赵颖恪
摘要：本文主要针对APON技术的发展和现状作了讨论，并以格林威尔公司的APONet设备为例，较为详细讨论了其中的关键和特色技术，并针对现有网络接入问题，提出了应用APON技术的方式和前景。
文章关键字：城域接入网，PON(无源光网络)，流量控制，RFC1577和RFC1483.
随着光纤技术的不断发展，城域网的规模逐渐扩大，城域网建设出现了分化，即形成了城域骨干网和城域骨干网接入两个网络建设重点。根据这一形势，电信设备制造商也采取了相应的策略，针对不同网络结构的特性开发出不同的技术和设备来满足日新月异的通信市场需求，其中新崛起的广泛应用于城域网建设的技术包括：Metro DWDM、MPLS、RPR、DPT等等；而城域接入网建设则主要采用有源光网络和无源光网络技术，具有代表性的有：SDH、PDH、FITL（光纤用户环路）、APON以及Ethernet等技术。
当然在实际中，从网络特性和现实的可能性上来看，运营商会首先完成对城域网的带宽和管理改造，这种网络建设基本上业已完成，而现在的重点则已经转移到如何将多而散的用户汇聚接入城域网以及如何将一些大业务量的集团用户由传统窄带接入或无完善管理的10Base-T（有较少的100Base-T）接入，引导到使用具有统一完善的管理、有保障的QoS和流量可控制的宽带接入方式上来，从而使针对客户的服务得到更高的带宽，并符合运营商对于完善的网络管理结构的要求。与此同时，对这种宽带接入的其它要求还有维护成本低，设备有较好的性能价格比等等。当然就现有技术而言，FITL（光纤用户环路）、SDH、PDH等全数字、宽带的有源光网络技术，虽然具有频带宽、容量大、可提供多种业务等优点，但它们成本较高，一步到位也难以实现。理想的宽带接入方案是以光纤取代双绞线的单星型光纤到家庭（SS-FTTH）方式的光纤接入网，如果一次建成这样的宽带接入网是再理想不过的了。然而，就目前的情况而言，SS-FTTH 的实现成本太高，且宽带交互业务的市场还不是很确定，故这种理想的 OAN方案目前很难行得通。而APON无疑是最佳的选择之一，虽然在近期，通过APON来实现全光网络毕竟也不太现实，但他对于城域骨干接入（汇聚）和带宽需求较大的企业用户来讲，则是十分节省而有效的。
APON即ATM PON，是基于ATM(异步转移模式)的PON（无源光网络）。APON系统硬件单元主要由光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）、以及光网络单元（ONU）组成，其适应接入层业务特点，通过使用特殊的多点对点多址协议，使得多个光网络单元（ONU）共享光线路终端(OLT)，从而使众多的用户共享资源来降低 OAN（光接入网络）的初建成本。APON基于无源光网络（PON）原理，在局端／前端和用户端之间不需要任何电设备，除了光纤以外，只需要低成本的无源光分路器和耦合器。实现无源点到多点式的网络结构，在光分配网络中没有有源器件，比有源的光网络（AON）和铜线网络简单，更加可靠，更加易于维护。特别是如果APON在FTTH（光纤到家）中大量使用，有源器件和电源备份系统将从室外转移到了室内，对器件和设备的环境要求可以大大降低，维护周期可以加长。维护成本的降低，最终将使运营者和用户双方受益。而且APON的标准化程度很高，使得大规模生产和降低成本成为可能。此外，ATM统计复用的特点也使ATM PON能比TDM方式的PON服务于更多的用户，ATM的QoS优势也得以继承。
典型的APON系统的网络拓扑结构为星型结构，作为点到多点的典型应用来说，更适合于面对将来进行系统的升级和扩容，同时加上光分配网的灵活性，使得系统支持更多的拓扑结构，例如：树型、总线型等等。凭借这样一点，在实际中，针对用户的分散和对于业务阶段性实施的需求，运营商可以通过APON系统一步到位，既满足大用户对于网络服务的要求，又避免了重复投资和重复施工。而APON系统的灵活的拓扑结构体现了设备在扩容和升级方面的灵活性。典型的拓扑结构图如下所示（SP光分路器）：
图一
早在1996年，ITU(国际电信联盟)就已经就窄带PON系统制定了G.982标准，但由于在当时的条件下，该技术发展的不甚成熟，导致在该标准中只规定了一些重要的基本参数，例如：系统容量、分光比等，而对于一些重要的物理层参数，例如线路速率、帧结构等都没有做出相应规定。后来APON标准的成熟，主要得益于FSAN组织，该组织于1995年成立，其使命即是引导全光网络技术的标准化进程。在该组织的极力推荐下，1998年11月ITU正式批准了基于ATM的PON系统APON的国际标准G.983.1，并相继批准了G.983.2、G.983.3、Q.834.1以及Q.834.2标准。其中：
G.983.1规定了APON系统的光网络要求、物理媒质层要求、传输汇聚层要求、测距方法以及传输性能要求。
G.983.2定义了OLT和ONT（光网络终端）之间信息交互模型、ONT管理和控制通道，期望实现的互操作。
G.983.3针对三网融合的趋势，对PON系统物理层光波段进行了重新分配。
Q.834系列标准主要描述了网管方面的要求。
伴随着该协议体的成熟，APON系统被几乎所有立足于光通信领域的电信设备制造商所重视，一些基于该标准建议的设备也逐渐出现在全球市场上。当然，正处于通信业上升阶段的中国市场也不例外，中国信息产业部根据ITU的标准体系，结合国情制定了相应的等同国家标准，同时中国的一些主要设备制造商也开始了APON系统的研究与产业化。在这些设备提供商中，以北邮电信的APON产品表现最为突出。该公司在APON的研发过程中承担了国家863计划重大项目：《实用化综合接入系统》中APON子系统的研制，并在理论研究和产品产业化过程中，拥有该系统关键技术的两项国家专利。随后，成功与国内著名的立足光通信领域的格林威尔科技发展有限公司实现了战略合作、互融，在迈向产业化道路上寻找到了一条捷径。
目前，格林威尔公司经过对该产品的优化，推出产品化的APON系统—APONet。 APONet由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）以及网络管理系统（NMS）组成。OLT和ONU之间采用无源光网络（PON）连接，适合为有窄带、宽带一体化接入业务需求的用户提供传输和接入的解决方案。其系统结构图如下所示：
图二
该系统采用通用的下行TDM点到多点的广播发送、上行采用TDMA（时分多址接入）方式解决多点到点的信道带宽争用问题，从而实现OLT与ONU之间的信息交互。而在这个信息传递实现过程中，涉及到两项APON设备都必须面临的关键技术：测距与突发同步。格林威尔公司该设备已经很好的解决了这两个问题：实现测距精度在±1Bit之间，能很好地解决由于多个ONU到OLT距离不同带来的传输时延不同，从而引发的上行信息碰撞问题；而采用关键字检测则实现了突发同步时钟信号的准确定位，从而避免随机ONU端的申请出现的突发业务，由于时钟定位困难所导致的OLT端无法准确接收信息。
其典型应用------APONet与ATM/SDH环构建宽带城域接入网
如下图所示：
图三
APONet与ATM/SDH完美配合，提供窄带宽带一体化的全面解决方案。环上具有自愈保护功能，用于边缘层接入。APON无源纯介质光分配网络对传输技术体制的透明性是未来FTTH、FTTO、FTTB等最理想和长远的接入解决方案。无源光分路器可灵活分布，多级分配，适应复杂网络要求。提供不同QoS要求的多业务、多速率接入，可适应用户的多样性和业务发展的不确定性要求。
分布式DSLAM，如图四所示：
图四
该方式是一种有效解决分散用户群ADSL接入问题的方法，特别适合小区、楼群等需要十几线到上百线ADSL接入的应用。采用分布式DSLAM组网应用十分灵活，光纤更靠近用户，不仅提高电缆可利用比例，减少维护量，同时保证了用户线上ADSL的传输速率和服务质量。多个ONU上的ADSL业务经APONet传输和复用到OLT，通过一个155M接口接入ATM网，ATM边缘交换机端口利用率极高。
和所有APON系统一样，该设备是基于ATM技术，但为适应许多用户对以太网应用的需求，系统内嵌了IP路由功能，利用RFC1577协议和RFC1483协议实现用户在ONU之间、ONU内部的局域网互联（其典型应用如图五）
图五
该APON系统同时能够对于常见的E1业务，通过电路仿真技术透明地穿过APON系统，起到中继连接的目的；而针对共享介质普遍存在的信息保密问题，系统也提供在物理层的“搅动”，以此实现对于客户业务的一定程度上的数据保密。
区分以往市场上所见的窄带PON系统，APONet设备能够实现动态带宽分配（DBA）,并继承ATM技术本身的QoS（服务质量控制）优点，为用户提供满意的业务质量。
该设备最远传输距离（OLT到ONU之间）为20Km，支持光分支级数可达3级，最大分光比为1：16。
我国接入网当前发展的战略重点已经转向能满足未来宽带多媒体需求的宽带接入领域(网络瓶颈之所在)，随着光纤接入技术的发展，光纤接入网将是最能适应未来发展的解决方案，而发展无源光网络技术和产品必将为光纤接入网（OAN）提供最佳的思路和方式。针对APON系统，尽管由于ATM技术本身正处于市场中较为尴尬的地位，但传统的IP网络由于至今尚未完全解决QoS问题，即便是各个电信组织和标准化委员会，都在极力地推荐相应的IPQoS解决方案及建议，但到网络实际应用仍尚有距离，而且传统的IP网络也无法满足电信领域对于电信设备在高可靠性、带宽管理、升级扩容等等方面的要求。因而基于ATM的PON系统仍将在市场中扮演重要的角色。
同时随着用户需求的增加、产品规模的提高，新技术的采用将显著降低每线的设备和安装成本。若年产量达到百万单元，则某些芯片成本可望降低10倍。而且由于APON的标准化程度高，实现分离光器件的集成可能将成本减少95％，APON成本可望比PDH/SDH接入系统低20％---40％。随着未来宽带业务的增加，市场驱动将使光网络宽带接入成为必然趋势。
CHINA通信网组稿
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