1.2 傳統光傳輸網技術

對傳統光傳輸網技術的深入闡述不是本書的重點，因此本章僅對運營商網絡中涉及的傳統光傳輸網技術進行簡單介紹。

1.2.1 光纜網

1．光纜

光纜（Optical Fiber Cable）是利用置于包覆護套中的一根或多根光纖作為傳輸媒質，用以實現光信號傳輸的一種通信線路，多適用于室外場景。光纜一般由纜芯、加強鋼絲、填充物和護套等幾部分組成，另外根據需要還有防水層、緩沖層、絕緣金屬導線等構件。纜芯主要由光導纖維（細如頭發(fā)的玻璃絲）和塑料保護套管及塑料外皮構成，光纜內沒有金、銀、銅、鋁等金屬，一般無回收價值。

目前社會正處于互聯網信息時代，聲音、圖像和數據等信息的交流量非常大，而光纜網以其眾多優(yōu)點得到廣泛應用，這些優(yōu)點包括通信容量大、中繼距離遠、抗電磁干擾、體積小、質量輕、原材料豐富等。除此之外，光纜還具有易于均衡、抗腐蝕、不怕潮濕的優(yōu)點，因而經濟效益非常顯著。

2．光纜路由

光纜路由是通信網絡中用于承載光纜線路的支撐設施，根據外部環(huán)境和設施的不同可分為管道路由、直埋路由、架空路由、室內路由和水底路由等。這5種不同特性的物理路由作為承載通信線路的基礎，串聯起了整個通信網絡。

（1）管道路由

管道路由是由人孔、手孔、引上管和管道四部分組成的物理路由，一般在城市地區(qū)采用，具有安全性高、靈活性強、容量大、造價高等特點，是目前敷設通信線路的最主要的方式。線纜通過逐段穿過人井孔的方式敷設，井間距一般為50~100m，由于管道密閉性強、安全性高，因此對線路護層沒有特殊要求，無須鎧裝。制作管道的材料可根據地理選用混凝土、石棉水泥、鋼管、塑料管等。管道路由承載的線路一般容易受到外力施工和鼠咬的破壞。

（2）直埋路由

直接埋設在地下的線路路由稱為直埋路由，直埋路由主要由硅管、手井和預埋壕溝三部分組成，一般在山區(qū)、農田使用，安全性較高、靈活性差、造價中等，主要用于長途光纜的敷設。要求敷設的線路外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝（或加套硅管），這樣可以抵抗外界機械損傷和防止土壤腐蝕。根據土質和環(huán)境的不同，地下深度一般為0.8~1.2m。承載的線路容易受到水利農田施工或自然災害（如塌方）等的破壞。

（3）架空路由

架空路由包括水泥桿、吊線和掛鉤等部分，一般在非城市地區(qū)使用，具有建設周期短、造價低、靈活性高等特點，缺點是安全性低，且部分城市區(qū)域不允許設立水泥桿。架空線路裸露掛設在水泥桿上，要求能適應各種自然環(huán)境，易受臺風、冰凌、洪水等自然災害的威脅，也容易受到外力和本身機械強度減弱等影響，因此架空線路的故障率高于直埋路由和管道路由。

（4）室內路由

室內路由由樓道豎井、樓道PVC管和墻外掛鉤等部分組成，一般用在建筑物內的線路敷設，主要用于線路入戶。

（5）水底路由

水底路由主要由水底特殊光纜和水底噴溝組成，主要用于河流、湖泊和灘岸等特殊的地理環(huán)境。水底光纜必須采用鋼絲或鋼帶鎧裝的結構，護層的結構要根據河流的水文地質情況綜合考慮。例如，在石質土壤、沖刷性強的季節(jié)性河床中，當光纜遭受磨損或拉力大時，需要粗鋼絲做鎧裝，甚至要用雙層的鎧裝。施工的方法也要根據河寬、水深、流速、河床、河床土質等情況選定。水底光纜的敷設環(huán)境條件比直埋光纜嚴峻得多，修復故障的技術和措施也困難得多，所以對水底光纜的可靠性要求也比直埋光纜高。

3．光纜網的結構

光纜網主要由長途干線網和本地城域網構成。根據連接對象和承載業(yè)務區(qū)域的不同，長途干線網的光纜稱為長途干線光纜，包括省際光纜和省內光纜；本地城域網的光纜稱為本地光纜，包括中繼光纜、主干光纜和配線光纜，如圖1-1所示。

（1）長途干線光纜網絡

長途干線光纜網絡是指由省與省之間、市與市之間連接的長途光纜組成的網絡，具有線路長度長、承載系統多、傳輸速率高等特點，承載著電信運營商固網、移動網的全業(yè)務語音、數據、圖像等信息。長途干線網絡呈網狀結構，局站與局站之間主要以點到點的形式連接，一旦中斷，影響面極大。

由于承載的業(yè)務很重要，光纜網絡的維護主要以“預防為主、搶修為輔”的思路開展工作。日常需要做好長途線路巡回、隱患處理、日常維修、護線宣傳、路由標識等預防性工作，同時新建局站之間的備用光纜作為調度路由，重要光纜段落可以通過加建光自動保護設備的方式，實現光纜中斷后承載系統的自動切換，以進一步提高光纜的安全性。

長途光纜按是否跨省可分為以下兩類。

·省際光纜：跨省、直轄市、自治區(qū)，承載著省際長途業(yè)務、Internet國家干線業(yè)務的長途光纜。

·省內光纜：省內跨地市，承載著各長途局（地市）間業(yè)務的長途光纜。

（2）本地城域光纜網絡

本地城域光纜網絡是在一個城市范圍內所建立的光纜網絡，由數量龐大的本地光纜連接構成，主要承載城市間傳送的業(yè)務信息。本地城域光纜網絡結構復雜，不同場景下會采用不同的網絡結構，比如中繼光纜多為環(huán)形結構，主干光纜有環(huán)形和混合型結構，配線光纜有星形、總線型和樹形結構等。

城域光纜網由于網絡規(guī)模大、結構復雜，容易受市政工程影響發(fā)生光纜中斷事故，在網絡維護上主要以“防搶結合”的思路來開展工作。日常需要做好中繼重要光纜的預防性維護工作，重點保障好城域光網環(huán)，針對承載的重點客戶在重點時段做好專項保障，提高客戶感知度。

城域光纜按層級不同可分為以下3類。

·中繼光纜：本地局用局站到長途局站相應光配線架之間的通信光纜線路。可實現本地核心節(jié)點、區(qū)/縣中心節(jié)點與長途節(jié)點之間大顆粒寬帶業(yè)務的傳送。

·主干光纜：從局用局站的光配線架出發(fā)，末端終結于一個或多個光交接設備（一級分光器或用戶終端設施、接入局站的光纖配線架（ODF，Optical Distribution Frame））的通信光纜線路，可實現區(qū)/縣中心節(jié)點以下各個片區(qū)的多種業(yè)務的傳送和匯聚。

·配線光纜：從光纜交接箱（或分纖箱、接入間的ODF）出發(fā)，末端終結于一個或多個用戶終端設施（如光終端盒、接入間的ODF等）的通信光纜線路。配線光纜在本地光纜中數量最多，用于進行帶寬和業(yè)務的分配，實現用戶的接入。

1.2.2 準同步數字系列（PDH）

準同步數字系列（PDH）是對標準速率相同但允許一定容差的支路信號采用正碼率調整，使各支路信號達到同步，然后對已調整好的信號進行復接。為了保證通信的質量，要求不同節(jié)點時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫作“準同步”。

接口方面只有地區(qū)性的電接口規(guī)范，不存在世界性標準，現有的準同步數字信號序列有3種信號速率等級：歐洲系列、北美系列和日本系列。我國采用的是歐洲系列，3種信號系列的電接口速率等級如圖1-2所示。沒有世界性標準的光接口規(guī)范，各個廠家采用自行開發(fā)的線路碼型。

PDH采用異步復用方式，從PDH的高速信號中不能直接分/插出低速信號，而要一級一級地進行。例如，從140Mbit/s的信號中分/插出2Mbit/s低速信號要經過如圖1-3所示的過程。

從圖1-3中可以看出，在將140Mbit/s信號分/插出2Mbit/s信號的過程中使用了大量的背靠背設備，不僅增加了設備的體積、成本、功耗，還增加了設備的復雜性，降低了設備的可靠性。另外，PDH處理時延極大，在低時延網絡中應盡量少采用。

1.2.3 同步數字系列（SDH）

同步數字系列（SDH）是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體，并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡。針對PDH幾乎沒有進行操作維護管理（OAM，Operation Administration and Maintenance）工作的開銷字節(jié)，也沒有統一的網管接口等缺點，SDH技術做了很大的改進。

1．SD H技術介紹

（1）SDH信號STM-N的幀結構

STM-N的幀是以字節(jié)（1Byte=8bit）為單位的矩形塊狀幀結構，如圖1-4所示。

從圖1-4中可以看出，STM-N的信號是9行270×N列的幀結構，N的取值與STM-N一致（取值為1、4、16、64、256），表示此信號由N個STM-1信號通過字節(jié)間插復用而成。STM-1信號是9行270列的塊狀幀。

STM-N的幀結構由三部分組成：段開銷——包括再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）、管理單元指針（AU-PTR）、信息凈負荷（Payload）。

（2）SDH的復用結構和步驟

低速支路信號復用成STM-N信號需經過3個步驟：映射、定位、復用。

映射是在SDH網絡邊界處將支路信號適配進虛容器（VC）的過程。各種速率（如140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信號先經過碼速調整分別裝入各自相應的標準容器中，再加上相應的低階或高階的通道開銷形成各自相對應的虛容器。

定位是指通過指針調整，使指針的值指向低階VC幀的起點（在TU凈負荷中）或高階VC幀的起點（在AU凈負荷中）的具體位置，使接收端能據此正確地分離相應的VC。

復用是將多個低階通道層的信號適配進高階通道層，或把多個高階通道層信號適配進復用層的過程，復用也就是通過字節(jié)交錯間插方式把TU組織進高階VC或把AU組織進STM-N的過程。

我國的光同步傳輸網技術體制規(guī)定以2Mbit/s信號為基礎的PDH作為SDH的有效負荷，并選用AU-4的復用路線，如圖1-5所示。從圖中可以看到，此復用結構包括一些基本的復用單元：容器（C），虛容器（VC），支路單元（TU），支路單元組（TUG），管理單元（AU），管理單元組（AUG）。這些復用單元后的標號表示與此復用單元對應的信號級別。

2．SD H網絡組網

（1）SDH基本網絡拓撲結構

SDH網元有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、數字交叉連接設備（DXC）、再生中繼器（REG）等，不再像PDH那樣只有點到點的鏈狀組網方式，而是有了更豐富的網絡拓撲，各種網絡拓撲如圖1-6所示。

（2）常用網絡拓撲結構

目前用得最多的網絡拓撲結構是鏈形和環(huán)形，如圖1-7和圖1-8所示，它們可靈活組合構成更加復雜的網絡。

3．SD H網絡保護

（1）光纖線路自動切換保護裝置

光纖線路自動切換保護裝置（OLP，Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equipment）由光線路保護設備和操作維護終端組成，主要用于組建無阻斷、高可靠、安全靈活的光通信網。其工作原理為：光線路保護設備中的光開關對主/備用路由光信號的強弱進行實時監(jiān)測，當主用路由的光纜質量劣化或中斷，導致光信號變弱或中斷時，光開關可在50ms內將主用路由切換至備用路由，從而避免業(yè)務中斷。實際應用中，可使用色散補償模塊（DCM，Dispersion Compensator Module）和摻鉺光纖放大器（EDFA，Erbium Doped Fiber Amplifier）使主、備用纖芯的傳輸性能盡可能一致。

（2）鏈形網1+1（或1∶N）MSP的線路保護倒換

如圖1-9所示，1+1（或1∶N）復用段保護（MSP，Multiplex Section Protection）只能保護鏈路，而無法保護節(jié)點的失效，業(yè)務恢復時間少于50ms。

（3）SDH環(huán)形網保護

SDH環(huán)形網保護通過SDH環(huán)形組網及保護狀態(tài)、保護指令的傳遞，實現系統級別的保護，工作原理如圖1-10所示。當B、C節(jié)點間的兩根光纖同時被切斷時，B節(jié)點與C節(jié)點的倒換開關將S1/P2光纖與S2/P1光纖接通。在B節(jié)點，將從A節(jié)點進環(huán)沿S1/P2光纖送來的業(yè)務信號時隙轉移到S2/P1光纖的保護時隙，沿S2/P1光纖傳送到C節(jié)點。在C節(jié)點，將從本節(jié)點進環(huán)沿S2/P1光纖送出的業(yè)務信號時隙轉移到S1/P2光纖的保護時隙，沿S1/P2光纖傳送到A節(jié)點。

（4）SNCP

子網連接保護（SNCP，Sub-Network Connection Protection）是一種1+1方式采用單端倒換的保護，主要用于對跨子網業(yè)務進行保護，具有雙發(fā)選收的特點，不需傳遞倒換協議，如圖1-11所示。從保護形式上看，可以認為它是通道保護的擴充。當工作子網連接（或網絡連接）失效或性能劣于某一必要水平時，工作子網連接將由保護子網連接代替。SDH和DWDM、OTN都可以采用SNCP方式對業(yè)務進行保護。

1.2.4 基于SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）

1．MSTP技術的引入

面對電信業(yè)務的加速數據化，標準SDH業(yè)務已經難以滿足IP化的要求，基于SDH網絡發(fā)展出來的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）技術應運而生。

MSTP是一種基于同步數字體系（SDH）的多業(yè)務傳輸平臺，能夠為多種形式的網絡業(yè)務提供支持，同時實現時分復用（TDM，Time Division Multiplexing）、異步傳輸模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）、以太網等業(yè)務的接入、處理和傳送，并提供統一的網管能力。MSTP設備綜合以太網業(yè)務、ATM數據業(yè)務和TDM業(yè)務，具有SDH處理功能、ATM處理功能及以太網處理功能，其功能模型如圖1-12所示。

2．MSTP的關鍵技術

（1）級聯

以太網接口映射到SDH虛容器有連續(xù)級聯和虛級聯兩種方式。連續(xù)級聯通過融合多個負荷容器，形成更大容量，不過n個VC-N必須地址相鄰，因此帶寬分配不夠靈活。虛級聯使用復幀標識和序列號碼，通過虛級聯結合多個VC組成一個更大的管道傳送信號，無須虛容器相鄰。

（2）GFP

通用成幀規(guī)程（GFP，Generic Framing Procedure）是一種鏈路層標準，它定義了在鏈路中傳送長度可變的數據分組和固定長度的數據塊的數據適配方法。GFP一方面通過對各種數據信號進行透明的封裝，可以實現多廠商設備之間的互聯互通，另一方面通過引進“多服務等級”的概念，可以實現用戶數據統計復用和服務質量（QoS，Quality of Service）的保證。

GFP采用不同的業(yè)務數據封裝方法對不同的業(yè)務數據進行封裝，有通用成幀規(guī)程分幀映射（GFP-F）模式和透傳（GFP-T）模式兩種。GFP-F模式用于以效率和靈活性為主的連接，成幀器在接收到完整的一幀后才進行封裝處理，可用來封裝長度可變的分組或以太網幀。GFP-T模式處理固定幀長度或恒定比特速率，碼流處理無須等待完整幀的接收。GFP-F和GFP-T在幀結構方面完全相同，所不同的是幀映射的凈荷長度可變，GFP-F的長度為4~65 535Bytes，而GFP-T的幀長為固定值。GFP是一種通用的適配機制，可以很好地支持多種業(yè)務。GFP封裝具有效率高、更可靠等優(yōu)勢，而且還提供了一個與協議無關的傳輸層，有利于傳輸網絡的演進發(fā)展。

（3）LCAS

鏈路容量調整機制（LCAS，Link Capacity Adjustment Scheme）可以在不中斷業(yè)務數據流的情況下，通過自適應所承載業(yè)務的帶寬動態(tài)調整鏈路容量。LCAS基于雙向協議，收發(fā)節(jié)點之間能實時交換狀態(tài)。在網絡管理系統的控制下，LCAS通過動態(tài)調整虛級聯組的VC業(yè)務實現業(yè)務帶寬的動態(tài)“伸縮”，例如：當一部分成員失效時，鏈路保證其他正常的成員仍能正常傳輸數據，同時自動將失效成員去除；當失效的成員被修復后，鏈路能夠以遠快于手動配置的速度，自動恢復虛級聯組的帶寬，從而提高了鏈路對業(yè)務的保護能力。

3．MSTP支撐的以太網業(yè)務類型

MSTP主要支持以下幾種以太網業(yè)務類型：以太網專線（EPL，Ethernet Private Line）業(yè)務、以太網虛擬專線（EVPL，Ethernet Virtual Private Line）業(yè)務、以太網專用局域網（EPLAN，Ethernet Private LAN）業(yè)務和以太網虛擬專用局域網（EVPLAN，Ethernet Virtual Private LAN）業(yè)務。

（1）以太網透傳專線

以太網專線（EPL）業(yè)務提供“硬管道”服務，各個用戶獨占一個VCTrunk，可增強用戶數據的安全性和私有性。以太網專線業(yè)務包括“點到點專線”和“端到端專線”兩大類：“點到點專線”是指在一個MSTP環(huán)內的兩個節(jié)點之間的以太網透傳專線業(yè)務；“端到端專線”則是指跨MSTP環(huán)的兩個節(jié)點之間的以太網透傳專線業(yè)務。由于MSTP具有點到點、獨占硬管道、QoS高、開通業(yè)務迅速、充分利用現有網絡帶寬資源等特點，在同一個MSTP環(huán)中，兩個公司的端到端專線可通過不同VC通道的管理分配而互不影響，因此非常適合大客戶私有專線的業(yè)務場景，具體如圖1-13所示。

（2）以太網虛擬專線

以太網虛擬專線（EVPL）又可稱為虛擬專用網（VPN，Virtual Private Network）專線，其優(yōu)點在于不同的業(yè)務流可共享VC-Trunk通道，使得同一物理端口可提供多條點到點的業(yè)務連接，而且各個方向上的性能相同，接入帶寬可調、可管理，業(yè)務可收斂實現匯聚，可節(jié)省端口資源。它用于兩用戶共享較大的帶寬，或錯開使用時間時，在費用不變的情況下可獲取更高的帶寬資源。

EVPL組網實例：如圖1-14所示，EVPL透傳專線也可用于城域網中企業(yè)互聯，企業(yè)間的數據通過匯聚層傳輸設備的以太單板按VLAN和端口進行識別、區(qū)分，完成透明傳送。此業(yè)務要求MSTP具有以太網交換功能，使用以太網交換板卡來實現。

（3）以太網專用局域網

以太網專用局域網（EPLAN）也稱為網橋服務，網絡由多條EPL專線組成，可實現多點到多點的業(yè)務連接。接入帶寬可調、可管理，業(yè)務可收斂、匯聚。優(yōu)點與EPL類似，在于用戶獨占帶寬、安全性好。

EPLAN組網實例（校園網）：校園網的特點是數據流向復雜，點到點業(yè)務連接的流量變化大，而且部分業(yè)務需要實現匯聚。校園網中的各大學通過以太專線互聯，構成一個校園專用本地網。利用以太單板的二層交換功能完成相互間的數據傳送，對各端口進行速率限制（CAR，Committed Access Rate）和流量控制，滿足各種QoS要求。

（4）以太網虛擬專用局域網

以太網虛擬專用局域網（EVPLAN）也稱為虛擬網橋服務、多點虛擬專用網絡（VPN）業(yè)務或虛擬專用局域網業(yè)務（VPLS，Virtual Private LAN Service），可實現多點到多點的業(yè)務連接。在EVPLAN業(yè)務中，業(yè)務流基于MAC地址轉發(fā)，使得兩個站點之間不占用物理通路就能形成邏輯上的以太業(yè)務連接，因而節(jié)省了帶寬。虛擬通道還能使多個站點共享SDH環(huán)網的同一傳輸帶寬，實現在該共享帶寬上的多個站點業(yè)務的統計復用。以太網接口的成本低廉，與SDH網絡的高效保護結合在一起構建以太環(huán)網，通過以太環(huán)網，實現透明LAN服務（TLS，Transparent LAN Service），可以在MSTP傳輸系統中為擁有多個分支機構的大客戶提供虛擬局域網的互聯業(yè)務。

EVPLAN組網示例：圖1-15顯示了為大公司與各個分部之間提供TLS服務的例子。以太網共享環(huán)支持MAC和VLAN交換，基于VLAN為用戶提供多服務等級的業(yè)務，可以對客戶進行限速。此外，還可以實現多個大客戶共享一個虛擬通道，通過VLAN ID把大客戶安全隔離開。

1.2.5 自動交換光網絡（ASON）

1．ASO N技術的引入

SDH/MSTP光纖傳輸系統在長途通信網、城域通信網和接入網中都有大規(guī)模應用，但也存在業(yè)務配置復雜、帶寬利用率低、保護方式單一等問題。為解決上述問題并進一步提升網絡穩(wěn)健性，一種新型的網絡體系——ASON應運而生。ASON由用戶動態(tài)發(fā)起業(yè)務請求，自動選路，并由信令控制實現連接的建立、拆除，能自動、動態(tài)完成網絡連接。在ASON中引入了控制信令，并通過增加控制平面，采用Mesh拓撲結構，支持端到端業(yè)務配置和多種業(yè)務恢復形式。ASON通過提供路由選擇和分級動態(tài)保護功能，盡量少地預留備用資源，一方面可以提高網絡的帶寬利用率，另一方面當網絡出現故障時，可以盡快恢復業(yè)務。

2．ASO N的總體架構

ASON通常劃分為3個平面，即傳送平面、控制平面和管理平面。控制平面負責完成呼叫控制和連接控制，通過信令完成連接的建立、釋放、監(jiān)測和維護，并在發(fā)生故障時自動恢復連接，使光網絡具備了基本的“智能”特性，因而也是ASON最為突出的特點之一；傳送平面（即SDH網絡）主要完成光信號的傳輸、復用、配置保護倒換和交叉連接等功能；管理平面負責完成整個系統的維護，以及對ASON進行端到端的配置管理。

傳送平面和控制平面被劃分為多個與相關網絡管理域相匹配的子域。同一網絡管理域中，在管理平面的控制下，相關控制平面和傳送平面可被進一步劃分為更細化的選路區(qū)域。不同子域、選路區(qū)域及同一選路區(qū)域不同的網絡控制組件之間只通過相應的參考點之間的協議接口進行信息交互。不同平面間的關系如圖1-16所示。

3．ASO N+SD H網絡組網及保護方案

在演進到ASON時，組網方式以網孔型Mesh為主。ASON可以基于G.803規(guī)范的SDH傳送網實現，也可以基于G.872規(guī)范的光傳送網實現，因此，ASON可與SDH傳送網絡混合組網，相應的組網如圖1-17所示。

（1）Mesh組網及保護方案

Mesh組網是ASON的主要組網方式之一，具有靈活、易擴展的特點。由于Mesh組網不需要預留50%的帶寬，因而在提供動態(tài)路由恢復功能的同時，也節(jié)約了寶貴的帶寬資源。傳統的1+1保護只能抗一次斷纖，而ASON依靠重路由恢復功能，可抗多次斷纖，因而極大地增強了網絡的可靠性。

Mesh組網中一般存在以下兩種保護和恢復方式。

·路徑保護恢復：就是當業(yè)務路徑出現故障時，為了達到保護業(yè)務的目的，預先或實時重新計算一條ASON內端到端的路徑并實現倒換。

·鏈路保護恢復：就是當業(yè)務路徑出現故障時，只重新計算并倒換中斷段落的局部路徑，其余路徑不變。

（2）網絡恢復機制

ASON的保護機制主要有如下幾種。

·1+1保護：提供專用的保護通道，源節(jié)點雙發(fā)業(yè)務和宿節(jié)點選收業(yè)務，保護時間在50ms以內。

·重路由策略：分實時動態(tài)重路由和預置靜態(tài)重路由。實時動態(tài)重路由是指工作路由中斷后，故障節(jié)點根據當時的網絡資源情況實時計算出恢復路由，同步將業(yè)務切換到恢復路由上；預置靜態(tài)重路由則是指發(fā)生故障前就在預置表中為業(yè)務預置了恢復路由。發(fā)生故障時，可以從預置表中實時調用恢復路由，對業(yè)務進行切換。

（3）網絡恢復方法

網絡恢復方法可分為集中式恢復方法和分布式恢復方法。

集中式恢復方法中，網絡由集中控制系統（通常為網管系統）進行全面控制。網管系統中存儲著包含網絡中所有節(jié)點、鏈路和空閑容量信息的網絡數據庫。當某些鏈路或節(jié)點失效時，故障信息經其他可用路由自動上報給網管系統，然后網管系統根據網絡數據庫中的信息計算出替代路由，并向各個節(jié)點下發(fā)控制命令，從而建立新的路由，使網絡恢復正常運行。

分布式控制方法無須統一集中控制系統。當網絡中的某些鏈路或節(jié)點失效時，相鄰節(jié)點會檢測到故障，并向全網廣播故障信息，所有經過此鏈路或節(jié)點的標記交換路徑（LSP，Label Switching Path，即智能業(yè)務經過的路徑）會自動發(fā)起重路由，從而建立新的LSP，使網絡恢復正常運行。

（4）業(yè)務類型

從保護的角度將業(yè)務分成多種級別，可以更靈活地滿足不同用戶的多種需求。

·鉆石業(yè)務：提供永久1+1保護，保護時間為0~50ms。

·金級業(yè)務：提供1∶1保護和重路由恢復，保護時間為0~50ms；恢復時間為100ms至數秒。

·銀級業(yè)務：實時自動重新計算路徑，恢復時間為100ms至數秒。

·銅級業(yè)務：不提供保護。

·鐵級業(yè)務：在網絡資源緊張的情況下，能被更高級別的業(yè)務搶占。

1.2.6 波分復用（WDM）系統

波分復用技術利用一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把單模光纖低損耗窗口的波長范圍劃分成若干個波段，再將每個波段作為一個獨立的通道，實現一種預定波長光信號的傳輸。WDM的本質是在光纖上進行光頻分復用以達到擴充信道容量的目的。與單信道系統相比，WDM技術不僅極大地提高了網絡系統的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，并且具有擴容簡單和性能可靠等諸多優(yōu)點，因此獲得了廣泛的應用。

1．密集波分復用（D W D M）系統

密集波分復用（DWDM）系統通常是指波長間距較小，光纖的低損窗口可以密集排布幾十個波道的波分系統。通常使用光纖的1550nm窗口，由于波長間隔很窄，對激光器的譜寬要求很高。

（1）DWDM系統的構成

DWDM系統主要由發(fā)送和接收光終端復用器（OTM，Optical Terminal Multiplexer）與光線路放大器（OLA，Optical Line Amplifier）組成，如果按組成模塊來分，則有光轉換單元（OTU，Optical Transform Unit）、波分復用器或分波/合波器（ODU/OMU，Optical Demultiplexing Unit/Optical Multiplexing Unit）、光放大器（BA/LA/PA）、光監(jiān)控信道（OSC，Optical Supervisory Channel）。

光轉換單元將非標準的波長轉換為符合ITU-T規(guī)范的標準波長，應用光/電/光（O/E/O，Optical/Electrical/Optical）的轉換過程，即先把接收到的光信號轉換為電信號，然后該電信號對標準波長的激光器進行調制，從而得到新的光波長信號。

波分復用器可分為發(fā)送端的光合波器和接收端的光分波器。光合波器在傳輸系統的發(fā)送端，有多個輸入端口和一個輸出端口，將多個不同預選波長的光信號合成一路復用的光信號輸出。光分波器在傳輸系統的接收端，正好與光合波器相反，具有一個輸入端口和多個輸出端口，可將復用光信號的多個不同波長的信號分離開來。

光放大器可以對光信號進行直接放大，同時還具有實時、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的特性。目前實用的光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器（EDFA）、半導體光放大器（SOA）和光纖拉曼放大器（OFRA）等，其中EDFA以其優(yōu)越的性能，作為前置放大器、線路放大器、功率放大器被廣泛應用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統中。

光監(jiān)控信道是為監(jiān)控WDM的光傳輸系統而設立的。對于光監(jiān)控信道信號，ITU-T建議優(yōu)先采用1510nm波長，OSC光信號速率為2Mbit/s。OSC信號采用低速率可以保證較高的接收靈敏度，當波分系統的光功率降至-48dBm時仍能正常工作。保證高接收靈敏度還需要優(yōu)化OSC在系統光路中的接入點，光接收端側在EDFA之前下光路，發(fā)送端側在EDFA之后上光路。

（2）DWDM系統模式

DWDM通常有開放式DWDM和集成式DWDM兩種模式，根據工程的需要可以選用不同的應用形式。在實際應用中，目前國內主要使用開放式DWDM系統。

開放式DWDM系統的特點是對復用終端光接口沒有特別的要求，只要求這些接口符合ITU-T建議的光接口標準。DWDM系統采用波長轉換技術，將復用終端的光信號轉換成指定的波長，不同終端設備的光信號轉換成不同的符合ITU-T建議的波長，然后進行合波。

集成式DWDM系統沒有采用波長轉換技術，它要求復用終端的光信號的波長符合DWDM系統的規(guī)范，不同的復用終端設備發(fā)送不同的符合ITU-T建議的波長，這樣它們在接入合波器時就能占據不同的通道，從而完成合波。

（3）DWDM網絡組網

DWDM的組網方式一般為鏈狀和環(huán)狀，分別如圖1-18和圖1-19所示。

2．稀疏波分復用（CWDM）系統

稀疏波分復用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）系統的波長間隔通常較大，使用1260~1620nm的波段低損窗口。CWDM系統與DWDM系統的區(qū)別主要有以下兩點。

①CWDM載波通道間距較寬，因此一根光纖上可復用2~40個波長的光波，“稀疏”與“密集”的稱謂就由此而來。

②CWDM調制激光采用的是非冷卻激光，而DWDM采用的是冷卻激光。冷卻激光需要冷卻技術來穩(wěn)定波長，實現起來難度很大，成本很高。CWDM系統采用的激光器不需要冷卻，因而大幅降低了成本，整個CWDM系統的成本只有DWDM系統成本的30%。

相對于DWDM系統，CWDM系統在提供一定數量的波長和100km以內的傳輸距離的同時，大大降低了系統的成本，因此CWDM系統主要應用于城域網中。CWDM用低成本提供了高接入帶寬，適用于短距離、高帶寬、接入點密集的通信場合。

但CWDM系統不可避免地存在一些性能上的局限，主要存在以下問題。

①沒有全波段的放大器，每隔80km左右就需要電中繼，而DWDM系統可實現無電中繼2000km，所以傳輸距離增加時，CWDM系統的成本急劇上升。

②CWDM系統在單根光纖上支持的復用波長個數較少，擴容成本高。

1.2.7 光傳送網（OTN）

光傳送技術是一種以波分復用技術為基礎、統一管理傳統的電域和光域的技術。

1．OTN分層結構

OTN在垂直方向上分為光通路（OCh，Optical Channel）層網絡、光復用段（OMS，Optical Multiplex Section）層網絡和光傳輸段（OTS，Optical Transmission Section）層網絡3層。

OTS是在接入點之間通過光傳輸段路徑提供光復用段傳送的層網絡，是OTN設備通過傳統的WDM設備中的光放大器件提供光傳輸段路徑的物理載體。簡單來說，兩個光放大器之間構成了光傳輸段。OTS定義了物理接口，包括頻率、功率和信噪比等參數，轉化為OMS層適配信息和特定的OTS路徑終端管理/維護開銷進行傳送。

OMS是在接入點之間通過光復用段路徑提供光通道傳送的層網絡，在系統中體現為光波長復用/解復用子系統，即在合/分波器之間構成光復用段。

OCh為OTN的核心，是OTN的主要功能載體，OCh層網絡通過光通路路徑實現接入點之間的數字客戶信號傳輸。

OCh層網絡可以被劃分為3個子層網絡：光通路（OCh）子層網絡、光通路傳送單元（OTUk）子層網絡和光通路數據單元（ODUk）子層網絡。

對客戶信息完整的適配和傳送過程如下。

①OPUk和客戶信號速率進行適配后形成OPUk凈負荷，加上OPUk開銷形成OPUk幀信號。

②ODUk信號凈負荷就是OPUk幀信號，加上ODUk相關開銷。ODUk是適配客戶信息在光通路上傳送的信息結構，用于實現客戶信號數據單元的傳送。

③OTUk信號中凈負荷是光通路數據單元ODUk，加上OTUk相關開銷（FEC和光通路連接管理開銷），形成OTUk幀信號。

④OCh是把支持維護功能信息的開銷添加到OTUk中，當OCh信號組合和拆分時，OCh開銷信息會被終結取出。可以簡單理解為波道通道就是OCh通道。

OTUk和OPUk的容量由k劃分，k＝0,1,2,2e,3,4,flex。ODUk子層支持復用功能，可實現不同層次（k值）ODUk的信號復用。

OTN中另一個重要的設備是OTN電交叉設備，主要用于完成ODUk級別的電路交叉功能，為OTN提供靈活的電路調度和保護能力。OTN電交叉設備可以獨立存在，對外提供各種業(yè)務接口和OTUk接口，可類比于大容量的SDH設備；也可以與WDM終端復用功能集成在一起，除了提供各種業(yè)務接口和OTUk接口以外，還提供光復用段和光傳輸段功能，支持WDM傳輸。OTN電交叉設備的功能模型如圖1-20所示。

2．OTN的優(yōu)勢

引入OTN后，傳輸承載網在通道性能、故障監(jiān)測和大顆粒業(yè)務開通等方面明顯有了WDM系統不可比擬的優(yōu)勢。

①在WDM系統中引入OTN接口，實現對波長通道端到端的性能和故障監(jiān)測。

②引入OTN交叉設備實現WDM系統業(yè)務接口和線路接口的分離（支線路分離），滿足業(yè)務網絡和傳送網獨立演進和發(fā)展的需求，降低網絡建設成本。

③通過引入OTN交叉連接設備，實現大顆粒波長通道業(yè)務的快速開通，提高業(yè)務響應速度。引入基于OTN的保護和恢復機制，可以提高骨干傳送網的可靠性，降低網絡維護成本。

因此，OTN主要用于提供高質量的1Gbit/s及以上速率的電路，包括出租專線業(yè)務和具有質量要求的數據業(yè)務（如IPTV、CN2等）的承載電路。同時，采用OTN承載上層網絡的1Gbit/s及以上速率的子波長級中繼電路，可達到節(jié)省網絡資源（光纖或波道）的目的。

3．OTN網絡技術演進、業(yè)務承載及保護方案

（1）網絡技術演進

圖1-21展示了傳輸骨干網從SDH組網到SDH+DWDM組網，再到OTN的發(fā)展歷程。

（2）業(yè)務承載方案

幾種業(yè)務承載方案介紹如下。

·寬帶業(yè)務承載：OTN支持GE到100GE端口轉換，實現城域網內部及骨干網互通，支持ODUk上傳送、實現通道熱備、波長透傳。

·移動業(yè)務承載：OTN可以和PTN/IPRAN混合組網，PTN/IPRAN接入環(huán)實現基站接入，通過OTN大帶寬上聯核心網。

·專線業(yè)務承載：OTN支持1Gbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s及非標帶寬等全顆粒、高QoS、高安全性大客戶專線業(yè)務傳送。OTN承載的3種業(yè)務如圖1-22所示。

（3）OTN的網絡保護功能

OTN的網絡保護主要采用ODUk的1+1保護，即一個單獨的工作信號由一個單獨的保護實體進行保護，信號采用雙發(fā)選收方式，保護倒換動作只發(fā)生在宿端，在源端進行永久橋接，倒換時間通常在50ms以內。ODUk 1＋1保護支持單向和雙向倒換，同時支持可返回與不可返回兩種操作類型，并允許用戶進行配置。相應的原理如圖1-23所示，圖中工作傳送實體是指承載業(yè)務的主用通道，保護傳送實體是指備用的保護通道。

1.2.8 IPRAN

1．IPRAN定義

無線接入網（RAN，Radio Access Network）的作用是提供無線基站和核心網之間穩(wěn)定、高效的承載和回傳網絡，IPRAN指的是基于網際協議（IP）的無線接入網。

在2G和3G時代，RAN主要承擔基站收發(fā)臺（BTS，Base Transceiver Station）和基站控制器（BSC，Base Station Controller）之間的承載，通常采用多業(yè)務傳送平臺（MSTP，Multi-Service Transport Platform）等傳輸技術組網。到了4G時代，無線基站已經實現了全IP化，此時就需要一種更加貼近IP傳輸模型的RAN，組網要求寬帶化、扁平化、IP化、以太化基站的接入能力，并提供高可靠、大容量的基站回傳流量的承載能力。而IPRAN以IP及多協議標記交換（MPLS，Multi-Protocal Label Switching）標準體系為基礎，同時支持豐富的路由協議、動態(tài)轉發(fā)、L3VPN、組播等動態(tài)網絡部署，這些能力既滿足了無線演進和基站回傳流量的承載需求，同時也兼顧了向業(yè)務承載網絡提供二、三層通道的能力，因此在4G和“光網城市”建設的過程中獲得了廣泛應用。

2．IPRAN的網絡架構

IPRAN通常由接入層、匯聚層、核心層及移動云引擎（MCE，Mobile Cloud Engine）層組成。A設備和B設備分別組成了IPRAN的接入層和匯聚層。核心層包括城域核心層和省核心層，匯聚ER（Edge Router）、城域ER組成了城域核心層，而省核心層由省級ER組成。MCE層由BSC CE（Customer Edge，用戶網絡邊緣設備）、EPC CE和MCE等網元組成，具體網絡架構如圖1-24所示。

3．IPRAN業(yè)務承載方案和保護方案

IPRAN業(yè)務承載通常采用偽線（PW，Pseudo-Wire）+L3VPN方案，個別場景會采用CE+L3VPN方案。

PW+L3VPN組網方案的特點是基站單播業(yè)務在IPRAN接入層采用PW承載，在核心層采用L3VPN進行承載，具體承載方案如圖1-25所示。

在路由組織上，為保證路由層面的安全性，IPRAN接入層、匯聚層與IPRAN核心層采用了不同的IGP路由進程，并啟用MPLS協議。B設備同時屬于多個IGP域，核心與接入的IGP路由相對隔離，不進行路由的相互注入，B設備同屬于接入層匯聚層的MPLS域和IPRAN核心層的MPLS域。IPRAN接入環(huán)IGP采用OSPF協議，匯聚環(huán)IGP則采用ISIS協議，所有設備均工作在二層網絡（Level2）模式。B設備啟用MP-BGP，與RAN ER和CE在同一個MP-BGP域內，比照PE進行部署，提供L3VPN業(yè)務的接入。

在業(yè)務承載上，基站業(yè)務通過GE鏈路接入A設備，A設備分別建立到兩臺B設備的冗余PW，B設備終結PW并進入L3VPN。兩臺B設備分別作為三層網關，提供基站業(yè)務的雙網關保護。在L3VPN的保護上，通常會采用非聯動方式進行。B設備以上通過L3VPN進行業(yè)務承載，啟用MP-BGP。

在業(yè)務保護上，除了采用環(huán)網保護和雙節(jié)點保護外，還會采用如下技術和策略進行網絡級保護。

①A-B鏈路：采用PW保護+LSP保護。

②B設備：采用PW保護+VPN保護。

③B-ER：采用VPN保護+LSP保護。

④CE：采用VPN保護+網關保護。

1.2.9 分組傳送網（PTN）

1．PTN定義

分組傳送網（PTN，Packet Transport Network）是針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統計復用傳送的要求而設計的，以分組業(yè)務為核心，支持多種基于分組交換業(yè)務的雙向點對點連接通道，具備適應各種粗細顆粒業(yè)務的端到端組網能力。PTN由于具有更低的總體擁有成本（TCO，Total Cost of Ownership），同時又繼承了光傳輸的傳統優(yōu)勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的操作維護管理（OAM），因而又被看作一種更適合IP業(yè)務特性的“柔性”傳輸管道。

PTN有兩種主要的實現技術：一種是從IP/MPLS技術發(fā)展來的多協議標簽交換傳送應用（MPLS-TP，Multi-Protocol Label Switching Transport Profile）技術，另一種是從傳統以太網發(fā)展而來的運營商骨干橋接（PBB，Provider Backbone Bridge）技術和支持流量工程的運營商骨干橋接（PBB-TE，Provider Backbone Bridge-Traffic Engineering）技術。

2．PTN的網絡架構

PTN通常由接入層、匯聚層和核心層組成。根據接入業(yè)務的不同，將設備分為L2設備、L2-L3設備和L3設備。其中L2設備僅接入二層業(yè)務，一般部署在接入層和匯聚層；L2-L3設備既接入二層業(yè)務又接入三層業(yè)務，一般部署在核心層；L3設備僅接入三層業(yè)務，部署在核心層。具體架構如圖1-26所示。

3．PTN業(yè)務承載和保護方案

PTN業(yè)務承載方案包括：靜態(tài)L2VPN+靜態(tài)L3VPN、靜態(tài)L2VPN+動態(tài)L3VPN、動態(tài)L2VPN+動態(tài)L3VPN。其中，靜態(tài)L2VPN+動態(tài)L3VPN方案在實際應用中較為常見。

在靜態(tài)L2VPN+動態(tài)L3VPN業(yè)務承載方案中，L2節(jié)點和L2-L3節(jié)點之間配置靜態(tài)L2VPN業(yè)務；L2-L3節(jié)點和L3節(jié)點之間配置動態(tài)L3VPN業(yè)務。L2-L3節(jié)點上通過配置虛擬以太網（VE，Virtual Ethernet）接口組，實現L2VPN接入L3VPN的功能。VE接口組僅存在于L2-L3設備上，一個VE接口組包括一個L2VE接口和一個L3VE接口。L2VE接口即二層以太網虛接口，L3VE接口即三層以太網虛接口。L2VE接口作為L2業(yè)務的UNI；L3VE接口上則配置有一個或多個VLAN匯聚子接口，這些VLAN匯聚子接口用作L3業(yè)務的UNI。通過創(chuàng)建VE組，即可實現L2業(yè)務和L3業(yè)務在同一個L2-L3設備上的交換。

在業(yè)務保護上，除了采用環(huán)網保護外，運營商通常還會采用如下技術和策略。

①L2VPN：通過PW OAM檢測設備或鏈路故障，并使用基于PW的自動保護切換（APS，Automatic Protection Switching）和跨設備的鏈路聚合（M-LAG，Multi-chassis Link Aggregation Group）來進行雙歸保護。

②L3VPN：Tunnel APS 1:1用于保護L3VPN內部鏈路；VPN快速重路由（FRR，Fast Reroute）用于保護雙歸設備。通過Tunnel OAM檢測鏈路或設備故障。

1.2.10 無源光網絡（PON）

1．無源光網絡定義

無源光網絡（PON，Passive Optical Network）技術是為了支持點到多點的應用發(fā)展起來的光接入技術，由光線路終端（OLT，Optical Line Terminal）、光網絡單元（ONU，Optical Network Unit）/光網絡終端（ONT，Optical Network Terminal）和光分配網絡（ODN，Optical Distribution Network）組成。對ONU與ONT的理解可以結合以下場景，譬如在FTTB（光纖到樓）場景下，一般運營商會在樓道內的單元箱放置一臺8/16個接口的ONU設備，一個ONU內有8/16個ONT，每個ONT再通過樓內的網線連接至各個用戶；而在FTTH（光纖到戶）場景下，運營商則是將一個1:8或1:16的分光器放置在樓道內的單元箱里，再通過樓道內的皮線光纖接至各個用戶，每個用戶端接一個ONT。因此可以把ONT理解為只有一個接口的ONU。而ODN則是對由光纖、分光器等無源器件組成的網絡的統稱，它具有以光纖為傳輸媒質、高接入帶寬、全程無源分光傳輸等特點。

目前常用的以太網無源光網絡（EPON，Ethernet PON）和吉比特無源光網絡（GPON，Gigabit-Capable PON）采用單纖波分復用技術，下行波長為1490nm，上行波長為1310nm，視頻CATV業(yè)務承載可選用1550nm波長。上行數據傳輸模式為時分復用（TDMA，Time Division Multiple Access）方式，各ONU上行數據分時發(fā)送，發(fā)送時間與長度由OLT集中控制。下行數據采用廣播模式發(fā)送，每個ONU根據下行數據的標識信息（LLID）接收屬于自己的數據，丟棄其他用戶的數據。

PON的業(yè)務碼流下行采用廣播模式，在每一個以太網幀前添加一個LLID（每個ONU注冊后會分配一個唯一的LLID），替代以太網前導符的最后兩個字節(jié)（不改變原有幀結構），ONU接收數據時，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀，保證信息隔離安全，其下行工作原理如圖1-27所示。

業(yè)務碼流的上行采用時分復用（TDMA）方式，任一時刻只能有一個ONU發(fā)送上行信號，不同的ONU分配不同的時間片，輪流發(fā)送上行數據。每個ONU發(fā)送上行數據的時間片可以是動態(tài)的，時間片的大小和多少在宏觀上表現為帶寬的大小。同時，發(fā)送上行數據時，由于數據速率非常高，系統對同一OLT下掛的不同ONU由于到OLT的距離不同而產生的細微的時延要予以考慮，所以OLT必須具備測距功能。其中，OLT產生時間戳消息，用于系統參考時間，通過MPCP幀指配帶寬，進行測距操作和控制ONU注冊，其上行工作原理如圖1-28所示。

2．PON的網絡結構

光線路終端（OLT）是整個無源光網絡的核心設備，位于局端，向上提供的是接入網與核心網/城域網的高速接口，向下提供的是面向無源光纖網絡的一點對多點的PON口。光網絡終端（ONT）則位于用戶端，主要用于實現數據和話音業(yè)務的接入。光纖分配網絡（ODN）由光纜及無源光分路器組成，一個PON口的光纖傳輸帶寬可通過光分路器由多個光網絡單元共享，如圖1-29所示，其中ODN在OLT和ONU間為用戶提供光纖通道。

3．PON技術分類和比較

xPON是指利用無源光網絡，采取不同的封裝和傳送技術的一類技術的統稱，其中的x是泛指，主要包括基于ATM的無源光網絡（APON，ATM Passive Optical Network）、寬帶無源光網絡（BPON，Broadband Passive OpticalNetwork）、以太網無源光網絡（EPON）和吉比特無源光網絡（GPON），目前常用的是EPON和GPON技術，并發(fā)展出了10Gbit/s EPON和xGPON技術。

（1）EPON

EPON的標準出自網絡廠家為主的IETF，其優(yōu)勢是采用以太網封裝和傳送技術，可以支持1.25Gbit/s的對稱速率，同時具備無源光網絡結構和以太網低成本的優(yōu)勢，具有完整、成熟的產業(yè)鏈。不足之處是雖然能直接承載以太網幀，實現過程簡單，但考慮到線路編碼、以太網幀封裝和開銷，EPON的帶寬利用率比GPON低30%左右。

（2）GPON

GPON技術源于APON，作為ITU-T的嫡系標準，GPON較IETF更周全地考慮了運營商的訴求，通過采用通用成幀規(guī)程（GFP）封裝技術，以及擴展支持通用封裝方法（GEM，General Encapsulation Methods），可以對任何類型和任何速率的業(yè)務進行重組后由PON傳輸，而且GEM幀頭包含幀長度指示字節(jié)，可用于可變長度數據分組的傳遞，提高了傳輸效率，因此能夠更簡單、高效地支持運營商的全業(yè)務。GPON同樣采用上行TDMA（時分復用）和下行廣播方式。GPON還規(guī)定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能，其下行最大傳輸速率可高達2.488Gbit/s，上行最大傳輸速率達1.244Gbit/s。

（3）10Gbit/s EPON

EPON的演進方向是10Gbit/s EPON對稱和非對稱兩種。將OLT的EPON端口更換為對稱/非對稱的10Gbit/s EPON端口。EPON和10Gbit/s EPON下行波分共存，上行波長重疊時分共存，10Gbit/s的上行波長是包含在1Gbit/s上行波長范圍內的，1Gbit/s和10Gbit/s終端不能同時發(fā)送數據。

隨著業(yè)務種類的增加和業(yè)務帶寬需求的增長，特別是4K視頻和5G前傳的需求增長，EPON和GPON的帶寬已經不能完全滿足要求，因而吉比特超寬帶接入已經成為最佳的技術選擇，國內各運營商都已在全國范圍內開始試點和部署，如某運營商上海分公司從2016年10月下旬提出打造“千兆第一城”到完成千兆寬帶的規(guī)模部署并開始商業(yè)開通，采用的就是10Gbit/s EPON技術。

（4）XG-PON/XGS-PON/TWDM-PON

根據ITU-T的演進路線圖，在GPON之后，下一步將進入10Gbit/s PON時代，包括XG-PON和XGS-PON，也稱NG-PON 1階段，其中“S”的含義是對稱（Symmetrical）。XG-PON被稱為10Gbit/s GPON非對稱模式，其下行線路速率為9.953Gbit/s，上行線路速率為2.488Gbit/s；XGS-PON則被稱為10Gbit/s GPON對稱模式，其下行線路速率為9.953Gbit/s，上行線路速率亦為9.953Gbit/s。而在10Gbit/s PON之后，將會迎來40Gbit/s PON時代，40Gbit/s PON又被稱為TWDM-PON，通過疊加多個10Gbit/s PON通道的波，可使線路的上/下行速率達到4通道9.953Gbit/s。由于波長范圍窄、光鏈路預算要求高，因此TWDMPON技術還不太成熟，技術上尚有一些亟待解決的難題，這個階段也被稱為NGPON 2階段。

（5）各種PON技術指標比較

不同PON技術的速率、分光比等關鍵指標的比較見表1-1。

各種PON技術所占用頻譜的情況如圖1-30所示。

4．PON典型應用方案

依據ONU在接入網中所處的位置不同，PON系統有如下幾種典型的應用方案，具體如圖1-31所示。

①光纖到家庭（FTTH，Fiber To The Home）：利用光纖傳輸媒質連接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入的光纖由單個家庭住宅獨享。

②光纖到公司/辦公室（FTTO，Fiber To The Office）：利用光纖傳輸媒質連接通信局端和公司或辦公室用戶的接入方式，引入的光纖由單個公司或辦公室用戶獨享，ONU/ONT之后的設備或網絡由用戶管理。

③光纖到樓宇（FTTB，Fiber To The Building）：以光纖替換用戶引入點之前的銅線電纜，ONU部署在傳統的分線盒（用戶引入點）即分配點（DP，Distribution Point），ONU下采用其他介質接入用戶。

④光纖到路邊（FTTC，Fiber To The Curb）：以光纖替換傳統的饋線電纜，ONU部署在交接箱處，ONU下采用其他介質接入用戶。

1.2.11 IP網傳輸承載

IP網骨干層由核心路由器（CR，Core Router）設備組成，城域網核心層由CR和邊界路由器（BR，Border Router）設備組成，城域網業(yè)務控制層由寬帶遠程接入服務器（BRAS，Broadband Remote Access Server）/多業(yè)務邊緣路由器（MSE，Multi-Service Edge Router）/全業(yè)務路由器（SR，Service Router）設備組成，寬帶接入網由匯聚交換機/數字用戶線路接入復用器（DSLAM，Digital Subscriber Line Access Multiplexer）/OLT組成。常見的IP網組網架構如圖1-32所示。

1．IP骨干網對傳輸承載的需求

隨著5G時代的來臨，IP網絡對網絡容量的需求呈現爆炸式增長，網絡結構也進一步趨向扁平化，原有的傳輸承載DWDM網絡由于組網結構單一，單波帶寬僅為2.5Gbit/s、10Gbit/s，已難以滿足迅速發(fā)展的IP網高容量、快速調度及靈活擴充網絡容量的需要，因此運營商的IP網絡已大規(guī)模遷移到網絡結構滿足IP骨干網組網需求、能快速靈活擴充網絡容量、具備ROADM交叉調度能力的光承載網上。

2．城域網對傳輸承載的需求

隨著移動互聯網、PON、IP網和網絡域控制器（DC，Domain Controller）的發(fā)展，以及上網流量增長和視頻用戶的快速增長，城域網業(yè)務對承載網絡的帶寬、單節(jié)點容量等方面提出了更高的要求，尤其是組網方面必須更加靈活、可擴容性強，并且具有較好的保護能力。因此，城域層面也必須分步驟引入分組增強型OTN，主要實現兩個目的：一是結合政企客戶話音/視頻/組網電路（剛性管道，獨享帶寬）、政企及公眾客戶互聯網專線電路（柔性管道，共享帶寬）的需求，選擇同時支持分組/電路型功能的OTN設備，以接入多樣化的業(yè)務，實現多種類型業(yè)務的歸一化承載；二是優(yōu)化基于IP的二層匯聚和路由器逐層上聯的傳統城域網架構，實現OLT到BRAS/SR/MSE甚至CR的一跳直達，以及對時延敏感型業(yè)務（如IPTV視頻直播）的分流，從而大大提升客戶的感知體驗。具體的IP城域承載組網如圖1-33所示。