接入网改造中无源光网络技术的分析与应用

宁伯强

（中国广电云南网络有限公司曲靖市分公司，云南 曲靖 655000）

0 引言

作为网络基础设施的重要组成部分，接入网是连接用户与骨干网的关键途径。在当前网络应用愈发丰富、功能不断增强的情况下，接入网的性能对用户网络体验效果的影响越来越明显。改造接入网，优化用户与骨干网的连接，是提升网络用户体验的现实需要。基于此，《广播电视和网络视听“十四五”发展规划》中除了明确提出加快完成骨干网络云化、光纤化、网际互连协议（Internet Protocol，IP）化改造，还提出推进有线网络双向化、宽带化改造及终端智能化升级，建设改造机房等相关基础设施的内容[1]。近年来，接入网改造的实践表明，无源光网络技术具有成本低、高带宽、适用于远距离传输、可靠性高、扩展性好等优势，在提升接入网的性能方面具有较好的应用价值。

1 无源光网络技术概述

无源光网络技术是以光纤为传输介质，利用光波传送信号的接入网技术。无源光网络的最长传输距离为20 km。无源光网络的拓扑结构，如图1 所示。通过图1 可以看出，该网络主要由光线路终端、光分配网和光网络单元构成。其中：光线路终端属于光电一体化设备，主要为接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口；光分配网通常由馈线光缆、光分路器、配线光缆以及入户光缆等组成，主要为无源光网络的光线路终端与光网络单元提供光传输手段的支持，并对光信号功率进行分配；光网络单元是位于光分配网用户侧的部件，主要为光接入网提供接口，并对光信号进行处理。无源光网络中的光分配网由光分路器等无源器件组成，不含有源电子器件和电源，需要借助无源分光技术实现对光信号的分配[2]。因此，无源分光技术成为无源光网络技术中的核心。在信号传输方面，无源光网络主要采用单纤双向信号传输方式，下行使用地面数字网广播方式，上行使用时分多址广播方式。

图1 无源光网络的拓扑结构

无源光网络技术具有以下几方面的特点。第一，高带宽能力。无源光网络技术提供比传统铜缆更高的数据传输速率，可以支持高达10 Gb·s-1甚至更高的速率，足以满足高速互联网、视频会议、在线教育等方面的应用需求。第二，传输距离远。由于光纤的低衰减特性，无源光网络技术能够支持长距离的传输，一般可达20 km 或更远，这对于覆盖广泛区域的网络布局非常有利。第三，节能和环保。无源光网络中的元件不需要外部电源，大大减少了能源消耗，符合环保和节能的要求。第四，网络架构复杂性降低。无源光网络技术简化了网络架构，减少了需要维护的有源设备数量，从而降低了维护的复杂性。第五，易于升级和扩展。无源光网络技术使得网络的升级和扩展变得更加容易。随着技术的进步，可以通过更换光线路终端、光网络单元的部分设备来提升整个系统的性能和容量。第六，可靠性高。由于使用的是无源组件，无源光网络技术比有源网络技术具有更高的可靠性，它们不太可能因电源故障或类似问题而出现故障。第七，支持多种服务。无源光网络技术能够同时支持多种服务，如数据、语音和视频，从而成为理想的多业务网络平台[3]。

2 接入网改造中无源光网络技术的应用

在目前的接入网改造中，无源光网络技术以其较好的应用性能和较低的使用成本而成为重点应用的技术。考虑到接入网改造涉及用户接入方式和接入网本身对应的属性两种情况，分别从两个方面介绍无源光网络技术在接入网改造中的应用。

2.1 在用户接入方式改造中的应用

无源光网络技术在用户接入骨干网改造中的应用实际上体现为光纤入户的方式，具体来说包括5 类应用。

2.1.1 在光纤到交接箱改造中的应用

接入网改造中的光纤到交接箱改造主要是提高原有铜缆网络的性能，主要适用于铜缆长度小于1.5 km 的城市和郊区。光纤到交接箱的改造主要通过光纤对铜缆的替换，将光纤延伸至最近的电缆交接箱，使得铜缆长度能够缩短至1.5 km 以内。在改造中，位于交接箱处的光信号通过光网络终端转换为电信号，再通过现有的铜缆传输至用户家中。这种改造中，将无源光网络技术的高带宽优势融入交接箱，可以为用户提供高达100 Mb·s-1的带宽[4]。

2.1.2 在光纤到楼宇/分线盒中改造中的应用

光纤到楼宇/分线盒改造主要是对偏远地区或者商业区原本使用的配线电缆长度超过1.5 km 的接入网进行改造，这种改造是将光纤从服务提供商局端直接延伸到楼宇入口或街边的分线盒。无源光网络技术在改造中的应用主要体现为在楼宇或者分线盒的节点处，光信号被转换为电信号，然后通过现有的铜缆或其他介质传输到用户端。在接入网改造中，无源光网络技术应用的优势是能够提供较高的带宽，同时允许服务提供商在不侵入用户家庭的情况下升级网络[5]。

2.1.3 在光纤到公司/办公室改造中的应用

光纤到公司/办公室的改造主要是针对中小型商业用户的需求进行的接入网改造，适用于商业场所和场景。在这种接入网改造中，光纤直接从服务提供商局端延伸至公司或办公室内部，其中无源光网络技术主要用于公司或者办公室光纤的配置。在这种应用场景下，无源光网络技术为接入网提供了极高的网络性能和灵活性，使得接入网可以满足商业环境中对于数据传输和通信多样性的需求。

2.1.4 在光纤到楼宇改造中的应用

光纤到楼宇改造是对普通住宅小区接入网进行的改造。这种方式是将光纤延伸至住宅楼宇内部，在楼宇的主要入口处通过光网络终端将光信号转换为电信号，再通过铜缆或其他介质分发至各个住户。这种改造吸收了无源光网络技术高速传输的能力优势，并且维护成本比较低，满足了用户对较低网络资费的需求。

2.1.5 在光纤到户改造中的应用

光纤到用户改造是为了满足高档住宅小区用户需求而进行的接入网改造。在光纤到户的改造中，无源光网络技术主要辅助将光纤直接从服务提供商局端延伸至每个家庭用户的住所，为用户提供个性化和高质量的网络服务。这种改造不仅为用户提供了最高标准的网络服务，也为每个用户提供了独立的光网络终端，保证了最佳的网络性能和服务质量。

2.2 在接入网业务属性改造中的应用

2.2.1 在降低业务成本和提升服务能力方面的应用

用户对网络资费的关注和对接入网性能的关注，使得接入网中的广电业务成本降低和服务能力提升成为接入网改造中的重要关注点，而无源光网络技术的应用就是针对这些方面的应用开展的。在广电业务成本降低方面，无源光网络技术主要用于减少布线和维护成本。例如，通过无源光网络技术可以打造共享的光纤基础设施，这样既可以提供高速互联网服务，又可以传输电视信号。在服务能力提升方面，无源光网络技术的应用主要体现为三重播放服务，即利用无源光网络来支持数据、语音和视频等服务内容的集成，为用户提供互联网、电话以及电视信号等方面的综合服务[6]。

2.2.2 在增强信号处理能力和透明性方面的应用

在接入网业务性能改造中，无源光网络技术通常被用来增强网络的信号处理能力和网络处理信号过程的透明性。例如，借助无源光网络技术，可以透明地处理各种速率和制式的信号，并支持从低速数据传输到高速互联网接入的各种服务。同时，无源光网络技术能够处理不同的数据速率，满足从基本的宽带需求到高速数据中心连接的不同需求。在具体改造中，无源光网络技术显著增加了接入网的容量，通过单一光纤提供每秒高达数十甚至上百GB 的带宽，满足越来越多用户和设备的连接需求。

2.2.3 在服务质量和IP 集成方面的应用

服务质量指数据传输过程中，网络能够对不同类型的流量进行区分管理，以确保关键业务性能。IP 集成是将传统的非IP 技术（如电话网络和视频广播）与IP 网络融合，实现统一的网络架构。在接入网改造中，服务质量主要强调的是接入网对关键应用的支持性能，以及流量管理和优先级控制等方面的属性，而IP 集成主要是对统一通信平台和新服务部署等方面的关注[7]。在服务质量关注方面，无源光网络技术主要应用于优先级服务质量（Quality of Service，QoS）的保障，即无源光网络技术可以为不同的服务提供不同级别的服务质量。例如，实时视频传输或关键业务应用，可以保证更高的带宽和更低的延迟。而在IP 集成中，无源光网络技术主要应用于网络架构的继承，即无缝集成到基于IP 的网络架构中，为各种基于IP 的应用提供强大的后端支持。

3 结语

接入网改造是我国“十四五”时期网络基础设施建设中的重点内容。在接入网改造中，无源光网络技术不仅具有明显的优势，还有着广泛的应用空间，其优势主要体现为带宽能力强、传输距离远、节能和环保、网络架构降低、易于升级和扩展、可靠性高以及支持多种服务等。在应用方面，主要体现在用户接入方式改造和接入网业务属性改造。目前，无源光网络技术在接入网改造中的应用尚处于探索深化阶段，一些领域的应用仍然存在不足。例如，无源光网络技术在网络服务能力提升、服务质量控制以及IP 集成等方面的应用尚没有成熟的模式，需要进一步研究分析。