光纖接入及FTTH技術(shù)與應(yīng)用分析

　　1、國內(nèi)寬帶業(yè)務(wù)與帶寬需求

　　1.1　寬帶業(yè)務(wù)的需求

　　根據(jù)對用戶業(yè)務(wù)需求的廣泛調(diào)研和對行業(yè)相關(guān)寬帶業(yè)務(wù)規(guī)劃的深入分析，在“十一五”期間，我國的寬帶業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)以下特征：

　　●近期（2007～2008年），家庭上網(wǎng)業(yè)務(wù)不再滿足于以文字為主要表示形式，更注重內(nèi)容的交互和多媒體方式的呈現(xiàn)。音視頻成為網(wǎng)上聊天的主要方式，因此對視頻質(zhì)量的要求越來越高，要求達到標(biāo)清程度。企業(yè)逐漸更多地使用視頻會議，以減少成本。IPTV業(yè)務(wù)用戶逐漸增多，對體驗要求越來越高，圖像逐步達到高清程度。部分特殊行業(yè)如賓館，開始使用IPTV的增值業(yè)務(wù)。VoIP逐漸普及。

　　●遠期（2009～2010年），信息家電和家庭遠程 監(jiān)控開始普及。網(wǎng)上聊天更注重交互性和便捷性，開始使用主叫號碼進行識別和呼叫。普通用戶家庭有了兩臺電視機同時使用IPTV的需求，人們開始不滿足簡單的節(jié)目收看，有了對節(jié)目定制的互動體驗要求。普通用戶家庭有了兩部VoIP電話的需求。

　　1.2　帶寬的需求

　　根據(jù)上述寬帶業(yè)務(wù)的分階段需求和這些業(yè)務(wù)對帶寬的需求，可以粗略估算出“十一五”期間中國的電信互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大致帶寬需求如表1所示。

表1　寬帶業(yè)務(wù)帶寬需求

　　從表1中可以看出，2008年后隨著人們對高清電視的需求和普及。IPTV對帶寬的需求將增至5～6 Mbit/s，并隨著家里安裝第二臺高清電視的普及，IPTV對帶寬的需求將會增至10～12 Mbit/s。在短期內(nèi)視頻通信帶寬需求在500 kbit/s左右，隨著人們對高清可視通信和家庭遠程監(jiān)控的需求，2008年后帶寬需求會增至1～2 Mbit/s。在短期內(nèi)上網(wǎng)業(yè)務(wù)對帶寬的需求為1～2 Mbit/s，2008年后隨著高速互聯(lián)網(wǎng)訪問需求的增加，對帶寬的需求也會增至2～4 Mbit/s。

　　總體上看，接入帶寬需求越來越高，尤其是上行帶寬需求正逐步增加。近期（2007～2008年），用戶線路帶寬保證上行在1 Mbit/s以上，下行在10 Mbit/s以上，可在較長時期內(nèi)滿足開展各種寬帶增值業(yè)務(wù)的需求；遠期（2009～2010年），用戶線路帶寬保證上行在6 Mbit/s以上，下行在20 Mbit/s以上，可在較長時期內(nèi)滿足開展各種寬帶增值業(yè)務(wù)的需求。

　　2、FTTH相關(guān)技術(shù)及最新進展

　　寬帶光纖接入技術(shù)指的是利用光纖作為傳輸媒質(zhì)提供寬帶接入的技術(shù)，主要包括點到點有源光以太網(wǎng)接入技術(shù)和點到多點的寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　?。?）點對點光以太網(wǎng)接入技術(shù)及最新進展

　　點到點光以太網(wǎng)接入技術(shù)的早期主要通過“媒質(zhì)轉(zhuǎn)換器（MC）+傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機”方式實現(xiàn)，用于FTTH小區(qū)接入和部分企業(yè)客戶專線接入。為了改善傳統(tǒng)MC方式的點對點光以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力弱的問題，國際標(biāo)準(zhǔn)組織IEEE、ITU-T分別推出了點對點光以太網(wǎng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中，IEEE推出的802.3ah標(biāo)準(zhǔn)由于較為完善、適用范圍廣、OAM能力和可擴展性較強，正成為點對點光以太網(wǎng)的主流標(biāo)準(zhǔn)。但目前符合802.3ah標(biāo)準(zhǔn)的P2P設(shè)備尚不成熟，還處于研發(fā)階段，能提供測試的設(shè)備廠商也較少。特別是由于業(yè)界對寬帶PON技術(shù)的高度關(guān)注，主流設(shè)備廠商都不愿意在點到點光以太網(wǎng)接入上進行過多投入，這將在很大程度上限制標(biāo)準(zhǔn)的點對點光以太網(wǎng)接入技術(shù)的商用進程。

　　（2）寬帶PON技術(shù)及最新進展

　　目前受業(yè)界廣泛關(guān)注和認(rèn)可的EPON和GPON（吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)已取得較大進展。EPON技術(shù)已較成熟，從芯片到設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈較為健全，國內(nèi)外有較多的廠商提供EPON設(shè)備，成本不斷下降，在國外有超過百萬線的規(guī)模應(yīng)用，是目前寬帶光纖接入及FTTH的主要實現(xiàn)方式之一。在我國，EPON技術(shù)已在芯片和設(shè)備方面經(jīng)過了互通測試，預(yù)計2007年將有一定規(guī)模的商用。

　　基于G.984標(biāo)準(zhǔn)的GPON技術(shù)近一年取得了較大發(fā)展，有較多的廠家提供了GPON試商用和測試設(shè)備。從我國國內(nèi)組織的相關(guān)GPON系統(tǒng)測試情況來看，GPON技術(shù)和設(shè)備在總體上還不夠成熟，在基本功能與性能、業(yè)務(wù)承載能力、網(wǎng)絡(luò)管理能力、互通性、穩(wěn)定性和可靠性等方面還有待完善，尚不具備規(guī)模商用的能力。存在的主要問題有：

　　●GPON產(chǎn)業(yè)鏈不健全，目前市場上尚沒有完整的商用芯片解決方案；

　  ●GPON的上行吞吐量與EPON系統(tǒng)比，沒有什么優(yōu)勢，接近或略大于1Gbit/s；

　　●GPON系統(tǒng)支持TDM（時分復(fù)用）業(yè)務(wù)的上下行傳輸時延與EPON系統(tǒng)比沒有明顯優(yōu)勢，且不具備通過E1業(yè)務(wù)通道傳遞2 Mbit/s時鐘信號的能力；

　　●網(wǎng)管功能和ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）遠程管理功能——OMCI（ONU管理和控制接口）有待進一步完善，各廠商開發(fā)的GPON網(wǎng)管系統(tǒng)功能不完善，對于G.984.4中定義的OMCI功能，多數(shù)廠商沒有完全實現(xiàn)，ONU遠程管理的能力仍然較弱，有待進一步加強；

　　●設(shè)備尚不具備互通能力。

　?。?）FTTH試驗情況

　　為探索寬帶光纖接入網(wǎng)及FTTH 應(yīng)用的可行性和業(yè)務(wù)模式，我國的部分電信運營商從2005年開始啟動了有關(guān)FTTH的現(xiàn)場試驗，在部分省市利用EPON技術(shù)試驗了FTTH、FTTO、 FTTB等多種組網(wǎng)方式的經(jīng)濟性及其承載高速上網(wǎng)、VoIP、IPTV等Triple-Play（三重播放）和TDM業(yè)務(wù)的能力。試驗情況表明：

　　●FTTH目前成本較高，尚不具備大規(guī)模商用的經(jīng)濟條件；EPON+LAN/DSL方式建設(shè)成本較低，接近ADSL和現(xiàn)有的FTTB+LAN建設(shè)成本。

　　●基于EPON的FTTH網(wǎng)絡(luò)，可滿足包

　?。?）點對點光以太網(wǎng)接入與寬帶PON技術(shù)比較

　　與點到多點的寬帶PON系統(tǒng)相比，點到點光以太網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)簡單，避免了復(fù)雜的上行同步技術(shù)和終端自動識別技術(shù)，用戶可以獨享100/1000 Mbit/s的對稱接入帶寬，數(shù)據(jù)安全性高、傳輸距離長、組網(wǎng)靈活，成本隨用戶數(shù)的實際增長而線性增加，在用戶分散地區(qū)成本較低、投資風(fēng)險小。其不足之處在于為光纖設(shè)施專用，對光纖資源消耗量大，建設(shè)成本高，OAM&P能力弱，可擴展性差，存在供電、維護、QoS等問題。目前由于業(yè)界關(guān)注度不夠，其技術(shù)成熟度也是一個較大的問題。

　　與點對點光以太網(wǎng)接入技術(shù)相比，采用無源光分支器的EPON和GPON技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，業(yè)務(wù)透明性好，可以節(jié)省OLT（光線路終端）光接口和光纖，系統(tǒng)擴展性好，便于維護管理，是光纖接入的主要實現(xiàn)方式。從技術(shù)發(fā)展走勢看，EPON和GPON技術(shù)也會領(lǐng)先發(fā)展于點對點光以太網(wǎng)接入技術(shù)。寬帶 PON技術(shù)的不足之處在于，與點對點系統(tǒng)相比，其用戶帶寬共享、用戶數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)物理層的隔離，用戶的獨立性和安全性稍差一些。

　　3、基于PON技術(shù)的FTTx應(yīng)用場景

　　從前面的分析可以看出，到2010年，需要滿足用戶上行在6 Mbit/s以上、下行在20 Mbit/s以上的帶寬需求。目前的ADSL和ADSL2+很難滿足這樣的帶寬需求，基于銅纜的VDSL2技術(shù)雖然理論上可以提供幾十兆比特每秒的雙向帶寬，但必須將銅纜距離控制在1 km距離范圍內(nèi)，所以，為了滿足未來用戶和業(yè)務(wù)的高帶寬需求，必須加速“光進銅退”進程。另一方面，基于EPON和GPON的FTTH可以為用戶提供高達 100 Mbit/s的雙向?qū)ΨQ帶寬，但由于設(shè)備和運維成本的限制，目前對于普通大眾用戶規(guī)模推行FTTH是不現(xiàn)實的。FTTx與LAN、DSL、WiMAX結(jié)合使用是近期內(nèi)EPON和GPON技術(shù)的主要應(yīng)用模式。

　　3.1　EPON和GPON技術(shù)的應(yīng)用

　　目前EPON技術(shù)已基本成熟，且系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定，能夠滿足IPTV、寬帶上網(wǎng)、VoIP等寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。雖然GPON技術(shù)在傳輸能力、速率靈活性和分路比等方面有優(yōu)勢，OAM功能和保護機制也相對完善，支持TDM業(yè)務(wù)承載，但其技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜，研發(fā)進度明顯落后于EPON系統(tǒng)，目前芯片和設(shè)備廠商均較少，所以，目前寬帶光接入及FTTH的實現(xiàn)應(yīng)主要選擇EPON技術(shù)。

　　雖然EPON技術(shù)較GPON技術(shù)成熟，但具有傳輸速率高、業(yè)務(wù)承載效率高、OAM功能和擴展能力強等特點的GPON技術(shù)似乎更值得期待。國外有較多運營商選擇GPON技術(shù)作為未來實現(xiàn)FTTH的主要方式；而我國國內(nèi)對未來FTTH大規(guī)模的應(yīng)用，是選擇EPON技術(shù)還是GPON技術(shù)目前還沒有定論，不過，可以肯定地講，EPON和GPON技術(shù)的最終抉擇，將取決于設(shè)備成本、業(yè)務(wù)支持能力和互通性等多方面因素。

　　3.2　FTTx與LAN、DSL的結(jié)合應(yīng)用

　　由于目前FTTH的綜合建網(wǎng)成本很高，遠高于DSL和FTTN+LAN等方式，所以短期內(nèi)與DSL、LAN結(jié)合使用，將是EPON、GPON技術(shù)的主要發(fā)展方式。目前，F(xiàn)TTx與LAN結(jié)合使用正成為新建商業(yè)樓宇的主流接入方式，F(xiàn)TTx與ADSL2+結(jié)合使用在解決農(nóng)村信息化和新建接入點方面有一定的應(yīng)用。

    （1）FTTx與LAN、DSL結(jié)合應(yīng)用的場景

　　FTTx與LAN的結(jié)合使用，減少了網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)層次，為商業(yè)用戶分布密集的寫字樓、工業(yè)園區(qū)、網(wǎng)吧用戶和5類線入戶的小區(qū)用戶提供了FTTB和FTTO接入，主要用于：

　　●用戶分布較密集（10個及10個以上）的商業(yè)樓宇接入；

　　●滿足用戶數(shù)十兆比特每秒至100 Mbit/s的帶寬需求；

　　●利用EPON的高帶寬和綜合業(yè)務(wù)能力，提供語音、上網(wǎng)、視頻會議等Triple-Play業(yè)務(wù)；

　　●滿足網(wǎng)吧用戶的高帶寬和Triple-Play業(yè)務(wù)需求。

　　FTTx與DSL的結(jié)合使用，推進了“光進銅退”，縮短了銅纜距離，可滿足用戶和業(yè)務(wù)的高帶寬需求，主要用于：

　　●DSL帶寬提速的網(wǎng)絡(luò)改造；

　　●為光纖資源短缺的農(nóng)村地區(qū)提供寬帶接入和Triple-Play業(yè)務(wù)；

　　●為新建小區(qū)提供寬帶接入和Triple-Play業(yè)務(wù)。

　?。?）FTTx與LAN、DSL的結(jié)合方式

　　FTTx與LAN、DSL的結(jié)合主要有兩種方式：一種是LAN或DSL作為獨立的LAN接入交換機或DSLAM（數(shù)字用戶線接入復(fù)接器）設(shè)備級聯(lián)至 EPON、GPON設(shè)備；另一種是EPON、GPON設(shè)備的ONU內(nèi)置LAN交換機或小型DS

　　方式1由于LAN接入交換機或DSLAM設(shè)備與EPON和GPON的ONU是獨立的，其設(shè)備性能相互不受影響，適用于用戶規(guī)模較大或已有接入網(wǎng)帶寬提速網(wǎng)絡(luò)改造的場合。方式2由于ONU內(nèi)置，既可以節(jié)約機房投資，又可通過對ONU的管理實現(xiàn)對LAN交換機或DSLAM設(shè)備的管理，在用戶規(guī)模不大的新建小區(qū)或節(jié)點是主要的發(fā)展模式，如對于5類線入戶的新建小區(qū)，可考慮采用ONU內(nèi)置LAN交換機的EPON+LAN模式提供FTTB接入；在中高檔小區(qū)，通過ONU內(nèi)置LAN交換機或小型DSLAM設(shè)備，提供EPON+LAN或DSL接入。

　　3.3　FTTx與WiMAX的結(jié)合使用

　　WiMAX由于傳輸距離遠、傳輸速度高，且沒有布線要求，近年來受到業(yè)界廣泛關(guān)注，目前已有十幾款固定WiMAX產(chǎn)品通過WiMAX論壇的認(rèn)證。所以，隨著固定WiMAX的發(fā)展成熟，當(dāng)成本下降到一定程度后，采用EPON技術(shù)的FTTN與WiMAX結(jié)合使用將是寬帶光纖接入的另一種應(yīng)用模式，主要用于光纖資源短缺、應(yīng)急或農(nóng)村地區(qū)，提供VoIP、 IPTV、寬帶上網(wǎng)等融合業(yè)務(wù)。

　　對于FTTx與WiMAX的結(jié)合使用，可以考慮采用ONU內(nèi)置WiMAX中心站實現(xiàn)，以利于節(jié)省機房投資及實現(xiàn)對WiMAX設(shè)備的管理。多數(shù)設(shè)備商均有這方面的開發(fā)計劃，不過由于WiMAX本身的不成熟，目前尚無成熟的商業(yè)產(chǎn)品問世。

　　4、綜合的FTTx應(yīng)用策略

　　FTTH具有傳輸容量大、傳輸距離遠、傳輸質(zhì)量高、可靠性好、維護成本低、抗電磁干擾和保密性強等優(yōu)點，是寬帶接入的最終發(fā)展方向，也是國內(nèi)外電信運營商網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型期所關(guān)注的重點領(lǐng)域。但綜合考慮建設(shè)成本、業(yè)務(wù)需求、技術(shù)成熟度等多方面因素，F(xiàn)TTH尚未達到大規(guī)模商用的階段，F(xiàn)TTH的最終實現(xiàn)還需經(jīng)歷相當(dāng)長的時期。

　　4.1　點對點光以太網(wǎng)接入與寬帶PON技術(shù)應(yīng)用

　　基于標(biāo)準(zhǔn)的點對點光以太網(wǎng)技術(shù)具有帶寬高、安全性好、技術(shù)簡單，不需要復(fù)雜的上行同步和終端自動識別技術(shù)，成本低廉等優(yōu)點，適用于對私密性和帶寬有較高要求的商業(yè)客戶或分布稀疏的高端住宅用戶。但目前符合IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備尚不成熟，市場上相關(guān)產(chǎn)品比較少，尚不具備規(guī)模應(yīng)用的條件。對于現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求仍需要采用傳統(tǒng)的“MC+以太網(wǎng)交換機”的實現(xiàn)方式。

　　寬帶PON技術(shù)與點對點有源方式相比，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高，業(yè)務(wù)透明性好，節(jié)省主干光纖和OLT光接口等特點，是寬帶光纖接入的主要實現(xiàn)方式，適用于用戶區(qū)域較分散但區(qū)域用戶分布相對集中的密集用戶地區(qū)，尤其是新建區(qū)域，如寫字樓、網(wǎng)吧集中區(qū)和工業(yè)園區(qū)等。

　　4.2　FTTH與其他寬帶接入技術(shù)的發(fā)展

　　FTTH的大規(guī)模應(yīng)用將面臨網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、業(yè)務(wù)需求驅(qū)動、技術(shù)成熟度等多方面因素考驗，總體上講，F(xiàn)TTH的大規(guī)模商用還需要經(jīng)歷相當(dāng)長一段時間。具體體現(xiàn)在：

　　●網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本是FTTH規(guī)模應(yīng)用的最大阻礙。目前FTTH的綜合建網(wǎng)成本遠高于DSL、LAN接入等。

　　●缺乏殺手級應(yīng)用來驅(qū)動FTTH的發(fā)展，近期沒有明顯的高帶寬的業(yè)務(wù)需求。

　　●FTTH相關(guān)技術(shù)的成熟度，尤其是EPON、GPON技術(shù)的選擇是阻礙FTTH規(guī)模建設(shè)的又一因素。FTTH相關(guān)技術(shù)總體上講，在設(shè)備穩(wěn)定性、互聯(lián)互通、維護管理等方面，遠不如目前主流的ADSL和ADSL2+技術(shù)成熟，DSL技術(shù)的主流地位將在未來一段時期內(nèi)保持不變。

    從前面分析可以看出，短期內(nèi)FTTH難以大規(guī)模應(yīng)用。在目前以DSL銅纜接入技術(shù)為主的大環(huán)境下，F(xiàn)TTH將在較長時期內(nèi)與DSL技術(shù)互為補充，滿足用戶和業(yè)務(wù)不斷增長的帶寬需求。特別是支持雙向?qū)ΨQ100 Mbit/s速率的VDSL2技術(shù)將成為短距離、高速率應(yīng)用的重要技術(shù)，將與EPON、GPON互為補充，在未來相當(dāng)長一段時間可滿足用戶和業(yè)務(wù)的高帶寬需求，具體表現(xiàn)如下：

　　●短期內(nèi)，與EPON、GPON實現(xiàn)FTTH接入相比，VDSL2的成本優(yōu)勢明顯，將是商業(yè)和高端用戶接入的首選；

　　●EPON/GPON+VDSL2將是VDSL2、EPON和GPON技術(shù)的主要應(yīng)用模式；

　　●VDSL2的發(fā)展將帶動光纖盡量接近用戶，提供面向FTTH的平滑升級。

　　4.3　FTTH切入點的選擇與應(yīng)用

　　在目前建設(shè)成本、業(yè)務(wù)驅(qū)動和技術(shù)成熟度等因素制約下，短期內(nèi)，對于普通家庭用戶尚不宜采用FTTH方式。目前可考慮在用戶分布密集的商業(yè)樓宇、大客戶和新建高檔住宅小區(qū)提供FTTH接入，滿足用戶的高帶寬和Triple-Play融合業(yè)務(wù)需求。

　　FTTH的切入應(yīng)以業(yè)務(wù)支撐和網(wǎng)絡(luò)運維為重點，首先只有解決了FTTH的網(wǎng)絡(luò)運維問題，如設(shè)備的集中管理和維護以及ONU的遠程管理，F(xiàn)TTH才具備大規(guī)模商用的能力。其次，F(xiàn)TTH具備大規(guī)模應(yīng)用能力 后，還需要高帶寬的業(yè)務(wù)來驅(qū)動其使用。當(dāng)前可借助網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)綜合的發(fā)展需要，通過開發(fā)高速視頻、網(wǎng)絡(luò)下載等對帶寬和QoS要求高的業(yè)務(wù)，充分發(fā)揮FTTH高帶寬、高服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)勢，拓展FTTH的應(yīng)用范圍。