FTTH技術實現及存在問題

隨著近幾年來寬帶接入網的迅速發展，寬帶化成為接入網發展的最顯著特征。信息產業部發布的最新統計數據顯示，截至2006年1月，我國互聯網寬帶接入用戶數超過3862萬，并且仍在繼續保持快速增長。此外，視頻點播、網絡游戲和IPTV等高帶寬業務逐漸被電信運營商和廣電運營商視為新的業務增長點，用戶對接入帶寬的需求不斷增長，現有的以ADSL為主的寬帶接入方式已經很難滿足用戶對高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。面對這一困境，各國電信運營商把關注的目光重新投向了FTTH，對FTTH的關注熱情也日趨高漲。

　　一、FTTH實現技術

　　從早期的點到點MC(媒體轉換器)技術發展到如今的點到多點的PON技術，FTTH的實現技術經歷了十余載的發展與演變。

　　1.點到點光接入技術實現FTTH

　　FTTH網絡中的點到點光接入技術是將電信號轉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器，在大規模應用情況下網絡鋪設困難，設備成本也很難再下降甚至會上升，因此被認為是實現FTTH的過渡技術，比較適合網絡發展初期用戶數較少的階段。

　　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/光轉換器，將電信號轉換成光信號進行長距離的傳輸，它并不對數據包進行處理，因此成本低廉。近兩年新出現的基于以太網的點到點光接入設備，主要采用了IEEE 802.3ah規范的單纖雙向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交換機來實現。

　　2.PON技術實現FTTH

　　PON技術已經成為業界公認的實現FTTH的首選方案。PON系統由局端設備OLT(光線路終端)、用戶端設備ONU/ONT(光網絡單元/光網絡終端)和ODN(光分配網)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方式傳輸數據。

　　PON技術可細分為幾種，不同的數據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技術之間的最大區別。PON技術的優勢包括無源光器件不易受雷電損壞和輻射干擾、網絡結構靈活易于擴展、共享饋線段光纖可節約鋪設成本、業務透明性好、具有多業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標準中進行規范，它在PON層上以Ethernet為載體，上行以突發的Ethernet包方式發送數據流。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業務，符合IP網絡迅猛發展的趨勢，在多種基于PON的技術中，EPON由于其技術和價格方面的優勢被認為是未來主要的FTTH實現技術。但IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數據業務，并沒有考慮TDM業務接入對時鐘同步、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據專線等TDM業務。雖然目前國內外均對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，由于受到國內電信運營商對TDM業務需求仍然較大的影響，國內多家EPON廠商都對IEEE標準進行了擴充，在EPON承載TDM業務方面進行了技術創新，中國EPON通信行業標準也對此提出了相關要求。這使得中國市場上的EPON設備在多業務接入能力上大大提高，從原來單一的IP業務接入發展為全業務接入。

　　(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，具有高速高效傳輸的特點。GPON采用了兩種封裝方式，除了傳統的ATM外，還在TC層采用了一個全新的GPON特有的TC層適配協議GEM(GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式)。GEM是GPON特有的TC層適配協議，它的提出源于GFP的通用成幀思想，同時考慮到PON網絡多ONU、多端口復用的情況，引入了Port ID。基于SDH的通用成幀協議GFP，是一種可以透明、高效地將各種數據信號封裝進現有SDH網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絡制式，即可以按固有格式傳送語音、數據和視頻信號，無需附加ATM或IP封裝層，可滿足業務提供商在提供業務時的靈活要求。由于采用GEM封裝方式，GPON的TC層本質上是同步的，使GPON可以支持端到端的定時和其他準同步業務，特別是可以直接高質量地靈活支持TDM業務。由物理層的PLOAM(物理層OAM)和高層的OMCI(ONT管理控制接口)協議組成的OAM機制也相當完善。在業務承載能力上，GPON延續了APON的全業務接入理念，其特有的TC層封裝方式也完全能支持業務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，標準正式發布至今，全球只有屈指可數的幾家公司如FlexLight、BroadLight、OpticalSolution等宣布推出符合G.984標準的GPON產品。并且從設備的實現方式看，目前的GPON設備基本上都選擇只實現GEM封裝方式，很少采用ATM封裝方式。由此帶來的是GPON產品的價格相對較高，在現階段由GPON實現FTTH應用有很大的價格壓力。

　　二、國內FTTH發展

　　FTTH目前在國內還處于市場啟動階段，離大規模的商業部署還有一段距離。電信運營商對實現FTTH商用以及大規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，中國網通開始在北京等地的商務中心以及高檔住宅區開展布點試驗。駐地網運營商如泰龍等在已建試驗網的基礎上，還努力拓展和探索新的業務提供和運營模式。房地產開發商也將FTTH作為高檔房產熱銷的賣點，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。

　　從目前的發展情況來看，我國發展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/光纖資源緊張的區域利用FTTH/P快速開展業務，另一種是主導電信運營商開展的FTTH試驗及局部小規模商用。

　　(2)政府介入，房地產開發商實施。這種模式主要是由當地政府信息化部門從提高當地信息化水平，全面提升城市信息基礎架構質量和層次的角度出發，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，而房地產開發商則希望通過鋪設FTTH網絡來提升商品住宅的檔次，增加銷售賣點。

　　(3)用戶駐地網運營商與房地產開發商或物業合作實施。這種模式主要是由用戶駐地網運營商與新建小區或已建小區的房地產開發商(或物業)合作，用戶駐地網運營商負責FTTH用戶駐地網的投資、建設、運營及維護，并通過FTTH用戶駐地網為小區用戶提供向各基礎電信運營商各類電信業務(如電話、寬帶等)的平等接入，用戶駐地網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“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，基本上都是小規模試驗，通過和關系樓宇或小區物業合作來進行。

　　在技術選擇方面，目前我國較多選擇EPON技術來實現FTTH應用，這主要是因為GPON設備一直開發緩慢，廠商很少，而EPON設備實現相對簡單，成本相對較低，可選擇的廠商較多。國內廠商在EPON承載TDM業務能力上的擴展，在一定程度上為EPON設備的應用贏得了更廣泛的發展空間。

　　三、我國發展FTTH存在的問題

　　從國內外開展FTTH應用的經驗來看，我國在發展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，FTTH也不例外。目前FTTH的確難以找到符合大多數用戶需求的殺手級應用，提供的主要業務類型仍然和DSL類似。IPTV被認為是推動FTTH發展的關鍵業務，但這涉及到電信與廣電行業之間的行業管制、版權保護、內容監管以及合適的商業模式等方面。除了電信運營商應該在內容提供方面主動與廣電運營商合作外，從日本、韓國發展的經驗來看，政府在法規的制定和促進產業鏈的形成方面有不可替代的作用。

　　2.成本需進一步降低

　　實踐已經證明FTTH應用并沒有不可實現的技術難點，但要使FTTH走向成功，必須進一步降低相關產品成本，可以考慮從開發系統級商用芯片、開發適應FTTH特點的新型低成本光器件以及開發低成本易安裝的室內光纖和單芯光纜等方面著手進行。在FTTH發展初期，特別是大樓或小區內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，但應通過帶寬和業務類型等方面的優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.給城域網的帶寬壓力

　　FTTH帶來了接入網段的高帶寬，但給城域網和數據匯聚后的核心骨干網帶來了巨大的帶寬壓力，目前的城域網和核心網架構以及網上交換機/路由器等不足以承受FTTH帶來的巨大業務流量。為了使FTTH的高帶寬能力為用戶所真正感受，必須消除網絡上的瓶頸，甚至構建下一代網絡體系架構。

　　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范圍外，如此龐大的光纜線路所有權應該歸誰，是FTTH網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產業發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、設備系統規范、網絡管理、關鍵光器件等。尤其是大樓內包括室內光纖布線規范，目前在國內外均屬于標準化空白。目前我國已經完成或正在進行的FTTH相關標準化工作主要集中在器件和設備系統規范上，今后應考慮將重點轉移到設備互通、網絡結構和業務應用上。