FTTH技術(shù)和其解決方案研究

FTTH技術(shù)和其解決方案研究

隨著數(shù)字技術(shù)、光通信技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展以及TCP/IP協(xié)議的廣泛應(yīng)用，電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)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(shí)提供話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)。目前的銅線接入、無(wú)線接入、LAN接入方式等都不容易達(dá)到這一目標(biāo)，而對(duì)FTTH來(lái)說(shuō)則是輕而易舉。

FTTH不但提供更大的帶寬，而且增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)格式、速率、波長(zhǎng)和協(xié)議的透明性，放寬了對(duì)環(huán)境和供電等的要求，簡(jiǎn)化了維護(hù)和安裝，具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播業(yè)務(wù)的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以電信級(jí)的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量，通過(guò)使用第三個(gè)波長(zhǎng)（通常為1550nm）即可實(shí)現(xiàn)視頻廣播業(yè)務(wù)傳輸。

光纖接入技術(shù)實(shí)際就是在接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖，構(gòu)成光纖用戶(hù)環(huán)路（FITL），或稱(chēng)光纖接入網(wǎng)（OAN），實(shí)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(hù)（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(lèi)型。其中FTTH將是未來(lái)寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的最終形式。FTTH是指將光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）安裝在住宅用戶(hù)或企業(yè)用戶(hù)處，是FTTx系列中除FTTD外最靠近用戶(hù)的光接入網(wǎng)類(lèi)型。

FTTH光纖回路分類(lèi)

FTTH的傳輸層分為三類(lèi)：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(hào)由OLT端到ONU端；另一路為上行，信號(hào)由ONU端到OLT端。Simplex單纖回路又稱(chēng)為Bidirectional，簡(jiǎn)稱(chēng)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(zhǎng)的光信號(hào)分別傳送上行和下行信號(hào)。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(hù)端的成本，但是使用單纖方式時(shí)在光收發(fā)模塊上要引入分光合光器，結(jié)構(gòu)比使用雙纖方式的光收發(fā)模塊復(fù)雜一點(diǎn)。BIDI上行信號(hào)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(hào)。

FTTH有媒體轉(zhuǎn)換器（MC）及無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）兩項(xiàng)技術(shù)。MC主要用來(lái)取代傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)所使用的銅線，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞?，?00Mbps的服務(wù)通過(guò)光纖傳送到用戶(hù)家中。PON的架構(gòu)主要是將從光線路終端（OLT）下行的光信號(hào)，通過(guò)一根光纖經(jīng)由光分路器，將光信號(hào)分路傳給各光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU/T），從而大幅減少網(wǎng)絡(luò)機(jī)房及設(shè)備維護(hù)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(mén)的技術(shù)。FTTH目前共有三種解決方案：點(diǎn)到點(diǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖連接的以太網(wǎng)傳送技術(shù)。它也采用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙向通信，與EPON比較，它具有技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜及少用戶(hù)量接入容易的特點(diǎn)。

P2PFTTH網(wǎng)絡(luò)在局端交換機(jī)和用戶(hù)端設(shè)備之間，通過(guò)WDM方式將上下行波長(zhǎng)在一根光纖上傳輸，每個(gè)用戶(hù)只需一根光纖。上行采用1310nm波長(zhǎng)，下行采用1550nm波長(zhǎng)。通過(guò)使用光纖傳輸，將以太網(wǎng)從局端直接延伸到用戶(hù)桌面，在提供高帶寬、經(jīng)濟(jì)的接入方式的同時(shí)，免除了傳統(tǒng)以太網(wǎng)接入方式中樓道交換機(jī)供電、維護(hù)的困難，避免了因?yàn)殚_(kāi)通率低造成的投資回收困難，并且開(kāi)通靈活，安全性高。在P2P解決方案中，用戶(hù)可以真正獨(dú)享100M帶寬，輕松支持可視電話、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等高寬帶業(yè)務(wù)。在支持高速數(shù)據(jù)應(yīng)用的同時(shí)，可以提供E1接口和POTS接口，使原本需要獨(dú)立布線的多種業(yè)務(wù)通過(guò)一根光纖全部解決。

基于EPON的FTTH解決方案

EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和無(wú)源光纖傳輸方式，下行速率目前可達(dá)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(yùn)行維護(hù)和管理(OAM)功能。EPON技術(shù)和現(xiàn)有的設(shè)備具有很好的兼容性。新發(fā)展的服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)使以太網(wǎng)對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的支持成為可能。這些技術(shù)包括全雙工支持、優(yōu)先級(jí)和虛擬局域網(wǎng)（VLAN）。

EPON在局端設(shè)備和ODN光耦合器之間采用1根光纖進(jìn)行連接。經(jīng)過(guò)光耦合器分路后最多連接32個(gè)用戶(hù)。上行采用1310nm波長(zhǎng)，下行采用1490nm波長(zhǎng)。OLT的PON口所出的光纖通過(guò)合波器將1550nm模擬或數(shù)字CATV光信號(hào)合波到光纖上，經(jīng)光耦合器分路后，連接ONU。ONU將1550nmCATV信號(hào)分離出來(lái)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，還原成為普通電視機(jī)可以接收的射頻信號(hào)。ONU還將OLT發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，發(fā)到用戶(hù)接口。用戶(hù)接口可以提供FE和TDM接口，以適應(yīng)用戶(hù)寬帶接入的業(yè)務(wù)需求，并兼容現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商TDM業(yè)務(wù)的需求。EPON采用在一根光纖上以WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)雙向通信，具有格式透明、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，順應(yīng)了下一代網(wǎng)絡(luò)IP化的發(fā)展趨勢(shì)。考慮到未來(lái)的“三網(wǎng)合一”將會(huì)以IP為核心協(xié)議，因此多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為EPON是未來(lái)實(shí)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(shù)。2001年，F(xiàn)SAN啟動(dòng)了另外一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gb/s的PON網(wǎng)絡(luò)（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(wù)，提供豐富的OAM&P功能和良好的擴(kuò)展性。GPON的特點(diǎn)主要有：

1)支持全業(yè)務(wù)。
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(duì)PON下行流量的廣播特點(diǎn)，提供協(xié)議層的安全保護(hù)機(jī)制。

GPON標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同的服務(wù)，提供最有效率的傳輸速率，同時(shí)兼顧OAM&P功能以及升級(jí)能力。GPON不但提供高帶寬，而且支持各種接入業(yè)務(wù)，特別是在數(shù)據(jù)及TDM傳輸時(shí)，支持原有格式，無(wú)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(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)碼流的封裝；同時(shí)保持了G.983中與PON協(xié)議沒(méi)有直接關(guān)系的許多功能，如OAM、DBA等。

GPON傳輸網(wǎng)絡(luò)可以是任何類(lèi)型，如SONET/SDH和ITU-TG.709（ONT）；用戶(hù)信號(hào)可以是分組的（如IP/PPP或EthernetMAC）、持續(xù)的，或者其它類(lèi)型；而GFP則對(duì)不同業(yè)務(wù)提供通用、高效、簡(jiǎn)單的封裝，經(jīng)由同步網(wǎng)絡(luò)傳輸；對(duì)于最靠近用戶(hù)的接入層來(lái)說(shuō)，GPON具有前所未有的高比特率、高帶寬；而其非對(duì)稱(chēng)特性更能適應(yīng)未來(lái)的FTTH寬帶市場(chǎng)。因?yàn)槭褂脴?biāo)準(zhǔn)的8kHz幀，所以GPON能夠直接支持TDM業(yè)務(wù)。GPON傳輸網(wǎng)絡(luò)支持對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)的線路速率。

發(fā)展FTTH需要考慮的因素

盡管FTTH在技術(shù)上已經(jīng)成熟可行，成本價(jià)格也在不斷下降，但是要在我國(guó)實(shí)現(xiàn)FTTH的大規(guī)模應(yīng)用，仍然面臨很多挑戰(zhàn)。

成本問(wèn)題

目前，全球97%以上的FTTH接入網(wǎng)絡(luò)只提供Internet接入業(yè)務(wù)，因?yàn)橛蒄TTH提供傳統(tǒng)固定電話的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有固定電話技術(shù)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(wèn)題。如今，銅線網(wǎng)還是占據(jù)了主要的地位，采用ADSL技術(shù)就使得工程建設(shè)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，也能基本滿(mǎn)足當(dāng)前業(yè)務(wù)的要求，是現(xiàn)階段FTTH最主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

政策因素

追求FTTH全業(yè)務(wù)接入在我國(guó)還存在行業(yè)壁壘，即電信運(yùn)營(yíng)商不允許經(jīng)營(yíng)CATV業(yè)務(wù)，反之CATV運(yùn)營(yíng)商不許經(jīng)營(yíng)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)（如電話），而且這一現(xiàn)狀在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法改變，因此單一運(yùn)營(yíng)商無(wú)法在FTTH接入網(wǎng)絡(luò)提供三網(wǎng)合一業(yè)務(wù)。

ONU的兼容性和互通性

ONU的兼容性對(duì)整個(gè)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(yīng)用和推廣還需盡快完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備制造商應(yīng)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化組織、運(yùn)營(yíng)商、器件廠商及設(shè)計(jì)部門(mén)，從系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、FTTH器件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、FTTH光纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、FTTH工程配套設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、FTTH工程施工標(biāo)準(zhǔn)和FTTH測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等六個(gè)方面，全面制定FTTH行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以指導(dǎo)FTTH應(yīng)用。

具體業(yè)務(wù)量

缺乏應(yīng)用是影響FTTH進(jìn)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(mǎn)足了。但是，如果一旦業(yè)務(wù)需求量變大，比如數(shù)字電視、VOD、寬帶視頻業(yè)務(wù)，再比如較高質(zhì)量的可視電話、網(wǎng)上購(gòu)物、網(wǎng)上醫(yī)療等業(yè)務(wù)需求增加，1M帶寬肯定不能支持，這時(shí)DSL不能勝任，F(xiàn)TTH就有了用武之地。因此，寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展是推動(dòng)FTTH發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/P>

我國(guó)電信業(yè)務(wù)消費(fèi)水平普遍較低，目前商業(yè)FTTH用戶(hù)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(guó)國(guó)情的FTTH技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國(guó)FTTH的普及至關(guān)重要。隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，F(xiàn)TTH設(shè)備的成本有極大的下降空間。今后寬帶市場(chǎng)在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)ADSL、FTTB＋LAN、FTTH共存，短時(shí)間內(nèi)ADSL將持續(xù)占主流，DSL和FTTH將會(huì)共同發(fā)展，當(dāng)FTTH設(shè)備價(jià)格由于建設(shè)量的增大而逐步降低到DSL的水平時(shí)，F(xiàn)TTH市場(chǎng)容量將會(huì)大量增加。