光纖通信系統(tǒng)技術的發(fā)展與展望
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關鍵詞 光纖通信 WDM EPON GPON
1、引言
世紀之初，由于網絡泡沫、光纖泡沫和3G|0">3G泡沫的破滅使世界電信業(yè)陷入了空前的困境，光纖通信首當其沖。幸運的是，電信的內在需求沒有根本改變，人們沒有少打電話，也沒有少上網，短信業(yè)務如火如荼，網絡電視(IPTV|0">IPTV)業(yè)務蓄勢待發(fā)，電信業(yè)務市場仍然繼續(xù)成長，世界網絡帶寬需求的年增長率依然高達50%-100%，而我國在過去幾年里的干線業(yè)務量和帶寬需求的年增長率超過200%。然而，泡沫引起的困境只是放慢了發(fā)展的速度，絕不會也不可能停止電信技術和業(yè)務的發(fā)展進程，電信業(yè)經過幾年的調整后正開始步入正常的理性發(fā)展軌道。下面僅對光纖通信系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢作簡要總結和展望。
2、SDH向下一代融合的低成本多業(yè)務平臺轉型
SDH依然是電信網的主導傳送體制。然而，由于WDM的出現(xiàn)和發(fā)展，SDH的作用和角色有了很大轉變。在長途干線網上，SDH的作用已經降低為WDM層的客戶層，其角色正開始向網絡邊緣轉移。鑒于網絡邊緣復雜的客戶層信號特點，SDH必須從純傳送網轉變?yōu)閭魉途W和業(yè)務網一體化的多業(yè)務平臺，即融合的多業(yè)務節(jié)點。其出發(fā)點是充分利用大家所信任的SDH技術，特別是其保護恢復能力和確保的延時性能，加以改造以適應多業(yè)務應用，支持層2乃至層3的數(shù)據智能，構成業(yè)務層和傳送層一體化的多業(yè)務傳送平臺(MSTP|0">MSTP)。
近幾年，隨著網絡中數(shù)據業(yè)務份量的持續(xù)加重，SDH多業(yè)務平臺正逐漸從簡單地支持數(shù)據業(yè)務的固定封裝和透傳的方式向更加靈活有效支持數(shù)據業(yè)務的下一代SDH系統(tǒng)演進和發(fā)展。最新的發(fā)展是支持集成通用組幀程序(GFP)、鏈路容量調節(jié)方案(LCAS)和自動交換光網絡(ASON|0">ASON)標準。
GFP是一種可以透明地將各種數(shù)據信號封裝進現(xiàn)有網絡的通用標準信號適配映射技術，簡單靈活，開銷低，效率高，有利于多廠家設備互聯(lián)互通，能夠對用戶數(shù)據實施統(tǒng)計復用，還有QoS機制。此外，利用簡化任意字節(jié)塊每次的處理過程，GFP降低了對數(shù)據鏈路映射和去映射過程的處理要求。利用現(xiàn)代光通信的低誤碼特性，GFP還進一步降低了接收機實施復雜性、設備尺寸和成本，使GFP特別適合于高速傳輸鏈路應用，例如點到點SDH鏈路、OTN中的波長通路以及暗光纖應用。
LCAS則定義了一種可以平滑地改變傳送網中虛級聯(lián)信號帶寬的方法，以自動適應有效業(yè)務帶寬，信令傳輸由普通的SDH網元和網管系統(tǒng)完成。采用LCAS的最大優(yōu)點在于有效凈負荷可以自動映射到可用的VC上，這意味著帶寬的調整是連續(xù)的，不僅提高了帶寬指配速度，對業(yè)務無損傷，而且當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以動態(tài)調整系統(tǒng)帶寬，無須人工介入，還可以在保證服務質量的前提下明顯提高網絡利用率。
ASON可以動態(tài)地實施連接建立和管理，使網絡具有自動選路和指配功能。若下一代的SDH多業(yè)務平臺能將上述VC級聯(lián)，GFP，LCAS和ASON幾種標準功能集成在一起，再配合核心智能光網絡的自動選路和指配功能，則不僅能大大增強自身靈活有效支持數(shù)據業(yè)務的能力，而且可以將核心智能光網絡的智能擴展到網絡邊緣，增強網絡的智能范圍和效率。
最后，由于在城域網領域正面臨光以太網的競爭壓力，迫使MSTP在降低設備成本和提高業(yè)務提供靈活性上繼續(xù)改進。重要的趨勢之一是結合MPLS|0">MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向網絡邊緣擴展，從而可以充分利用MPLS靈活跨域支持數(shù)據聯(lián)網的一系列優(yōu)點。
3、光以太網的挑戰(zhàn)與新發(fā)展
光以太網是一類光纖上運行的新型以太網技術，源于局域網。從結構上看，以太網是一種端到端的解決方案，在網絡各個部分統(tǒng)一處理二層交換、流量工程和業(yè)務配置，省去了網絡邊界處的格式變換。其次，以太網的擴展性很好，在網絡邊緣通過改變流量策略參數(shù)即可迅速按需以1Mbit/s的帶寬顆粒逐步提供所需的帶寬，從10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應用在網絡各個層面上，因此網絡管理可以大大簡化，新業(yè)務可以拓展得更快。
總的看，以太網多業(yè)務平臺最適合IP/以太網業(yè)務量占絕對主導的網絡應用場合，也可以在IP/以太網業(yè)務量足夠大的中小城市作為獨立的IP城域網應用，還可以在IP/以太網業(yè)務量很大的大中城市作為IP城域網的匯聚和接入層應用，核心則為高端路由器。一些改進的新型光以太網正在逐漸應用于城域網多業(yè)務平臺。
然而，歷史上以太網源于局域網，不必考慮QoS問題，當試圖擴展應用到公用電信網時需要提供隨用戶而異的QoS和服務等級合同(SLA)機制，目前傳統(tǒng)以太網還沒有可靠的機制能保證端到端的抖動和延時性能，難以提供實時業(yè)務所需要的全網范圍的標準QoS指配能力和多用戶共享節(jié)點和網絡所必須的計費統(tǒng)計能力。其次，以太網原來是為局域網用戶內部應用設計的，缺乏安全機制保證，當擴展到MAN和WAN以后，需要開發(fā)新的更可靠的安全機制。第三，源于局域網環(huán)境的以太網的OAMP能力很弱。在公用電信網中，必須有效地運行和維護大規(guī)模的地理分散的網絡，需要有很強的OAMP能力和網絡級的管理能力和視野乃至商務贏利模式。第四，傳統(tǒng)以太網交換機的光口是以點到點方式直接相連的，省掉了傳輸設備，不具備內置的強大故障定位能力和完備的性能監(jiān)視能力，使以太網中發(fā)生的故障難以診斷和修復，特別是復雜的大網很難辦。傳統(tǒng)以太網主要靠生成樹(STP)或快速生成樹(RSTP)實施保護，需要至少數(shù)秒的時間才能收斂，難以傳送電信級的語音數(shù)據業(yè)務。第五，以太網中光纖線路成本隨網絡規(guī)模的擴大和節(jié)點數(shù)的增加而迅速增長，其網絡成本對于復雜的大型電信級網絡是否合算還是個未知數(shù)?？傊挥型咨频亟鉀Q了上述主要問題后，以太網才能作為真正的多業(yè)務平臺應用于大型公用電信網環(huán)境，提供電信級的各類業(yè)務。
近來，光以太網的發(fā)展很快，一些最新的技術解決方案已經解決或部分解決了某些上述問題，對傳統(tǒng)以太網技術進行了較大的改進，已能提供多種業(yè)務，具有一定的QoS能力和網管能力，具備較高的生存性，不少技術已能提供50ms的快速保護倒換時間，有些技術還采用了數(shù)字包封器，利用前向糾錯(FEC)和同步技術來改進系統(tǒng)性能，延伸傳輸距離。簡言之，一些新型光以太網技術正逐漸具備公用電信網所要求的必備功能和性能。除了大家比較熟悉的傳統(tǒng)以太網技術的擴展和增強技術，例如Q in Q(SVLAN)外，各種標準化組織和廠家開發(fā)了很多新型光以太網技術及其質量改進和保證標準，諸如彈性分組環(huán)(RPR)，多業(yè)務環(huán)(MSR)，MAC in MAC封裝，虛擬專用局域網業(yè)務(VPLS)等，各有特點。下面簡要介紹MAC in MAC封裝和VPLS這兩種最典型的新型光以太網技術。
所謂Mac in Mac封裝是將用戶的以太網數(shù)據幀再封裝一個運營商的以太網幀頭，形成兩個Mac地址。其中，用戶的Mac地址存儲在運營商的以太網幀中，核心網并不知道用戶的Mac地址，只根據運營商的Mac地址來轉發(fā)流量?？梢?，Mac in Mac封裝方式完全屏蔽了用戶側的信息(包括MAC地址、用戶VLAN和生成樹)，隔離了核心網，減輕了用戶Mac地址對核心網轉發(fā)表的壓力；提高了網絡擴展性，改進了網絡安全性，增強了業(yè)務擴展性。其次，由于Mac in Mac采用二層封裝技術，無需復雜的信令機制，設備成本、建網成本和運維成本均較低。最后，采用Mac in Mac封裝方式，對下可以接入VLAN或SVLAN，對上可以與VPLS或其它VPN|0">VPN業(yè)務互通，具有很強的靈活性。
VPLS則是在點到點MPLS基礎上進一步發(fā)展而成的多點互聯(lián)的二層VPN技術。從用戶角度，仿佛所有站點都連至一個專有LAN。從業(yè)務提供商角度，可以重新利用IP/MPLS基礎設施來提供多種業(yè)務。這種技術基于MPLS，獨立于具體物理拓撲，可以利用MPLS的流量工程實現(xiàn)資源配置的最佳化；VPLS利用FRR代替以太網的STP和RSTP保護，可以實現(xiàn)50ms的保護倒換；VPLS還支持2/3/4層可擴展的訪問控制列表(ACL)能力和每用戶的ACL控制，提供了較安全的控制和策略機制；VPLS具有良好的二層匯聚能力，支持的用戶數(shù)量突破了傳統(tǒng)以太網的4096個VLANID的限制；VPLS提供層次化的VPLS(H-VPLS)，改進了擴展性；VPLS能夠區(qū)分并保證每用戶中的不同業(yè)務流量，網絡業(yè)務配置簡單，業(yè)務提供快；VPLS還具有清晰的業(yè)務提供者和用戶駐地網之間的界限，便于管理。當然上述特點的獲取不是免費的，由于VPLS使用三層協(xié)議建立信令，設備成本高，運維復雜，部分抵消了以太網的低成本優(yōu)勢。
可以預計，隨著網絡中IP/以太網業(yè)務量的日益增加以及基于以太網技術的新型解決方案的不斷出現(xiàn)，光以太網多業(yè)務平臺在城域網中的應用將會越來越多。
4、40Gbit/s系統(tǒng)的發(fā)展、挑戰(zhàn)及應用
目前，10Gbit/s系統(tǒng)已大批量裝備網絡，不少電信公司已開始進行40Gbit/s系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗。從網絡應用看，帶10Gbit/s接口的路由器已經大量應用，帶40Gbit/s接口的路由器也已經問世。為了提高核心網的效率和功能，核心網的單波長速率向40Gbit/s發(fā)展是合乎邏輯的?？偟目矗捎?0Gbit/s傳輸?shù)闹饕獌?yōu)勢有：
(1)可以更有效地使用傳輸頻帶，頻譜效率較高；
(2)如果40Gbit/s的成本降到10Gbit/s實際成本的2.5倍以下時，就達到了合理應用點，就有條件實現(xiàn)規(guī)模商用，降低傳輸成本；
(3)由于只用一個網元代替了四個網元，減少了OAM的成本、復雜性以及備件的數(shù)量；
(4)提高了核心網的效率和功能。
然而，單路波長的傳輸速率會受限于集成電路材料的電子和空穴的遷移率；還受限于傳輸媒質的色散和極化模色散；最后還受限于所開發(fā)系統(tǒng)的性能價格比是否合算。目前看來，材料問題已不是主要限制，但后兩項限制成為這一速率的實用化瓶頸。
從實際應用看，對于40Gbit/s傳輸系統(tǒng)，必須用外調制器；能具備足夠輸出電壓驅動外調制器的驅動集成電路還不夠成熟；沿用多年的NRZ調制方式能否有效可靠地工作于40Gbit/s還沒有把握，起碼長途傳輸是很困難的，必須轉向性能更好的普通歸零(RZ)碼乃至調制效率更高的其他調制方式，例如載頻抑制的RZ(CS-RZ)碼，差分相移鍵控RZ(DPSK-RZ)碼，啁啾的RZ(CRZ)碼，超級CRZ(SuperCRZ)碼，雙二進制碼(D-RZ)，偽線性RZ碼，光孤子(Soliton)調制方式等。
除了技術因素外，經濟上是否可行是必須考慮的關鍵因素，從歷史經驗看，只有成本降到2.5倍以內才有可能獲得規(guī)模應用。理論上，40Gbit/s系統(tǒng)應用的理想場合仍然是長途網，因為長途網需要最大的容量和最低的比特傳送成本。然而，由于前幾年的大規(guī)模建設，盡管目前我國干線網絡的波道利用率已經超過70%，但是光纖利用率不到30%，SDH電路利用率不到50%，因而只需要波分復用層面上擴容即可，光纜網的總體容量依然有余，并不需要立即全面升級到40Gbit/s速率。另一個需要認真考慮的因素是光纜的極化模色散特性。如果說我國光纜網的極化模色散特性除了少數(shù)路由外在支持10Gbit/s傳輸方面還基本可行的話，那么當速率提高到40Gbit/s后，由于PMD受限的傳輸距離將隨傳輸速率的平方關系成反比例而減少，傳輸距離將減少16倍，而且二階極化模色散的影響變大。我國光纜網的極化模色散特性究竟能否有效支持40Gbit/s的長距離傳輸，還需要先進行大規(guī)模的實地測試后才能搞清。
然而，對于短距離傳輸，無須色散補償、光放大器和外調制器，40Gbit/s系統(tǒng)具有最低的單位比特成本，上述問題不是障礙。40Gbit/s的應用完全可以由短距離互聯(lián)應用開始，包括端局內路由器、交換機和傳輸設備間的互聯(lián)，乃至擴展至城域網范圍和短距離長途應用。
5、超長距離波分復用系統(tǒng)的發(fā)展
由于技術上的重大突破和市場的驅動，這幾年波分復用系統(tǒng)發(fā)展十分迅猛。目前，1.6Tbit/sWDM系統(tǒng)已經大量商用。WDM系統(tǒng)為了盡量減少電再生點的數(shù)量，降低初始成本和運營成本，改進可靠性以及應付IP業(yè)務越來越長的落地終結距離，全光傳輸距離也在大幅度擴展，從目前的600km左右擴展到2000km以上，主要的使用技術有分布式喇曼放大器、超強前向糾錯技術(FEC)、色散管理技術、嚴格的光均衡技術以及高效的調制格式等?？偟目?，敷設超長距離(ULH)波分復用系統(tǒng)的主要好處有：
(1)由于大量電再生中繼器的消除，減低了系統(tǒng)成本和信號延時，簡化了高速電路的指配，加快了業(yè)務提供速度；
(2)由于業(yè)務量的疏導在核心網邊緣處實現(xiàn)，核心網可以確保有最大帶寬效率；
(3)由于大量電再生中繼器的消除，降低了網絡的維護運營成本；
(4)由于進一步改進了網絡透明性，降低了網絡升級的成本并簡化了網絡結構，便于下一步向光網狀網演進。
目前，ULH在技術上已經完全成熟，實際網絡應用也已有一些，但是世界上需要這樣長距離傳輸電路的國家或區(qū)域太少，導致應用規(guī)模不大，設備成本無法利用規(guī)模生產的優(yōu)勢，網絡總成本似乎并不那么便宜，也在一定程度上影響了其應用。
6、城域CWDM技術的發(fā)展
隨著技術的進展和業(yè)務的發(fā)展，WDM技術正從長途傳輸領域向城域網領域擴展。由于城域網范圍傳輸距離通常不超過100km，因而長途網必須用的外調制器和光放大器可以不一定使用，波長數(shù)的增加和擴展不再受光放大器頻帶的限制，容許使用波長間隔較寬、波長精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器、分波器和其他元件，使元器件成本大幅度下降，降低了整個系統(tǒng)的成本。
盡管城域WDM系統(tǒng)的成本已明顯低于長途網WDM系統(tǒng)，但目前絕對成本仍然較高，特別是傳輸距離較長時光纖放大器有時不能省掉，因此需要開發(fā)低成本光纖放大器。其次，當前在網絡邊緣需要整個波長帶寬的用戶和應用畢竟很少，WDM多業(yè)務平臺主要適用于核心層，特別是擴容需求較大、距離較長的應用場合。
為了進一步降低城域WDM多業(yè)務平臺的成本，出現(xiàn)了粗波分復用(CWDM)系統(tǒng)的概念。這種系統(tǒng)的典型波長組合有三種，即4、8和16個，波長通路間隔達20nm，允許波長漂移±6.5nm，大大降低了對激光器的要求，其成本可以大大降低。此外，由于CWDM系統(tǒng)對激光器的波長精度要求很低，無須致冷器和波長鎖定器，不僅功耗低，尺寸小，而且其封裝可以用簡單的同軸結構，比傳統(tǒng)碟型封裝成本低，激光器模塊的總成本可以減少2/3。從濾波器角度看，以典型的100GHz間隔的介質薄膜濾波器為例，需要150層鍍膜，而20nm間隔的CWDM濾波器只需要50層鍍膜即可，其成品率和成本都可以獲得有效改進，預計成本可以至少降低一半。
簡言之，CWDM系統(tǒng)無論是激光器輸出功率要求，還是對溫度的敏感度要求以及對色散容忍度的要求，乃至對封裝的要求都遠低于DWDM激光器，再加上濾波器要求的降低，使系統(tǒng)成本有望大幅度下降。特別由于8波長CWDM系統(tǒng)的光譜安排避開了1385nm附近的OH吸收峰，可以適用于任意一類光纖，將會首先獲得應用。
從業(yè)務應用上看，CWDM收發(fā)器已經應用于Gbit/s接口轉換器(GBIC)和小型可插拔器件(SFP)，可以直接插入到Gbit/s以太網交換機和光纖通路交換機中，其體積、功耗和成本均遠小于對應的DWDM器件。顯然，從業(yè)務需求和成本考慮出發(fā)，CWDM應該在我國城域網具有良好的發(fā)展前景。
7、從點到點WDM傳輸走向自動交換光網絡
普通的點到點波分復用通信系統(tǒng)盡管有巨大的傳輸容量，但只提供了原始的傳輸帶寬，需要有靈活的節(jié)點才能實現(xiàn)高效的靈活組網能力。然而現(xiàn)有的電DXC系統(tǒng)十分復雜，其節(jié)點容量無法跟上網絡傳輸鏈路容量的增長速度。進一步擴容的希望轉向光節(jié)點，即光分插復用器(OADM)和光交叉連接器(OXC)。
從實現(xiàn)技術上看，OXC可以劃分為兩大類，即采用電交叉矩陣的OXC(有時簡稱OEO方式或電OXC)和采用純光交叉矩陣的OXC(有時簡稱OOO方式或全光OXC)。前者可以比較容易地實現(xiàn)信號質量監(jiān)控和消除傳輸損傷，網管比較成熟，容量不很大時成本較低，與現(xiàn)有線路技術兼容，更重要的是可以對小于整個波長的帶寬進行處理和調配，符合近期市場的容量需要。然而其擴容依然主要通過持續(xù)的半導體芯片密度和性能的改進來實現(xiàn)的，改進的速度還是無法跟上網絡傳輸鏈路容量的增長速度。
另一方面，采用光交叉矩陣的OXC省去了光電轉換環(huán)節(jié)，不僅節(jié)約了大量光電轉換接口，而且由于消除了帶寬瓶頸，容量可望大幅度擴展，隨之帶來的透明性還可以使其支持各種客戶層信號，功耗較小，具有更長遠的技術壽命。但是，這類設備可以交換的帶寬顆粒至少是整個波長，不經濟。其次，為了引入全光交換機，可能必須更新改造已有線路系統(tǒng)。第三，在光域實現(xiàn)性能監(jiān)視很困難。第四，與全光交換機相連的線路是由一系列均衡過的光放大器構成的，試圖在均衡好的網狀網中快速動態(tài)實施波長選路很困難。最后，由于色散非線性損傷問題，使全光網的覆蓋范圍受限。凡此種種，尤其是網絡必須靈活調度的容量需求不足，導致全光OXC的發(fā)展受阻，在世界上僅有極少的應用案例。相信隨著網絡容量的持續(xù)發(fā)展，網絡業(yè)務質量要求的不斷提升，全光OXC的應用將會在未來幾年中逐步提到日程上來考慮的。
隨著網絡業(yè)務量向動態(tài)的IP業(yè)務量的繼續(xù)匯聚，一個靈活動態(tài)的光網絡是不可或缺的，最新發(fā)展趨勢是引入自動交換光網絡(ASON)，使光聯(lián)網從靜態(tài)光聯(lián)網走向動態(tài)交換光網絡，所帶來的主要好處有：
(1)允許將網絡資源動態(tài)地分配給路由，縮短了業(yè)務層擴容時間；
(2)快速的業(yè)務提供和拓展；
(3)降低網絡初始建設成本和運行維護成本；
(4)光層的快速業(yè)務恢復能力；
(5)減少了運行支持系統(tǒng)軟件的需要，減少了人工出錯機會；
(6)可以引入新的波長業(yè)務，諸如按需帶寬業(yè)務(BOD)、波長批發(fā)、波長出租、分級的帶寬業(yè)務、動態(tài)波長分配租用業(yè)務、動態(tài)路由分配、光層虛擬專用網(OVPN)等。
鑒于上述優(yōu)點的吸引，ATT，BT和NTT等世界頂級電信運營商已經成功地在網絡中引入OXC和ASON。其中ATT已經實現(xiàn)了簡化網絡結構，提高帶寬利用率，降低初始成本50%以及簡化規(guī)劃、指配和維護，降低運行成本60%的雙重目的。
由于ASON涉及網絡信令和選路，因此統(tǒng)一標準十分重要。從理論上看，目前涉及該領域的三個標準組織(ITU|0">ITU，IETF，OIF)的工作領域沒有直接沖突。但實際上，由于技術、文化和政治上的差異，常常導致具體技術問題和選擇上的沖突，還需要時間來協(xié)調。
總體上看，就傳送面看，OEO硬件交換平臺已經完全成熟商用，大規(guī)模OOO交換平臺的可靠性還有待實際考驗，帶寬顆粒大，容量需求也不足。從控制面看，標準已趨向基本成熟。UNI 1.0完全成熟，已實現(xiàn)多廠家互通，UNI2.0的通用部分和RSVP信令部分計劃在2006年初完成；I-NII無需標準化；E-NNI 1.0版本目標是實現(xiàn)同一運營商內多廠家環(huán)境的組網，目前比較成熟的是信令部分，路由部分即將完成，自動發(fā)現(xiàn)部分更晚一些。從管理面看，由于控制面的引入，ASON的網管功能弱化，部分功能移交給控制面完成，有利于多廠家網管互通，估計不會成為制約ASON應用的主要因素。
我國過去十幾年來，光纖通信的發(fā)展一直是以點到點的鏈路容量的擴展為主線的。近幾年來，隨著高度動態(tài)的IP業(yè)務量的持續(xù)高速發(fā)展和專線業(yè)務的穩(wěn)步發(fā)展，以及網絡容量的相對寬余和競爭的加劇，傳送網向動態(tài)聯(lián)網的ASON的發(fā)展已經提到日程上來，建設一個大容量的高度靈活、動態(tài)、可靠的傳送網已經成為我國傳送網轉型的關鍵和下一步發(fā)展的重點。
8、FTTH技術的發(fā)展和展望
從FTTH技術選擇的角度，有點到點有源以太網和點到多點無源光網絡兩類。前者的主要優(yōu)點是專用接入，帶寬有保證；局端設備簡單便宜；傳輸距離長；成本隨用戶數(shù)的實際增長而線性增加，可預測，投資風險低，設備端口利用率較高，因而在低密度用戶分散地區(qū)成本較低。缺點是兩端設備和光纖設施專用，用戶不能共享，不太適合高密集用戶區(qū)域。另外，有源以太網要求多點供電和備用電源，增加了供電和網管的復雜性。第三，有源以太網并沒有一個單一的標準，而是利用多個相關標準，從而產生多種不兼容的解決方案。
另一方面，無源光網絡是純介質網絡，避免了電磁干擾和雷電影響，減少了故障率，消除了帶寬瓶頸，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了維護成本。其次，無源光網絡的透明性好，帶寬寬，可適用于任何制式和速率的信號，能比較經濟地支持三重業(yè)務功能(Triple-play)。第三，由于其局端設備和光纖由用戶共享，因而光纖線路長度和收發(fā)設備數(shù)量較少，相應成本較低，且每用戶成本隨著用戶數(shù)量的增加而迅速下降，因而最適合于那些用戶區(qū)域較分散，而每一區(qū)域用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)，尤其是新建區(qū)域。最后，無源光網絡的標準化程度好。
在寬帶無源光網絡中，二層技術用什么?并無明確結論。前些年采用ATM的APON曾經看好，終因成本太高、業(yè)務提供能力有限、數(shù)據傳送速率和效率不高以及ATM的衰落而黯淡。隨著IP的崛起和發(fā)展，有人提出了EPON的概念，即在與APON類似的結構和G.983的基礎上，設法保留其物理層PON，而以以太網代替ATM作為鏈路層協(xié)議，構成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業(yè)務能力的新的結合體——EPON。這種技術的主要特點有：消除了ATM和SDH層，降低了初始成本和運行成本；可以大量采用以太網技術成熟的芯片，實現(xiàn)較簡單，成本低；提供了多層安全機制，諸如VLAN、閉合用戶群和支持VPN等。
2001年，在IEEE積極制定EPON標準的同時，F(xiàn)SAN組織開始制定千兆以太網無源光網絡(GPON)。隨后，ITU-T也介入了這一新標準的制定工作并于2003年通過兩個有關GPON的新的標準G.984.1和G.984.2。
按照這一最新標準的規(guī)定，GPON可以提供2.488Gbit/s的下行速率和多種標準上行速率，傳輸距離至少達20km，分路比可以為1：16，1：32，1：64乃至1：128，即在速率、速率靈活性、傳輸距離和分路比方面比EPON有優(yōu)勢。其次，GPON采用了兩種適配方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還采用了一個標準通用組幀程序GFP，可以透明高效地將各種數(shù)據信號封裝進現(xiàn)有SDH網絡，適應任何信號格式和任何傳輸制式，封裝效率高、業(yè)務靈活。第三，由于GPON傳輸匯聚層本質上是同步的，可以直接高質量地靈活地支持實時的TDM話音業(yè)務。而EPON在承載TDM業(yè)務方面沒有具體規(guī)定，導致廠家可以采用不同方法來承載，互操作性較差，性能難以確保。第四，GPON在網管方面具有豐富的功能，比EPON考慮周到。不過，EPON在網管功能上比普通以太網有了明顯改進。
總的看，GPON是一種運營商驅動的標準，具有更周到的運營利益考慮，速率更高，速率靈活性更大；具有通用的映射格式，可適應任何新老業(yè)務；具有豐富的OAMP功能；對各種業(yè)務均有很高的傳輸效率，即便對于TDM業(yè)務也能靈活高效地傳送。可以幫助運營商完成從傳統(tǒng)TDM語音電路向全IP網絡的平滑過渡，將可能成為最終的解決方案。
除了系統(tǒng)技術外，F(xiàn)TTH技術還涉及光有源和無源器件、光纜技術、接續(xù)技術、敷設施工技術、測試技術、網絡管理技術等方方面面的突破，任意一個環(huán)節(jié)的技術，成本和操作上的瓶頸都可能限制FTTH的大規(guī)模發(fā)展。因此，對于FTTx，特別是FTTH還需要有大量的基礎性和開發(fā)性工作要做。從最近的發(fā)展看，盡管FTTH的設備價格已有大幅下降，但對于Triple Play業(yè)務，EPON價格依然高居300美元/戶左右，是ADSL的很多倍。在可以預見的未來，各種寬帶業(yè)務對帶寬的總需求還不超過20Mbit/s，經營視頻業(yè)務的政策風險和市場風險依然很大，因而我國尚不具備FTTH大規(guī)模商用的條件，目前主要處于現(xiàn)場試驗和試商用階段。隨著2008年奧運會和2010年世界博覽會的臨近，F(xiàn)TTH在我國的實際應用正日益趨近，F(xiàn)TTH的理想已經不再是遙不可及的遠景，但是足夠的耐性和全面扎實的準備不僅是不可或缺的，也是通向成功的唯一道路。
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