浅析FTTH在中国的发展

    1、FTTH的兴起

    FTTH(fiber to the home，光纤到户)的概念兴起于20世纪90年代，至今已经历了十余年的发展与演变，在众多宽带接入技术中一直是人们关注的重点。FTTH是一种光纤从通信局端一直延伸至用户家庭的宽带光接入方式，在这种接入方式下，每个用户家庭独享一根光纤分支，多个用户的信号通过有源或无源汇聚点分/合路至局端。从最早提出FTTH概念的那一天开始，人们就相信FTTH可以实现PSTN、Internet和CATV的“三网合一”，利用其可同时向用户提供语音、数据和视频三类业务，是实现宽带接入的最理想方案。但由于价格昂贵、缺少业务需求而使FTTH一直很难得到广泛应用，成为人们心中可望而不可及的美丽蓝图。

    近两三年全球宽带接入市场快速发展，不仅宽带用户数目急剧增长，而且用户对接入带宽的需求随着视频点播、网络游戏和IPTV等高带宽业务的出现进一步大幅增加，现有的以ADSL为主的宽带接入方式已经很难满足用户对高带宽、双向传输能力以及安全性等方面的要求。面对这一困境，各国把关注的目光重新投向了FTTH，计划利用光纤这一迄今为止最好的传输媒质来突破接入的“瓶颈”，实现昔日人们心中的美好蓝图。

    FTTH接入方式比现有的ADSL/LAN等宽带接入方式更适合一些已经或即将出现的宽带业务和应用，这些新业务和新应用包括可视电话、会议电视、视频点播、IPTV、网上游戏、远程教育/医疗等。这些新业务尤其是HDTV和高清视频点播和交互式电视业务一般要求对称双向高带宽支持或要求支持广播/组播传送，而原有的ADSL/LAN接入方式由于受到传输距离和传输速率的限制很难同时满足上述业务对远传输距离和高接入带宽的需求。尤其是目前倍受关注的“Triple Play”业务，要求同时向用户提供数据+语音+视频三类业务，FTTH无疑是同时解决业务需求和带宽需求的最佳方式。另一方面，由于FTTB/C接入方式采用2级接入方式，在局端设备和用户端设备之间存在一个有源的媒质转换/汇聚设备，极大地增加了运营商的运营和维护成本和复杂度；而FTTH采用光纤直接到用户家中的方式，给运营维护带来了极大的便利。

    2、FTTH的实现技术

    在十多年的发展历程中，FTTH实现技术不断推陈出新，从有源接入方式到无源接入方式，从点到点(P2P)方式的MC(媒体转换器)发展到点到多点方式的APON、EPON和GPON等技术。

    2.1　点到点接入技术实现FTTH

    FTTH网络中的点到点接入技术是将电信号转换成光信号进行长距离的传输，从中心局到每个用户均使用一根光纤，上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。采用点到点方式实现FTTH具有产品成熟、结构/技术简单、安全性较好的特点，其优势包括以下几个方面：

    ●高带宽，可轻易提供双向100Mbit/s甚至1000Mbit/s带宽的专线接入；

    ●集中在小区机房配线，易于放号、维护和管理；

    ●设备端口利用率高，可以根据接入用户数的增加而逐步扩容；

    ●由于用户可独立享有一根光纤，因此信息安全性较好。

    但这种技术最大的缺点是需要铺设大量的光纤和光收发器，在大规模应用情况下网络铺设困难，设备成本也很难再下降甚至会上升，因此被认为是实现FTTH的过渡技术，可以有以下两种实现方案。

    (1)实现方案一：MC+传统以太网交换机

    MC+传统以太网交换机是一种过渡性的点到点FTTH方案，它利用MC将电信号转换成光信号进行长距离传输。MC是一个单纯的光/电或电/光转换器，它并不对数据包进行处理，因此成本低廉。这种方案的优点是对于目前已经普及的100Mbit/s速率的以太网交换机而言，不必更换支持光纤传输的网卡，只需要加上MC即可，这样用户可以减少升级的成本。MC+传统以太网交换机方案的拓扑结构如图1所示。

图1　MC+传统以太网交换机实现的点到点FTTH网络

    (2)实现方案二：点到点光接入设备

    点到点光接入设备又被称为光纤以太网方式的FTTH，可采用无分配点的单级点到点的光传输方式，也可以采用有源分配点的2级光传输方式。在设备具体形态上，可以是传统的具有光接口的以太网交换机，也可以是新的符合IEEE 802.3ah规范的光以太网接入设备。根据IEEE 802.3ah的规定，接入网所采用的光以太网技术应采用单纤双向传输方式，上下行采用WDM方式分别使用不同的波长进行传输，上行使用1310nm波长，下行使用1550nm波长。

    2.2　无源光网络技术实现FTTH

    无源光网络(PON)技术是目前实现FTTH的最主要技术方式，尤其是EPON技术更被视为实现FTTH的最理想技术方案。PON系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)和光分配网(ODN)组成，所谓“无源”，是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成，不包括任何有源节点。PON技术采用了点到多点拓扑结构，OLT发出的下行光信号通过一根光纤经由无源光分路器分路广播给各ONU/ONT，xPON的拓扑结构如图2所示。虽然PON技术可细分为APON、EPON和GPON等多种具体的技术，但它们均具有以下技术特点：

图2　xPON拓扑结构

    ●ODN由无源光器件组成，OLT和ONU/ONT之间没有昂贵的有源电子设备；

    ●可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，典型拓扑结构为树型，各ONU/ONT共享OLT和ODN之间的光纤；

    ●上行采用TDM方式，下行采用TDMA方式；

    ●可采用单纤双向或双纤双向两种上下行传输方式；

    ●在采用单纤双向方式的PON系统中，下行使用1490nm波长，上行使用1310nm波长，如果提供CATV业务则使用1550nm波长；

    ●业务透明性较好，理论上可适用于任何制式和速率的信号。

    不同的数据链路层技术和物理层PON技术结合形成了不同的PON技术，例如ATM+PON形成了APON，Ethernet+PON形成了EPON，ATM/GEM+PON则形成了GPON，这是各种PON技术之间的最大区别。