛盾的两面:
按PON的理想网络结构和布局(OLT在中心机房和Splitter尽量靠近用户)固然可以发挥其原有的无源网络、节约光缆资源、精简中心机房设备数量与规模的优势,但同时也带来几乎无法接受的须要大量增加铺设光缆线路、配线节点分散、放号和管理异常困难、用户无法自由选择运营商、接入端口利用率低等缺陷;而如果将PON的OLT放置于小区机房,虽然现有中心机房至小区的小芯数光缆资源就能满足需要,小区机房可以统一配线,非常容易放号和管理,用户可以自由选择运营商,显著提高设备端口利用率,但同时也丢弃了PON是无源网络和节约光缆资源这两大优势。
可见,PON的无源网络的优势在我国住宅小区不能充分发挥和体现。
PON与生俱来存在配线节点分散,放号和配线管理困难,用户无法自由选择运营商,网络设备及其接入端口利用率低,设备成本高、网络结构不灵活等缺陷却恰恰是AON网络结构所轻而易举能克服和避免的。
事实上,迄今为止PON在世界范围内尚未能得到大规模应用。
我们认为,基于以太网的小区交换有源光网络(RAON)FTTH技术更适合我国住宅小区特点,并能充分发挥其自身优势:
² 网络建设成本低;
网络结构灵活、运营维护成本低;²
² 集中在小区机房配线,易于放号、维护和管理;
² 允许用户自由选择运营商,有利于多运营商的竞争,通过竞争用户利益能得到有效保障;
无需增加铺设中心机房至小区的光缆;²
² 设备端口利用率非常高,可以根据接入用户数增加而逐步扩容;
用户独享100M或1000M带宽。
²
² 支持Internet宽带接入、CATV接入和电话接入,在接入网实现三网合一;
² 支持未来可预见的新业务:
可视电话、VOD、数字影院、远程办公、在线展览、电视教育、远程医疗、数据存储及备份等等。
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