FTTH技術(shù)實(shí)現及存在問(wèn)題

隨著(zhù)近幾年來(lái)寬帶接入網(wǎng)的迅速發(fā)展，寬帶化成為接入網(wǎng)發(fā)展的最顯著(zhù)特征。信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的最新統計數據顯示，截至2006年1月，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶(hù)數超過(guò)3862萬(wàn)，并且仍在繼續保持快速增長(cháng)。此外，視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò )游戲和IPTV等高帶寬業(yè)務(wù)逐漸被電信運營(yíng)商和廣電運營(yíng)商視為新的業(yè)務(wù)增長(cháng)點(diǎn)，用戶(hù)對接入帶寬的需求不斷增長(cháng)，現有的以ADSL為主的寬帶接入方式已經(jīng)很難滿(mǎn)足用戶(hù)對高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。面對這一困境，各國電信運營(yíng)商把關(guān)注的目光重新投向了FTTH，對FTTH的關(guān)注熱情也日趨高漲。

　　一、FTTH實(shí)現技術(shù)

　　從早期的點(diǎn)到點(diǎn)MC(媒體轉換器)技術(shù)發(fā)展到如今的點(diǎn)到多點(diǎn)的PON技術(shù)，FTTH的實(shí)現技術(shù)經(jīng)歷了十余載的發(fā)展與演變。

　　1.點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)實(shí)現FTTH

　　FTTH網(wǎng)絡(luò )中的點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)是將電信號轉換成光信號進(jìn)行長(cháng)距離的傳輸，從中心局到每個(gè)用戶(hù)均使用一根光纖，上下行速率都可以達到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)具有產(chǎn)品成熟、結構/技術(shù)簡(jiǎn)單、安全性較好的特點(diǎn)。但這種技術(shù)最大的缺點(diǎn)是需要鋪設大量光纖和光收發(fā)器，在大規模應用情況下網(wǎng)絡(luò )鋪設困難，設備成本也很難再下降甚至會(huì )上升，因此被認為是實(shí)現FTTH的過(guò)渡技術(shù)，比較適合網(wǎng)絡(luò )發(fā)展初期用戶(hù)數較少的階段。

　　早期的點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)主要是MC。MC是一個(gè)單純的光/電或電/光轉換器，將電信號轉換成光信號進(jìn)行長(cháng)距離的傳輸，它并不對數據包進(jìn)行處理，因此成本低廉。近兩年新出現的基于以太網(wǎng)的點(diǎn)到點(diǎn)光接入設備，主要采用了IEEE 802.3ah規范的單纖雙向100/1000Mbit/s光接口，上下行采用WDM方式分別使用不同的波長(cháng)進(jìn)行傳輸。從拓撲結構上看，可以采用無(wú)分配點(diǎn)的單級點(diǎn)到點(diǎn)的光傳輸方式，也可以采用具有有源分配點(diǎn)的2級光傳輸方式。在第二種方式中，有源分配點(diǎn)的功能往往由配置了光接口的以太網(wǎng)交換機來(lái)實(shí)現。

　　2.PON技術(shù)實(shí)現FTTH

　　PON技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界公認的實(shí)現FTTH的首選方案。PON系統由局端設備OLT(光線(xiàn)路終端)、用戶(hù)端設備ONU/ONT(光網(wǎng)絡(luò )單元/光網(wǎng)絡(luò )終端)和ODN(光分配網(wǎng))組成，所謂“無(wú)源”，是指ODN全部由無(wú)源光分路器和光纖等無(wú)源光器件組成，不包括任何有源器件。PON技術(shù)采用了點(diǎn)到多點(diǎn)拓撲結構，下行和上行分別通過(guò)TDM和TDMA方式傳輸數據。

　　PON技術(shù)可細分為幾種，不同的數據鏈路層技術(shù)和物理層PON技術(shù)結合形成了不同的PON技術(shù)，例如ATM＋PON形成了APON，Ethernet＋PON形成了EPON，ATM/GEM＋PON則形成了GPON，這是各種PON技術(shù)之間的最大區別。PON技術(shù)的優(yōu)勢包括無(wú)源光器件不易受雷電損壞和輻射干擾、網(wǎng)絡(luò )結構靈活易于擴展、共享饋線(xiàn)段光纖可節約鋪設成本、業(yè)務(wù)透明性好、具有多業(yè)務(wù)支持能力以及易于管理維護等。目前，PON的代表技術(shù)為EPON和GPON技術(shù)。

　　(1)EPON技術(shù)

　　EPON由2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile)工作組提出并在IEEE 802.3ah標準中進(jìn)行規范，它在PON層上以Ethernet為載體，上行以突發(fā)的Ethernet包方式發(fā)送數據流。EPON可提供上下行對稱(chēng)1.25Gbit/s線(xiàn)路傳輸速率，下行線(xiàn)路速率為10Gbit/s的系統也正在積極研究中。由于EPON采用Ethernet封裝方式，所以非常適于承載IP業(yè)務(wù)，符合IP網(wǎng)絡(luò )迅猛發(fā)展的趨勢，在多種基于PON的技術(shù)中，EPON由于其技術(shù)和價(jià)格方面的優(yōu)勢被認為是未來(lái)主要的FTTH實(shí)現技術(shù)。但IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數據業(yè)務(wù)，并沒(méi)有考慮TDM業(yè)務(wù)接入對時(shí)鐘同步、時(shí)延和抖動(dòng)等方面的特殊要求，因此EPON所采用的標準Ethernet封裝方式也帶來(lái)了一個(gè)致命的缺點(diǎn)——難以承載話(huà)音或電路型數據專(zhuān)線(xiàn)等TDM業(yè)務(wù)。雖然目前國內外均對TDM over Ethernet技術(shù)進(jìn)行了積極的研究并取得了一定的成果，但并不十分成熟，要完全達到TDM業(yè)務(wù)要求的嚴格的QoS更是面臨相當大的困難，這給EPON的應用帶來(lái)了一定的限制。但可喜的是，由于受到國內電信運營(yíng)商對TDM業(yè)務(wù)需求仍然較大的影響，國內多家EPON廠(chǎng)商都對IEEE標準進(jìn)行了擴充，在EPON承載TDM業(yè)務(wù)方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng )新，中國EPON通信行業(yè)標準也對此提出了相關(guān)要求。這使得中國市場(chǎng)上的EPON設備在多業(yè)務(wù)接入能力上大大提高，從原來(lái)單一的IP業(yè)務(wù)接入發(fā)展為全業(yè)務(wù)接入。

　　(2)GPON技術(shù)

　　ITU-T針對APON技術(shù)未能獲得成功的原因，以APON標準為基本框架，重新設計了新的物理層傳輸速率和TC(傳輸匯聚)層，發(fā)布了G.984.x系列的GPON標準。GPON的下行最大傳輸速率可高達2.488Gbit/s，上行最大傳輸速率達1.244Gbit/s，傳輸距離至少達20公里，具有高速高效傳輸的特點(diǎn)。GPON采用了兩種封裝方式，除了傳統的ATM外，還在TC層采用了一個(gè)全新的GPON特有的TC層適配協(xié)議GEM(GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式)。GEM是GPON特有的TC層適配協(xié)議，它的提出源于GFP的通用成幀思想，同時(shí)考慮到PON網(wǎng)絡(luò )多ONU、多端口復用的情況，引入了Port ID?；赟DH的通用成幀協(xié)議GFP，是一種可以透明、高效地將各種數據信號封裝進(jìn)現有SDH網(wǎng)絡(luò )的通用標準信號適配映射技術(shù)，可以適應任何用戶(hù)信號格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò )制式，即可以按固有格式傳送語(yǔ)音、數據和視頻信號，無(wú)需附加ATM或IP封裝層，可滿(mǎn)足業(yè)務(wù)提供商在提供業(yè)務(wù)時(shí)的靈活要求。由于采用GEM封裝方式，GPON的TC層本質(zhì)上是同步的，使GPON可以支持端到端的定時(shí)和其他準同步業(yè)務(wù)，特別是可以直接高質(zhì)量地靈活支持TDM業(yè)務(wù)。由物理層的PLOAM(物理層OAM)和高層的OMCI(ONT管理控制接口)協(xié)議組成的OAM機制也相當完善。在業(yè)務(wù)承載能力上，GPON延續了APON的全業(yè)務(wù)接入理念，其特有的TC層封裝方式也完全能支持業(yè)務(wù)QoS保證。

　　ITU-T制定的GPON系列標準相當完善，但同時(shí)也相當復雜，標準正式發(fā)布至今，全球只有屈指可數的幾家公司如FlexLight、BroadLight、OpticalSolution等宣布推出符合G.984標準的GPON產(chǎn)品。并且從設備的實(shí)現方式看，目前的GPON設備基本上都選擇只實(shí)現GEM封裝方式，很少采用ATM封裝方式。由此帶來(lái)的是GPON產(chǎn)品的價(jià)格相對較高，在現階段由GPON實(shí)現FTTH應用有很大的價(jià)格壓力。

　　二、國內FTTH發(fā)展

　　FTTH目前在國內還處于市場(chǎng)啟動(dòng)階段，離大規模的商業(yè)部署還有一段距離。電信運營(yíng)商對實(shí)現FTTH商用以及大規模推廣還是心存疑慮，因而大多采取了“積極試驗、謹慎部署”的策略。中國電信在武漢、北京、上海和廣州等城市開(kāi)展了試點(diǎn)工作，中國網(wǎng)通開(kāi)始在北京等地的商務(wù)中心以及高檔住宅區開(kāi)展布點(diǎn)試驗。駐地網(wǎng)運營(yíng)商如泰龍等在已建試驗網(wǎng)的基礎上，還努力拓展和探索新的業(yè)務(wù)提供和運營(yíng)模式。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商也將FTTH作為高檔房產(chǎn)熱銷(xiāo)的賣(mài)點(diǎn)，借以提高銷(xiāo)售附加值，加快銷(xiāo)售速度。所有這一切，都有利地促進(jìn)了我國FTTH接入技術(shù)的推廣。

　　從目前的發(fā)展情況來(lái)看，我國發(fā)展FTTH主要有以下四種模式。

　　(1)電信運營(yíng)商主導并實(shí)施。這包含兩種情況，一種是新興電信運營(yíng)商在管道/光纖資源緊張的區域利用FTTH/P快速開(kāi)展業(yè)務(wù)，另一種是主導電信運營(yíng)商開(kāi)展的FTTH試驗及局部小規模商用。

　　(2)政府介入，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商實(shí)施。這種模式主要是由當地政府信息化部門(mén)從提高當地信息化水平，全面提升城市信息基礎架構質(zhì)量和層次的角度出發(fā)，積極介入FTTH建設并從政策上、資金上給予FTTH投資方和運營(yíng)方一定的支持，而房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商則希望通過(guò)鋪設FTTH網(wǎng)絡(luò )來(lái)提升商品住宅的檔次，增加銷(xiāo)售賣(mài)點(diǎn)。

　　(3)用戶(hù)駐地網(wǎng)運營(yíng)商與房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商或物業(yè)合作實(shí)施。這種模式主要是由用戶(hù)駐地網(wǎng)運營(yíng)商與新建小區或已建小區的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商(或物業(yè))合作，用戶(hù)駐地網(wǎng)運營(yíng)商負責FTTH用戶(hù)駐地網(wǎng)的投資、建設、運營(yíng)及維護，并通過(guò)FTTH用戶(hù)駐地網(wǎng)為小區用戶(hù)提供向各基礎電信運營(yíng)商各類(lèi)電信業(yè)務(wù)(如電話(huà)、寬帶等)的平等接入，用戶(hù)駐地網(wǎng)運營(yíng)商通過(guò)向這些基礎電信運營(yíng)商提供接入服務(wù)獲得收益。這種模式打破了電信運營(yíng)商在本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷。

　　(4)設備制造商推動(dòng)的商用試驗。這種模式主要由設備制造商來(lái)主導和實(shí)施，基本上都是小規模試驗，通過(guò)和關(guān)系樓宇或小區物業(yè)合作來(lái)進(jìn)行。

　　在技術(shù)選擇方面，目前我國較多選擇EPON技術(shù)來(lái)實(shí)現FTTH應用，這主要是因為GPON設備一直開(kāi)發(fā)緩慢，廠(chǎng)商很少，而EPON設備實(shí)現相對簡(jiǎn)單，成本相對較低，可選擇的廠(chǎng)商較多。國內廠(chǎng)商在EPON承載TDM業(yè)務(wù)能力上的擴展，在一定程度上為EPON設備的應用贏(yíng)得了更廣泛的發(fā)展空間。

　　三、我國發(fā)展FTTH存在的問(wèn)題

　　從國內外開(kāi)展FTTH應用的經(jīng)驗來(lái)看，我國在發(fā)展FTTH上面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題，這些問(wèn)題在很大程度上制約了FTTH在我國的發(fā)展。

　　1.缺少“殺手級應用”

　　“殺手級應用”是很多新技術(shù)推出時(shí)必須面對的問(wèn)題，FTTH也不例外。目前FTTH的確難以找到符合大多數用戶(hù)需求的殺手級應用，提供的主要業(yè)務(wù)類(lèi)型仍然和DSL類(lèi)似。IPTV被認為是推動(dòng)FTTH發(fā)展的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，但這涉及到電信與廣電行業(yè)之間的行業(yè)管制、版權保護、內容監管以及合適的商業(yè)模式等方面。除了電信運營(yíng)商應該在內容提供方面主動(dòng)與廣電運營(yíng)商合作外，從日本、韓國發(fā)展的經(jīng)驗來(lái)看，政府在法規的制定和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的形成方面有不可替代的作用。

　　2.成本需進(jìn)一步降低

　　實(shí)踐已經(jīng)證明FTTH應用并沒(méi)有不可實(shí)現的技術(shù)難點(diǎn)，但要使FTTH走向成功，必須進(jìn)一步降低相關(guān)產(chǎn)品成本，可以考慮從開(kāi)發(fā)系統級商用芯片、開(kāi)發(fā)適應FTTH特點(diǎn)的新型低成本光器件以及開(kāi)發(fā)低成本易安裝的室內光纖和單芯光纜等方面著(zhù)手進(jìn)行。在FTTH發(fā)展初期，特別是大樓或小區內初期實(shí)裝率不高的情況下，要想使FTTH的價(jià)格定位與ADSL的接近是很困難的，但應通過(guò)帶寬和業(yè)務(wù)類(lèi)型等方面的優(yōu)勢盡量在性?xún)r(jià)比上使FTTH具有較強的競爭力。

　　3.解決設備的互通問(wèn)題

　　解決不同廠(chǎng)商設備之間的互通問(wèn)題是目前PON技術(shù)面臨的一個(gè)難題，也是FTTH應用能否得到運營(yíng)商肯定并大力推廣的關(guān)鍵之一。這需要相關(guān)芯片廠(chǎng)商和系統廠(chǎng)商的共同努力，為了達成一致甚至可能需要某些廠(chǎng)商犧牲自己的部分利益。

　　4.給城域網(wǎng)的帶寬壓力

　　FTTH帶來(lái)了接入網(wǎng)段的高帶寬，但給城域網(wǎng)和數據匯聚后的核心骨干網(wǎng)帶來(lái)了巨大的帶寬壓力，目前的城域網(wǎng)和核心網(wǎng)架構以及網(wǎng)上交換機/路由器等不足以承受FTTH帶來(lái)的巨大業(yè)務(wù)流量。為了使FTTH的高帶寬能力為用戶(hù)所真正感受，必須消除網(wǎng)絡(luò )上的瓶頸，甚至構建下一代網(wǎng)絡(luò )體系架構。

　　5.線(xiàn)纜所有權問(wèn)題

　　FTTH的應用再次提出了接入線(xiàn)路鋪設所有權的問(wèn)題，光纖的長(cháng)距離傳輸能力使得局端設備能夠遠遠移出小區范圍外，如此龐大的光纜線(xiàn)路所有權應該歸誰(shuí)，是FTTH網(wǎng)絡(luò )建設和政府政策管制應該重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一。此外，為了競爭，很有可能會(huì )造成重復建設，如何避免也是一個(gè)需要仔細考慮的問(wèn)題。

　　6.進(jìn)一步加強標準化工作

　　標準化工作對FTTH產(chǎn)業(yè)發(fā)展和降低成本有直接的關(guān)系。在積極參與國際標準化工作的同時(shí)應加緊制定適合我國國情的FTTH系列標準，包括體系結構、設備系統規范、網(wǎng)絡(luò )管理、關(guān)鍵光器件等。尤其是大樓內包括室內光纖布線(xiàn)規范，目前在國內外均屬于標準化空白。目前我國已經(jīng)完成或正在進(jìn)行的FTTH相關(guān)標準化工作主要集中在器件和設備系統規范上，今后應考慮將重點(diǎn)轉移到設備互通、網(wǎng)絡(luò )結構和業(yè)務(wù)應用上。