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FTTH技术及其解决方案研究
 
慧聪网   2006年3月30日13时38分   信息来源:光波通信    

  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IEEE  802.3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?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?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。

  P2P  FTTH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1550nm  CATV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-T  G.709(ONT);用户信号可以是分组的(如IP/PPP或Ethernet  MAC)、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。
 
作者:祝军生,曾智龙,覃波 
 
 
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