ADSL、LAN、PON網絡接入及數據交換原理

ADSL、LAN、PON網絡接入及數據交換原理

隨著我國互聯網的快速發展，個人網絡使用量也在逐年增加，目前電信、聯通兩大寬帶運

營商多為用戶提供2-10Mbps的不等的網絡接入服務，而網絡接入方式也在發生改變。由原來

的ADSL入戶到目前主流的LAN、PON入戶，這些改變也標志著我國互聯網數據交換技術走向

成熟、先進。

筆者至今依然記得在1999年時朋友辦理了一個300kbps的ADSL業務，當時令我們羨慕

不已，要知道1999年時大多數用戶還在使用56kbps的小貓，也就是ADSL窄帶業務，在當時

帶寬能達到256kbps就已經可以與今天的20Mbps的光纖專線媲美了。

ADSL又稱非對稱用戶數字線路，這種技術是以遍布城鄉的電話網為傳輸介質，通過頻分復

用技術將線路中的信號分成三個頻段，分別是語音頻段，網絡上行頻段，網絡下行頻段，由于

進行了頻分，所以用戶在使用網絡的同時也不影響語音通話。

運營商在一個稱為匯聚機房的地方裝有ADSL局端設備，這個設備又稱DSLAM（常見的有

華為MA5600，有支援ATM交換機功能），局端設備上聯光網絡單元（OLT），自身帶有信號分

離器，這個信號分離器有調制解調器的功能，信號分離器將信號分成三個頻段，分別是語音信

號，網絡上行信號，網絡下行信號，這里的語音信號是模擬信號，它通過局端設備處理接程控

交換機，為用戶進行聲訊服務，而網絡上行信號，網絡下行信號是數字信號，這組信號經局端

設備處理后接ATM交換機，為用戶進行網絡服務，同時，運營商的線務員會在用戶家里安裝一

個調制解調器（俗稱貓），這個調制解調器有信號分離和調制解調的功能。當用戶使用電話時，

信號分離器將線路中處于低頻的語音信號和處于高頻的網絡上下行信號分離，從中取出語音信

號并提交程控交換機；當用戶使用網絡時，信號分離器會將處于高頻的網絡上下行信號通過調

制解調的方式加載到低頻信號中去，分離器發送網絡下行信號時用調制的方式，而接受網絡上

行信號時用解調的方式。調制解調器的信號收發原理與信號分離器的原理相同，就這樣反復地

調制解調就完成了數據的交換，最終的網絡上下行信號會由調制解調器通過USB端口（需安裝

驅動程序）或RJ45端口輸出到用戶的終端設備，這時用戶使用運營商提供的寬帶賬號撥號上網

時，計算機會通過調制解調器向運營商的遠程認證服務器發送一組PPPoE協議報文這組協議報

文會發送到服務器，服務器會驗證賬號的有效性，如屬實，服務器會從IP池中分一個公網IP和

一些關鍵的網絡參數給用戶的終端撥號設備，同時，局端會根據你申請的帶寬對你進行帶寬控

制（或端口速率控制），這樣用戶就完成了網絡接入。

華為MA5600，上為電源控制模塊，中為業務槽，下為蓄電池

銅纜配線架，連接你家的電話線

實際上，ADSL是一種較成熟的網絡接入方式，目前運營商大部分已經升級到了ADSL二代

局端（ADSL2+），線路穩定性進一步提高。ADSL使用資費低，安裝成本低，安裝方式靈活，

傳輸介質較為普遍，傳輸距離較遠（可達3-5Km），傳輸安全穩定（IP為公網IP，獨享一條線

路，賬號與線路綁定，不會發生賬號被盜），信息編碼方案較為成熟等優點，為廣大運營商所信

賴。不過ADSL一代技術的上行理論帶寬只有1Mbps，而下行理論帶寬只有8Mbps，這些技

術上的不足極大的影響了ADSL的應用前景，為此二代ADSL技術標準應運而生，二代技術在

一代技術的基礎上提升了帶寬額度，二代ADSL上行理論帶寬為8Mbps,下行理論帶寬為

24Mbps。雖然ADSL二代技術的速率有所提升，但其傳輸對線路要求極高，線路質量不好時

很容易造成斷流，線路中的雜波和信號損耗是斷流的主要原因，不過這些問題現在已經漸漸得

到解決。現在一些偏遠地區運營商還會以這種接入方式為用戶提供網絡接入，不過目前運營商

主打LAN及光纖入戶，特別是現在運營商實行“光進銅退”的戰略，使用ADSL接入的用戶逐

漸減少。

目前主流的LAN網絡（又稱FTTB+LAN接入）接入是以光纖，RJ45雙絞線為傳輸介質，

這種接入方式一般由小區物業提出申請（運營商一般不受理個人申請），一般來說，線務員會從

就近的OLT（光線路終端，在整個LAN網絡系統中充當分光和局端的角色）拉一條光纖到小區，

連接在小區安裝的ONU（光網絡單元），ONU將光纖分成多根，這些分出來的光纖進入小區單

元樓，并在單元樓安裝樓層子配線間（樓層機箱，內有網絡交換設備），這個機箱用于光電轉換，

簡單地說他是一個帶光口和電口的交換機，一般帶有24個RJ45端口，從這些端口拉一條雙絞

線到用戶家里，這樣就完成了線路的布置。當用戶使用運營商提供的寬帶賬號撥號上網時，計

算機向運營商的遠程認證服務器發送一組PPPoE協議報文，這組協議報文通過switch穿透發

送到運營商的遠程認證服務器，服務器會驗證賬號的有效性，如屬實，服務器會從IP池中分一

個公網IP和一些關鍵的網絡參數給用戶的撥號設備，同時，局端會根據你申請的帶寬對你進行

帶寬控制，這樣用戶就完成了網絡接入。

華為Smart MA5620樓層子配線間

支持雙口EPON 這里只裝一口 初次配置時用CONSOLE與OLT注冊

不過凡事都有優缺點，LAN也不例外，這種接入方式受雙絞線的傳輸距離所限制，所以樓

層子配線間距離用戶的距離不能超過100m。不過這種傳輸方式的網絡穩定性很好，丟包率和

PING值都很低。

筆者在上面簡單地介紹了ADSL與LAN兩種不同的網絡接入方式，下面要為大家介紹一下

目前比較熱門的PON的接入技術，目前PON接入主要有兩種編碼技術方案，一種是GPON，

一種是EPON，這兩種方案的應用前景不同，GPON可以承載多種業務，如常見的網絡數據，

語音以及IPTV。而EPON主要是用于網絡數據的承載，兩種方案取長補短，詳細的技術參數見

下表。

項目 GPON EPON

標準 ITU.T IEEE

速率 2.488G/1.244G

分光比 1:64-1:128

承載 ATM, Ethernet, TDM Ethernet

帶寬效率

92% 72%

Very good，

1.25G/1.25G

1:16-1:32

Good,

only Ethernet

Px10/Px20 光模塊等級 Class A/B/C

RTT 測距 EqD 邏輯等距

廠家自定義

Ethernet OAM（弱，廠家

擴展）

僅考慮以太網數據業務，基

于對點到點以太網的擴展以支持

點到多點的網絡，標準本身只考

慮支持以太網數據業務，未考慮

多業務的需求

QOS

including Ethernet, TDM,

ATM

DBA 標準格式

OAM ITU-T G.984 OMCI (強)

支持全業務的設計,對TDM

類業務支持有天然優勢，而且

業務支持力度 GEM封裝簡單、開銷低，滿足了

高效傳輸變長數據包的要求。而

且可以滿足未來新業務的傳輸要

求。

北美正在實施由BPON向

GPON遷移的計劃，所以BPON

有規模應用 , 但發展速度

較慢。在日本、韓國有規模應用

優勢，設備大部分由日本廠商提前景和機會

供。中國電信目前選擇EPON 。

缺乏權威的組織引導其互通

性測試工作，互通困難，主要由

運營商引導完成。

因為EPON有規模應用的基因標準完善，目前成本高，

逐漸會被GPON取代，另外，很

多主流運營商也在積極試驗和部

署GPON網絡，巨大機會即將來

臨。

FSAN標準組織大力協調互

通測試工作。設備互通性良好。

互通性

運營成本

但應用規模加大后成本將下降更礎，目前成本比GPON低30%，

快，從成本構成上看，GPON與GPON OLT能支持2.5Gbps的

EPON最大的不同就是光模塊，帶寬、1:64的分支能力，線路效

其它差異很小。因為GPON采用率高達93％；而EPON OLT只

更嚴格的技術標準，滿足B類光能提供1Gbps帶寬、1:32的分

功率預算的光模塊價格太高，幾支能力，線路效率也只有70%左

乎占ONT成本的50％. 右。GPON OLT的性能幾乎是

EPON OLT的2倍，而成本構成

上沒有2倍以上的差異。

從以上的技術參數中我們可以看到，這兩種方案都可以滿足用戶的網絡需求，但是在整體

的組網成本上GPON方案很占優勢，因為GPON方案的分光比較大，一次性接入的用戶較多，

所以目前運營商十分青睞GPON方案。

PON接入主要有三部分，一是光分配網，二是分光器，三是光貓（PON用戶端設備，又

稱ONT，用于光電轉換）。光分配網上聯OLT。從OLT發出的激光通過分光器平均分到每根下

行光纖上，最終到達用戶端的ONT設備，OLT發出的激光會通過分光器以廣播的方式向ONT

設備發出，ONT設備會鑒別這個信息是不是它的，如果是則留下，不是則丟棄，而ONT發出

的上行激光到了分光器卻只能進入上行光纖到達OLT。

光纖配線箱

已經熔接好的光纖，通過熔接的方式接駁尾纖，然后進入右側的跳線架

分光器，在這里用的是1分32路的

筆者要特別強調的是光貓的安裝方式與ADSL貓不同，光貓有一個sn碼，這個sn碼有且

只有一個，光貓向OLT注冊時，運營商機房會通過sn碼來識別光貓，然后向光貓下發配置數

據，大致的注冊過程是這樣的。用戶辦理業務，領取光貓，營業員會將光貓的sn碼錄入系統并

將其激活，當光貓連入光分配網，向OLT發送數據報文（LOID號碼，用于支持前后臺工單自

動流轉，營業員前臺將用戶信息錄入系統同時生成，這個LOID在轉后臺在你對應的上聯設備做

好數據，同時計費認證系統也做好數據。之后就等你的貓去注冊了），運營商機房服務器發現光

貓，驗證sn碼是否激活，如果激活，向光貓下發配置數據，并在OLT上注冊，這一系列動作

完成后用戶使用賬戶撥號，服務器會從IP池中分一個公網IP（有些地方的運營商會向用戶分配

局域網IP）和一些關鍵的網絡參數給用戶的終端撥號設備，這樣就完成了網絡接入。

在注冊方式上，sn碼注冊是是GPON注冊方式，mac注冊是EPON注冊方式。LOID注

冊EPON和GPON都支持，另外sn和mac注冊多用于FTTC或FTTB這類場景。

這種接入方式的網絡穩定性很好，丟包率和PING值都很低。是未來網絡接入的一個主流

發展趨勢。