FTTH技術(shù)實(shí)現(xiàn)及存在問題

隨著近幾年來寬帶接入網(wǎng)的迅速發(fā)展，寬帶化成為接入網(wǎng)發(fā)展的最顯著特征。信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2006年1月，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶數(shù)超過3862萬，并且仍在繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。此外，視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲和IPTV等高帶寬業(yè)務(wù)逐漸被電信運(yùn)營商和廣電運(yùn)營商視為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，用戶對(duì)接入帶寬的需求不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)有的以ADSL為主的寬帶接入方式已經(jīng)很難滿足用戶對(duì)高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。面對(duì)這一困境，各國電信運(yùn)營商把關(guān)注的目光重新投向了FTTH，對(duì)FTTH的關(guān)注熱情也日趨高漲。

　　一、FTTH實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　從早期的點(diǎn)到點(diǎn)MC(媒體轉(zhuǎn)換器)技術(shù)發(fā)展到如今的點(diǎn)到多點(diǎn)的PON技術(shù)，F(xiàn)TTH的實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)歷了十余載的發(fā)展與演變。

　　1.點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)FTTH

　　FTTH網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(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，從中心局到每個(gè)用戶均使用一根光纖，上下行速率都可以達(dá)到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)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)。但這種技術(shù)最大的缺點(diǎn)是需要鋪設(shè)大量光纖和光收發(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虼吮徽J(rèn)為是實(shí)現(xiàn)FTTH的過渡技術(shù)，比較適合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期用戶數(shù)較少的階段。

　　早期的點(diǎn)到點(diǎn)光接入技術(shù)主要是MC。MC是一個(gè)單純的光/電或電/光轉(zhuǎn)換器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸，它并不對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)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(diǎn)到點(diǎn)光接入設(shè)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(zhǎng)進(jìn)行傳輸。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，可以采用無分配點(diǎn)的單級(jí)點(diǎn)到點(diǎn)的光傳輸方式，也可以采用具有有源分配點(diǎn)的2級(jí)光傳輸方式。在第二種方式中，有源分配點(diǎn)的功能往往由配置了光接口的以太網(wǎng)交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

　　2.PON技術(shù)實(shí)現(xiàn)FTTH

　　PON技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)FTTH的首選方案。PON系統(tǒng)由局端設(shè)備OLT(光線路終端)、用戶端設(shè)備ONU/ONT(光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)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(shù)采用了點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，下行和上行分別通過TDM和TDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。

　　PON技術(shù)可細(xì)分為幾種，不同的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)和物理層PON技術(shù)結(jié)合形成了不同的PON技術(shù)，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(shù)之間的最大區(qū)別。PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括無源光器件不易受雷電損壞和輻射干擾、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活易于擴(kuò)展、共享饋線段光纖可節(jié)約鋪設(shè)成本、業(yè)務(wù)透明性好、具有多業(yè)務(wù)支持能力以及易于管理維護(hù)等。目前，PON的代表技術(shù)為EPON和GPON技術(shù)。

　　(1)EPON技術(shù)

　　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(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(wù)，符合IP網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，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)被認(rèn)為是未來主要的FTTH實(shí)現(xiàn)技術(shù)。但I(xiàn)EEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并沒有考慮TDM業(yè)務(wù)接入對(duì)時(shí)鐘同步、時(shí)延和抖動(dòng)等方面的特殊要求，因此EPON所采用的標(biāo)準(zhǔn)Ethernet封裝方式也帶來了一個(gè)致命的缺點(diǎn)——難以承載話音或電路型數(shù)據(jù)專線等TDM業(yè)務(wù)。雖然目前國內(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)格的QoS更是面臨相當(dāng)大的困難，這給EPON的應(yīng)用帶來了一定的限制。但可喜的是，由于受到國內(nèi)電信運(yùn)營商對(duì)TDM業(yè)務(wù)需求仍然較大的影響，國內(nèi)多家EPON廠商都對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)充，在EPON承載TDM業(yè)務(wù)方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，中國EPON通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)此提出了相關(guān)要求。這使得中國市場(chǎng)上的EPON設(shè)備在多業(yè)務(wù)接入能力上大大提高，從原來單一的IP業(yè)務(wù)接入發(fā)展為全業(yè)務(wù)接入。

　　(2)GPON技術(shù)

　　ITU-T針對(duì)APON技術(shù)未能獲得成功的原因，以APON標(biāo)準(zhǔn)為基本框架，重新設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)。GPON的下行最大傳輸速率可高達(dá)2.488Gbit/s，上行最大傳輸速率達(dá)1.244Gbit/s，傳輸距離至少達(dá)20公里，具有高速高效傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。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(gè)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(shí)考慮到PON網(wǎng)絡(luò)多ONU、多端口復(fù)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(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)任何用戶信號(hào)格式和任何傳輸網(wǎng)絡(luò)制式，即可以按固有格式傳送語音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)，無需附加ATM或IP封裝層，可滿足業(yè)務(wù)提供商在提供業(yè)務(wù)時(shí)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(shí)和其他準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)，特別是可以直接高質(zhì)量地靈活支持TDM業(yè)務(wù)。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(jī)制也相當(dāng)完善。在業(yè)務(wù)承載能力上，GPON延續(xù)了APON的全業(yè)務(wù)接入理念，其特有的TC層封裝方式也完全能支持業(yè)務(wù)QoS保證。

　　ITU-T制定的GPON系列標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)完善，但同時(shí)也相當(dāng)復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的GPON產(chǎn)品。并且從設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式看，目前的GPON設(shè)備基本上都選擇只實(shí)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(jià)格相對(duì)較高，在現(xiàn)階段由GPON實(shí)現(xiàn)FTTH應(yīng)用有很大的價(jià)格壓力。

　　二、國內(nèi)FTTH發(fā)展

　　FTTH目前在國內(nèi)還處于市場(chǎng)啟動(dòng)階段，離大規(guī)模的商業(yè)部署還有一段距離。電信運(yùn)營商對(duì)實(shí)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(yàn)、謹(jǐn)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(diǎn)工作，中國網(wǎng)通開始在北京等地的商務(wù)中心以及高檔住宅區(qū)開展布點(diǎn)試驗(yàn)。駐地網(wǎng)運(yùn)營商如泰龍等在已建試驗(yàn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，還努力拓展和探索新的業(yè)務(wù)提供和運(yùn)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(diǎn)，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(jìn)了我國FTTH接入技術(shù)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(yùn)營商主導(dǎo)并實(shí)施。這包含兩種情況，一種是新興電信運(yùn)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(wù)，另一種是主導(dǎo)電信運(yùn)營商開展的FTTH試驗(yàn)及局部小規(guī)模商用。

　　(2)政府介入，房地產(chǎn)開發(fā)商實(shí)施。這種模式主要是由當(dāng)?shù)卣畔⒒块T從提高當(dāng)?shù)匦畔⒒?，全面提升城市信息基礎(chǔ)架構(gòu)質(zhì)量和層次的角度出發(fā)，積極介入FTTH建設(shè)并從政策上、資金上給予FTTH投資方和運(yùn)營方一定的支持，而房地產(chǎn)開發(fā)商則希望通過鋪設(shè)FTTH網(wǎng)絡(luò)來提升商品住宅的檔次，增加銷售賣點(diǎn)。

　　(3)用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營商與房地產(chǎn)開發(fā)商或物業(yè)合作實(shí)施。這種模式主要是由用戶駐地網(wǎng)運(yùn)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(yùn)營商負(fù)責(zé)FTTH用戶駐地網(wǎng)的投資、建設(shè)、運(yùn)營及維護(hù)，并通過FTTH用戶駐地網(wǎng)為小區(qū)用戶提供向各基礎(chǔ)電信運(yùn)營商各類電信業(yè)務(wù)(如電話、寬帶等)的平等接入，用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營商通過向這些基礎(chǔ)電信運(yùn)營商提供接入服務(wù)獲得收益。這種模式打破了電信運(yùn)營商在本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷。

　　(4)設(shè)備制造商推動(dòng)的商用試驗(yàn)。這種模式主要由設(shè)備制造商來主導(dǎo)和實(shí)施，基本上都是小規(guī)模試驗(yàn)，通過和關(guān)系樓宇或小區(qū)物業(yè)合作來進(jìn)行。

　　在技術(shù)選擇方面，目前我國較多選擇EPON技術(shù)來實(shí)現(xiàn)FTTH應(yīng)用，這主要是因?yàn)镚PON設(shè)備一直開發(fā)緩慢，廠商很少，而EPON設(shè)備實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，可選擇的廠商較多。國內(nèi)廠商在EPON承載TDM業(yè)務(wù)能力上的擴(kuò)展，在一定程度上為EPON設(shè)備的應(yīng)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(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)來看，我國在發(fā)展FTTH上面臨以下幾個(gè)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(jí)應(yīng)用”

　　“殺手級(jí)應(yīng)用”是很多新技術(shù)推出時(shí)必須面對(duì)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(jí)應(yīng)用，提供的主要業(yè)務(wù)類型仍然和DSL類似。IPTV被認(rèn)為是推動(dòng)FTTH發(fā)展的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，但這涉及到電信與廣電行業(yè)之間的行業(yè)管制、版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容監(jiān)管以及合適的商業(yè)模式等方面。除了電信運(yùn)營商應(yīng)該在內(nèi)容提供方面主動(dòng)與廣電運(yùn)營商合作外，從日本、韓國發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來看，政府在法規(guī)的制定和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的形成方面有不可替代的作用。

　　2.成本需進(jìn)一步降低

　　實(shí)踐已經(jīng)證明FTTH應(yīng)用并沒有不可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)，但要使FTTH走向成功，必須進(jìn)一步降低相關(guān)產(chǎn)品成本，可以考慮從開發(fā)系統(tǒng)級(jí)商用芯片、開發(fā)適應(yīng)FTTH特點(diǎn)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(jìn)行。在FTTH發(fā)展初期，特別是大樓或小區(qū)內(nèi)初期實(shí)裝率不高的情況下，要想使FTTH的價(jià)格定位與ADSL的接近是很困難的，但應(yīng)通過帶寬和業(yè)務(wù)類型等方面的優(yōu)勢(shì)盡量在性價(jià)比上使FTTH具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　3.解決設(shè)備的互通問題

　　解決不同廠商設(shè)備之間的互通問題是目前PON技術(shù)面臨的一個(gè)難題，也是FTTH應(yīng)用能否得到運(yùn)營商肯定并大力推廣的關(guān)鍵之一。這需要相關(guān)芯片廠商和系統(tǒng)廠商的共同努力，為了達(dá)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(gòu)以及網(wǎng)上交換機(jī)/路由器等不足以承受FTTH帶來的巨大業(yè)務(wù)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(luò)上的瓶頸，甚至構(gòu)建下一代網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

　　5.線纜所有權(quán)問題

　　FTTH的應(yīng)用再次提出了接入線路鋪設(shè)所有權(quán)的問題，光纖的長(zhǎng)距離傳輸能力使得局端設(shè)備能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)移出小區(qū)范圍外，如此龐大的光纜線路所有權(quán)應(yīng)該歸誰，是FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和政府政策管制應(yīng)該重點(diǎn)考慮的問題之一。此外，為了競(jìng)爭(zhēng)，很有可能會(huì)造成重復(fù)建設(shè)，如何避免也是一個(gè)需要仔細(xì)考慮的問題。

　　6.進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)FTTH產(chǎn)業(yè)發(fā)展和降低成本有直接的關(guān)系。在積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的同時(shí)應(yīng)加緊制定適合我國國情的FTTH系列標(biāo)準(zhǔn)，包括體系結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)管理、關(guān)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(biāo)準(zhǔn)化空白。目前我國已經(jīng)完成或正在進(jìn)行的FTTH相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要集中在器件和設(shè)備系統(tǒng)規(guī)范上，今后應(yīng)考慮將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到設(shè)備互通、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)應(yīng)用上。