FTTH技術實現(xiàn)及存在問題
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一、FTTH實現(xiàn)技術
從早期的點到點MC(媒體轉(zhuǎn)換器)技術發(fā)展到如今的點到多點的PON技術，F(xiàn)TTH的實現(xiàn)技術經(jīng)歷了十余載的發(fā)展與演變。
1.點到點光接入技術實現(xiàn)FTTH
FTTH網(wǎng)絡中的點到點光接入技術是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號進行長距離的傳輸，從中心局到每個用戶均使用一根光纖，上下行速率都可以達到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。點到點光接入技術具有產(chǎn)品成熟、結構/技術簡單、安全性較好的特點。但這種技術最大的缺點是需要鋪設大量光纖和光收發(fā)器，在大規(guī)模應用情況下網(wǎng)絡鋪設困難，設備成本也很難再下降甚至會上升，因此被認為是實現(xiàn)FTTH的過渡技術，比較適合網(wǎng)絡發(fā)展初期用戶數(shù)較少的階段。
早期的點到點光接入技術主要是MC。MC是一個單純的光/電或電/光轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號進行長距離的傳輸，它并不對數(shù)據(jù)包進行處理，因此成本低廉。近兩年新出現(xiàn)的基于以太網(wǎng)的點到點光接入設備，主要采用了IEEE 802.3ah規(guī)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進行傳輸。從拓撲結構上看，可以采用無分配點的單級點到點的光傳輸方式，也可以采用具有有源分配點的2級光傳輸方式。在第二種方式中，有源分配點的功能往往由配置了光接口的以太網(wǎng)交換機來實現(xiàn)。
2.PON技術實現(xiàn)FTTH
PON技術已經(jīng)成為業(yè)界公認的實現(xiàn)FTTH的首選方案。PON系統(tǒng)由局端設備OLT(光線路終端)、用戶端設備ONU/ONT(光網(wǎng)絡單元/光網(wǎng)絡終端)和ODN(光分配網(wǎng))組成，所謂“無源”，是指ODN全部由無源光分路器和光纖等無源光器件組成，不包括任何有源器件。PON技術采用了點到多點拓撲結構，下行和上行分別通過TDM和TDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。
PON技術可細分為幾種，不同的數(shù)據(jù)鏈路層技術和物理層PON技術結合形成了不同的PON技術，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技術之間的最大區(qū)別。PON技術的優(yōu)勢包括無源光器件不易受雷電損壞和輻射干擾、網(wǎng)絡結構靈活易于擴展、共享饋線段光纖可節(jié)約鋪設成本、業(yè)務透明性好、具有多業(yè)務支持能力以及易于管理維護等。目前，PON的代表技術為EPON和GPON技術。
(1)EPON技術
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標準中進行規(guī)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(shù)據(jù)流。EPON可提供上下行對稱1.25Gbit/s線路傳輸速率，下行線路速率為10Gbit/s的系統(tǒng)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，符合IP網(wǎng)絡迅猛發(fā)展的趨勢，在多種基于PON的技術中，EPON由于其技術和價格方面的優(yōu)勢被認為是未來主要的FTTH實現(xiàn)技術。但IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務，并沒有考慮TDM業(yè)務接入對時鐘同步、時延和抖動等方面的特殊要求，因此EPON所采用的標準Ethernet封裝方式也帶來了一個致命的缺點——難以承載話音或電路型數(shù)據(jù)專線等TDM業(yè)務。雖然目前國內(nèi)外均對TDM over Ethernet技術進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的應用帶來了一定的限制。但可喜的是，由于受到國內(nèi)電信運營商對TDM業(yè)務需求仍然較大的影響，國內(nèi)多家EPON廠商都對IEEE標準進行了擴充，在EPON承載TDM業(yè)務方面進行了技術創(chuàng)新，中國EPON通信行業(yè)標準也對此提出了相關要求。這使得中國市場上的EPON設備在多業(yè)務接入能力上大大提高，從原來單一的IP業(yè)務接入發(fā)展為全業(yè)務接入。
(2)GPON技術
ITU-T針對APON技術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?shù)奶攸c。GPON采用了兩種封裝方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還在TC層采用了一個全新的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，同時考慮到PON網(wǎng)絡多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(shù)據(jù)信號封裝進現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡的通用標準信號適配映射技術，可以適應任何用戶信號格式和任何傳輸網(wǎng)絡制式，即可以按固有格式傳送語音、數(shù)據(jù)和視頻信號，無需附加ATM或IP封裝層，可滿足業(yè)務提供商在提供業(yè)務時的靈活要求。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和其他準同步業(yè)務，特別是可以直接高質(zhì)量地靈活支持TDM業(yè)務。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)務承載能力上，GPON延續(xù)了APON的全業(yè)務接入理念，其特有的TC層封裝方式也完全能支持業(yè)務QoS保證。
ITU-T制定的GPON系列標準相當完善，但同時也相當復雜，標準正式發(fā)布至今，全球只有屈指可數(shù)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。并且從設備的實現(xiàn)方式看，目前的GPON設備基本上都選擇只實現(xiàn)GEM封裝方式，很少采用ATM封裝方式。由此帶來的是GPON產(chǎn)品的價格相對較高，在現(xiàn)階段由GPON實現(xiàn)FTTH應用有很大的價格壓力。
二、國內(nèi)FTTH發(fā)展
FTTH目前在國內(nèi)還處于市場啟動階段，離大規(guī)模的商業(yè)部署還有一段距離。電信運營商對實現(xiàn)FTTH商用以及大規(guī)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展了試點工作，中國網(wǎng)通開始在北京等地的商務中心以及高檔住宅區(qū)開展布點試驗。駐地網(wǎng)運營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)務提供和運營模式。房地產(chǎn)開發(fā)商也將FTTH作為高檔房產(chǎn)熱銷的賣點，借以提高銷售附加值，加快銷售速度。所有這一切，都有利地促進了我國FTTH接入技術的推廣。
從目前的發(fā)展情況來看，我國發(fā)展FTTH主要有以下四種模式。
(1)電信運營商主導并實施。這包含兩種情況，一種是新興電信運營商在管道/光纖資源緊張的區(qū)域利用FTTH/P快速開展業(yè)務，另一種是主導電信運營商開展的FTTH試驗及局部小規(guī)模商用。
(2)政府介入，房地產(chǎn)開發(fā)商實施。這種模式主要是由當?shù)卣畔⒒块T從提高當?shù)匦畔⒒?，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投資方和運營方一定的支持，而房地產(chǎn)開發(fā)商則希望通過鋪設FTTH網(wǎng)絡來提升商品住宅的檔次，增加銷售賣點。
(3)用戶駐地網(wǎng)運營商與房地產(chǎn)開發(fā)商或物業(yè)合作實施。這種模式主要是由用戶駐地網(wǎng)運營商與新建小區(qū)或已建小區(qū)的房地產(chǎn)開發(fā)商(或物業(yè))合作，用戶駐地網(wǎng)運營商負責FTTH用戶駐地網(wǎng)的投資、建設、運營及維護，并通過FTTH用戶駐地網(wǎng)為小區(qū)用戶提供向各基礎電信運營商各類電信業(yè)務(如電話、寬帶等)的平等接入，用戶駐地網(wǎng)運營商通過向這些基礎電信運營商提供接入服務獲得收益。這種模式打破了電信運營商在本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷。
(4)設備制造商推動的商用試驗。這種模式主要由設備制造商來主導和實施，基本上都是小規(guī)模試驗，通過和關系樓宇或小區(qū)物業(yè)合作來進行。
在技術選擇方面，目前我國較多選擇EPON技術來實現(xiàn)FTTH應用，這主要是因為GPON設備一直開發(fā)緩慢，廠商很少，而EPON設備實現(xiàn)相對簡單，成本相對較低，可選擇的廠商較多。國內(nèi)廠商在EPON承載TDM業(yè)務能力上的擴展，在一定程度上為EPON設備的應用贏得了更廣泛的發(fā)展空間。
三、我國發(fā)展FTTH存在的問題
從國內(nèi)外開展FTTH應用的經(jīng)驗來看，我國在發(fā)展FTTH上面臨以下幾個方面的問題，這些問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”是很多新技術推出時必須面對的問題，F(xiàn)TTH也不例外。目前FTTH的確難以找到符合大多數(shù)用戶需求的殺手級應用，提供的主要業(yè)務類型仍然和DSL類似。IPTV被認為是推動FTTH發(fā)展的關鍵業(yè)務，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(nèi)容監(jiān)管以及合適的商業(yè)模式等方面。除了電信運營商應該在內(nèi)容提供方面主動與廣電運營商合作外，從日本、韓國發(fā)展的經(jīng)驗來看，政府在法規(guī)的制定和促進產(chǎn)業(yè)鏈的形成方面有不可替代的作用。
2.成本需進一步降低
實踐已經(jīng)證明FTTH應用并沒有不可實現(xiàn)的技術難點，但要使FTTH走向成功，必須進一步降低相關產(chǎn)品成本，可以考慮從開發(fā)系統(tǒng)級商用芯片、開發(fā)適應FTTH特點的新型低成本光器件以及開發(fā)低成本易安裝的室內(nèi)光纖和單芯光纜等方面著手進行。在FTTH發(fā)展初期，特別是大樓或小區(qū)內(nèi)初期實裝率不高的情況下，要想使FTTH的價格定位與ADSL的接近是很困難的，但應通過帶寬和業(yè)務類型等方面的優(yōu)勢盡量在性價比上使FTTH具有較強的競爭力。
3.解決設備的互通問題
解決不同廠商設備之間的互通問題是目前PON技術面臨的一個難題，也是FTTH應用能否得到運營商肯定并大力推廣的關鍵之一。這需要相關芯片廠商和系統(tǒng)廠商的共同努力，為了達成一致甚至可能需要某些廠商犧牲自己的部分利益。
4.給城域網(wǎng)的帶寬壓力
FTTH帶來了接入網(wǎng)段的高帶寬，但給城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)匯聚后的核心骨干網(wǎng)帶來了巨大的帶寬壓力，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帶來的巨大業(yè)務流量。為了使FTTH的高帶寬能力為用戶所真正感受，必須消除網(wǎng)絡上的瓶頸，甚至構建下一代網(wǎng)絡體系架構。
5.線纜所有權問題
FTTH的應用再次提出了接入線路鋪設所有權的問題，光纖的長距離傳輸能力使得局端設備能夠遠遠移出小區(qū)范圍外，如此龐大的光纜線路所有權應該歸誰，是FTTH網(wǎng)絡建設和政府政策管制應該重點考慮的問題之一。此外，為了競爭，很有可能會造成重復建設，如何避免也是一個需要仔細考慮的問題。
6.進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系。在積極參與國際標準化工作的同時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(tǒng)規(guī)范、網(wǎng)絡管理、關鍵光器件等。尤其是大樓內(nèi)包括室內(nèi)光纖布線規(guī)范，目前在國內(nèi)外均屬于標準化空白。目前我國已經(jīng)完成或正在進行的FTTH相關標準化工作主要集中在器件和設備系統(tǒng)規(guī)范上，今后應考慮將重點轉(zhuǎn)移到設備互通、網(wǎng)絡結構和業(yè)務應用上。
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