《電子技術(shù)應(yīng)用》
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FTTH技術(shù)實(shí)現(xiàn)及存在問(wèn)題
摘要: 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(guó)互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶(hù)數(shù)超過(guò)3862萬(wàn),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(yíng)商和廣電運(yùn)營(yíng)商視為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn),用戶(hù)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(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。
Abstract:
Key words :

  隨著近幾年來(lái)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(guó)互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶(hù)數(shù)超過(guò)3862萬(wàn),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(yíng)商和廣電運(yùn)營(yíng)商視為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn),用戶(hù)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(mǎn)足用戶(hù)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(guó)電信運(yùn)營(yíng)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(hù)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?,因此被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)FTTH的過(guò)渡技術(shù),比較適合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期用戶(hù)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(wú)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(lái)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(hù)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(wú)源”,是指ODN全部由無(wú)源光分路器和光纖等無(wú)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(guò)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(wú)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(chēng)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(lái)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(méi)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(lái)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(zhuān)線等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)格的QoS更是面臨相當(dāng)大的困難,這給EPON的應(yīng)用帶來(lái)了一定的限制。但可喜的是,由于受到國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)TDM業(yè)務(wù)需求仍然較大的影響,國(guó)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(guó)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(guó)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(lái)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。基于SDH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(hù)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(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào),無(wú)需附加ATM或IP封裝層,可滿(mǎn)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(lái)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(guó)內(nèi)FTTH發(fā)展

  FTTH目前在國(guó)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(yíng)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(guó)電信在武漢、北京、上海和廣州等城市開(kāi)展了試點(diǎn)工作,中國(guó)網(wǎng)通開(kāi)始在北京等地的商務(wù)中心以及高檔住宅區(qū)開(kāi)展布點(diǎn)試驗(yàn)。駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(yíng)模式。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商也將FTTH作為高檔房產(chǎn)熱銷(xiāo)的賣(mài)點(diǎn),借以提高銷(xiāo)售附加值,加快銷(xiāo)售速度。所有這一切,都有利地促進(jìn)了我國(guó)FTTH接入技術(shù)的推廣。

  從目前的發(fā)展情況來(lái)看,我國(guó)發(fā)展FTTH主要有以下四種模式。

  (1)電信運(yùn)營(yíng)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(yíng)商在管道/光纖資源緊張的區(qū)域利用FTTH/P快速開(kāi)展業(yè)務(wù),另一種是主導(dǎo)電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)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(kāi)發(fā)商實(shí)施。這種模式主要是由當(dāng)?shù)卣畔⒒块T(mén)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(yíng)方一定的支持,而房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商則希望通過(guò)鋪設(shè)FTTH網(wǎng)絡(luò)來(lái)提升商品住宅的檔次,增加銷(xiāo)售賣(mài)點(diǎn)。

  (3)用戶(hù)駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商與房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商或物業(yè)合作實(shí)施。這種模式主要是由用戶(hù)駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商與新建小區(qū)或已建小區(qū)的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商(或物業(yè))合作,用戶(hù)駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)FTTH用戶(hù)駐地網(wǎng)的投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及維護(hù),并通過(guò)FTTH用戶(hù)駐地網(wǎng)為小區(qū)用戶(hù)提供向各基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商各類(lèi)電信業(yè)務(wù)(如電話、寬帶等)的平等接入,用戶(hù)駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)向這些基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商提供接入服務(wù)獲得收益。這種模式打破了電信運(yùn)營(yíng)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(lái)主導(dǎo)和實(shí)施,基本上都是小規(guī)模試驗(yàn),通過(guò)和關(guān)系樓宇或小區(qū)物業(yè)合作來(lái)進(jìn)行。

  在技術(shù)選擇方面,目前我國(guó)較多選擇EPON技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)FTTH應(yīng)用,這主要是因?yàn)镚PON設(shè)備一直開(kāi)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(guó)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(guó)發(fā)展FTTH存在的問(wèn)題

  從國(guó)內(nèi)外開(kāi)展FTTH應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,我國(guó)在發(fā)展FTTH上面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題,這些問(wèn)題在很大程度上制約了FTTH在我國(guó)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(wèn)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(hù)需求的殺手級(jí)應(yīng)用,提供的主要業(yè)務(wù)類(lèi)型仍然和DSL類(lèi)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(yíng)商應(yīng)該在內(nèi)容提供方面主動(dòng)與廣電運(yùn)營(yíng)商合作外,從日本、韓國(guó)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(méi)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(kāi)發(fā)系統(tǒng)級(jí)商用芯片、開(kāi)發(fā)適應(yīng)FTTH特點(diǎn)的新型低成本光器件以及開(kāi)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(guò)帶寬和業(yè)務(wù)類(lèi)型等方面的優(yōu)勢(shì)盡量在性?xún)r(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(wèn)題

  解決不同廠商設(shè)備之間的互通問(wèn)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(yíng)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(lái)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(lái)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(lái)的巨大業(yè)務(wù)流量。為了使FTTH的高帶寬能力為用戶(hù)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(wèn)題

  FTTH的應(yīng)用再次提出了接入線路鋪設(shè)所有權(quán)的問(wèn)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(shuí),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(wèn)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(wèn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的同時(shí)應(yīng)加緊制定適合我國(guó)國(guó)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(guó)內(nèi)外均屬于標(biāo)準(zhǔn)化空白。目前我國(guó)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。

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