产生背景
电信运营商把网络分为两个主要部分：主干网和接入网。主干网是指业务提供商（交换局）之 间的网络，相对于主干网的其他部分统称为接入网，接入网主要完成将所有用户接入到主干网的任 务。目前，接入网部分主要的传输媒介还是铜缆，约占94%左右，携带的业务主要是电话业务。随 着光通信技术的飞速发展和国内电信运营商的增多，国内的主干网已基本实现光纤化、数字化、宽 带化但处于网络边缘的用户接入网一直发展缓慢，技术落后。数据业务（特别是具有高带宽要求 的高速数据业务）的出现表明，传统的铜缆接入已经不能满足人们对信息的多样化需求。"最后 公里"的接入部分仍然是高速的局域网（LAN, Local Area Network）和主干网之间的瓶颈。光纤通信具有带宽高、通信容量大、传输速度快、传输距离远、传输质量高、性能稳定、 抗干扰能力和保密性强等一系列优点，非常适合作为高速、宽带业务的传输媒质。主干网光 纤化带来的巨大带宽资源使人们考虑到已经成为网络瓶颈的接入网也应该实现光纤化、宽带 化。光接入网的引入正是可以将传统大规模接入网投资和花费逐渐转向光纤。传统的铜缆网由于无法提供长距离及高速宽带等系列服务，渐渐已无法支持固网运营商 在原有带宽基础上推出更多新的服务项目，满足用户的需求。同时铜缆网的故障率很高，特 别是其中的配线网部分是主要故障段，维护运行成本很高。仅美国贝尔电话运营公司每年用 于其用户铜缆网维护运行和满足新用户增长的花费就达30亿美元。
光接入网适合多种综合数据业务的传输，是未来宽带网络发展的方向，尽管目前世界各 国发展光接入网的步伐各不相同，但光纤到户是公认的接入网发展目标。总体来说，釆用光 接入网的原因主要有以下几方面。
（1） 为了减少铜缆网的维护运行费用并降低故障率。据估算，采用光接入网后，每年的 维护运行成本可以比传统铜缆网节约至少50美元/线，对于1亿用户线相当于每年可以节约 50亿美元，20年累计可达1 000亿美元，完全可以用这笔经费作为建设光网络所需的新投资。 而且，故障率也会大大降低。
（2） 为了支持开发新业务，特别是多媒体和宽带新业务，从而增加竞争力，增加新业务 收入，补偿建设光接入网所需的投资。近年来由于光器件价格的持续稳定下降和铜缆价格的 持续上升，光接入网的初装费用也已经可以与传统铜缆网相比，在传输距离大于3km时已低 于传统铜缆网。
(3) 引入光接入网后，传输距离可以大大延长，大量的小型交换机和远端交换模块可以 逐步减少，整个电信网可以向节点数较少、覆盖区较大、结构更加简单的方向演进，特别是 宽带业务网的结构。
(4) 引入光接入网，特别是光纤到大楼(FTTB, Fiber To The Building),光纤到分线盒 (FTTC, Fiber To the Curb)以后，剩下的双绞线或同轴电缆的距离已经很短，这就使宽带业 务的传送成为可能。将光纤和现有双绞线和同轴电缆结合可以充分利用现有的巨大网络资源， 提供一种经济的宽带混合接入网。
此外，釆用光接入网可以满足用户希望较快提供业务、改善业务质量和可用性的要求， 总带宽可以在用户之间重新分配而不影响业务，也可以节约城市拥挤不堪的地下管道空间， 延长传输覆盖距离。总之，釆用光接入网已经成为解决电信网发展瓶颈的重要途径。
功能配置
光接入网的概念出现于1996年通过的ITU-TG.982o其定义为：光接入网是共享相同网 络侧接口并由光接入传输系统所支持的接入链路群，又可称为光纤环路系统。ITU-T G.982建议提出的关于光接入网功能参考配置如图1-6所示，它由光线路终端 (OLT, Optical Line Terminal),光分配网(ODN, Optical Distribution Network),光网络单元 (ONU, Optical Network Unit)和适配功能(AF, Adaptation Function)等几部分组成，可能 包含若干与同一 OLT相连的ODN。该配置适用于光纤到分线盒(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、 光纤到办公室(FTTO, Fiber To The Office)和光纤到户(FTTH)等各种情况。
图1-6光接入网功能参考配置图
光分配网络（ODN）在一个OLT和一个或多个ONU之间提供一条或多条光传输通道。 光在ODN中传输的两个方向是下行方向和上行方向。下行方向信号从OLT传输到ONU,上 行方向信号从ONU传输到OLT。在下行方向，OLT把从业务节点接口（SNI）来的业务通过 ODN广播方式发送给与此相连的所有ONU。在上行方向，系统釆用时分多址（TDMA）技 术使ONU无碰撞地发送信息给OLTo
AF为用户和ONU提供适配功能，它既可以包含在ONU内，又可以是独立的。ONU的作用是为光接入网提供直接或者远端的用户端接口，位于ODN的用户侧。一个 ONU可接入多个用户。ONU终结来自ODN的信息，处理光信号并为若干用户提供业务接口。 ONU的网络侧为光接口，用户侧为电接口，因此需要光/电和电/光转换功能；ONU还要完成 对语音信号的数/模和模/数转换、信号处理、复用和维护管理功能。ONU的位置有很大的灵 活性，可以设置在用户住宅处，也可以设置在户外的分线盒中。
拓扑结构
光接入网（OAN）就是釆用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间釆 用光纤通信或部分釆用光纤通信的系统。通常，OAN指釆用基带数字传输技术，并以传输双向交 互式业务为目标的接入传输系统，将来应能以数字技术升级传输带宽来传输广播式和交互式业务。根据光接入网功能参考配置图，光接入网是指给定的网络接口（V接口）到单个用户接口 （T接口）之间传输手段的总和，它泛指业务节点侧与用户侧之间釆用光纤传输的接入网。光分 配网是由光缆、光分路/合路器、光纤连接器等器件构成的ONU与OLT之间的光通路连接。
光接入网拓扑结构是指由OAN局端设备、用户端设备和光分配网（ODN）所构成网络 的拓扑结构。ODN可以是有源的，也可以是无源的。根据局端设备接入侧的光接口的情形， 可以分为5种拓扑结构：点到点、星型、树型、总线型和环型。
1.点到点拓扑
局端OLT在ODN侧仅有一个光接口，只同一个光网络终端（ONT, Optical Network Terminal）光接口进行连接和通信，这种网络结构叫点到点拓扑结构，如图1-7所示。这种接 入方式中的ONT相互独立地工作，ONT之间无关联性。图1-7中的LT为线路终端。
图1-7点到点拓扑结构
2.星型拓扑
星型拓扑是从局端OLT的多个ODN侧光接口以点对点的光纤连接多个ONT,每个OLT的ODN侧光接口只同一个ONT光接口进行连接，这种结构为星型拓扑结构，如图1-8所示。 图1-7中的点到点拓扑可看作是星型拓扑的一个特例，即OLT的ODN侧只有一个光接口。
图1-8星型拓扑结构
3 树型拓扑
树型拓扑是ODN中出现光分配点(ODP, Optical Distribution Point)的一种网络结构， 所有ODP和光纤链路形成了既有树干又有树枝和树叶的形态，从OLT的光接口点到每一个 ODP的光纤构成了树干，ODP间的光纤和ODP到ONT间的光纤构成了树枝，ONT则成了 树型结构上的树叶。树型结构是点到多点的基本结构，图1-9所示是比较均衡的树型结构，每个树枝上都有 树叶，这种结构利用了两级ODP对下行信号进行分配，传给多个用户，同时也靠这些ODP 将上行信号聚合在一起送给OLT。
树型结构也适用于不均衡的有ODP的光网络。在树型结构中，ODP的级数不宜太多,以免造成不必要的损耗或者增加管理维护的困难。在OAN中，常用的一种简单树型拓扑是ODN中只有一个ODP,以ODP为中心，多个ONT 与其连接形成放射状分布，图1-10给岀了一个OET连接n个ONT的简单树型拓扑的示例。
图1-10只有一个ODP的简单树型拓扑结构
4. 总线型拓扑
总线型拓扑由一条光线路和连接在上面的多个ODP组成。这种结构利用了一系列串联的 ODP以便从总线上分配OLT发送的信号，同时又能够将每一 ONT发送的信号插入总线送回 给OLT。总线结构也是点到多点配置的基本结构，它可以看作是树型结构的一种特例，如图 1-11所示。
图1-11总线型拓扑结构
5. 环型拓扑
将OLT与所有ODP串联起来首尾相连就形成了环型结构。这种环型结构在有源ODP中 应用较多，可以改进网络的可靠性，如图1-12所示。
应用类型
按照ONU在光接入网中所处的具体位置不同，可以将OAN划分为4种基本不同的应用 类型，即光纤到交接箱(FTTCab)、光纤到大楼/分线盒(FTTB/C)、光纤到户(FTTH)和 光纤到办公室(FTTO)。1. 光纤到交接箱(FTTCab)
光纤到交接箱(FTTCab, Fiber To The Cabinet)是宽带光接入网的典型应用类型之一，其 特征是以光纤替换传统金属馈线电缆，光网络单元(ONU)部署在交接箱灵活点(FP, Flexible Point)处，从FP以下采用其他介质接入到用户，如图1-13所示。
从OLT节点到ONU节点之间的光纤传输技术，根据业务需要主要釆取多业务传输平台 （MSTP, Multi-Service Transmission Platform光纤直连（主要指以太网光纤直连，考虑到对 现网采用ATM接口上联的接入设备改造，这里也包括ATM光纤直连）、xPON、点对点光以 太网（主要指单纤双向传输的光以太网技术）或其他技术。FTTCab的光纤物理拓扑主要适用于点到点或环型的拓扑。FTTCab网络结构在ONU点 需要解决供电问题，可以釆用本地供电，或者由位于局端的远程供电系统供电，也可以区域 集中供电。
光纤传输技术选择应当考虑如下几点：是否有定时信息传送和严格时延抖动指标要求的 TDM业务，如E1信号传送数字数据网（DDN,Digital DataNetwork）或者普通电话业务（POTS, Plain Old Telephone Service）等业务的不同提供方式等；是否需要50ms级的业务保护能力； 带宽要求；光缆网资源情况。
FP之后的金属线接入技术，根据业务需要可以选择采用ADSL2+/ADSL/VDSL2。在现 有技术条件下，通常提供最大下行25Mbit/s用户速率接入能力。由于一般FP距离用户超过 目前五类线的传送距离，因而不推荐采用五类线的以太网接入方式。
金属线接入技术选择应当考虑如下几点：用户的接入带宽要求，用户的距离。
从ONU点到用户如果采用无线方式，可以选择采用WiMAX或者其他方式。
2. 光纤到大楼/分线盒（FTTB/C）
釆用光纤替代线馈线段和配线段，0NU光节点部署到DP,从DP以下的引入线釆用金 属线或者无线方式连接用户，形成FTTB/C的应用类型，如图1-14所示。
图1-14 FTTB/C的应用类型
FTTB/C与FTTCab的不同之处在于将ONU直接放到楼道内，一栋楼内可能部署一个 ONU,也可能部署多个ONU。FTTB/C的光纤化程度比FTTCab更进一步，适合带宽要求较 高或者用户局部密集的地区。
对于FTTB/C以后，可以利用目前金属线上的高带宽传输技术，具备比FTTCab情况下 更高的用户带宽接入扩展能力，如采用VDSL2技术或者在100m范围内采用基于五类线的以 太网技术，都可以使金属线上承载带宽业务的速率最大达到lOOMbit/s,这与光纤到户时用户 -13 -
所能够使用的带宽基本一致，且末端网络结构不需要做大的改变。
FTTB/C 一般釆用树型或星型拓扑。FTTB/C网络结构在ONU点需要解决供电问题，可 以采用本地供电，或者由位于局端的远程供电系统供电，也可以区域集中供电。
从OLT节点到ONU节点之间的光纤传输技术，根据业务需要可以选择釆用光纤直连、 xPON、点到点光以太网，也可以釆用MSTP或者其他技术。
在这种物理参考配置模型下，由于ONU敷设到DP,使得ONU的数量较多，每个ONU 接入的用户数量不多，因而选择光纤传输技术时，应着重选择支持较多ONU数量的、能够 节省光纤资源的传输技术。
光纤传输技术选择应当考虑如下几点：是否有定时信息传送和严格时延抖动指标要求的 TOM业务，如E1信号传送、DDN或者POTS等业务的不同提供方式等；是否需要50ms级的 业务保护能力；带宽要求；末端金属线布线距离；DP数量以及分布状况；光缆网资源情况。
DP之后的金属线接入技术，根据业务需要可以选择釆用ADSL2+、ADSL、VDSL2、 以太网。技术的选择应当考虑如下几点：由于五类线传输距离的限制，因而在选择釆用以 太网作为DP以后的接入技术时，应注意保证从DP到最终用户的走线距离不超过100m； 采用以太网技术，在用户端不再需要放置网络端接设备，但是从DP到用户家中需要有五 类线资源；釆用xDSL技术，可以利用现有的双绞线资源，但是需要在用户家中再放置一 个网络端接设备。
从ONU点到用户如果釆用无线方式，可以选择采用Wi-Fi, WiMAX或者其他方式。
3. 光纤到户（FTTH）
釆用光纤替代金属线的馈线段、配线段和引入段，做到全光接入，将ONU光节点部署 到用户家中，此时ONU称为ONT,直接提供UNI接口连接用户家庭网络，形成FTTH的应 用，如图1-15所示。
图1-15 FTTH的应用类型
FTTH比较经济的光纤物理拓扑是树型拓扑。FTTH网络结构在ONT点需要解决供电问 题，可以釆用本地供电，或者由位于局端的远程供电系统供电，也可以区域集中供电。从OLT节点到ONU节点之间的光纤传输技术，根据业务需要可以选择采用xPON、点 到点光以太网中的一种，也可以采用其他技术。
在这种物理参考配置模型下，一个相对小的区域中的ONT数量较多，每个ONT的业务 量需求相对较少，光纤上传输技术选择应着重考虑能够节约光纤、支持较多数量ONU的光 纤传输技术。
光纤传输技术选择应当考虑如下几点：是否有节约干线光纤数量的需求；OLT与用户之 间的距离；用户的带宽需求。
4. 光纤到办公室(FTTO)
如果将ONT部署到商业、企业用户终端设备处，并能提供一定范围的灵活业务，则构 成FTTO的应用类型，如图1-16所示。
图1-16 FTTO的应用类型
对于所需业务量大的企业单位，或者对网络安全和保密性要求高的企业应用场合，结构 上适于点到点或环型结构；对于很多企业单位聚集在一处，且业务量不是很大的应用场合 (如写字楼)，树型也是可行的选择。
FTTO网络结构在ONT点需要解决供电问题，可以釆用位于局端的远程供电系统供电， 也可以区域集中供电或采用本地供电。
从OLT节点到ONT节点之间的光纤传输技术,根据业务需要可以选择釆用MSTP、SDH、 光纤直连、xPON,也可以采用点到点光以太网或者其他技术。
光纤传输技术选择应当考虑如下几点：是否有定时信息传送和严格时延抖动指标要求的 TDM业务，如E1信号传送、DDN等业务；是否需要50ms级的业务保护能力；用户之间的 业务安全与隔离要求；带宽要求。
光接入网典型应用类型的特征比较如表1-3所示。
光接入网典型应用类型的特征比较
| 主要特征 | FTTCab | FTTB/C | FTTH | FTTO |
| 接入介质类型 | 光纤作为主干+金属 线/无线作为末端 | 光纤作为主干+金属 线/无线作为末端 | 全程光纤 | 全程光纤 |
| 光纤到达位置 | 交接箱 | 楼宇/分线盒 | 居民家庭 | 公司/办公室 |
| 光节点距离用户设备 的参考布线距离 | 几百米到一千米 | 几百米 | 几米到几十米 | 几米到几十米 |
| 光纤段典型的物理拓 扑类型 | 点到点/环型/星型 | 星型/树型/环型 | 星型/树型 | 点到点/环型/星型 |
| 光纤段釆用的主要 技术 | 主要釆用MSTP和光 纤直连，也可以釆用 xPON、点到点以太网 | 主要釆用xPON、光 纤直连、点到点以太 网，也可以釆用 MSTP | 主要釆用xPON、点 到点以太网 | 主要釆用MSTP、光 纤直连、xPON,也可 以釆用点到点以太网 |
| 主要特征 | FTTCab | FTTB/C | FTTH | FTTO |
| 金属线/无线段釆用 的主要技术 |
主要采用ADSL2+、 ADSL、VDSL2,也可 以釆用 Wi-Fi、WiMAX |
主要采用VDSL2、 ADSL2+、ADSL、 以太网，也可以釆 用 Wi-Fi、WiMAX | 无 | 无 |
| 现有技术条件下典 型的用户接入速率最 大值 | 下行最大25Mbit/s （釆 用 ADSL2+/VDSL2）, 上行最大1.8Mbit/s （釆 用 ADSL2+/VDSL2） |
上下lOOMbil/s （VDSL2/以太网） |
上下行最大可超过 100Mbit/s |
上下行最大可超过 100Mbit/s |
这4种应用类型都是光接入网可能的物理配置和应用类型，各自适用于不同的网络条件 和应用需求，共同服务于接入网的宽带化和光纤化演进的进程。具体配置模型和应用类型的 选用，需要综合考虑各种因素，如用户类型、成本、现有线路资源、服务提供灵活性、业务 类型等。
