ADSL、LAN、PON网络接入及数据交换原理

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

24Mbps。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

分光比 1:64-1:128

承载 ATM, Ethernet, TDM Ethernet

带宽效率

92% 72%

Very good，

1.25G/1.25G

1:16-1:32

Good,

only Ethernet

Px10/Px20 光模块等级 Class A/B/C

RTT 测距 EqD 逻辑等距

厂家自定义

Ethernet OAM（弱，厂家

扩展）

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

QOS

including Ethernet, TDM,

ATM

DBA 标准格式

OAM ITU-T G.984 OMCI (强)

支持全业务的设计,对TDM

类业务支持有天然优势，而且

业务支持力度 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。

北美正在实施由BPON向

GPON迁移的计划，所以BPON

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前景和机会

供。中国电信目前选择EPON 。

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。

因为EPON有规模应用的基因标准完善，目前成本高，

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，巨大机会即将来

临。

FSAN标准组织大力协调互

通测试工作。设备互通性良好。

互通性

运营成本

但应用规模加大后成本将下降更础，目前成本比GPON低30%，

快，从成本构成上看，GPON与GPON OLT能支持2.5Gbps的

EPON最大的不同就是光模块，带宽、1:64的分支能力，线路效

其它差异很小。因为GPON采用率高达93％；而EPON OLT只

更严格的技术标准，满足B类光能提供1Gbps带宽、1:32的分

功率预算的光模块价格太高，几支能力，线路效率也只有70%左

乎占ONT成本的50％. 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OLT。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。