FTTH技術及其解決方案研究

　　
　　隨著數(shù)字技術、光通信技術和軟件技術的發(fā)展以及TCP/IP協(xié)議的廣泛應用，電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)必將相互融合，成為統(tǒng)一在IP之下的能夠同時提供話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡。目前的銅線接入、無線接入、LAN接入方式等都不容易達到這一目標，而對FTTH來說則是輕而易舉。

　　FTTH不但提供更大的帶寬，而且增強了網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)格式、速率、波長和協(xié)議的透明性，放寬了對環(huán)境和供電等的要求，簡化了維護和安裝，具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播業(yè)務的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE　　802.3以太網(wǎng)的格式進行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量，通過使用第三個波長（通常為1550nm）即可實現(xiàn)視頻廣播業(yè)務傳輸。

　　光纖接入技術實際就是在接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖，構成光纖用戶環(huán)路（FITL），或稱光纖接入網(wǎng)（OAN），實現(xiàn)寬帶接入的一種方案。根據(jù)ONU的位置，光纖接入網(wǎng)分為光纖到桌面（FTTD）、光纖到戶（FTTH）、光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到辦公室（FTTO）、光纖到樓層（FTTF）、光纖到小區(qū)（FTTZ）等幾種類型。其中FTTH將是未來寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的最終形式。FTTH是指將光網(wǎng)絡單元（ONU）安裝在住宅用戶或企業(yè)用戶處，是FTTx系列中除FTTD外最靠近用戶的光接入網(wǎng)類型。
　　
　　FTTH光纖回路分類

　　FTTH的傳輸層分為三類：分別是Duplex（雙纖雙向）回路，Simplex（單纖雙向）回路和Triplex（單纖三向）回路。其中雙纖回路是在OLT端和ONU端之間使用兩路光纖，一路為下行，信號由OLT端到ONU端；另一路為上行，信號由ONU端到OLT端。Simplex單纖回路又稱為Bidirectional，簡稱BIDI，這種方案只使用一條光纖連接OLT端和ONU端，并利用WDM方式，用不同波長的光信號分別傳送上行和下行信號。這種利用WDM方式傳輸?shù)膯卫w回路和Duplex雙纖回路相比可減少一半的光纖使用量，降低ONU用戶端的成本，但是使用單纖方式時在光收發(fā)模塊上要引入分光合光器，結(jié)構比使用雙纖方式的光收發(fā)模塊復雜一點。BIDI上行信號選用1260至1360nm波段的激光傳輸，下行則使用1480至1580nm波段。而在雙纖回路中則是上下行都使用1310nm波段傳送信號。

　　FTTH有媒體轉(zhuǎn)換器（MC）及無源光網(wǎng)絡（PON）兩項技術。MC主要用來取代傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡所使用的銅線，采用點對點（P2P）的網(wǎng)絡拓撲方式，將100Mbps的服務通過光纖傳送到用戶家中。PON的架構主要是將從光線路終端（OLT）下行的光信號，通過一根光纖經(jīng)由光分路器，將光信號分路傳給各光網(wǎng)絡終端（ONU/T），從而大幅減少網(wǎng)絡機房及設備維護的成本，節(jié)省了大量光纜等建置成本，因而成為FTTH最新熱門的技術。FTTH目前共有三種解決方案：點到點的FTTH解決方案、EPON的FTTH解決方案和GPON的FTTH解決方案。
　　
　　基于P2P的FTTH解決方案

　　P2P是一種點對點光纖連接的以太網(wǎng)傳送技術。它也采用WDM技術實現(xiàn)雙向通信，與EPON比較，它具有技術實現(xiàn)簡單、價格便宜及少用戶量接入容易的特點。

　　P2P　FTTH網(wǎng)絡在局端交換機和用戶端設備之間，通過WDM方式將上下行波長在一根光纖上傳輸，每個用戶只需一根光纖。上行采用1310nm波長，下行采用1550nm波長。通過使用光纖傳輸，將以太網(wǎng)從局端直接延伸到用戶桌面，在提供高帶寬、經(jīng)濟的接入方式的同時，免除了傳統(tǒng)以太網(wǎng)接入方式中樓道交換機供電、維護的困難，避免了因為開通率低造成的投資回收困難，并且開通靈活，安全性高。在P2P解決方案中，用戶可以真正獨享100M帶寬，輕松支持可視電話、視頻點播、遠程醫(yī)療、遠程教育等高寬帶業(yè)務。在支持高速數(shù)據(jù)應用的同時，可以提供E1接口和POTS接口，使原本需要獨立布線的多種業(yè)務通過一根光纖全部解決。
　　
　　基于EPON的FTTH解決方案

　　EPON采用點到多點結(jié)構和無源光纖傳輸方式，下行速率目前可達到10Gb/s，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。另外，EPON也提供一定的運行維護和管理(OAM)功能。EPON技術和現(xiàn)有的設備具有很好的兼容性。新發(fā)展的服務質(zhì)量（QoS）技術使以太網(wǎng)對語音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務的支持成為可能。這些技術包括全雙工支持、優(yōu)先級和虛擬局域網(wǎng)（VLAN）。

　　EPON在局端設備和ODN光耦合器之間采用1根光纖進行連接。經(jīng)過光耦合器分路后最多連接32個用戶。上行采用1310nm波長，下行采用1490nm波長。OLT的PON口所出的光纖通過合波器將1550nm模擬或數(shù)字CATV光信號合波到光纖上，經(jīng)光耦合器分路后，連接ONU。ONU將1550nm　CATV信號分離出來，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，還原成為普通電視機可以接收的射頻信號。ONU還將OLT發(fā)來的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過處理，發(fā)到用戶接口。用戶接口可以提供FE和TDM接口，以適應用戶寬帶接入的業(yè)務需求，并兼容現(xiàn)有運營商TDM業(yè)務的需求。EPON采用在一根光纖上以WDM技術實現(xiàn)點對多點雙向通信，具有格式透明、價格便宜等特點，順應了下一代網(wǎng)絡IP化的發(fā)展趨勢�？紤]到未來的“三網(wǎng)合一”將會以IP為核心協(xié)議，因此多數(shù)專家認為EPON是未來實現(xiàn)FTTH的最佳解決方案。

　　基于GPON的FTTH解決方案

　　GPON是ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技術。2001年，F(xiàn)SAN啟動了另外一項標準工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gb/s的PON網(wǎng)絡（GPON）。GPON除了支持更高的速率，還要以很高的效率支持多種業(yè)務，提供豐富的OAM&P功能和良好的擴展性。GPON的特點主要有：

　　1)　支持全業(yè)務。
　　2)　覆蓋距離至少20km。
　　3)　支持同一種協(xié)議下的多種速率。
　　4)　提供OAM&P功能。
　　5)　針對PON下行流量的廣播特點，提供協(xié)議層的安全保護機制。

　　GPON標準針對不同的服務，提供最有效率的傳輸速率，同時兼顧OAM&P功能以及升級能力。GPON不但提供高帶寬，而且支持各種接入業(yè)務，特別是在數(shù)據(jù)及TDM傳輸時，支持原有格式，無須轉(zhuǎn)換。GPON采用全新的傳輸匯聚層協(xié)議“通用成幀協(xié)議（GFP）”，實現(xiàn)多種業(yè)務碼流的封裝；同時保持了G.983中與PON協(xié)議沒有直接關系的許多功能，如OAM、DBA等。

　　GPON傳輸網(wǎng)絡可以是任何類型，如SONET/SDH和ITU-T　G.709（ONT）；用戶信號可以是分組的（如IP/PPP或Ethernet　MAC）、持續(xù)的，或者其它類型；而GFP則對不同業(yè)務提供通用、高效、簡單的封裝，經(jīng)由同步網(wǎng)絡傳輸；對于最靠近用戶的接入層來說，GPON具有前所未有的高比特率、高帶寬；而其非對稱特性更能適應未來的FTTH寬帶市場。因為使用標準的8kHz幀，所以GPON能夠直接支持TDM業(yè)務。GPON傳輸網(wǎng)絡支持對稱和非對稱的線路速率。
　　
　　發(fā)展FTTH需要考慮的因素

　　盡管FTTH在技術上已經(jīng)成熟可行，成本價格也在不斷下降，但是要在我國實現(xiàn)FTTH的大規(guī)模應用，仍然面臨很多挑戰(zhàn)。

　　成本問題

　　目前，全球97%以上的FTTH接入網(wǎng)絡只提供Internet接入業(yè)務，因為由FTTH提供傳統(tǒng)固定電話的成本遠遠高于現(xiàn)有固定電話技術的成本，而且利用光纖傳輸傳統(tǒng)固定電話還存在電話供電問題。如今，銅線網(wǎng)還是占據(jù)了主要的地位，采用ADSL技術就使得工程建設簡單，價格便宜，也能基本滿足當前業(yè)務的要求，是現(xiàn)階段FTTH最主要的競爭對手。

　　政策因素

　　追求FTTH全業(yè)務接入在我國還存在行業(yè)壁壘，即電信運營商不允許經(jīng)營CATV業(yè)務，反之CATV運營商不許經(jīng)營傳統(tǒng)電信業(yè)務（如電話），而且這一現(xiàn)狀在未來相當長一段時間內(nèi)無法改變，因此單一運營商無法在FTTH接入網(wǎng)絡提供三網(wǎng)合一業(yè)務。

　　ONU的兼容性和互通性

　　ONU的兼容性對整個FTTH產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與完善起著決定性的作用。FTTH規(guī)模應用和推廣還需盡快完善行業(yè)標準。設備制造商應聯(lián)合標準化組織、運營商、器件廠商及設計部門，從系統(tǒng)技術標準、FTTH器件技術標準、FTTH光纜技術標準、FTTH工程配套設備技術標準、FTTH工程施工標準和FTTH測試標準等六個方面，全面制定FTTH行業(yè)技術標準和規(guī)范，以指導FTTH應用。

　　具體業(yè)務量

　　缺乏應用是影響FTTH進一步發(fā)展的重要因素，如果單純上網(wǎng)，用1M速度的ADSL就可以滿足了。但是，如果一旦業(yè)務需求量變大，比如數(shù)字電視、VOD、寬帶視頻業(yè)務，再比如較高質(zhì)量的可視電話、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上醫(yī)療等業(yè)務需求增加，1M帶寬肯定不能支持，這時DSL不能勝任，F(xiàn)TTH就有了用武之地。因此，寬帶業(yè)務的發(fā)展是推動FTTH發(fā)展的重要動力。

　　我國電信業(yè)務消費水平普遍較低，目前商業(yè)FTTH用戶還非常少（幾乎為零），F(xiàn)TTH推廣尚處于起步階段。為此，選擇適合我國國情的FTTH技術對推動我國FTTH的普及至關重要。隨著應用規(guī)模的擴大，F(xiàn)TTH設備的成本有極大的下降空間。今后寬帶市場在一定時間內(nèi)會出現(xiàn)ADSL、FTTB＋LAN、FTTH共存，短時間內(nèi)ADSL將持續(xù)占主流，DSL和FTTH將會共同發(fā)展，當FTTH設備價格由于建設量的增大而逐步降低到DSL的水平時，F(xiàn)TTH市場容量將會大量增加。