主流有線傳輸接入網(wǎng)技術(shù)綜述

華信郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院 陳 婷

1.前言

目前電信運(yùn)營商的城域網(wǎng)基本是由IP城域網(wǎng)和城域傳送網(wǎng)組成，解決專線、TDM電路及基站等業(yè)務(wù)的傳輸，主要是由城域傳送網(wǎng)完成。

城域傳送網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有基于SDH的多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)/基于WDM的多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)MSTP、彈性分組環(huán)（RPR）和粗波分復(fù)用（CWDM）。而只有MSTP技術(shù)在城域網(wǎng)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。隨著業(yè)務(wù)承載IP化的需求日益增加，分組傳送網(wǎng)技術(shù)（PTN）浮出水面。PTN技術(shù)具有面向連接的傳送特征，以其低成本、高可靠和易維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，在城域網(wǎng)中，逐漸成為在二層匯聚網(wǎng)絡(luò)和承載高級(jí)業(yè)務(wù)的主要技術(shù)。在電信網(wǎng)的寬帶化趨勢(shì)下，接入網(wǎng)的寬帶化最難實(shí)現(xiàn)。而無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的出現(xiàn)，成為接入網(wǎng)寬帶化的希望。從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，由不成功的窄帶PON和APON，發(fā)展到現(xiàn)在的EPON和GPON，逐漸成為主流光接入技術(shù)。

本文將對(duì)以上提到的主流有線接入技術(shù)進(jìn)行具體分析。

2.SDH/MSTP技術(shù)

2.1 SDH/MSTP技術(shù)綜述

SDH/MSTP光纖接入主要為“SDH/MSTP 155Mb/s設(shè)備＋光纖”的模式進(jìn)行大客戶接入。MSTP充分利用了SDH技術(shù)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供保護(hù)恢復(fù)能力和較小的延時(shí)性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)二層、三層的數(shù)據(jù)交換支持，從而構(gòu)成業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的SDH業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。具體有以下的優(yōu)勢(shì)：

1）提供多種物理接口，滿足新業(yè)務(wù)快速接入。

2）基于現(xiàn)有SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以很好地兼容現(xiàn)有技術(shù)，保證現(xiàn)有投資。

3）MSTP采用VC虛級(jí)聯(lián)技術(shù)，有效地利用帶寬并實(shí)現(xiàn)了較小顆粒的帶寬管理。

4）MSTP采用LCAS技術(shù)，保證了在不中斷數(shù)據(jù)流的情況下動(dòng)態(tài)地調(diào)整虛級(jí)聯(lián)的個(gè)數(shù)。

5）MSTP技術(shù)支持網(wǎng)狀、樹型、星型、多環(huán)切接等組網(wǎng)方式，可以提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，便于靈活高效地配置系統(tǒng)環(huán)境。

6）傳輸?shù)母呖煽啃院妥詣?dòng)保護(hù)恢復(fù)功能。

同時(shí)，MSTP也存在不足之處，主要有帶寬利用率較低、提供最大帶寬有限及提供大帶寬時(shí)成本很高等。

但總的來說，MSTP技術(shù)憑借其豐富的接口類型，強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)處理能力和安全的網(wǎng)絡(luò)性能完全可以滿足現(xiàn)行城域網(wǎng)建設(shè)的業(yè)務(wù)需求，基于本地傳輸網(wǎng)的城域數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)思路可以讓運(yùn)營商在獲取運(yùn)營回報(bào)后，再對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

在政府和行業(yè)辦公方面的應(yīng)用，如OA、視頻會(huì)議等，帶寬要求較低（10M或100M）但安全穩(wěn)定性要求高，可利用已有的MSTP網(wǎng)絡(luò)開展，盡量節(jié)省投資。

2.2 SDH/MSTP技術(shù)應(yīng)用組網(wǎng)模型

如圖1所示，MSTP的組網(wǎng)方式主要以環(huán)形為主。這種方式對(duì)用戶點(diǎn)電源要求高，考慮到用戶側(cè)在機(jī)房電源、管理等方面的問題，也建議基站不參與集團(tuán)客戶的組環(huán)，避免由于集團(tuán)客戶側(cè)MSTP設(shè)備的故障影響基站業(yè)務(wù)。分布較為偏遠(yuǎn)、零散的集團(tuán)客戶建議不納入接入環(huán)中，可采用支鏈的方式接入。

3.無源光網(wǎng)絡(luò)（xPON）接入技術(shù)

3.1 GPON技術(shù)綜述

隨著寬帶視頻及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸穩(wěn)定性的要求越來越高，光進(jìn)銅退的趨勢(shì)不可避免，F(xiàn)TTH將成為未來寬帶接入的發(fā)展方向。

GPON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)作為“用戶最后一公里”的光纖接入技術(shù)，在光分支點(diǎn)不需要有源節(jié)點(diǎn)設(shè)備，只需在靠近用戶處安裝無源光分路器，具有節(jié)省光纖資源，節(jié)省機(jī)房投資，綜合建網(wǎng)成本低，維護(hù)成本低，業(yè)務(wù)提供能力強(qiáng)，帶寬資源共享等優(yōu)點(diǎn)，成為FTTH的首選實(shí)現(xiàn)技術(shù)。目前，ITU組織主導(dǎo)的GPON技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，正在逐漸步入規(guī)模商用階段。

表1 GPON接入方式與MSTP方式的比較表

圖1 MSTP組網(wǎng)方式

圖2 PON組網(wǎng)模型

圖3 中小型城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)模型

圖4 大型城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)模型

3.2 GPON的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

PON技術(shù)中主要有A/BPON、EPON和GPON三種技術(shù)，其中A/BPON也基本被淘汰，EPON和GPON技術(shù)是寬帶PON發(fā)展的重點(diǎn)，EPON和GPON技術(shù)由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定組織不同、對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式不同、成熟度等不同因素而分別發(fā)展。但對(duì)于今天的運(yùn)營商，GPON的帶寬和投資回報(bào)率優(yōu)勢(shì)使其很有競(jìng)爭(zhēng)力。

與EPON相比，用GPON部署網(wǎng)絡(luò)的投資回報(bào)率極大地增加了。相同的資金成本，GPON能夠支持更高的可用帶寬效率（高達(dá)93%）、更大的可用帶寬（下行可達(dá)2.3bps）和更多的用戶數(shù)（支持1:64的分光比）。

EPON/GPON是實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。EPON多用于純以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載，成熟度高，成本較低；GPON更適合于TDM/IP共存、QoS要求更高的業(yè)務(wù)承載，成熟度與成本方面與EPON的差距不斷縮小。GPON系統(tǒng)非常適合用來發(fā)展家庭用戶和集團(tuán)用戶的寬帶接入業(yè)務(wù)。

3.3 GPON技術(shù)應(yīng)用組網(wǎng)模型

根據(jù)需求的不同，可選擇FTTB或FTTH/O方式接入用戶：當(dāng)用戶集中、單用戶帶寬需求較小時(shí)，可選擇FTTB方式；當(dāng)用戶分散、單用戶帶寬需求較大時(shí)，可選擇FTTH/O方式。

1）FTTB＋LAN/WLAN

FTTB+LAN/WLAN場(chǎng)景下，OLT部署在局端，集成IAD/AG功能的ONU部署在樓內(nèi)，通過POTS、FE、E1、WLAN等接口為多個(gè)用戶提供數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務(wù)，ONU到用戶的5類線距離在100米以內(nèi)。

2）FTTH/O

FTTH/O場(chǎng)景下，OLT部署在局端，集成IAD/AG功能的ONU部署在家庭/集團(tuán)客戶室內(nèi)，通過POTS、FE、E1、WLAN等接口為用戶提供數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務(wù)。如圖2所示。

4.分組傳送網(wǎng)（PTN）

4.1 PTN技術(shù)綜述

PTN作為以傳送分組業(yè)務(wù)為主的傳送網(wǎng)，能夠滿足分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送的要求，是為了適應(yīng)市場(chǎng)需要而推出的一種能夠有效傳遞分組業(yè)務(wù)，并提供電信級(jí)OAM和保護(hù)的分組傳送技術(shù)。它主要用于多業(yè)務(wù)的環(huán)境，具備TDM/ATMoverPacket的業(yè)務(wù)接入、匯聚和傳送能力及以太網(wǎng)的低成本和統(tǒng)計(jì)復(fù)用的特點(diǎn)，支持時(shí)鐘同步、類似SDH的保護(hù)、以太網(wǎng)端到端的性能監(jiān)控和管理維護(hù)。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）PTN技術(shù)日趨成熟，發(fā)展?jié)摿Υ螅?/p>

2）良好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、豐富的操作維護(hù)（OAM）、快速的保護(hù)倒換、利用網(wǎng)管系統(tǒng)建立連接等；

3）同時(shí)增加了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特性：分組交換、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、采用面向連接的標(biāo)簽交換、分組QoS機(jī)制、靈活動(dòng)態(tài)的控制面；

4）面向IP化的傳送技術(shù)，PTN更適用于3G的IP化接入以及寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。

基于電路交換的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)是通過剛性的分配機(jī)制和單板級(jí)別的IP化來保障TDM業(yè)務(wù)為主、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為輔的高質(zhì)量的安全的傳輸，故其帶寬利用率較低；而內(nèi)核IP化的PTN技術(shù)，具有強(qiáng)大的帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，在面對(duì)突發(fā)性、流量不確定的業(yè)務(wù)沖擊時(shí)更具生命力，當(dāng)TDM業(yè)務(wù)仍然是業(yè)務(wù)主體時(shí)，PTN的承載手段相對(duì)于MSTP解決方案存在成本上的劣勢(shì)。

與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比，PTN良好地繼承了傳統(tǒng)SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)的端到端的OAM管理能力，并可根據(jù)不同的QoS機(jī)制提供差異化服務(wù)，這正是“盡力而為”的傳統(tǒng)以太網(wǎng)所欠缺的。

4.2 PTN技術(shù)應(yīng)用組網(wǎng)模型

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不同，分別按照中小型城域網(wǎng)和大型城域網(wǎng)制定組網(wǎng)模型。

1）對(duì)于中小型城域網(wǎng)組網(wǎng)模型：核心層/匯聚層/接入層均采用分組化城域傳送網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)?，F(xiàn)階段核心、匯聚層宜采用10GE設(shè)備組網(wǎng)，接入層宜采用GE設(shè)備組網(wǎng)。如圖3所示。

2）大中型城域網(wǎng)組網(wǎng)模型：核心層采用WDM/光纖+分組化城域傳送網(wǎng)設(shè)備，匯聚/接入層采用分組化城域傳送網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)?，F(xiàn)階段核心、匯聚層宜采用10GE設(shè)備組網(wǎng)。接入層宜主要采用GE設(shè)備組網(wǎng)，業(yè)務(wù)量較大時(shí)也可少量采用10GE設(shè)備組網(wǎng)。如圖4所示。

5.結(jié)束語

發(fā)展光纖接入是解決接入網(wǎng)寬帶化的最根本和行之有效的辦法。各種光纖接入技術(shù)以其自身的技術(shù)特點(diǎn)，都有其最佳使用場(chǎng)合和時(shí)機(jī)。

MSTP是目前應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)較為成熟的光纖接入技術(shù)，也是近期集團(tuán)客戶接入主要采用的光接入技術(shù)之一，定位于對(duì)QOS要求較高集團(tuán)客戶。而PON以其成本、帶寬優(yōu)勢(shì)，適用于住宅小區(qū)和一般集團(tuán)客戶的接入，這種方式能較快、較好地滿足用戶需求，有效、有序地參與全業(yè)務(wù)接入激烈市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。隨著PTN的成熟商用，可建設(shè)PTN網(wǎng)絡(luò)來代替MSTP，為集團(tuán)客戶提供更大帶寬、更為靈活的接入。

有效地應(yīng)用各種技術(shù)來發(fā)展本地接入網(wǎng)，能更有效地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)利潤最大化。

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