廣電光纖與廣電通信接入技術(shù)探究

邢建國

【摘要】廣電光纖屬于當(dāng)前信息傳輸?shù)囊环N有效手段，得到了廣泛的應(yīng)用。為此，本文著重分析了廣電光纖的通信技術(shù)，并對常見的接入技術(shù)進(jìn)行了分析與比較，研究可取之處以及未來發(fā)展趨勢，以期更好地推動廣電光纖通信接入技術(shù)的高速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】廣電光纖;廣電通信;接入技術(shù)

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.02.013

隨著網(wǎng)絡(luò)信息的快速發(fā)展，我們的生活正逐步向信息化、智能化的方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信也必然會成為未來社會發(fā)展的主流趨勢之一。光纖通信技術(shù)屬于當(dāng)前最主要的信息傳輸技術(shù)，具有良好的安全性與穩(wěn)定性，不僅能夠承受大容量通信的傳輸，也可以遠(yuǎn)距離傳輸，抗干擾性強(qiáng)。廣電光纖通信技術(shù)是在目前信息傳播多元化與傳播難度系數(shù)更大的基礎(chǔ)上形成的，常用的接入技術(shù)有多種，本文就廣電光纖通信接入技術(shù)進(jìn)行論述，以供參考。

1. 光纖接入技術(shù)的概述

1.1 概念分析

光纖接入技術(shù)的英文名稱是FiberAccess（縮寫為FA），從其發(fā)展實質(zhì)來看可將其視為一種寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵理念就是通過光纖技術(shù)完成客戶與局面設(shè)備的連接。就我國光纖接入技術(shù)現(xiàn)狀來看，具體包括兩種技術(shù)，分別是ON技術(shù)與PON技術(shù)。有無源光是這兩項技術(shù)的核心區(qū)別。當(dāng)前國內(nèi)大部分網(wǎng)絡(luò)用戶使用的技術(shù)主要是ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、SDH技術(shù)，這使得ON技術(shù)具備一定的應(yīng)用基礎(chǔ)。然而伴隨科技的快速發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)臅r效性與完整性提出了越來越嚴(yán)格的要求，因此傳統(tǒng)寬帶接入技術(shù)顯得滯后，正逐步被光纖接入技術(shù)所取代。

1.2 該技術(shù)具有的優(yōu)點

相較于常規(guī)電纜接入技術(shù)而言，光纖接入技術(shù)具有不少優(yōu)點：一是容量大。對比數(shù)據(jù)傳輸頻率，光纖比電纜要高出7～8個數(shù)量級，因而，光纖接入技術(shù)的開發(fā)容量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電纜接入的開發(fā)容量;二是體積小，光纖接入設(shè)備大部分體積都小，方便運輸與安裝;三是衰減小，與電纜衰減相比，光纖衰減至少要低1個數(shù)量級;四是抗干擾性好。雷電、強(qiáng)電、電氣信號、電磁脈沖等因素很難影響到光纖信號傳輸，因此光纖接入設(shè)備大多有良好的保密性;五是節(jié)省金屬材料。通信電纜的原材料主要是銅、鋁、鉛等金屬，需要消耗一定的金屬資源，但是光纖的原材料屬于非金屬材料，因而可以節(jié)約金屬資源。六是擴(kuò)容方便。

2. 光纖通信接入技術(shù)分析

2.1 基于SDH的有源光網(wǎng)絡(luò)

由于骨干網(wǎng)的信息傳輸容量明顯擴(kuò)大，傳輸網(wǎng)的接入方式也更加多元化。從技術(shù)角度來分析，接入層通常對帶寬有較高的要求，一般要求提供IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)、TDM業(yè)務(wù)方能進(jìn)行傳輸。為此，選擇SDH系統(tǒng)作為光纖接入的基礎(chǔ)，可以為IP業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)等提供可靠的傳輸系統(tǒng)。這能消除接入層在信息傳輸過程中所暴露出的不足，從而完成對上述業(yè)務(wù)的傳輸。通過SDH技術(shù)的應(yīng)用可以獲得高質(zhì)量的性能與可靠性，這是因為光接口、網(wǎng)管與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠急容^可靠。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)接口的映射還需要接入網(wǎng)提供支持。IP業(yè)務(wù)的傳輸主要是利用SDH系統(tǒng)的凈負(fù)荷去完成，從而讓該系統(tǒng)可以實現(xiàn)IP接入。具體來講，IP接入的實現(xiàn)方式包括三種，鏈路接入規(guī)程、點到點協(xié)議、通用成幀規(guī)程。從本質(zhì)上來看，該系統(tǒng)采用的是無連接網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，因為SDH的全網(wǎng)狀連接適用于無連接網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可以讓業(yè)務(wù)運營方減少帶寬支出。SDH具有二層交換與資源優(yōu)化的特點，因此，利用SDH的光網(wǎng)絡(luò)容量、低協(xié)議開銷，將其與高帶寬效率相融合，就可獲得成本低、高速的光纖接入解決方案。在SDH的幀映射過程中大多采用LAPS協(xié)議幀，通過把以太網(wǎng)的MAC幀轉(zhuǎn)換成LAPS協(xié)議幀，然后把LAPS協(xié)議幀映射到SDH幀內(nèi)，從而完成SDH的幀映射。由此可知，SDH技術(shù)可以消除原有技術(shù)在傳輸信息方面的弊端，并為SDH接入提供相關(guān)技術(shù)支持。不過現(xiàn)實中SDH技術(shù)目前只能將光纖設(shè)置到樓或到路邊，還無法真正實現(xiàn)光纖到戶。為達(dá)到光纖到戶的目標(biāo)，單純采用SDH技術(shù)是難以實現(xiàn)的，還應(yīng)借助PON等技術(shù)，圖1為有源光接入的主要結(jié)構(gòu)。

2.2 基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)

分析APON系統(tǒng)可知，它除了可以提供ATM接口以外，還可以提供以太網(wǎng)接口、電路接口等仿真接口。因此，該系統(tǒng)的業(yè)務(wù)靈活性與透明性都很好，可適用于不同速率與制式的信號。APON上行一般選擇TDMA技術(shù)，下行一般選擇TDM技術(shù)，而且上行速率最高為150M，下行速率最高為600M，因此，光纖寬帶用戶可以獲得較好的高速接入體驗。該系統(tǒng)所采用的結(jié)構(gòu)形式為無源點到多點，相較于傳統(tǒng)的點到點光傳輸系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)所用的結(jié)構(gòu)形式不僅能讓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更簡約，而且也能節(jié)約光纖資源。光分配網(wǎng)絡(luò)不會用到有源器件，從而避免了雷電、電磁等自然因素對外部設(shè)備造成干擾。可見，光分配網(wǎng)絡(luò)不僅簡單、可靠性好，而且維護(hù)簡單，使得外部設(shè)備與寬帶線路出現(xiàn)問題的幾率明顯減少，確保寬帶設(shè)備能夠穩(wěn)定可靠運行。APON系統(tǒng)是基于ATM技術(shù)所發(fā)展而來的，因而具備ATM的相關(guān)功能，如異步傳輸、統(tǒng)計復(fù)用等功能，可以利用有限的寬帶，從而讓系統(tǒng)信息資源得到更充分的利用。APON業(yè)務(wù)的開發(fā)一般涉及多個階段。開發(fā)初期階段通常重點是開發(fā)VP專線業(yè)務(wù)。APON所使用的設(shè)備比傳統(tǒng)的專線業(yè)務(wù)設(shè)備更具有優(yōu)勢，不僅系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且體積小，成本少，省電。開發(fā)中期階段主要開發(fā)相關(guān)仿真業(yè)務(wù)，包括一次群電路與二次群電路等，同時，完成企業(yè)電話與企業(yè)數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。開發(fā)末期則對以太網(wǎng)接口進(jìn)行優(yōu)化，并完成互聯(lián)網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)的開發(fā)工作（見圖2）。

2.3 基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)

Passive Optical Network（縮寫為“PON”）技術(shù)屬于廣電光纖技術(shù)發(fā)展的基本理論，其突出優(yōu)點在于在配線網(wǎng)絡(luò)的過程中不需要電子元件與電子的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)一對多點的信息傳輸。這有助于解決傳統(tǒng)大容量信息傳輸過程中對接入技術(shù)造成的損耗問題。當(dāng)前，PON技術(shù)的兩個發(fā)展方向為EPON與GPON。伴隨以太主干網(wǎng)與城域環(huán)的快速發(fā)展，EPON成為全光網(wǎng)體系中最理想的接入方式。因為EPON無需色織任何協(xié)議，操作簡單便利，發(fā)射的光信號可以自動準(zhǔn)確地將信息傳輸給每個用戶，而用戶收到的信息也可以準(zhǔn)確傳輸至系統(tǒng)的中心網(wǎng)絡(luò)，而且所用芯片的價格也比GPON的芯片價格更低。因此，當(dāng)前EPON技術(shù)有著較好的受眾市場。與EPON技術(shù)相比，GPON技術(shù)所擁有的優(yōu)勢就是可以支持不同類型的速率，因而能更高效地傳輸需要計算的數(shù)據(jù)信息。從當(dāng)前速率的應(yīng)用來看，GPON技術(shù)也有著很好的應(yīng)用基礎(chǔ)。若將來通過相關(guān)技術(shù)革新手段來解決GPON技術(shù)成本過高的問題，那么，該技術(shù)就能得到更好的普及應(yīng)用。原因主要是GPON的幀結(jié)構(gòu)為125s，具備運行TDM業(yè)務(wù)的相關(guān)基礎(chǔ)，有較好的兼容性，而且在以太網(wǎng)與時鐘同步領(lǐng)域也有著較好的應(yīng)用空間。盡管EPON技術(shù)比GPON技術(shù)更具成本優(yōu)勢，但是從技術(shù)性能層面來看，就略遜一籌。EPON的物理層一般采用的是以太網(wǎng)物理層，此種物理層的速率較高，在千兆以上。就傳輸機(jī)制來看，通過MAC控制命令實現(xiàn)對光線路終端的數(shù)據(jù)通信與TDM通信。EPON的第二層一般選擇的是全雙工技術(shù)，可充分利用帶寬。因此，使用PON技術(shù)無需用到機(jī)房，而且也能減少運營成本與維護(hù)成本。

3. 廣電光纖通信接入技術(shù)發(fā)展展望

網(wǎng)絡(luò)正迅速普及，成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾徊糠帧＿@讓網(wǎng)絡(luò)的運用范圍越來越廣，各行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)的依賴程度也明顯增強(qiáng)。廣電光纖接入技術(shù)具有成本少，信息傳輸快，遠(yuǎn)距離傳輸信息等優(yōu)勢，在智能化小區(qū)建設(shè)中有著良好的發(fā)展空間?？梢灶A(yù)計在今后很長一段時間內(nèi)，廣電光纖通信接入技術(shù)可以成為一種主流的信息接入方式，占據(jù)更多的廣電通信市場份額，并為廣電運營商帶來更多的效益。從這一層面來看，該技術(shù)也必將得到更多的經(jīng)濟(jì)支持，從而實現(xiàn)技術(shù)的更新?lián)Q代。

4. 小結(jié)

總而言之，在信息高速發(fā)展的今天，中國通信技術(shù)更新?lián)Q代頻繁，對我們的生活產(chǎn)生了深刻的影響。政府與有關(guān)部門應(yīng)重視通信傳輸與接入技術(shù)的發(fā)展，加大政策、資金、技術(shù)方面的支持力度，為光纖通信接入技術(shù)的深入發(fā)展奠定好基礎(chǔ)。同時，相關(guān)企業(yè)也要組織技術(shù)人員加強(qiáng)對技術(shù)、設(shè)備方面的攻關(guān)與鉆研，不斷優(yōu)化光纖通信接入技術(shù)，讓光纖通信技術(shù)得到更好的發(fā)展。

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