1、ADSL、LAN、PON 网络接入及数据交换原理随着我国互联网的快速发展，个人网络使用量也在逐年增加，目前电信、联通两大宽带运营商多为用户提供 2-10Mbps 的不等的网络接入服务，而网络接入方式也在发生改变。由原来的ADSL 入户到目前主流的 LAN、PON 入户，这些改变也标志着我国互联网数据交换技术走向成熟、先进。笔者至今依然记得在 1999 年时朋友办理了一个 300kbps 的 ADSL 业务，当时令我们羡慕不已，要知道 1999 年时大多数用户还在使用 56kbps 的小猫，也就是 ADSL 窄带业务，在当时带宽能达到 256kbps 就已 经可以与今天的 20Mbps 的光纤专
2、线媲美了。ADSL 又称非对称用户数字线路，这种技术是以遍布城乡的电话网为传输介质，通过频分复用技术将线路中的信号分成三个频段，分别是语音频段，网络上行频段，网络下行频段，由于进行了频分，所以用户在使用网络的同时也不影响语音通话。运营商在一个称为汇聚机房的地方装有 ADSL 局端设备，这个设备又称 DSLAM（常见的有华为 MA5600，有支援 ATM 交换机功能），局端设备上联光网络单元（OLT），自身带有信号分离器，这个信号分离器有调制解调器的功能，信号分离器将信号分成三个频段，分别是语音信号，网络上行信号，网络下行信号，这里的语音信号是模拟信号，它通过局端设备处理接程控交换机，为用户进行
3、声讯服务，而网络上行信号，网络下行信号是数字信号，这组信号经局端设备处理后接 ATM 交换机，为 用户进行网络服务，同时，运营商的线务员会在用户家里安装一个调制解调器（俗称猫），这个调制解调器有信号分离和调制解调的功能。当用户使用电话时，信号分离器将线路中处于低频的语音信号和处于高频的网络上下行信号分离，从中取出语音信号并提交程控交换机；当用户使用网络时，信号分离器会将处于高频的网络上下行信号通过调制解调的方式加载到低频信号中去，分离器发送网络下行信号时用调制的方式，而接受网络上行信号时用解调的方式。调制解调器的信号收发原理与信号分离器的原理相同，就这样反复地调制解调就完成了数据的交换，最终的
4、网络上下行信号会由调制解调器通过 USB 端口（需安装驱动程序）或 RJ45 端口输出到用户的终端设备，这时用户使用运营商提供的宽带账号拨号上网时，计算机会通过调制解调器向运营商的远程认证服务器发送一组 PPPoE 协议报文这组协议报文会发送到服务器，服务器会验证账号的有效性，如属实，服务器会从 IP 池中分一个公网 IP 和一些关键的网络参数给用户的终端拨号设备，同时，局端会根据你申请的带宽对你进行带宽控制（或端口速率控制），这样用户就完成了网络接入。华为 MA5600，上为电源控制模块，中为业务槽，下为蓄电池铜缆配线架，连接你家的电话线实际上，ADSL 是一种较成熟的网络接入方式，目前运营
5、商大部分已经升级到了 ADSL 二代局端（ADSL2+），线 路稳定性进一步提高。ADSL 使用资费低，安装成本低，安装方式灵活，传输介质较为普遍，传输距离较远（可达 3-5Km），传输安全稳定（IP 为公网 IP，独享一条线路，账号与线路绑定，不会发生账号被盗），信息编码方案较为成熟等优点，为广大运营商所信赖。不过ADSL 一代技术的上行理论带宽只有 1Mbps，而下行理论带宽只有 8Mbps，这些技术上的不足极大的影响了 ADSL 的应用前景，为此二代 ADSL 技术标准应运而生，二代技术在一代技术的基础上提升了带宽额度，二代 ADSL 上行理论带宽为 8Mbps,下行理论带宽为 24Mb
6、ps。虽然 ADSL二代技术的速率有所提升，但其传输对线路要求极高，线路质量不好时很容易造成断流，线路中的杂波和信号损耗是断流的主要原因，不过这些问题现在已经渐渐得到解决。现在一些偏远地区运营商还会以这种接入方式为用户提供网络接入，不过目前运营商主打 LAN 及光纤入户，特别是现在运营商实行“ 光进铜退” 的战略，使用 ADSL 接入的用户逐渐减少。目前主流的 LAN 网络（又称 FTTB+LAN 接入）接入是以光纤，RJ45 双绞线为传输 介质，这种接入方式一般由小区物业提出申请（运营商一般不受理个人申请），一般来说，线务员会从就近的 OLT（光 线路终端，在整个 LAN 网络 系统中充当分
7、光和局端的角色）拉一条光纤到小区，连接在小区安装的 ONU（光网络单元），ONU 将光纤分成多根，这些分出来的光纤进入小区单元楼，并在单元楼安装楼层子配线间（楼层机箱，内有网络交换设备），这个机箱用于光电转换，简单地说他是一个带光口和电口的交换机，一般带有 24 个 RJ45 端口，从这些端口拉一条双绞线到用户家里，这样就完成了线路的布置。当用户使用运营商提供的宽带账号拨号上网时，计算机向运营商的远程认证服务器发送一组 PPPoE 协议报文，这组协议报文通过 switch 穿透发送到运营商的远程认证服务器，服务器会验证账号的有效性，如属实，服务器会从 IP 池中分一个公网 IP 和一些关键的网
8、络参数给用户的拨号设备，同时，局端会根据你申请的带宽对你进行带宽控制，这样用户就完成了网络接入。华为 Smart MA5620 楼层子配线间支持双口 EPON 这里只装一口 初次配置时用 CONSOLE 与 OLT 注册不过凡事都有优缺点，LAN 也不例外，这种接入方式受双绞线的传输距离所限制，所以楼层子配线间距离用户的距离不能超过 100m。不过这种传输方式的网络稳定性很好，丢包率和PING 值都很低。笔者在上面简单地介绍了 ADSL 与 LAN 两种不同的网络接入方式，下面要为大家介绍一下目前比较热门的 PON 的接入技术，目前 PON 接入主要有两种编码技术方案，一种是 GPON，一种是
9、 EPON，这两种方案的应用前景不同，GPON 可以承载多种业务，如常见 的网络数据，语音以及 IPTV。而 EPON 主要是用于网络数据的承载，两种方案取长补短，详细的技术参数见下表。项目 GPON EPON标准 ITU.T IEEE速率 2.488G/1.244G 1.25G/1.25G分光比 1:64-1:128 1:16-1:32承载 ATM, Ethernet, TDM Ethernet带宽效率 92% 72%QOSVery good，including Ethernet, TDM, ATMGood, only Ethernet光模块等级 Class A/B/C Px10/Px20测
10、距 EqD 逻辑 等距 RTTDBA 标准格式 厂家自定义OAM ITU-T G.984 OMCI (强) Ethernet OAM（弱，厂家扩展）业务支持力度支持全业务的设计,对 TDM类业务支持有天然优势，而且GEM 封装简单、开销 低，满足了高效传输变长数据包的要求。而且可以满足未来新业务的传输要求。仅考虑以太网数据业务，基于对点到点以太网的扩展以支持点到多点的网络，标准本身只考虑支持以太网数据业务，未考虑多业务的需求前景和机会北美正在实施由 BPON 向GPON 迁移的 计划，所以 BPON逐渐会被 GPON 取代，另外，很多主流运营商也在积极试验和部署 GPON 网 络，巨大机会即将
11、来临。有规模应用 , 但发展速度较慢。在日本、韩国有规模应用优势， 设备大部分由日本厂商提供。中国电信目前选择 EPON 。互通性FSAN 标准组织大力协调互通测试工作。设备互通性良好。缺乏权威的组织引导其互通性测试工作，互通困难，主要由运营商引导完成。运营成本因标准完善，目前成本高，但应用规模加大后成本将下降更快，从成本构成上看，GPON 与EPON 最大的不同就是光模块，其它差异很小。因为 GPON 采用更严格的技术标准，满足 B 类光功率预算的光模块价格太高，几乎占 ONT 成本的 50.因为 EPON 有规模应用的基础，目前成本比 GPON 低30%，GPON OLT 能支持2.5Gb
12、ps 的带宽、1:64 的分支能力，线 路效率高达 93；而EPON OLT 只能提供 1Gbps 带宽、1:32 的分支能力，线 路效率也只有 70%左右。 GPON OLT 的性能几乎是 EPON OLT 的 2 倍，而成本构成上没有 2 倍以上的差异。从以上的技术参数中我们可以看到，这两种方案都可以满足用户的网络需求，但是在整体的组网成本上 GPON 方案很占优势，因为 GPON 方案的分光比较大，一次性接入的用户较多，所以目前运营商十分青睐 GPON 方案。PON 接入主要有三部分，一是光分配网，二是分光器，三是光猫（PON 用户端设备，又称ONT，用于光 电转换）。光分配网上联 OL
13、T。从 OLT 发出的激光通过分光器平均分到每根下行光纤上，最终到达用户端的 ONT 设备，OLT 发出的激光会通过分光器以广播的方式向 ONT 设备发出，ONT 设备会鉴别这个信息是不是它的，如果是则留下，不是则丢弃，而 ONT 发出的上行激光到了分光器却只能进入上行光纤到达 OLT。光纤配线箱已经熔接好的光纤，通过熔接的方式接驳尾纤，然后进入右侧的跳线架分光器，在这里用的是 1 分 32 路的笔者要特别强调的是光猫的安装方式与 ADSL 猫不同，光猫有一个 sn 码，这个 sn 码有且只有一个，光猫向 OLT 注册时，运营商机房会通过 sn 码来识别光猫，然后向光猫下发配置数据，大致的注册
14、过程是这样的。用户办理业务，领取光猫，营业员会将光猫的 sn 码录入系统并将其激活，当光猫连入光分配网，向 OLT 发送数据报文（LOID 号码，用于支持前后台工单自动流转，营业员前台将用户信息录入系统同时生成，这个 LOID 在转后台在你对应的上联设备做好数据，同时计费认证系统也做好数据。之后就等你的猫去注册了），运营商机房服务器发现光猫，验证 sn码是否激活，如果激活，向光猫下发配置数据，并在 OLT 上注册，这一系列动作完成后用户使用账户拨号，服务器会从 IP 池中分一个公网 IP（有些地方的运营商会向用户分配局域网 IP）和一些关键的网络参数给用户的终端拨号设备，这样就完成了网络接入。在注册方式上，sn 码 注册是是 GPON 注册方式，mac 注册是 EPON 注册方式。LOID 注册EPON 和 GPON 都支持，另外 sn 和 mac 注册多用于 FTTC 或 FTTB 这类场 景。这种接入方式的网络稳定性很好，丢包率和 PING 值都很低。是未来网络接入的一个主流发展趋势。
