1.光纖用戶現(xiàn)狀

從世界范圍上看，用戶光纖在美國(guó)和日本發(fā)展的比較早，普及率相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高，依據(jù)美國(guó)FTTH協(xié)會(huì)發(fā)表的數(shù)字，到2003年3月底美國(guó)FTTH的用戶數(shù)為3.8萬(wàn)個(gè)家庭，同期日本公布的數(shù)據(jù)，日本約為30.5387萬(wàn)個(gè)家庭。日本是世界上光纖到戶(FTTH)發(fā)展最快的國(guó)家，到2003年12月底，它的FTTH用戶數(shù)已達(dá)到了89萬(wàn)戶,僅用了幾個(gè)月的時(shí)間,它的光纖用戶數(shù)就翻了一番多,它是日本寬帶用戶發(fā)展最為迅猛的一種接入方式。就是日本,目前從絕對(duì)數(shù)量上說(shuō),FTTH的用戶還不多,市場(chǎng)占有率還不高,僅占寬帶用戶總數(shù)的6.53%,但從發(fā)展勢(shì)頭上，它在日本發(fā)展最快，它的發(fā)展前景還是很美好的。如果將別的用戶光纖接入方式一起計(jì)算的話，如FTTC(光纖到路邊)、FTTB(光纖到大樓)、FTTA(光纖到公寓)等，那么現(xiàn)在就可以說(shuō)，用戶光纖接入已相當(dāng)普遍了。但是只有實(shí)現(xiàn)了FTTH，才可以說(shuō)真正實(shí)現(xiàn)了寬帶光纖用戶了，從全世界來(lái)看，F(xiàn)TTH還是個(gè)新生事物，目前還沒(méi)有能成為主流的寬帶用戶接入方式，這主要是單位成本還比較高的緣故。

2.寬帶光纖用戶接入技術(shù)

對(duì)于寬帶光纖接入技術(shù)來(lái)說(shuō)，依據(jù)配線形態(tài)的不同，主要有兩種方式，即單星型(SS: Single Star)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON: Passive Optical Network)。對(duì)于SS方式來(lái)說(shuō)，每戶單獨(dú)占用一纖(乒乓方式)或二纖，用光媒體變換器去實(shí)現(xiàn)通信; 對(duì)于PON方式來(lái)說(shuō)，要在用戶側(cè)設(shè)置光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU: Optical Network Unit)和在局側(cè)設(shè)置光線路終端(OLT: Optical Line Terminal)以及光星型耦合器，現(xiàn)在光星型耦合器最多可有32個(gè)分岐，光星型耦合器到OLT間用一根光纖(乒乓方式)或二根光纖，32個(gè)用戶可以共用，它比SS方式節(jié)約光纖，這便于降低成本，因此，現(xiàn)在說(shuō)到的用戶光纖主要指PON方式。在PON方式中又分為B-PON(Broadband-PON)和G-PON(Ethernet-PON)兩種，下面分別進(jìn)行敘述。

3.在PON方式中的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理
在本方式中主要采用的技術(shù)是，在上行方向(用戶到局側(cè))采用了數(shù)據(jù)同步發(fā)送技術(shù)，在下行方向(局側(cè)到用戶)采用了數(shù)據(jù)識(shí)別技術(shù)，下面分別進(jìn)行說(shuō)明。

4.B-PON系統(tǒng)
B-PON系統(tǒng)過(guò)去被稱作ATM-PON(Asynchronous Transfer Mode base PON)系統(tǒng)，它是以ATM作為基本技術(shù)的PON系統(tǒng)，傳輸速率上行為155Mbit/s，下行傳輸速率為622 Mbit/s;以后又追加了上行傳輸速率可到622 Mbit/s，下行傳輸速率可到1.2Gbit/s，數(shù)據(jù)傳送使用ATM信元。
現(xiàn)在關(guān)于B-PON的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是ITU-T的G.983系列建議。

4.1 B-PON的波長(zhǎng)配置

按照ITU-T G.983.1建議，一對(duì)光纖雙向通信中，上行使用1260～1360nm的波長(zhǎng)，下行使用1480～1580nm的波長(zhǎng)，以防止上、下行通信的干擾。還有，關(guān)于下行方向的波長(zhǎng)分配，ITU-T在G.983.3建議中，對(duì)數(shù)據(jù)通信的波長(zhǎng)作了新的規(guī)定，現(xiàn)在OLT～ONU使用的波長(zhǎng)規(guī)定為1480～1500nm，其余的波長(zhǎng)規(guī)定為將來(lái)的業(yè)務(wù)用。在下行波長(zhǎng)分配中，預(yù)留了數(shù)據(jù)通信和別的業(yè)務(wù)發(fā)展空間，這對(duì)現(xiàn)有通信不會(huì)產(chǎn)生影響，但為下行廣播式通信地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。圖3下部為圖像通信形態(tài)，由于WDM的作用，實(shí)現(xiàn)了波分復(fù)用，可向多個(gè)用戶提供圖像服務(wù)。

4.2 B-PON的帶寬控制
B-PON系統(tǒng)的一個(gè)重要特征就是它可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要去提供帶寬。ITU-TG.983.1，2建議中，ONU~OLT的上行方向的帶寬是固定的，它適合于專用線用戶的通信，在這種方式下，某個(gè)ONU即使不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，該ONU的帶寬別的ONU也不能占用。

為了實(shí)現(xiàn)更高的帶寬利用率，ITU-T推出了能夠?qū)ι闲袔�寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配的(DBA: Dynamic Bandwidth Assignment)G.983.4建議，如圖4(b)所示。

在動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)方式中，由ONU發(fā)出的帶寬要求，被送到OLT帶寬要求管理模塊，再經(jīng)分配帶寬計(jì)算模塊計(jì)算，確定該ONU的上行帶寬，同時(shí)帶寬監(jiān)視模塊對(duì)各ONU的上行帶寬進(jìn)行監(jiān)視，這樣各ONU的上行帶寬就會(huì)被自動(dòng)進(jìn)行更新，因?yàn)楦�新周期很短，所以可以說(shuō)帶寬大體上是實(shí)時(shí)變動(dòng)的(動(dòng)態(tài)帶寬分配)。該方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以保證最低帶寬要求，它不單帶寬利用率高，而且對(duì)業(yè)務(wù)的帶寬控制成為可能，這就為重要業(yè)務(wù)的帶寬給予了保證。

關(guān)于B-PON下行方向的通信，同前述的一樣，OLT以廣播方式向ONU發(fā)送數(shù)據(jù)，而每個(gè)ONU只能將屬于自己的數(shù)據(jù)檢索出來(lái)，并把別的數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄。

5.G-PON系統(tǒng)
G-PON系統(tǒng)在ONU～OLT之間傳輸?shù)牟皇茿TM信元，而是以太網(wǎng)幀信息，目前從速率上主要有兩種，即(G-PON: Gigabit Ethernet PON) Gbit/s和(E-PON)100Mbit/s。由于G-PON和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的親和性較好，因此受到廣泛地歡迎，這和B-PON相比，在應(yīng)用上有很大方便，B-PON不能直接到桌面，而G-PON卻可以直接到桌面，因此成為發(fā)展的重點(diǎn)。但是由于以太網(wǎng)幀長(zhǎng)是可變的，因而對(duì)上行帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制就比較困難了，這是它的缺點(diǎn)。

5.1 G-PON的波長(zhǎng)配置
和B-PON的G.983.3建議相同，對(duì)于E-PON的上行波長(zhǎng)也是規(guī)定為1260~1360nm,下行波長(zhǎng)規(guī)定為1480~1500nm，以防止上、下行方向間的干擾，還有與B-PON一樣，在下行方向1500nm以上的波長(zhǎng)段，考慮用作圖像等通信用。

5.2 G-PON的帶寬控制
關(guān)于G-PON的帶寬控制，采用多點(diǎn)控制協(xié)議(MPCP: Multi Point Control Protocol)去實(shí)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)高帶寬利用率、低時(shí)延，也和B-PON一樣，采用了動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)技術(shù)，動(dòng)態(tài)帶寬分配算法正在研討中。

6.B-PON、G-PON標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)向
B-PON、G-PON系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要是由ITU-T去完成，從應(yīng)用角度考慮，G-PON雖然起步較晚，但發(fā)展更快，它的標(biāo)準(zhǔn)化工作也基本上達(dá)到實(shí)用化水平。

6.1 B-PON的標(biāo)準(zhǔn)化工作
ITU-T到現(xiàn)在為止進(jìn)行了各種用戶光纖接入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，它的代表就是B-PON的標(biāo)準(zhǔn)化。
B-PON是上行最大速率為155Mbit/s、下行最大速率為622Mbit/s的PON系統(tǒng)。它使用ATM信元，對(duì)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)等形形色色的業(yè)務(wù)都能收容，它的標(biāo)準(zhǔn)化工作表示在G.983系列建議中，詳見(jiàn)表1。

6.2 新標(biāo)準(zhǔn)誕生的必要性
在B-PON最新標(biāo)準(zhǔn)中，上行方向的最大速率為622Mbit/s、下行信號(hào)的最大速率為1.2Gbit/s。但是從物理層面上看，在上行方向的速率比622Mbit/s再高的話，在技術(shù)上就會(huì)給同步工作帶來(lái)很大的難度，同時(shí)從應(yīng)用角度來(lái)看，雖然B-PON也能收容IP等業(yè)務(wù)，但要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，效率低，而且還不能夠到桌面，為此，千兆比系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，它的研究工作是由2001年4月開始的。

6.3 G-PON系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作
因?yàn)樾碌墓饫w接入系統(tǒng)具有千兆比的傳輸容量，因此被稱為G-PON，它的標(biāo)準(zhǔn)化工作可分為3個(gè)層次，詳見(jiàn)圖5。

6.3.1 G-PON業(yè)務(wù)應(yīng)用 (GSR:G-PON Service Requirement)層

實(shí)際上通信公司對(duì)使用G-PON的要求，主要是承載業(yè)務(wù)、速率和光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN: Optical Distribution Network)等條件。

6.3.2 G-PON 傳送 (GTC:G-PON Transmission Convergence Layer)層對(duì)PON區(qū)間的信號(hào)幀結(jié)構(gòu)和OLT-ONU間的控制指令等的規(guī)定。

6.3.3 G-PON物理媒體層(GPM:G-PON Physical Medium Dependent) 對(duì)G-PON系統(tǒng)光收、發(fā)信規(guī)則(輸出功率、眼圖等)的規(guī)定。

像上述的那樣，因?yàn)榉殖闪?個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，所以就可以分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，以及像后述的那樣，容易實(shí)現(xiàn)與其它標(biāo)準(zhǔn)的配合，下面對(duì)上述3個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行描述。

6.4 GSR
GSR是G-PON的業(yè)務(wù)應(yīng)用層，是 G-PON系統(tǒng)所應(yīng)該滿足的業(yè)務(wù)條件，為了能夠滿足該條件就變成了對(duì)GPM和GTC地研討了。依據(jù)美國(guó)、歐洲和日本等國(guó)的通信公司對(duì)GSR的研討結(jié)果，得出的結(jié)論，它主要集中在要收容什么樣的業(yè)務(wù)、必要的傳輸速率是多少、必要的傳輸距離是多少等。

對(duì)G-PON的基本要求是，在將來(lái)能夠?qū)�B-PON系統(tǒng)進(jìn)行置換，因此，G-PON也要能適應(yīng)B-PON的條件要求，特別是用1對(duì)光纖可以收容所有的業(yè)務(wù)，即把收容全業(yè)務(wù)為目標(biāo)。近年IP發(fā)展異軍突起，數(shù)據(jù)終端設(shè)備(用戶的PC機(jī)等)也要具備以太網(wǎng)接口成為主流，但是模擬電話和T1/E1專線業(yè)務(wù)作為通信公司的主要業(yè)務(wù)還沒(méi)有改變，這就要求G-PON用1對(duì)光纖可完全能夠收容IP數(shù)據(jù)、模擬電話和專線等。

作為傳輸速率，下行方向(OLT-ONU)規(guī)定為1.2G/2.4Gbit/s，上行方向規(guī)定為155M/622M/1.2G/2.4Gbit/s。由于IP業(yè)務(wù)、因特網(wǎng)接入是主流，而它的業(yè)務(wù)不對(duì)稱性是很大的特點(diǎn)，所以下行方向的話務(wù)量就占到一大半。還有，若提高上行方向的傳輸速率，則必須提升使用的光發(fā)送、接受器件的性能，這就會(huì)使成本上升。因而，從實(shí)際情況出發(fā)，這就確定下行方向速率比上行方向速率高，作為GSR(General characteristicsfor Gigabit-capable Passive Optical Networks)標(biāo)準(zhǔn)的ITU-T G.984.1建議已于2003年3月完成。

6.5 GPM
GPM是G-PON物理媒體層(相當(dāng)于OSI參考模型的第一層)，所謂物理媒體層實(shí)際上是由與光纖相連接的光/電變換器以及電信號(hào)的數(shù)據(jù)讀取器等構(gòu)成，它具有把在光纖上流通的光信號(hào)傳送到2層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及將2層傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的作用。

GPM光信號(hào)的速率依據(jù)OLT-ONU間的發(fā)送、接收電平差(功率預(yù)算)，按照ITU-T G.982的建議要求，將G-PON分成A/B/C等級(jí)別，并對(duì)各級(jí)別的發(fā)送、接收信號(hào)進(jìn)行規(guī)定。但是， 在現(xiàn)階段技術(shù)上對(duì)于上行信號(hào)為2.4Gbit/s的研討還不夠充分，這是留給今后的課題了。

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