FTTH技術(shù)及應(yīng)用探討

陶俊燕

【摘要】本文介紹了FTTH技術(shù)的發(fā)展歷程和應(yīng)用前景， 對(duì)FTTH的幾種實(shí)現(xiàn)方法做了對(duì)比分析，重點(diǎn)對(duì)APON、EPON以及GPON的實(shí)現(xiàn)原理、優(yōu)缺點(diǎn)及目前應(yīng)用進(jìn)行了對(duì)比分析。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) APON EPON GPON

一、前言

FTTH是一種光纖從通信局端直接延伸到用戶家庭的寬帶接入方式，傳輸信號(hào)通過(guò)有源或者無(wú)源匯聚點(diǎn)分/合路至局端，實(shí)現(xiàn)每個(gè)用戶獨(dú)享一根光纖分支。FTTH技術(shù)具備帶寬大、數(shù)據(jù)格式、速率、波長(zhǎng)和傳輸協(xié)議透明性高等優(yōu)點(diǎn)，從眾多接入網(wǎng)技術(shù)中脫穎而出，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[1～3]。

二、FTTH技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇

FTTH的概念起源于20世紀(jì)90年代，全球范圍內(nèi)FTTH經(jīng)歷了兩次發(fā)展契機(jī)，第一次是在1978年，主要在加拿大、法國(guó)和日本市場(chǎng)，第二次是1995年左右，主要是在美國(guó)和日本市場(chǎng)[4]。兩次發(fā)展機(jī)遇都因?yàn)槌杀具^(guò)高和市場(chǎng)需求的缺乏而夭折。從2005年開(kāi)始，在技術(shù)進(jìn)步和以日本為代表一些國(guó)家宏觀信息社會(huì)社會(huì)發(fā)展政策和監(jiān)管政策的驅(qū)動(dòng)下，F(xiàn)TTH進(jìn)入了第三次發(fā)展機(jī)遇[5]。

近幾年，隨著寬帶用戶的急劇增長(zhǎng)和用戶對(duì)接入帶寬的需求大幅增加，以ADSL為主的寬帶接入方式難以滿足用戶的需求。ADSL是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，銅資源稀缺，而光纖具有資源豐富、傳輸速率快、傳輸距離長(zhǎng)、價(jià)格更低等優(yōu)點(diǎn) [6]。FTTH比ADSL/LAN等寬帶接入方式更適合高寬帶需求的應(yīng)用，如“Triple Play”業(yè)務(wù)。FTTH是運(yùn)營(yíng)商解決業(yè)務(wù)需求的最佳方式。FTTH集中在小區(qū)機(jī)房配線，易放號(hào)和維護(hù)，能減少運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。FTTH的用戶獨(dú)享光纖，信息安全性好，受到用戶的歡迎。

三、FTTH技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外課題組提出了眾多FTTH實(shí)現(xiàn)方法，包括點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

3.1 點(diǎn)到點(diǎn)有源以太光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

3.1.1MC+傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)

MC+傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)利用MC將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸，不處理數(shù)據(jù)包。目前的100Mbit/s速率的以太網(wǎng)交換機(jī)只需加上MC不用更換網(wǎng)卡來(lái)支持光纖傳輸，降低了成本。

3.1.2點(diǎn)到點(diǎn)光接入設(shè)備

點(diǎn)到點(diǎn)光接入采用有源業(yè)務(wù)集中點(diǎn)替代無(wú)源點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的器件，能大幅提高傳輸距離，保證帶寬，局端設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低。但在高密集用戶區(qū)域，用戶間不能共享局端設(shè)備和光纖，需求快速增長(zhǎng)時(shí)，光纖和兩端設(shè)備數(shù)量及成本也隨之增加。有源以太網(wǎng)要求多點(diǎn)供電和備用電源，增加了供電和網(wǎng)管的復(fù)雜性。

3.2 點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)

PON實(shí)現(xiàn)FTTH是接入網(wǎng)應(yīng)用最廣的技術(shù)，EPON是實(shí)現(xiàn)FTTH的最理想技術(shù)方案[7]。

PON的主要優(yōu)點(diǎn)是在局端和用戶端間采用無(wú)源光分路器進(jìn)行分波和合波，省略供電，避免電磁干擾等影響，降低了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。PON的業(yè)務(wù)透明性好，可適用于任何制式和速率的信號(hào)，支持三重業(yè)務(wù)功能（Triple-play）。數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)和物理層PON技術(shù)結(jié)合形成了不同的PON技術(shù)，例如ATM+PON形成了APON，Ethernet+PON形成了EPON，ATM/GEM+PON形成了GPON。

3.2.1 APON

APON技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)發(fā)完成，由于 ATM協(xié)議復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格較高，其市場(chǎng)前景較黯淡。

3.2.2 EPON

EPON消除了ATM和SDH層，降低了成本，下行業(yè)務(wù)速率可以達(dá)1Gbit/s，支持更多用戶和帶寬， EPON硬件簡(jiǎn)單，無(wú)需室外電子設(shè)備，EPON采用以太網(wǎng)技術(shù)成熟芯片，改進(jìn)了電路的配置和重配置能力，能提供多層安全機(jī)制，諸如VLAN、閉合用戶群等。

EPON IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)，上下行波長(zhǎng)1310nm和1490nm，上下行速率1.25Gbit/s，傳輸距離10/20km，分路比32/16，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和電視三重業(yè)務(wù)捆綁。EPON的主要缺點(diǎn)是：IEEE 802.3ah只規(guī)定了MAC層和物理層，MAC層以上的標(biāo)準(zhǔn)靠制造商研發(fā)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備互操作性差； 由于Ethernet封裝方式特殊，EPON難以承載TDM業(yè)務(wù)。

3.2.3 GPON

ITU-T采用ITU-T G.984標(biāo)準(zhǔn)，通用成幀協(xié)議封裝數(shù)據(jù)，還加入前向糾錯(cuò)技術(shù)。相較EPON，GPON提供2.488Gbit/s的下行速率和多重標(biāo)準(zhǔn)上行速率，傳輸距離可達(dá)20km，分路比1：16，1：32，1：64和1：128，在速率、速率靈活性、傳輸距離和分路比方面比EPON有優(yōu)勢(shì)；其次，它適應(yīng)任何信號(hào)格式和任何傳輸制式，提高了封裝效率和業(yè)務(wù)靈活性。

在所有類型的PON中， EPON是FTTH的主流實(shí)現(xiàn)方式，在全球范圍內(nèi)廣泛部署，在我國(guó)，烽火通信已完成數(shù)十個(gè)國(guó)內(nèi)和國(guó)際具影響力的FTTH工程，基于EPON的FTTH全業(yè)務(wù)解決方案相繼在北京、上海、海內(nèi)外市場(chǎng)全面應(yīng)用。但是隨著GPON技術(shù)的成熟，EPON和GPON的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。

四、我國(guó)發(fā)展FTTH存在的問(wèn)題及展望

進(jìn)一步降低成本。以下幾方面要著重考慮：a）開(kāi)發(fā)適應(yīng)FTTH的、采用新型集成和封裝技術(shù)的低成本光器件；b）、開(kāi)發(fā)低成本易安裝的室內(nèi)光纖和單芯光纜；c）、在FTTH發(fā)展初期，我們可以通過(guò)帶寬和業(yè)務(wù)類型等優(yōu)勢(shì)在性價(jià)比上提高FTTH的競(jìng)爭(zhēng)力。

缺少“殺手級(jí)應(yīng)用（killer application）”。目前FTTH提供的主要業(yè)務(wù)類型仍和DSL類似。 IPTV的普及是推動(dòng)FTTH發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，而它?huì)受到電信與廣電行業(yè)之間的行業(yè)管制、版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容監(jiān)管等因素制約。一方面電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)在服務(wù)內(nèi)容提供方面與廣電運(yùn)營(yíng)商合作，另一方面政府還應(yīng)發(fā)揮作用。

受到城域網(wǎng)帶寬限制。FTTH使得接入網(wǎng)的帶寬迅速增長(zhǎng)，也給城域網(wǎng)和核心骨干網(wǎng)帶來(lái)了很大壓力。為了消除網(wǎng)絡(luò)瓶頸，運(yùn)營(yíng)商正在構(gòu)建下一代網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)備間的互通問(wèn)題。這一點(diǎn)是FTTH應(yīng)用能否得到運(yùn)營(yíng)商認(rèn)可的關(guān)鍵，這不僅需要新政策的支持，也需要相關(guān)廠商共同努力，形成一個(gè)統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。

加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。應(yīng)加緊制定適合國(guó)情的FTTH標(biāo)準(zhǔn)，包括體系結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)管理、關(guān)鍵光器件以及大樓內(nèi)和室內(nèi)光纖布線規(guī)范。

線纜所有權(quán)問(wèn)題。FTTH涉及到接入線路鋪設(shè)所有權(quán)的問(wèn)題，重復(fù)建設(shè)常見(jiàn)。運(yùn)營(yíng)商之間應(yīng)該做好協(xié)商工作，共同規(guī)劃，達(dá)到互贏，必要時(shí)政府也應(yīng)該適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管。

五、結(jié)束語(yǔ)

除系統(tǒng)技術(shù)以外，F(xiàn)TTH還涉及光有源和無(wú)源器件、光纜技術(shù)、測(cè)試技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)管理等因素，F(xiàn)TTH大規(guī)模發(fā)展要考慮每個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)成本和操作程度。FTTH是接入網(wǎng)的必然選擇，正在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展。我們要借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，充分的市場(chǎng)調(diào)研，制定完備計(jì)劃，提供更好的客戶體驗(yàn)，抓住機(jī)遇，加快FTTH技術(shù)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉偉.寬帶接入技術(shù).人民郵電出版社

[2]李濤，GPON及其關(guān)鍵技術(shù)-通用城鎮(zhèn)協(xié)議研究.數(shù)字通信世界

[3] B. lung. PON architecturefutureproofs FTTH Lightwave， PennWell.

[4]閻德升等編著，《EPON 新一代寬帶光接入技術(shù)與應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社

[5]韋樂(lè)平編著，《寬帶接入技術(shù)的發(fā)展展望》，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)世界

[6]張瀚峰.xDSL 寬帶接入技術(shù). 北京航天航空大學(xué)出版社

[7]周衛(wèi)國(guó)編著，《EPON與三種主流有限接入結(jié)束的比較》，電信科學(xué)