田雨
摘 要： 本文对宽带无源光网络(BPON)的技术及经济方面给出了一些探讨，论述了BPON作为一种接入方式的一些特点，旨在对接入网的建设提供一些建议。
关键词： 宽带无源光网络(BPON)；动态带宽分配(DBA)；线路终端(OLT)；光网络单元(ONU)；异步传递模式(ATM)
引言
在现在的经济条件下，对运营商来说，彻底更换现有的网络是不现实的。较好的做法是进一步规划和改进他们的网络，以便在下一轮经济发展高峰到来之时抓住机遇，把巨大的宽带业务需求变为现实的利润。业界普遍认为，目前的通信热点之一是宽带接入市场。在这种形势下，运营商需要有一种在不影响现有业务的前提下创造新的收入来源的方案，这种方案应该是低成本的，包括运营维护(OAM)成本应降到最低的水平。BPON就是这样的一种低成本的方案。
网络建设的成本分析
在做方案成本分析的时候，最容易犯的错误就是只考虑原始设备的成本。事实上，网络设备的原始成本只占网络建设和运营总费用的25%。在总费用中，大约有1/3用于网络的维护，另外，费用中还包括中心局的机房占用、节点供电、制冷以及其他的日常管理费用。在费用预算的时候，应充分考虑这些因素。BPON具有低廉的安装成本、合理的体系结构、高效的扰码处理方式、室外设备免维护以及易于支持突发业务的特点。BPON是一种基于ITU-T G.983标准建议，无户外有源器件的光接入网络解决方案。它可以用较少的投入提供较多的服务。
图1 基于PON的ATM参考配置示意图
图2 基于光纤到户(FTTH)网络的ONU的功能框图
BPON网络的特点
光纤数量的减少
BPON是一点到多点的光连接结构，它不象点到点千兆以太网那样每一个用户都需要一根光纤和中心局连接起来。BPON 可以通过分路的方式用一根光纤为多达32个用户提供服务。对于SDH环路，每一个支线用户都需要2到4根光纤与之连接，支线路由的光纤越多，分配器和进线器的光纤也就越多。对于一个大型的网络来说，光接入层所需的光纤数量是巨大的。国外有调查表明：象纽约这样规模的大城市，采用BPON方式接入要比采用SDH方式接入节约600万美元的光纤预算；BPON与点到点的以太网相比要节约1500万美元的光纤投入。
带宽利用率的提高
分析传统企业的需求，他们采用TCM的方式来解决诸如话音通讯、IP接入及数据传输业务，采用租用线路来传输企业内部数据，其中大量有QoS的业务是通过异步传递模式(ATM)和帧中继的方式来传输的，有少量图像信号采用专用网络来传输。因此，建立一种能够同时支持话音、数据、图像等多种业务的网络体系结构是非常有意义的。基于IP的数据传输网络是通过提供足够的冗余带宽来保证服务质量的。然而，为保证1Mbit/s的无误码传输，IP网络需要分配6Mbit/s的传输带宽。因此，在城域网中点到点的10M以太网大约需要提供76Mbit/s带宽，话音、图像和租用线路需要约66Mbit/s带宽，Internet接入需要约10Mbit/s带宽。而采用BPON方式只需占用24Mbit/s的城域网带宽就可以同时支持上述的各种业务。如果采用先进的动态带宽分配(DBA)技术，需求的带宽可以降低到15.7 Mbit/s。可见，采用BPON的方式，带宽的利用率是采用SDH方式的7倍，是采用以太网方式的5倍。由于带宽的节约，就允许用更少的设备提供更多的服务，大大降低了城域网及核心网的负担。BPON方式不仅在设备费用上节约了开支，还在管理、运营、维护、培训、库存等方面节约了开支。
更加可靠的无源设计
在大型网络中，为户外设备提供电源需要高额的投入。BPON网络由于不需要户外供电设备，使其具有易于升级、可靠性高的优点。另外无源器件比有源器件具有更长的寿命，这也大大减少了设备更换和维护的次数。
网络中设备的精简
尽管设备的费用只是网络总费用的25%，但是一个初始安装成本较低的接入解决方案能够更快的收回成本。传统的网络结构为：在企业端，以太网交换机和IP路由器相连，IP路由器接入信道/数据服务单元(CSU/DSU)，最后接入到SDH用户端的复用器中去；在中心局端，SDH数据转发设备的复用器和数字接入交叉连接系统(DACS)及ATM交换机相连。而BPON的光网络终端(ONT)在企业端可以直接与以太网交换机相连，从而省却了IP路由器和CSU/DSU；在局端，BPON的线路终端(OLT)采用内置的DACS功能。所有的这些都降低了网络的复杂性和接入系统的总成本。
BPON与SDH的综合比较
传统的SDH网络在建设之前需要详细的计划和准确的潜在用户预测。如果想在环路上增加一个用户，需要在设计时预留额外的通路，还要在安装时中断当前业务进行长时间的设备连接和测试。而BPON能够在不中断业务的条件下增加小到一个用户的配置，这也是BPON另外的一个主要的优点——灵活性。BPON的OLT能够同时支持话音、图像、数据业务，还具有数据交换等功能。在点到点的SDH或以太网中，每一个用户占用一个城域交换接口，而BPON的一个OLT可以集合很多用户的数据。在线路保护方面，SDH体系中是通过两个环路来实现业务保护的，一个用于正常业务的传送，另外一个用于通道保护。当第一个环路发生故障时，数据会自动切换到第二个环路进行传输。在任意时刻，光纤的利用率只有50%。而BPON支持在一根(或几根)光纤中的保护或无保护模式。当应用于保护模式时可以获得和SDH一样的50ms的保护响应时间。另外，它还支持业务接口保护以及和SDH一样的1+1/1:1和1:N的网络接口保护。SDH在环路节点之间的每一个通路都分配固定的带宽，在传输数据业务的时候，由于数据业务具有不固定性和突发性，这种固定带宽分配方式就造成了带宽的浪费。一个155Mbit/s的SDH接口只能传送84个速率为400Kbit/s的数据业务。而一个基于BPON的全业务接口网络(FSAN)可以支持288个相同的用户。BPON方式还可以通过动态分配用户带宽的方式来增加带宽利用率。经过动态分配用户带宽，BPON利用9.6Mbit/s的带宽可以为288个400Kbit/s的用户提供服务，剩下的带宽可以用来传送其他业务。在Internet接入方面，BPON利用DBA进行多路传输的带宽利用率是SDH的140倍。另外，DBA去掉了不必要的交换口和额外的设备，使成本进一步降低。
无源光网络在ATM中的应用
图1 是一种基于PON的ATM参考配置，其中光分配网络(ODN)在一个OLT与一个或多个光网络单元(ONU)之间建立一条或多条光路，这里的光路定义为在特定波长窗口范围内的S参考点和R参考点之间的通路。这一系统包括OLT、ONU和配有无源光分路器的光缆。每一根光纤的信号被分成多路信号，分别接到每个ONU中去。由于采用无源光分路器，需要采用特殊的机制来保证用户数据的保密性。在ONU到OLT的方向上，需要采用TDMA技术。
其中，应用于光纤到户(FTTH)网络的ONU的功能框图如图2 所示。图1中ONU提供从IFPON 到OLT、UNI之间的接口功能。ONU和OLT共同为UNI和SNI之间的ATM传输提供解析。该单元的核心部分包括ODN接口、用户接口、传输复用/解复用、用户复用/解复用以及供电等功能模块。其中ODN的作用是从下行的PON的有效载荷中取出ATM信元并把ATM信元插入到上行的PON有效载荷中去。
OLT为SNI和服务接点以及无源线路之间提供接口功能，OLT和ONU共同为UNI和SNI之间的ATM传输提供解析。OLT包括三个部分：业务接口部分、ODN接口、虚拟路径的多路器。
结语
BPON具有以下特点：可以进行业务的远端控制，支持远端故障定位，在增减用户的时候不中断业务，支持模拟视频图像和点到点高速业务接入，在一根光纤上同时支持话音、图像、数据等多种业务的传输，具有准实时业务接入的特点，能够迅速地开通业务，迅速收回投资。如果在考察网络接入方案的成本时，对产品的整个生命周期的费用进行考察(包括户外设备的维护费用、中心局和用户之间的中间设备费用、光纤的费用等)，BPON的接入方式在这些方面都具有优越性，是一种良好的解决方案。
摘自《电子产品世界》2002.8.12
|