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摘要　本文首先介紹寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r和主要應(yīng)用，然后講述寬帶光纖接入網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)，接下來(lái)詳細(xì)分析了各種FTTH的技術(shù)特征與方案選擇比較，著重指出各種FTTH技術(shù)都有其最佳使用場(chǎng)合和時(shí)機(jī)，其中點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)適合在低密度用戶(hù)分散地區(qū)應(yīng)用，點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光纖系統(tǒng)最適合新建或改建的密集用戶(hù)區(qū)應(yīng)用。我國(guó)的發(fā)展應(yīng)跨越APON、BPON階段，從寬帶點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)和EPON開(kāi)始，最終過(guò)渡到GPON階段。

關(guān)鍵詞　光纖到戶(hù)　光纖接入網(wǎng)　無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)　EPON

1、寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段。目前總用戶(hù)數(shù)已經(jīng)超過(guò)1.5億，主體是ADSL技術(shù)。按照IDC的預(yù)測(cè)，2007年全球?qū)拵Э傆脩?hù)數(shù)可能達(dá)到2.09億，其中約2000萬(wàn)用戶(hù)采用光纖到戶(hù)(FTTH)技術(shù)。

在亞太地區(qū)，韓國(guó)和日本是寬帶接入發(fā)展最迅猛的國(guó)家，這與政府的大力推動(dòng)政策密不可分。韓國(guó)寬帶普及率達(dá)世界第一，占家庭的70%，互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的90%。日本政府也通過(guò)各種國(guó)家項(xiàng)目(包括e-Japan、u-Japan等)大力推進(jìn)寬帶發(fā)展，計(jì)劃2005年將寬帶用戶(hù)總數(shù)提高到3000萬(wàn)，其中FTTH達(dá)到1000萬(wàn)。事實(shí)上，日本是世界上推進(jìn)FTTH最激進(jìn)的國(guó)家，2004年光纖就已經(jīng)通達(dá)1800多萬(wàn)戶(hù)家庭，但是用戶(hù)發(fā)展滯后，2004年大約為200萬(wàn)，2010年計(jì)劃發(fā)展到3000萬(wàn)用戶(hù)。

美國(guó)依然是世界最大的寬帶接入市場(chǎng)，2004年總用戶(hù)數(shù)超過(guò)3200萬(wàn)。美國(guó)FCC將寬帶業(yè)務(wù)定位為2003-2008年的六大目標(biāo)之一，事實(shí)上寬帶接入正成為美國(guó)普遍服務(wù)的下一個(gè)目標(biāo)。美國(guó)寬帶接入是以電纜調(diào)制解調(diào)器(CM)和ADSL為主發(fā)展的，光纖到駐地(FTTP，包括光纖到達(dá)普通家庭和小型辦公室)也引起不少地方市政、公共公司、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商和非主導(dǎo)電信運(yùn)營(yíng)商的興趣，已經(jīng)建了270個(gè)工程。2004年以來(lái)主導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商對(duì)FTTP的發(fā)展也開(kāi)始變得積極，特別是Verizon最激進(jìn)。主要原因之一是其管轄地區(qū)中心城市的電纜嚴(yán)重老化，需要替換，加上由于電信管制政策鼓勵(lì)采用新技術(shù)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)以及有線電視公司競(jìng)爭(zhēng)和業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的壓力，決定一步到位，直接在部分地區(qū)實(shí)施FTTP。2004年已經(jīng)敷設(shè)了約100萬(wàn)FTTP，計(jì)劃在2005年完成300萬(wàn)FTTP的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。預(yù)計(jì)到2009年，全美國(guó)FTTP的總數(shù)可能達(dá)到1180萬(wàn)。

我國(guó)寬帶接入網(wǎng)在近兩年發(fā)展也十分迅速，到2004年底我國(guó)寬帶用戶(hù)已達(dá)2500萬(wàn)，成為僅次于美國(guó)的第二大寬帶接入市場(chǎng)，其中主導(dǎo)技術(shù)是ADSL，大約占70%左右，其次是以太網(wǎng)技術(shù)，還有少量寬帶無(wú)線接入和電纜調(diào)制解調(diào)器接入，F(xiàn)TTH主要處于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和試商用階段。

下面將從系統(tǒng)技術(shù)的角度來(lái)分析幾種主要的FTTH技術(shù)的特征、問(wèn)題與方案選擇。當(dāng)然，除了系統(tǒng)技術(shù)外，影響其發(fā)展的因素很多，主要是業(yè)務(wù)和應(yīng)用以及管制政策。此外，各種配套元器件技術(shù)和敷設(shè)安裝測(cè)試技術(shù)也十分關(guān)鍵。目前低成本光源已有望實(shí)現(xiàn)，850nm的VCSEL(垂直共振腔面射型激光)僅數(shù)美元，1310nm的VCSEL已有突破，速率達(dá)10Gbit/s。光波平面電路(PLC)混合集成技術(shù)，高密度低成本光纜及相關(guān)技術(shù)，對(duì)彎曲不敏感的室內(nèi)用光纖，低成本無(wú)源器件，施工安裝技術(shù)，自動(dòng)光操作測(cè)試系統(tǒng)等也都是影響光接入網(wǎng)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素，需要有妥善的全面解決方案。

2、寬帶光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

就世界范圍看，絕大多數(shù)電信公司是以ADSL為主發(fā)展寬帶接入的，然而，ADSL是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，銅是世界性戰(zhàn)略資源，隨著國(guó)際銅纜價(jià)格持續(xù)攀升(近幾年年均20%-30%的增幅)，以銅纜為基礎(chǔ)的xDSL的線路成本越來(lái)越高，而光纖的原材料是二氧化硅，在自然界取之不盡，用之不竭。事實(shí)上，當(dāng)前光纖的市場(chǎng)價(jià)格已經(jīng)低于普通銅線，并且其壽命還遠(yuǎn)高于后者。在新鋪用戶(hù)線路或者老電纜替換中，光纖已經(jīng)成為更合理的選擇，特別是主干段乃至配線段。其次，作為有源設(shè)備，xDSL電磁干擾難以避免，維護(hù)成本越來(lái)越高。作為無(wú)源傳輸介質(zhì)的光纖可以避免這類(lèi)問(wèn)題。最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶(hù)側(cè)延伸，端到端寬帶連接的限制越來(lái)越集中在接入段，目前ADSL的上下行連接速率無(wú)法滿足高端用戶(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)業(yè)務(wù)需求。盡管ADSL2+和VDSL2技術(shù)有望緩解這一壓力，但其速率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是受限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨著光纖在長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，符合邏輯的發(fā)展趨勢(shì)是將光纖繼續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，最終實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)。關(guān)鍵的問(wèn)題是：推進(jìn)速度有多快?這將取決于多種因素，包括市場(chǎng)的需求、競(jìng)爭(zhēng)的需要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步、成本的下降和配套運(yùn)維系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)等。我國(guó)2008年舉辦奧運(yùn)會(huì)和2010年舉辦世界博覽會(huì)這兩個(gè)重大世界性事件也將在一定程度上會(huì)推進(jìn)FTTH的發(fā)展。

3、點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)系統(tǒng)

歷史上，在企事業(yè)用戶(hù)應(yīng)用環(huán)境，以太網(wǎng)技術(shù)一直是最流行的方法，目前已成為僅次于供電插口的第二大住宅和辦公室公用設(shè)施接口。主要原因是已有巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，目前所有流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用也都是與以太網(wǎng)兼容的，性能價(jià)格比好、可擴(kuò)展、容易安裝開(kāi)通以及具有高可靠性等。

對(duì)于公用網(wǎng)住宅用戶(hù)應(yīng)用環(huán)境，點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)系統(tǒng)采用有源業(yè)務(wù)集中點(diǎn)來(lái)替代無(wú)源點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的無(wú)源器件，使傳輸距離可以擴(kuò)展到120km之遠(yuǎn)。這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是專(zhuān)用接入，帶寬有保證，每用戶(hù)可以在配線段和引入線段獨(dú)享100Mbit/s乃至1Gbit/s；局端設(shè)備簡(jiǎn)單便宜；傳輸距離長(zhǎng)，服務(wù)區(qū)域大；成本隨用戶(hù)數(shù)的實(shí)際增長(zhǎng)而線性增加，可預(yù)測(cè)，無(wú)需規(guī)劃，投資風(fēng)險(xiǎn)低，設(shè)備端口利用率較高，因而在低密度用戶(hù)分布地區(qū)成本較低。缺點(diǎn)是兩端設(shè)備和光纖設(shè)施專(zhuān)用，用戶(hù)不能共享局端設(shè)備和光纖，當(dāng)需求快速增長(zhǎng)且用戶(hù)很密集時(shí)，光纖和兩端設(shè)備的數(shù)量及其成本以及空間需求也隨之迅速增加，因而不太適合高密集用戶(hù)區(qū)域。另外，有源以太網(wǎng)要求多點(diǎn)供電和備用電源，網(wǎng)絡(luò)管理的元件(包括電源)多，增加了供電和網(wǎng)管的復(fù)雜性。第三，從標(biāo)準(zhǔn)化的角度，有源以太網(wǎng)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是利用多個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而產(chǎn)生多種不兼容的解決方案。最后還有一個(gè)可能影響選擇以太網(wǎng)技術(shù)的因素是傳統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的提供方式，例如有些美國(guó)電信公司(例如Verizon)承諾能提供同樣質(zhì)量的傳統(tǒng)模擬射頻視頻節(jié)目，而以太網(wǎng)技術(shù)在支持傳統(tǒng)模擬射頻視頻節(jié)目的傳送方面是比較困難的。

在FTTH應(yīng)用場(chǎng)合，點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)主要用于多住戶(hù)單元接入，具體又分為單纖系統(tǒng)和雙纖系統(tǒng)兩種，單纖系統(tǒng)的上下行分別采用不同波長(zhǎng)，典型上行波長(zhǎng)為1310nm，下行波長(zhǎng)為1550nm，傳輸距離為15km，遵循日本電信技術(shù)委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)TS-1000，因而互操作性較好，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性較低。雙纖系統(tǒng)采用兩根光纖，遵循IEEE 802.3ub標(biāo)準(zhǔn)，采用多模光纖，傳輸距離僅為2km。不同運(yùn)營(yíng)商為了延長(zhǎng)傳輸距離，增強(qiáng)其管理功能，制定了很多私有標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)的互操作性很差。

4、點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

4.1　無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是在接入網(wǎng)中去掉了有源設(shè)備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，簡(jiǎn)化了供電配置和網(wǎng)管復(fù)雜性，降低了運(yùn)維成本。其次，PON的業(yè)務(wù)透明性較好，帶寬寬，可適用于任何制式和速率的信號(hào)，能比較經(jīng)濟(jì)地支持模擬廣播電視業(yè)務(wù)，具備三重業(yè)務(wù)功能(triple-play)。第三，其局端設(shè)備和光纖(從饋線段一直到引入線)由用戶(hù)共享，因而光纖線路長(zhǎng)度和收發(fā)設(shè)備數(shù)量較少，相應(yīng)成本較其它點(diǎn)到點(diǎn)通信方式要低，土建成本也可明顯降低。特別是隨著光纖向用戶(hù)日益推進(jìn)，其綜合優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。PON的每用戶(hù)成本隨著分享OLT的用戶(hù)數(shù)量的增加而迅速下降，因而最適合于分散的小企業(yè)和居民用戶(hù)，特別是那些用戶(hù)區(qū)域較分散，而每一區(qū)域用戶(hù)又相對(duì)集中的小面積密集用戶(hù)地區(qū)，尤其是新建區(qū)域。最后，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化程度好，基本分為ITU FSAN(全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò))和IEEE兩大類(lèi)，均可提供獨(dú)立可行的單一兼容解決方案。因而，多數(shù)美國(guó)大型電信公司傾向于選擇PON，而不是光以太網(wǎng)技術(shù)。

PON的主要缺點(diǎn)是一次性投入成本較高，因?yàn)榫侄斯饩€路終端(0LT)很貴，光纖和分路器等無(wú)源基礎(chǔ)設(shè)施又必須一次到位，這樣當(dāng)用戶(hù)數(shù)較少或用戶(hù)分布超過(guò)某一限定距離時(shí)，每用戶(hù)的成本很高，會(huì)產(chǎn)生大量沉淀成本。另外，其樹(shù)型分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用戶(hù)不具備保護(hù)功能或保護(hù)功能成本較高，影響了大規(guī)模發(fā)展。

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，無(wú)論哪種PON都可以有兩種不同的結(jié)構(gòu)，即集中式和分布式，前者在局端OLT和業(yè)務(wù)靈活點(diǎn)(FP)之間只有一根光纖相連，分路器集中放置在FP處(即傳統(tǒng)的交接箱處)，從分路器到用戶(hù)光網(wǎng)絡(luò)終端之間有一根專(zhuān)用光纖相連。而分布式結(jié)構(gòu)在靈活點(diǎn)處與配線點(diǎn)(DP)處都放置分路器，形成兩級(jí)分路。分析表明分布式結(jié)構(gòu)在用戶(hù)普及率接近100%的區(qū)域應(yīng)用時(shí)具有成本優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際情況多半不是這樣，特別是對(duì)于用戶(hù)普及率不高的情況，集中式結(jié)構(gòu)具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，其成本可以隨著實(shí)際用戶(hù)數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，不存在分布式結(jié)構(gòu)的較大初期沉淀成本問(wèn)題，而且也不會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步(如GPON的出現(xiàn)和應(yīng)用)而需要重新部署。

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)重要趨勢(shì)是提供多種語(yǔ)音處理方式，既可以在局端采用V5接口與PSTN相連，提供傳統(tǒng)PSTN語(yǔ)音業(yè)務(wù)，又可以在局端內(nèi)置控制模塊，支持H.248/H.323協(xié)議，靈活適應(yīng)以H.248協(xié)議為基礎(chǔ)的軟交換VoIP網(wǎng)絡(luò)或以H.323協(xié)議為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)VoIP網(wǎng)絡(luò)，其主要發(fā)展趨勢(shì)則是著重支持軟交換網(wǎng)。

4.2　APON和BPON

早期的窄帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是基于TDM的，性能價(jià)格比不好，已經(jīng)自然消亡。ATM化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(APON/BPON)可以利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，再結(jié)合無(wú)源分路器對(duì)光纖和光線路終端的共享作用，使性能價(jià)格比大大改進(jìn)，目前在美國(guó)和日本等國(guó)已經(jīng)敷設(shè)了約150萬(wàn)線。

然而，APON/BPON的業(yè)務(wù)適配提供很復(fù)雜，業(yè)務(wù)提供能力有限，數(shù)據(jù)傳送速率和效率不高，成本較高，其市場(chǎng)前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，從業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)看，APON的可用帶寬仍然不夠。以FTTC為例，盡管典型主干下行速率可達(dá)622Mbit/s，但分路后，實(shí)際可分到每個(gè)用戶(hù)的帶寬將大大減小。按32路計(jì)算，每一個(gè)分支的可用帶寬僅剩19.5Mbit/s，再按10個(gè)用戶(hù)共享，則每個(gè)用戶(hù)僅能分得約2Mbit/s的帶寬而已。顯然，這樣的性能價(jià)格比是無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展需要的。

4.3　EPON

隨著IP的崛起和發(fā)展，有人提出了EPON的概念，即在與APON類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留其精華部分——物理層PON，而以以太網(wǎng)代替ATM作為鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更強(qiáng)業(yè)務(wù)能力的新的結(jié)合體——EPON。這一思想在以太網(wǎng)界獲得到了積極響應(yīng)，在IEEE802.3ah的旗幟下已經(jīng)形成了EPON標(biāo)準(zhǔn)。在日本為了與以前基于100Mbit/s的非標(biāo)準(zhǔn)EPON區(qū)別，將其稱(chēng)為GEPON。鑒于基于100Mbit/s的非標(biāo)準(zhǔn)EPON已經(jīng)消亡，目前EPON實(shí)際即指GEPON，不再專(zhuān)門(mén)區(qū)分。

EPON主要基于IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)，與傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)以太網(wǎng)主要不同之處在于采用點(diǎn)到多點(diǎn)通信方式。其下行方向工作于TDM方式，數(shù)據(jù)流以變長(zhǎng)以太幀方式廣播到ONU，每個(gè)ONU根據(jù)以太幀的MAC地址，決定取舍。上行方向工作于TDMA方式，來(lái)自不同時(shí)隙的ONU數(shù)據(jù)流匯聚到公共光纖設(shè)施和OLT。此外，傳統(tǒng)以太網(wǎng)工作于連續(xù)光傳輸模式，在收發(fā)兩個(gè)方向都是連續(xù)的比特流，因此收端的定時(shí)和判決容易實(shí)現(xiàn)。而EPON的上行比特流是輪流發(fā)送的突發(fā)數(shù)據(jù)包，OLT的接收定時(shí)恢復(fù)、判決門(mén)限設(shè)置、測(cè)距和延時(shí)補(bǔ)償比較復(fù)雜。

從EPON的結(jié)構(gòu)上看，其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是極大地簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的多層重疊網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)有：

●消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運(yùn)行成本；

●下行業(yè)務(wù)速率可達(dá)1Gbit/s，允許支持更多用戶(hù)和更高帶寬；

●硬件簡(jiǎn)單，無(wú)須室外電子設(shè)備，使安裝部署工作得以簡(jiǎn)化；

●可以大量采用以太網(wǎng)技術(shù)成熟的芯片，實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，成本低；

●改進(jìn)了電路的靈活指配和業(yè)務(wù)的提供和重配置能力；

●提供了多層安全機(jī)制，諸如VLAN、閉合用戶(hù)群和支持VPN等。

IEEE 802.3ah規(guī)范的EPON技術(shù)的上下行波長(zhǎng)是1310nm和1490nm，上下行速率均為1.25Gbit/s，傳輸距離是10/20km，分路比是32/16，主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)和語(yǔ)音，增加一個(gè)1550nm電視廣播波長(zhǎng)后，成為語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和電視三合一的所謂三重業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)。對(duì)于傳送單一以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，EPON是一種很好的解決方案。

EPON的主要缺點(diǎn)是由于IEEE 802.3ah只規(guī)定了MAC層和物理層，MAC層以上的標(biāo)準(zhǔn)靠制造商自行開(kāi)發(fā)，因而帶來(lái)靈活性的同時(shí)也造成了設(shè)備互操作性差的缺點(diǎn)。其次，EPON的總效率較低，主要是由于采用8B/10B的線路編碼，引入20%的帶寬損失，再加上其它的額外開(kāi)銷(xiāo)，可用負(fù)荷僅50%左右，而APON和GPON都采用NRZ擾碼為線路碼，沒(méi)有帶寬損失。GPON的GFP每幀封裝4-65535byte，遠(yuǎn)大于以太網(wǎng)的幀負(fù)荷46-1500byte，平均開(kāi)銷(xiāo)少，再加上承載層效率、傳輸匯聚層效率、業(yè)務(wù)適配效率等原因，使EPON總的傳輸效率較低，大約僅為GPON的一半。第三，由于EPON開(kāi)始主要是以太網(wǎng)設(shè)備制造商驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，因而沒(méi)有充分考慮網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)需要，管理功能不夠豐富，但是比普通以太網(wǎng)有明顯改進(jìn)，可以提供遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端環(huán)回控制和鏈路監(jiān)視等基本管理功能，也能滿足基本管理功能。最后，EPON的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮直接支持以太網(wǎng)以外的業(yè)務(wù)，因而對(duì)于主張多業(yè)務(wù)支持能力的傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要缺憾。

4.4　GPON

2001年，在IEEE積極制定EPON標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，F(xiàn)SAN組織開(kāi)始發(fā)起制定速率超過(guò)1Gbit/s的PON網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)——吉比特以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)，隨后，ITU-T也介入了這一新標(biāo)準(zhǔn)的制定工作并于2003年1月通過(guò)兩個(gè)有關(guān)GPON的新標(biāo)準(zhǔn)——G.984.1和G.984.2。

按照這一最新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，GPON可以提供1.244Gbit/s和2.488Gbit/s的下行速率和ITU規(guī)定的多種標(biāo)準(zhǔn)上行速率，即可以靈活地提供對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)速率。傳輸距離至少達(dá)20km，系統(tǒng)分路比可以為1:16、1:32、1:64乃至1:128，而EPON只提供1.25Gbit/s對(duì)稱(chēng)速率，分路比最多為1:32。即GPON在速率、速率靈活性、傳輸距離和分路比方面有優(yōu)勢(shì)。其次，GPON采用了兩種適配方式，除了傳統(tǒng)的ATM外，還在傳輸匯聚層采用了一個(gè)全新的基于SDH的標(biāo)準(zhǔn)通用組幀程序(GFP)，這是一種可以透明、高效地將各種數(shù)據(jù)信號(hào)封裝進(jìn)現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的通用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適配映射技術(shù)，可以適應(yīng)任何用戶(hù)信號(hào)格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，無(wú)需附加ATM或IP封裝層，封裝效率高、提供業(yè)務(wù)靈活，而APON/BPON和EPON對(duì)每種特定業(yè)務(wù)都需要提供特定的適配方法。第三，由于GPON采用GFP映射，其傳輸匯聚層本質(zhì)上是同步的，還使用標(biāo)準(zhǔn)SDH的125μs幀，使GPON可以支持端到端的定時(shí)和其它準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)，特別是可以直接高質(zhì)量、靈活地支持實(shí)時(shí)的TDM語(yǔ)音業(yè)務(wù)，延時(shí)和抖動(dòng)性能很好。而EPON在承載TDM業(yè)務(wù)方面沒(méi)有具體規(guī)定，導(dǎo)致廠家可以采用不同方法來(lái)承載，包括一層、二層和三層均可以，互操作性較差，性能難以確保。第四，GPON在網(wǎng)管方面具有豐富的功能，包括帶寬授權(quán)分配、動(dòng)態(tài)帶寬分配、鏈路監(jiān)測(cè)、保護(hù)倒換、密鑰交換和各種告警功能等，比EPON考慮周到。不過(guò)，EPON在網(wǎng)管功能上比普通以太網(wǎng)有了明顯改進(jìn)，可以提供遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端環(huán)回控制和鏈路監(jiān)視等基本管理功能，也能滿足基本管理功能。第五，在QoS方面，GPON可以通過(guò)使用指針調(diào)整ONU的授權(quán)帶寬和授權(quán)周期來(lái)保證業(yè)務(wù)的帶寬和延時(shí)要求。而EPON主要采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列結(jié)合DBA算法來(lái)保證帶寬和延時(shí)，也能基本滿足不同業(yè)務(wù)的QoS要求。

從技術(shù)角度，GPON是BPON的繼承和發(fā)展。GPON繼承了BPON的很多基本特點(diǎn)，例如兩者都使用同樣的OLT核心技術(shù)，包括ONU的激活和測(cè)距等，使用同樣的物理光纖設(shè)施和光功率預(yù)算值，同樣的管理軟件棧等。另一方面，GPON采用了一些最新的技術(shù)成果，除了最重要的GFP封裝技術(shù)外，還包括前向糾錯(cuò)等新技術(shù)。

從提供的業(yè)務(wù)看，GPON不僅可以提供10/100Mbit/s、1Gbit/s的業(yè)務(wù)，而且可以提供VLAN業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，事實(shí)上可以適應(yīng)任何現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)的適配要求。總的來(lái)看，GPON不是制造商驅(qū)動(dòng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是一種運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此具有更周到的運(yùn)營(yíng)利益考慮，速率更高，速率靈活性更大；具有通用的映射格式，可適應(yīng)任何新老業(yè)務(wù)；具有豐富的OAM&P功能；對(duì)各種業(yè)務(wù)均有很高的傳輸效率，即便對(duì)于TDM業(yè)務(wù)也能靈活高效地傳送?？梢詭椭\(yùn)營(yíng)商完成從傳統(tǒng)TDM語(yǔ)音電路向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡。

就成本分析而言，PON的光模塊成本大約為設(shè)備成本的20%-30%，主要成本是各種電接口和協(xié)議處理轉(zhuǎn)換等，而這方面GPON和BPON要比EPON復(fù)雜很多。其次，就光模塊而言，由于GPON要滿足很高的突發(fā)同步指標(biāo)，對(duì)于模塊的驅(qū)動(dòng)電路和前后放大器芯片要求很高，還要滿足較高的功率預(yù)算，只能采用分布反饋激光器(DFB)發(fā)送機(jī)和雪崩光電二極管(APD)接收機(jī)，其成本要高于EPON模塊的法布里-珀羅腔(FP)發(fā)送機(jī)和光電二極管(PIN)接收機(jī)，成品率也較低，因此整個(gè)光模塊成本較高。再加上EPON已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，而GPON尚未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段，導(dǎo)致目前EPON在成本上有明顯優(yōu)勢(shì)。

就傳輸效率而言，則GPON無(wú)論在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務(wù)適配效率方面都是最高的，因此其總效率最高。例如假設(shè)TDM業(yè)務(wù)占10%，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占90%，則GPON的總效率為94%，而APON和EPON分別為72%和49%。

GPON的主要缺點(diǎn)是盡管ONU只需要支持ATM和GFP適配中的一種，但是OLT必須同時(shí)支持兩種，即必須保留有復(fù)雜的ATM層功能，再加上光模塊的技術(shù)難度較高，使設(shè)備成本較高。另外，GPON成熟度不如EPON，目前尚無(wú)專(zhuān)業(yè)芯片廠商推出真正商用的GPON核心芯片和光模塊，而EPON已經(jīng)有多家提供商，目前核心芯片已經(jīng)發(fā)展到第三代單片系統(tǒng)(SoC)階段，光模塊的成本也已經(jīng)降到接近普通吉比特以太網(wǎng)的水平。

總的來(lái)看，在目前產(chǎn)量不太大的情況下，GPON和BPON的設(shè)備成本要比EPON高很多，隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)量的大規(guī)模提高，成本差異將會(huì)逐漸減小，總成本將可能最終取決于產(chǎn)量大小，即市場(chǎng)的選擇。

GPON和EPON面臨的共同挑戰(zhàn)有：怎樣才能在Ethernet/GFP上有效承載TDM業(yè)務(wù)并能提供電信級(jí)的服務(wù)質(zhì)量；其次，由于GPON和EPON是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星形或樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)，需要通過(guò)一個(gè)1+1并經(jīng)過(guò)不同路由的光網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)電信級(jí)的保護(hù)恢復(fù)，網(wǎng)絡(luò)成本將非常高；第三，目前GPON和EPON設(shè)備成本主要受限于突發(fā)光發(fā)送/接收模塊以及核心的控制模塊/芯片，這些模塊要么尚未成熟，要么是價(jià)格太貴還難以適應(yīng)市場(chǎng)需要；第四，GPON和EPON的一次性投入成本較高，不太適合逐步投資擴(kuò)容的傳統(tǒng)電信建設(shè)模式，最適合完全新建或改建的密集用戶(hù)區(qū)域。

5、FTTH發(fā)展的思考

FTTH并不是一種新概念，已有27年歷史，二次發(fā)展契機(jī)。第一次1978年是法國(guó)、加拿大和日本，第二次1995年左右主要是美國(guó)和日本。兩次發(fā)展機(jī)遇全都由于成本太高，缺乏市場(chǎng)需求而夭折。由于技術(shù)的進(jìn)步、某些國(guó)家的宏觀信息社會(huì)發(fā)展政策和電信監(jiān)管政策的驅(qū)動(dòng)，2004年起FTTH進(jìn)入了第三次發(fā)展機(jī)遇期。

然而，盡管FTTH的設(shè)備價(jià)格已有大幅下降，但依然高達(dá)300美元/戶(hù)左右，幾乎是ADSL的10倍，經(jīng)營(yíng)視頻業(yè)務(wù)的政策風(fēng)險(xiǎn)和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)依然很大，因而我國(guó)尚不具備FTTH大規(guī)模商用的條件，目前主要處于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和試商用階段。事實(shí)上，F(xiàn)TTH的發(fā)展不僅取決于技術(shù)，更重要的是成本、業(yè)務(wù)和商務(wù)模式。

對(duì)于處于企業(yè)整體轉(zhuǎn)型的中國(guó)電信而言，F(xiàn)TTH已成為影響未來(lái)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的重要領(lǐng)域。中國(guó)電信將本著“加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，積極試驗(yàn)，適時(shí)總結(jié)，有序推廣”的指導(dǎo)方針，在四個(gè)省市開(kāi)展FTTH現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為今后的大規(guī)模應(yīng)用積累技術(shù)、規(guī)劃、業(yè)務(wù)、商用模式和運(yùn)維等方面的綜合經(jīng)驗(yàn)。隨著2008年奧運(yùn)會(huì)和2010年世界博覽會(huì)的臨近，F(xiàn)TTH在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用正日益趨近，光纖到家的理想已經(jīng)不再是遙不可及的遠(yuǎn)景，但是足夠的耐性和全面扎實(shí)的準(zhǔn)備不僅是不可或缺的，也是通向成功的惟一道路。

作者：韋樂(lè)平來(lái)源：中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)站