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莫等閑,白了少年頭,空悲切。—岳飛
一、接入網(wǎng)在網(wǎng)絡建設中的作用信息網(wǎng)由核心骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)組成,其模型如圖11.1.1所示。由圖可見,接入網(wǎng)處于城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之間,它是大量用戶駐地網(wǎng)進入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁。
圖11.1.1 信息網(wǎng)模型
目前,科學技術的發(fā)展突飛猛進,大量的電子文件不斷產(chǎn)生,隨著經(jīng)濟全球化,社會信息化進程的加快,因特網(wǎng)大量普及,數(shù)據(jù)業(yè)務激烈增長,電信業(yè)務種類不斷擴大,已由單一的電話業(yè)務擴展到多種業(yè)務。窄帶接入網(wǎng)已成為制約網(wǎng)絡向?qū)拵Щl(fā)展的瓶頸。接入網(wǎng)市場容量很大,為了滿足用戶的需求,新技術不斷涌現(xiàn)。接入網(wǎng)是國家信息基礎設施的發(fā)展重點和關鍵,網(wǎng)絡接入技術已成為研究機構(gòu)、通信廠商、電信公司和運營部門關注的焦點和投資的熱點。
二、光接入網(wǎng)技術演進——向?qū)拵Ч饫w接入過度在接入技術方面,窄帶接入逐漸被寬帶接入所取代,最終實現(xiàn)光纖到家;銅纜接入已逐漸被光纜接入所取代。由于無源光網(wǎng)絡(PON)的固有特性,它的安裝、開通和維護運營成本大為降低,使系統(tǒng)更可靠、更穩(wěn)定,因此接入網(wǎng)正在大量應用PON系統(tǒng)。
異步傳輸模式(ATM)技術支持可變速率業(yè)務,支持時延要求較小的業(yè)務,具有支持多業(yè)務多比特率的能力,因此ATM接入系統(tǒng)能夠完成不同速率的多種業(yè)務接入,它既能夠提供窄帶業(yè)務,又能提供寬帶業(yè)務。
隨著因特網(wǎng)的快速發(fā)展,以太網(wǎng)被大量使用,由于市場的推動,以太網(wǎng)技術也得以飛速發(fā)展。20世紀80年代,它僅是一種局域網(wǎng)(LAN)技術,其速率為10Mbit/s。20世紀90年代以后,發(fā)展了交換型以太網(wǎng),并先后推出了快速(100Mbit/s)以太網(wǎng)、吉位(Gbit/s)以太網(wǎng)和100Gbit/s以太網(wǎng),其傳輸介質(zhì)也由雙絞線變?yōu)槎嗄9饫w或單模光纖,它的應用也從LAN發(fā)展到寬域網(wǎng)(WAN)。
2000年12月,以太網(wǎng)設備供應商提出了將PON用于以太網(wǎng)接入的標準研究計劃,這種使用PON的以太網(wǎng)稱為EPON。EPON與APON相比,上下行傳輸速率比APON的高,EPON提供較大的帶寬和較低的用戶設備成本,除幀結(jié)構(gòu)和APON不同外,其余所用的技術與G.983建議中的許多內(nèi)容類似,如下行采用TDM,上行采用TDMA。
提倡EPON的人相信,隨著EPON標準的制定和EPON的使用,在WAN和LAN連接時將減少APON在ATM和IP間轉(zhuǎn)換的需要。
鑒于APON標準復雜,成本高,在傳輸以太網(wǎng)和IP數(shù)據(jù)業(yè)務時效率低,以及在ATM層上適配和提供業(yè)務復雜。而EPON存在兩大致命的缺陷,即帶寬利用率低和難以支持以太網(wǎng)之外的業(yè)務。因此,全業(yè)務接入網(wǎng)(FSAN)組織已制定了一種融合APON和EPON的優(yōu)點,克服其缺點的新的PON,那就是GPON(千兆無源光網(wǎng)絡)。GPON具有吉比特高速率,92%的帶寬利用率和支持多業(yè)務透明傳輸?shù)哪芰?,同時能夠保證服務質(zhì)量和級別,提供電信級的網(wǎng)絡監(jiān)測和業(yè)務管理。
早在2001年IEEE制定EPON標準的同時,全業(yè)務接入網(wǎng)組織開始發(fā)起制定速率超過1Gbit/s的PON網(wǎng)絡標準,即GPON。隨后,ITU-T也介入了這個新標準的制定工作。
2016年2月,ITU-TG.987.2規(guī)范了10Gbit/s無源光網(wǎng)絡(XG-PON)物理媒質(zhì)相關層(PMD)參數(shù),它滿足商用和家用對帶寬的要求。G.987系列標準允許使用多個上行和下行線路速率,XG-PON1規(guī)定下行方向線路速率為9.95328Gbit/s,上行方向為2.48832Gbit/s。
GPON與EPON的主要區(qū)別在二層協(xié)議上,一個采用GPON成幀協(xié)議,一個采用以太網(wǎng)協(xié)議。兩種技術下行均采用廣播方式,上行均采用時分多址(TDMA)方式。
APON、EPON和GPON都是TDM-PON。APON由于自身較低的承載效率以及在ATM層上適配和提供業(yè)務復雜等缺點,現(xiàn)在已漸漸淡出人們的視線。而EPON存在兩大致命的缺陷,即帶寬利用率低和難以支持以太網(wǎng)之外的業(yè)務。GPON雖然能克服上述缺點,但上下行分別均工作在單一波長(上行,1310nm;下行,1490nm),各用戶通過時分方式進行數(shù)據(jù)傳輸。這種在單一波長上為每個用戶分配時隙的機制,既限制了每個用戶的可用帶寬,又大大浪費了光纖自身的可用帶寬,不能滿足不斷出現(xiàn)的寬帶網(wǎng)絡應用業(yè)務的需求。在這種背景下,人們就提出了WDM-PON的技術構(gòu)想。WDM-PON能克服上面所述的各種PON缺點。近年來,由于WDM器件價格的不斷下降,WDM-PON技術本身的不斷完善,WDM-PON接入網(wǎng)應用到通信網(wǎng)絡中已成為可能。相信,隨著時間的推移,把WDM技術引入接入網(wǎng)將是下一代接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。
三、三網(wǎng)融合——接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢