淺析我國FTTH接入技術(shù)選擇

淺析我國FTTH接入技術(shù)選擇
深圳市首邁通信技術(shù)有限公司  黃河振

1．前言
    到目前為止，光纖到戶（Fiber To The Home——FTTH）在日本和美國已得到廣泛應(yīng)用，共有用戶約500萬，但FTTH在我國還處于明芽階段，尚未有實用的FTTH接入網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的FTTH技術(shù)主要包括小區(qū)有源交換點對點接入技術(shù)和無源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，它們各有優(yōu)勢，適合于不同的應(yīng)用環(huán)境。本文將根據(jù)我國住宅小區(qū)的特點，比較上述兩種FTTH技術(shù)在我國住宅小區(qū)應(yīng)用的優(yōu)劣，淺析我國住宅小區(qū)對FTTH接入技術(shù)的選擇。

2．我國FTTH目標(biāo)市場特點
    目前，我國FTTH主要目標(biāo)市場無疑是大中小城市住宅小區(qū)的住戶，城市住宅小區(qū)一般為花園式住宅小區(qū)，其突出特點是：住戶密度高，單一花園住宅小區(qū)一般有500—3000住戶,有些甚至是上萬個住戶；住宅小區(qū)（包括商業(yè)大廈）一般配備通信機房，用于安裝整個小區(qū)通信接入設(shè)備和線路交接，這種配置是電信運營商相互競爭和多種電信業(yè)務(wù)綜合接入的需要，機房到用戶距離普遍小于1km；主要電信運營商和有線電視運營商普遍都已鋪設(shè)小芯數(shù)（一般為4到12芯）光纜到住宅小區(qū)或商業(yè)大廈的機房；小區(qū)內(nèi)住戶通信和CATV接入線纜資源歸屬各運營商所有。我國FTTH目標(biāo)市場另一特點是電信業(yè)務(wù)提供存在行業(yè)壁壘：電信運營商不容許經(jīng)營CATV業(yè)務(wù)，而且這一現(xiàn)狀在未來相當(dāng)一段時間無法改變。
FTTH目標(biāo)市場的特點決定了我國FTTH的技術(shù)選擇。

3．無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在我國FTTH應(yīng)用面臨的問題
    如圖1是理想無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network——PON）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與分布，其主要特點是：光線路終端（Optical Line Terminal——OLT）置于電信運營商中心機房，無源光分配器放置（Splitter)盡量靠近用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit——ONU）。OLT與ONU之間的距離等于電信運營商中心機房到用戶的距離，與目前固定電話的接入距離相仿，一般為幾公里，Splitter距ONU一般為幾十米到幾百米。PON的這種結(jié)構(gòu)和布局突出體現(xiàn)了PON的優(yōu)勢：從中心機房至用戶的整個網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)；大量節(jié)約中心機房至用戶的光纜資源；因為是一點對多點，精簡中心機房設(shè)備數(shù)量與規(guī)模，減少中心機房配線數(shù)量。

    圖2是無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的理想布局：OLT置于電信運營商中心機房，根據(jù)Splitter盡量靠近用戶原則，Splitter放置于樓層配線箱。很顯然，這一理想布局能突顯PON的固有優(yōu)勢，但將不可避免帶來以下問題：首先，從中心機房至小區(qū)需要高芯數(shù)光纜，如3000戶小區(qū)，按1：16分支比計算，需要近200芯的光纜，而目前一般只有4-12芯，增加鋪設(shè)光纜非常困難；其次，無源光分配器置于樓層配線箱將使配線節(jié)點非常分散，導(dǎo)致放號、維護(hù)和管理非常困難，甚至幾乎不可能；再者，無法提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其接入端口的利用率，因為在單一PON的覆蓋范圍內(nèi)，用戶接入率很難做到100%。

    圖3是無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的現(xiàn)實布局：OLT和Splitter均放置在小區(qū)機房里。這種現(xiàn)實布局優(yōu)點是：中心機房至住宅小區(qū)只需要低芯數(shù)光纜，現(xiàn)有光纜資源就能滿足需要；整個住宅小區(qū)接入線路均在小區(qū)機房配線，非常容易放號、維護(hù)和管理；由于接入設(shè)備和配線架同在小區(qū)機房，無疑顯著提高設(shè)備端口利用率，接入設(shè)備可以根據(jù)接入用戶數(shù)增加而逐步擴容。但這種現(xiàn)實的布局也有其明顯的缺點：首先，丟棄PON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無源網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢，中心機房至用戶網(wǎng)絡(luò)還是有源網(wǎng)絡(luò)；其次，并沒有因為PON而節(jié)約光纜資源；再者，PON設(shè)備成本高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

   綜上所述，PON在住宅小區(qū)FTTH應(yīng)用中存在矛盾的兩面：按PON的理想網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和布局固然可以發(fā)揮其原有優(yōu)勢：從中心機房至用戶的整個網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，大量節(jié)約中心機房至用戶的光纜資源，精簡中心機房設(shè)備數(shù)量與規(guī)模；但同時也帶來幾乎無法接受的缺點：須大量增加鋪設(shè)光纜，配線節(jié)點分散，放號、維護(hù)和管理異常困難，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其接入端口利用率低。而如果采用無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的現(xiàn)實布局，現(xiàn)有光纜資源就能滿足需要，小區(qū)機房統(tǒng)一配線，非常容易放號、維護(hù)和管理，顯著提高設(shè)備端口利用率，但同時也丟棄了PON是無源網(wǎng)絡(luò)和節(jié)約光纜資源這兩大優(yōu)勢，就目前還必須忍受PON設(shè)備成本高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等劣勢。 

4．我國住宅小區(qū)FTTH接入技術(shù)選擇——小區(qū)有源交換點對點（P2P）接入技術(shù) 

    很明顯，PON的優(yōu)勢在高密度住宅小區(qū)中蕩然無存。在目前PON技術(shù)不十分成熟，而且設(shè)備價格居高不下情況下，我們認(rèn)為FTTH接入選擇小區(qū)有源交換點對點（P2P）技術(shù)更為科學(xué)和可行，因為： 
    *小區(qū)普遍設(shè)有機房； 
    *小區(qū)有源交換的P2P技術(shù)成熟、成本低，能輕易提供100M或1G的帶寬，與現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫鏈接； 
    *無需增加鋪設(shè)中心機房至小區(qū)的光纜； 
    *網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)和運營維護(hù)成本低； 
    *集中在小區(qū)機房配線，易于放號、維護(hù)和管理； 
    *設(shè)備端口利用率非常高，可以根據(jù)接入用戶數(shù)增加而逐步擴容。 
    圖4是典型小區(qū)有源交換FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從電信運營商中心機房至小區(qū)機房沿用目前已有的低芯數(shù)光纜，而從小區(qū)機房至用戶端采用點對點（P2P）組網(wǎng)方式，接入設(shè)備和配線架統(tǒng)一放置小區(qū)機房，整個網(wǎng)絡(luò)采用技術(shù)成熟、成本低廉的以太網(wǎng)協(xié)議。有源交換點對點FTTH網(wǎng)絡(luò)是目前在日本和美國普遍采用的FTTH接入技術(shù)，在目前全球500萬線的FTTH用戶中，95%以上采用有源交換的P2P技術(shù)。其突出優(yōu)勢有：
*高帶寬：輕易實現(xiàn)穩(wěn)定雙向100M寬帶接入；
*可以支持Internet寬帶接入、CATV接入和電話接入，在接入網(wǎng)實現(xiàn)三網(wǎng)合一；
*支持未來可預(yù)見的新業(yè)務(wù)：可視電話、VOD、數(shù)字影院、遠(yuǎn)程辦公、在線展覽、電視教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、數(shù)據(jù)存儲及備份等等；
*網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、接入成本低；
*只有小區(qū)機房是有源節(jié)點，集中機房配線，降低維護(hù)成本，提高設(shè)備端口利用率；
*有效節(jié)約中心機房至小區(qū)的光纜資源，無需增加鋪設(shè)中心機房至小區(qū)的光纜；。 

    我們認(rèn)為FTTH接入選擇小區(qū)有源交換的P2P技術(shù)更為科學(xué)和可行，還因為無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)上發(fā)展存在不確定性：
²標(biāo)準(zhǔn)剛剛出現(xiàn)，多種版本(EPON&GPON)，標(biāo)準(zhǔn)的競爭對未來推廣存在不確定性。
*相關(guān)器件須要3-5年的標(biāo)準(zhǔn)化和成熟過程， 在未來3-5年內(nèi)難與目前以太網(wǎng)P2P器件在成本上和普及上相競爭。
*PON的光電器件造價高昂：高功率、高速突發(fā)性收發(fā)；目前光電器件遠(yuǎn)無法滿足生產(chǎn)低成本PON系統(tǒng)要求。
*目前國外EPON的設(shè)備平均售價一線為1000—1500美元。 

5．符合國情低成本FTTH解決方案
    深圳市首邁通信技術(shù)有限公司成功推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的符合國情低成本FTTH系列產(chǎn)品，提供靈活多樣的基于小區(qū)有源交換點對點（P2P）技術(shù)FTTH解決方案。 

1）低成本IP寬帶接入FTTH解決方案
    如圖5是低成本IP寬帶接入FTTH解決方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在小區(qū)機房放置接入光纖交換機（OnAccess1224或OnAccess5224），用戶端如果只有一臺電腦終端接入則電腦配置內(nèi)插光纖網(wǎng)卡（OnAccess1001）即可，如果有多臺終端（如電腦和IP電話）則選用光網(wǎng)絡(luò)單元（OnAccessH1001）；接入光纖交換機通過光纖以1000M（或100M）速率與IP寬帶城域網(wǎng)相連，以1000M（或100M）速率與接入光纖交換機相連，接入光纖交換機以100M速率與用戶側(cè)終端相連，光纖可以選擇單模雙纖或者單模單纖，根據(jù)實際接入距離和運營商需要決定；光網(wǎng)絡(luò)單元有一個與接入光纖交換機相連的上聯(lián)光端口和4個與終端相連的RJ45端口。整個網(wǎng)絡(luò)基于Ethernet協(xié)議平臺，利用IP Over Ethernet整個網(wǎng)絡(luò)與Internet的互聯(lián)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的每個用戶對Internet的高速訪問與互聯(lián)。一臺接入光纖交換機（OnAccess1224或OnAccess5224）最多可以提供24個接入端口供24個用戶光纖接入，可以根據(jù)具體用戶數(shù)量靈活選擇接入光纖交換機的數(shù)量。

 該解決方案具有突出優(yōu)勢： 
    *充分考慮我國住宅小區(qū)特點，特別適合我國住宅小區(qū)FTTH接入需要； 
    *只有小區(qū)機房是有源節(jié)點，降低維護(hù)成本； 
    *單一交換節(jié)點，有效提高交換機端口利用率； 
    *超高帶寬，雙向100M，是ADSL和Cable Modem的100倍； 
    *接入距離遠(yuǎn)，達(dá)15公里； 
    *是低成本的FTTH解決方案。 

2）低成本Internet、CATV和IP電話三網(wǎng)合一FTTH解決方案
    如圖6是低成本Internet、CATV和IP電話三網(wǎng)合一FTTH解決方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從小區(qū)機房至住戶采用單芯單模光纖，同時實現(xiàn)為用戶提供Internet寬帶接入、IP電話接入和有線電視（CATV）接入的三網(wǎng)合一綜合接入。小區(qū)機房接入設(shè)備為首邁通信自主知識產(chǎn)權(quán)專利產(chǎn)品OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機（ZL200320115298.8），用戶端為光網(wǎng)絡(luò)單元OnAccessH1002。網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備是OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機，該視頻復(fù)用光纖交換機每臺具有24個復(fù)用了CATV信號100Mbps單模單纖接口，一個CATV光信號（波長1550nm）輸入口和兩個1000M數(shù)據(jù)口；視頻復(fù)用光纖交換機通過其中一個光端口以1000M或100M速率與城域網(wǎng)路由器相聯(lián)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入Internet，通過光纖與CATV光纖網(wǎng)相聯(lián)；一般地，1550nmCATV光信號首先經(jīng)EDFA放大后通過光分配器分配給OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機；視頻復(fù)用光纖交換機通過光纖以點對點的方式與每個信息點的OnAccessH1002光網(wǎng)絡(luò)單元相聯(lián)，同時向用戶提供雙工100M速率高速接入Internet、CATV廣播信號和IP電話接入；OnAccessH1002光網(wǎng)絡(luò)單元提供一個與OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機相連的單模單纖接口、一個CATV 75Ω同軸電纜RF接口和4個10M/100M RJ45接口；該光網(wǎng)絡(luò)單元實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換完成與計算機和電視機及IP電話機的接口。IP電話通話質(zhì)量良好，與普通程控電話無異，這主要得益OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機具有全線速無阻塞交換功能和雙向100M數(shù)據(jù)傳輸帶寬（具體參見www.firstmile.com.cn）。CATV信號傳輸采用一獨立的透明傳輸信道，保證與未來高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)完全兼容，有線電視圖像質(zhì)量與普通基于同軸線傳輸有線電視圖像質(zhì)量相比有過之而無不及。

該解決方案具有突出優(yōu)勢： 
    *充分考慮我國住宅小區(qū)特點，特別適合我國住宅小區(qū)FTTH接入需要； 
    *實現(xiàn)Internet、CATV和IP電話三網(wǎng)合一； 
    *只有小區(qū)機房是有源節(jié)點，降低維護(hù)成本； 
    *單一交換節(jié)點，有效提高交換機端口利用率； 
    *超高帶寬，雙向100M，是ADSL和Cable Modem的100倍； 
    *接入距離遠(yuǎn)，達(dá)15公里； 
    *是低成本的三網(wǎng)合一FTTH解決方案。 

6．結(jié)束語
    迄今為止，F(xiàn)TTH主要在日本和美國得到一定規(guī)模的應(yīng)用，全球FTTH共有約500萬用戶。我國是一個發(fā)展中國家，電信產(chǎn)品消費水平普遍較低，目前商業(yè)FTTH用戶還非常少（幾乎為零），F(xiàn)TTH推廣尚處于起步階段，為此，選擇適合我國國情的FTTH技術(shù)對推動我國FTTH的普及至關(guān)重要。綜上所述，選擇技術(shù)成熟、成本低的小區(qū)有源交換點對點（P2P）FTTH接入技術(shù)更加符合我國國情。