[圖]FTTX技術(shù)及其應(yīng)用

訊石光通訊網(wǎng) 2007/5/29 9:11:59
    摘要　對(duì)幾種光纖接入技術(shù)進(jìn)行比較分析，并簡(jiǎn)要介紹了國(guó)外運(yùn)營(yíng)商在部署FTTX的情況。
 
    關(guān)鍵詞　FTTX　以太網(wǎng)　無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)　網(wǎng)絡(luò)部署
 
    O、引言
 
    面對(duì)傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)營(yíng)收的不斷下降，提供寬帶業(yè)務(wù)正迅速變成每個(gè)運(yùn)營(yíng)商商業(yè)模式的一個(gè)基石，光纖接入是任何成功的寬帶策略所必須的。近來(lái)，固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商均積極轉(zhuǎn)向提供整合語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻的Triple-play業(yè)務(wù)，以期能提高APRU值，而現(xiàn)有寬帶接入網(wǎng)升級(jí)將成為當(dāng)務(wù)之急。各大運(yùn)營(yíng)商都紛紛投入光纖的部署。在剛剛結(jié)束的2006美國(guó)OFC／NFOEC大展上，F(xiàn)TTX的發(fā)展和部署成為與會(huì)專(zhuān)家討論的焦點(diǎn)，就連光纖到戶(hù)（FTTH）發(fā)展比較遲緩的歐洲在“FTTH歐洲論壇年會(huì)”上也提出了“很明顯，光纖時(shí)代已經(jīng)到來(lái)”的口號(hào)。
 
    雖然，市場(chǎng)需求、價(jià)格和政府的政策是影響FTTX發(fā)展的主要因素，但選擇正確的技術(shù)、FTTX結(jié)構(gòu)和商業(yè)模式是運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行大規(guī)模部署FTTX時(shí)首要考慮的問(wèn)題。
 
    1、光接入技術(shù)
 
    1.1　點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng)系統(tǒng)
 
    FTTH網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)到點(diǎn)接入技術(shù)是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸，上下行帶寬都可以達(dá)到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。采用點(diǎn)到點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)FTTH具有產(chǎn)品成熟、結(jié)構(gòu)／技術(shù)簡(jiǎn)單、安全性較好的特點(diǎn)，在日本和美國(guó)已廣泛應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：
 
    a）帶寬有保證，每用戶(hù)可以在配線(xiàn)段和引入線(xiàn)段獨(dú)享100Mbit/s乃至1Gbit/s帶寬；
 
    b）集中在小區(qū)機(jī)房配線(xiàn)，易于放號(hào)、維護(hù)和管理；
 
    c）設(shè)備端口利用率高，可以根據(jù)接入用戶(hù)數(shù)的增加而逐步擴(kuò)容，因而在低密度用戶(hù)分布地區(qū)成本較低；
 
    d）由于用戶(hù)可獨(dú)立享有一根光纖，因此信息安全性較好；
 
    f）傳輸距離長(zhǎng)，服務(wù)區(qū)域大。
 
    但這種技術(shù)最大的缺點(diǎn)是需要鋪設(shè)大量的光纖和光收發(fā)器，在大規(guī)模應(yīng)用情況下網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)困難，設(shè)備成本也很難再下降，甚至?xí)仙?。另外，有源以太網(wǎng)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而產(chǎn)生多種不兼容的解決方案。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，因此被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)FTTH的過(guò)渡技術(shù)。
 
    1.2　點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
 
    1.2.1　APON和BPON
 
    APON是20世紀(jì)90年代中期由FSAN開(kāi)發(fā)完成的，并提交給ITU-T形成了G.983.x標(biāo)準(zhǔn)系列。其下行速率為622Mbit/s，上行速率為155Mbit/s，由于采用了ATM技術(shù)，因此可承載64kbit/s語(yǔ)音業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)等各種類(lèi)型業(yè)務(wù)，并可提供強(qiáng)有力的QoS保證。
 
    BPON是在APON上發(fā)展起來(lái)的，最早在日本興起的標(biāo)準(zhǔn)。1998年NTT就和南方貝爾共同制定了第一個(gè)BPON標(biāo)準(zhǔn)，并開(kāi)始了BPON的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。美國(guó)的運(yùn)營(yíng)商也因?yàn)闅v史的原因，傾向于使用BPON標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建FTTH網(wǎng)絡(luò)。但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。
 
    1.2.2　EPON
 
    EPON由EFM工作組提出并在IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)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(duì)稱(chēng)1.25Gbit/s傳輸速率，下行10Gbit/s的傳輸速率正在研究中。
 
    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(shì)已逐漸成為最受歡迎的FTTH技術(shù)。由于采用Ethernet封裝方式，因此非常適于承載IP業(yè)務(wù)，符合IP網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，這也是EPON技術(shù)能夠獲得業(yè)界青睞的重要原因。但Ethernet封裝方式也給EPON技術(shù)帶來(lái)了一個(gè)致命的缺點(diǎn)——難以承載語(yǔ)音或電路方式數(shù)據(jù)等TDM業(yè)務(wù)，雖然目前國(guó)內(nèi)外均對(duì)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(dá)到TDM業(yè)務(wù)要求的嚴(yán)格QoS更是面臨相當(dāng)大的困難，這給EPON的應(yīng)用帶來(lái)了很多限制。
 
    從結(jié)構(gòu)上看，EPON的最大優(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)，主要優(yōu)點(diǎn)如下：
 
    a）消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運(yùn)行成本；
 
    b）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；
 
    c）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；
 
    d）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；
 
    e）改進(jìn)了電路的靈活指配、業(yè)務(wù)的提供和重配置能力；
 
    f）提供了多層安全機(jī)制，諸如VLAN、閉合用戶(hù)群和支持VPN等。
 
    EPON的主要缺點(diǎn)如下：
 
    a）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；
 
    b）EPON的總效率較低；
 
    c）沒(méi)有基于標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)信道進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷和配置OLT：
 
    d）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)，多業(yè)務(wù)支持能力較差。
 
    1.2.3　GPON
 
    2003年ITU-T通過(guò)2個(gè)有關(guān)GPON的新標(biāo)準(zhǔn)——G.984.1和G.984.2。GPON是BPON的繼承和發(fā)展。按照這一最新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，GPON可以提供1.244、2.488Gbit/s的下行速率和ITU規(guī)定的155、622Mbit/s以及1.255Gbit/s等多種標(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。
 
    GPON的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
 
    a）相對(duì)其他PON技術(shù)，GPON在速率、速率靈活性、傳輸距離和分路比方面有優(yōu)勢(shì)。傳輸距離至少達(dá)20km，分路比最大為1:64；
 
    b）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；
 
    c）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；
 
    d）在運(yùn)營(yíng)維護(hù)和網(wǎng)管方面，比EPON有更大改進(jìn)。
 
    GPON的主要缺點(diǎn)是技術(shù)成熟度不如EPON，難度較高，使設(shè)備成本較高。
 
    總的來(lái)看，GPON和EPON面臨的共同挑戰(zhàn)有以下幾點(diǎn)：
 
    a）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；
 
    b）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；
 
    c）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)格昂貴還難以適應(yīng)市場(chǎng)需要；
 
    d）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。
 
    2、FTTX在各國(guó)的部署
 
    根據(jù)光纖到用戶(hù)的距離來(lái)分類(lèi)，F(xiàn)TTX可分成光纖到交換箱（FTTC）、光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN）、光纖到駐地（FTTP）及FTTH等4種模式。
 
    目前，國(guó)內(nèi)外各大運(yùn)營(yíng)商已部署的FTTX大致有2種模式。一種選擇是FTTP/FTTH。NTT采用這種模式已經(jīng)有幾年了，并與2005年宣布一項(xiàng)新的計(jì)劃，到2010年將突破3000萬(wàn)用戶(hù)。在美國(guó)，Verzon在2004年開(kāi)始其FTTP計(jì)劃。其他在歐洲和北美的運(yùn)營(yíng)商、市政當(dāng)局和開(kāi)發(fā)者也開(kāi)始實(shí)施他們的計(jì)劃。另一種選擇是FTTC/FTTN并用高速銅線(xiàn)技術(shù)連接到用戶(hù)。采用這種模式的有美國(guó)的SBC和Bell-South、韓國(guó)的KT和歐洲的幾個(gè)主要的PTT。
 
    2.1　FTTN/FTTC模式
 
    2.1.1　FTTN
 
    FTTN是FTTX中光纖使用比例最小的解決方案。由于干線(xiàn)光纖提供了大的傳輸容量，所以可以充分利用已有的銅纜。一些運(yùn)營(yíng)商都把它作為向FTTH的過(guò)渡方案。
    SBC在2005年啟動(dòng)總投資為40億美元的“光速”計(jì)劃，3年內(nèi)投資40億-60億美元，對(duì)于原來(lái)已經(jīng)有基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域，建設(shè)FTTN+ADSL2+/VDSL2寬帶接入設(shè)施，而對(duì)于原來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施空白的區(qū)域，實(shí)施FTTP。到2007年覆蓋1900萬(wàn)個(gè)家庭用戶(hù)（1800萬(wàn)FTTN+ADSL2+/VDSL2，100萬(wàn)FTTP），覆蓋目標(biāo)用戶(hù)達(dá)到90%以上。

    BellSouth采用FTTN+ADSL2+/VDSL的方式。預(yù)計(jì)2009年FTTH用戶(hù)達(dá)150萬(wàn)-300萬(wàn)。

    2.2　FTTP/FTTH模式


圖一 Verizon FTTP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 
 
    2.2.1　FTTP
 
    2004年7月Verizon啟動(dòng)了名為FIOS的高速光纖網(wǎng)絡(luò)服務(wù)計(jì)劃。FIOS就是通過(guò)FTTP為用戶(hù)提供達(dá)30Mbit/s數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，從而為提供包括IPTV在內(nèi)的基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。Verizon FTTP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    2.2.2　FTTH
 
    日本對(duì)于FTTH的研究由來(lái)已久，1996年NTT建設(shè)了第一個(gè)BPON實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，1998年NTT和BellSouth聯(lián)合制定了第一個(gè)BPON標(biāo)準(zhǔn)，并且開(kāi)始了BPON商用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)。日本的許多家運(yùn)營(yíng)商都在2005年針對(duì)FTTH市場(chǎng)發(fā)起進(jìn)攻，F(xiàn)TTH市場(chǎng)成為日本網(wǎng)絡(luò)接入市場(chǎng)中的熱點(diǎn)。
 
    FTTX的各種模式互相滲透，不是互不相容的。FTTN和FTTC沒(méi)有投資風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，這2種方案又能充分利用已有的銅纜接入網(wǎng)，也能提供足夠的回路容量，可以比FTTP更早地提供FTTP現(xiàn)在能提供的業(yè)務(wù)。為了立刻獲得收入以及為最終目標(biāo)FTTP籌措資金，運(yùn)營(yíng)商可以采用FTTN和FTTC作為過(guò)渡方案來(lái)減小有線(xiàn)電視提供商的威脅。
 
    3、結(jié)束語(yǔ)
 
    運(yùn)營(yíng)商在大規(guī)模的部署FTTX前，應(yīng)充分了解FTTX的市場(chǎng)特點(diǎn)，既不能忽略FTTX的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，盲目追求高帶寬，全業(yè)務(wù)接入，也不因FTTX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高投入，而無(wú)所作為。要用發(fā)展的眼光分析其投資效益，選擇合理的建網(wǎng)方案。
 
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