FTTH技术和其解决方案研究

FTTH技术和其解决方案研究

随着数字技术、光通信技术和软件技术的发展以及TCP/IP协议的广泛应用，电信网、计算机网和电视网必将相互融合，成为统一在IP之下的能够同时提供话音、数据和图像业务的宽带多媒体通信网络。目前的铜线接入、无线接入、LAN接入方式等都不容易达到这一目标，而对FTTH来说则是轻而易举。

FTTH不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境和供电等的要求，简化了维护和安装，具有同时传输TDM、IP数据和视频广播业务的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量，通过使用第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频广播业务传输。

光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤，构成光纤用户环路（FITL），或称光纤接入网（OAN），实现宽带接入的一种方案。根据ONU的位置，光纤接入网分为光纤到桌面（FTTD）、光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到楼层（FTTF）、光纤到小区（FTTZ）等几种类型。其中FTTH将是未来宽带接入网发展的最终形式。FTTH是指将光网络单元（ONU）安装在住宅用户或企业用户处，是FTTx系列中除FTTD外最靠近用户的光接入网类型。

FTTH光纤回路分类

FTTH的传输层分为三类：分別是Duplex（双纤双向）回路，Simplex（单纤双向）回路和Triplex（单纤三向）回路。其中双纤回路是在OLT端和ONU端之间使用两路光纤，一路为下行，信号由OLT端到ONU端；另一路为上行，信号由ONU端到OLT端。Simplex单纤回路又称为Bidirectional，简称BIDI，这种方案只使用一条光纤连接OLT端和ONU端，并利用WDM方式，用不同波长的光信号分別传送上行和下行信号。这种利用WDM方式传输的单纤回路和Duplex双纤回路相比可减少一半的光纤使用量，降低ONU用户端的成本，但是使用单纤方式时在光收发模块上要引入分光合光器，结构比使用双纤方式的光收发模块复杂一点。BIDI上行信号选用1260至1360nm波段的激光传输，下行则使用1480至1580nm波段。而在双纤回路中则是上下行都使用1310nm波段传送信号。

FTTH有媒体转换器（MC）及无源光网络（PON）两项技术。MC主要用来取代传统以太网络所使用的铜线，采用点对点（P2P）的网络拓扑方式，将100Mbps的服务通过光纤传送到用户家中。PON的架构主要是将从光线路终端（OLT）下行的光信号，通过一根光纤经由光分路器，将光信号分路传给各光网络终端（ONU/T），从而大幅减少网络机房及设备维护的成本，节省了大量光缆等建置成本，因而成为FTTH最新热门的技术。FTTH目前共有三种解决方案：点到点的FTTH解决方案、EPON的FTTH解决方案和GPON的FTTH解决方案。

基于P2P的FTTH解决方案

P2P是一种点对点光纤连接的以太网传送技术。它也采用WDM技术实现双向通信，与EPON比较，它具有技术实现简单、价格便宜及少用户量接入容易的特点。

P2PFTTH网络在局端交换机和用户端设备之间，通过WDM方式将上下行波长在一根光纤上传输，每个用户只需一根光纤。上行采用1310nm波长，下行采用1550nm波长。通过使用光纤传输，将以太网从局端直接延伸到用户桌面，在提供高带宽、经济的接入方式的同时，免除了传统以太网接入方式中楼道交换机供电、维护的困难，避免了因为开通率低造成的投资回收困难，并且开通灵活，安全性高。在P2P解决方案中，用户可以真正独享100M带宽，轻松支持可视电话、视频点播、远程医疗、远程教育等高宽带业务。在支持高速数据应用的同时，可以提供E1接口和POTS接口，使原本需要独立布线的多种业务通过一根光纤全部解决。

基于EPON的FTTH解决方案

EPON采用点到多点结构和无源光纤传输方式，下行速率目前可达到10Gb/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。新发展的服务质量（QoS）技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级和虚拟局域网（VLAN）。

EPON在局端设备和ODN光耦合器之间采用1根光纤进行连接。经过光耦合器分路后最多连接32个用户。上行采用1310nm波长，下行采用1490nm波长。OLT的PON口所出的光纤通过合波器将1550nm模拟或数字CATV光信号合波到光纤上，经光耦合器分路后，连接ONU。ONU将1550nmCATV信号分离出来，经光电转换，还原成为普通电视机可以接收的射频信号。ONU还将OLT发来的数据信号经过处理，发到用户接口。用户接口可以提供FE和TDM接口，以适应用户宽带接入的业务需求，并兼容现有运营商TDM业务的需求。EPON采用在一根光纤上以WDM技术实现点对多点双向通信，具有格式透明、价格便宜等特点，顺应了下一代网络IP化的发展趋势。考虑到未来的“三网合一”将会以IP为核心协议，因此多数专家认为EPON是未来实现FTTH的最佳解决方案。

基于GPON的FTTH解决方案

GPON是ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技术。2001年，FSAN启动了另外一项标准工作，旨在规范工作速率高于1Gb/s的PON网络（GPON）。GPON除了支持更高的速率，还要以很高的效率支持多种业务，提供丰富的OAM&P功能和良好的扩展性。GPON的特点主要有：

1)支持全业务。
2)覆盖距离至少20km。
3)支持同一种协议下的多种速率。
4)提供OAM&P功能。
5)针对PON下行流量的广播特点，提供协议层的安全保护机制。

GPON标准针对不同的服务，提供最有效率的传输速率，同时兼顾OAM&P功能以及升级能力。GPON不但提供高带宽，而且支持各种接入业务，特别是在数据及TDM传输时，支持原有格式，无须转换。GPON采用全新的传输汇聚层协议“通用成帧协议（GFP）”，实现多种业务码流的封装；同时保持了G.983中与PON协议没有直接关系的许多功能，如OAM、DBA等。

GPON传输网络可以是任何类型，如SONET/SDH和ITU-TG.709（ONT）；用户信号可以是分组的（如IP/PPP或EthernetMAC）、持续的，或者其它类型；而GFP则对不同业务提供通用、高效、简单的封装，经由同步网络传输；对于最靠近用户的接入层来说，GPON具有前所未有的高比特率、高带宽；而其非对称特性更能适应未来的FTTH宽带市场。因为使用标准的8kHz帧，所以GPON能够直接支持TDM业务。GPON传输网络支持对称和非对称的线路速率。

发展FTTH需要考虑的因素

尽管FTTH在技术上已经成熟可行，成本价格也在不断下降，但是要在我国实现FTTH的大规模应用，仍然面临很多挑战。

成本问题

目前，全球97%以上的FTTH接入网络只提供Internet接入业务，因为由FTTH提供传统固定电话的成本远远高于现有固定电话技术的成本，而且利用光纤传输传统固定电话还存在电话供电问题。如今，铜线网还是占据了主要的地位，采用ADSL技术就使得工程建设简单，价格便宜，也能基本满足当前业务的要求，是现阶段FTTH最主要的竞争对手。

政策因素

追求FTTH全业务接入在我国还存在行业壁垒，即电信运营商不允许经营CATV业务，反之CATV运营商不许经营传统电信业务（如电话），而且这一现状在未来相当长一段时间内无法改变，因此单一运营商无法在FTTH接入网络提供三网合一业务。

ONU的兼容性和互通性

ONU的兼容性对整个FTTH产业链的发展与完善起着决定性的作用。FTTH规模应用和推广还需尽快完善行业标准。设备制造商应联合标准化组织、运营商、器件厂商及设计部门，从系统技术标准、FTTH器件技术标准、FTTH光缆技术标准、FTTH工程配套设备技术标准、FTTH工程施工标准和FTTH测试标准等六个方面，全面制定FTTH行业技术标准和规范，以指导FTTH应用。

具体业务量

缺乏应用是影响FTTH进一步发展的重要因素，如果单纯上网，用1M速度的ADSL就可以满足了。但是，如果一旦业务需求量变大，比如数字电视、VOD、宽带视频业务，再比如较高质量的可视电话、网上购物、网上医疗等业务需求增加，1M带宽肯定不能支持，这时DSL不能胜任，FTTH就有了用武之地。因此，宽带业务的发展是推动FTTH发展的重要动力。

我国电信业务消费水平普遍较低，目前商业FTTH用户还非常少（几乎为零），FTTH推广尚处于起步阶段。为此，选择适合我国国情的FTTH技术对推动我国FTTH的普及至关重要。随着应用规模的扩大，FTTH设备的成本有极大的下降空间。今后宽带市场在一定时间内会出现ADSL、FTTB＋LAN、FTTH共存，短时间内ADSL将持续占主流，DSL和FTTH将会共同发展，当FTTH设备价格由于建设量的增大而逐步降低到DSL的水平时，FTTH市场容量将会大量增加。