淺析我國(guó)FTTH接入技術(shù)選擇

淺析我國(guó)FTTH接入技術(shù)選擇
深圳市首邁通信技術(shù)有限公司  黃河振

1．前言
    到目前為止，光纖到戶(hù)（Fiber To The Home——FTTH）在日本和美國(guó)已得到廣泛應(yīng)用，共有用戶(hù)約500萬(wàn)，但FTTH在我國(guó)還處于明芽階段，尚未有實(shí)用的FTTH接入網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的FTTH技術(shù)主要包括小區(qū)有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入技術(shù)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，它們各有優(yōu)勢(shì)，適合于不同的應(yīng)用環(huán)境。本文將根據(jù)我國(guó)住宅小區(qū)的特點(diǎn)，比較上述兩種FTTH技術(shù)在我國(guó)住宅小區(qū)應(yīng)用的優(yōu)劣，淺析我國(guó)住宅小區(qū)對(duì)FTTH接入技術(shù)的選擇。

2．我國(guó)FTTH目標(biāo)市場(chǎng)特點(diǎn)
    目前，我國(guó)FTTH主要目標(biāo)市場(chǎng)無(wú)疑是大中小城市住宅小區(qū)的住戶(hù)，城市住宅小區(qū)一般為花園式住宅小區(qū)，其突出特點(diǎn)是：住戶(hù)密度高，單一花園住宅小區(qū)一般有500—3000住戶(hù),有些甚至是上萬(wàn)個(gè)住戶(hù)；住宅小區(qū)（包括商業(yè)大廈）一般配備通信機(jī)房，用于安裝整個(gè)小區(qū)通信接入設(shè)備和線(xiàn)路交接，這種配置是電信運(yùn)營(yíng)商相互競(jìng)爭(zhēng)和多種電信業(yè)務(wù)綜合接入的需要，機(jī)房到用戶(hù)距離普遍小于1km；主要電信運(yùn)營(yíng)商和有線(xiàn)電視運(yùn)營(yíng)商普遍都已鋪設(shè)小芯數(shù)（一般為4到12芯）光纜到住宅小區(qū)或商業(yè)大廈的機(jī)房；小區(qū)內(nèi)住戶(hù)通信和CATV接入線(xiàn)纜資源歸屬各運(yùn)營(yíng)商所有。我國(guó)FTTH目標(biāo)市場(chǎng)另一特點(diǎn)是電信業(yè)務(wù)提供存在行業(yè)壁壘：電信運(yùn)營(yíng)商不容許經(jīng)營(yíng)CATV業(yè)務(wù)，而且這一現(xiàn)狀在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間無(wú)法改變。
FTTH目標(biāo)市場(chǎng)的特點(diǎn)決定了我國(guó)FTTH的技術(shù)選擇。

3．無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在我國(guó)FTTH應(yīng)用面臨的問(wèn)題
    如圖1是理想無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network——PON）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與分布，其主要特點(diǎn)是：光線(xiàn)路終端（Optical Line Terminal——OLT）置于電信運(yùn)營(yíng)商中心機(jī)房，無(wú)源光分配器放置（Splitter)盡量靠近用戶(hù)端的光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit——ONU）。OLT與ONU之間的距離等于電信運(yùn)營(yíng)商中心機(jī)房到用戶(hù)的距離，與目前固定電話(huà)的接入距離相仿，一般為幾公里，Splitter距ONU一般為幾十米到幾百米。PON的這種結(jié)構(gòu)和布局突出體現(xiàn)了PON的優(yōu)勢(shì)：從中心機(jī)房至用戶(hù)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)；大量節(jié)約中心機(jī)房至用戶(hù)的光纜資源；因?yàn)槭且稽c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，精簡(jiǎn)中心機(jī)房設(shè)備數(shù)量與規(guī)模，減少中心機(jī)房配線(xiàn)數(shù)量。

    圖2是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的理想布局：OLT置于電信運(yùn)營(yíng)商中心機(jī)房，根據(jù)Splitter盡量靠近用戶(hù)原則，Splitter放置于樓層配線(xiàn)箱。很顯然，這一理想布局能突顯PON的固有優(yōu)勢(shì)，但將不可避免帶來(lái)以下問(wèn)題：首先，從中心機(jī)房至小區(qū)需要高芯數(shù)光纜，如3000戶(hù)小區(qū)，按1：16分支比計(jì)算，需要近200芯的光纜，而目前一般只有4-12芯，增加鋪設(shè)光纜非常困難；其次，無(wú)源光分配器置于樓層配線(xiàn)箱將使配線(xiàn)節(jié)點(diǎn)非常分散，導(dǎo)致放號(hào)、維護(hù)和管理非常困難，甚至幾乎不可能；再者，無(wú)法提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其接入端口的利用率，因?yàn)樵趩我籔ON的覆蓋范圍內(nèi)，用戶(hù)接入率很難做到100%。

    圖3是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的現(xiàn)實(shí)布局：OLT和Splitter均放置在小區(qū)機(jī)房里。這種現(xiàn)實(shí)布局優(yōu)點(diǎn)是：中心機(jī)房至住宅小區(qū)只需要低芯數(shù)光纜，現(xiàn)有光纜資源就能滿(mǎn)足需要；整個(gè)住宅小區(qū)接入線(xiàn)路均在小區(qū)機(jī)房配線(xiàn)，非常容易放號(hào)、維護(hù)和管理；由于接入設(shè)備和配線(xiàn)架同在小區(qū)機(jī)房，無(wú)疑顯著提高設(shè)備端口利用率，接入設(shè)備可以根據(jù)接入用戶(hù)數(shù)增加而逐步擴(kuò)容。但這種現(xiàn)實(shí)的布局也有其明顯的缺點(diǎn)：首先，丟棄PON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢(shì)，中心機(jī)房至用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)還是有源網(wǎng)絡(luò)；其次，并沒(méi)有因?yàn)镻ON而節(jié)約光纜資源；再者，PON設(shè)備成本高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

   綜上所述，PON在住宅小區(qū)FTTH應(yīng)用中存在矛盾的兩面：按PON的理想網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和布局固然可以發(fā)揮其原有優(yōu)勢(shì)：從中心機(jī)房至用戶(hù)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，大量節(jié)約中心機(jī)房至用戶(hù)的光纜資源，精簡(jiǎn)中心機(jī)房設(shè)備數(shù)量與規(guī)模；但同時(shí)也帶來(lái)幾乎無(wú)法接受的缺點(diǎn)：須大量增加鋪設(shè)光纜，配線(xiàn)節(jié)點(diǎn)分散，放號(hào)、維護(hù)和管理異常困難，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其接入端口利用率低。而如果采用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在住宅小區(qū)的現(xiàn)實(shí)布局，現(xiàn)有光纜資源就能滿(mǎn)足需要，小區(qū)機(jī)房統(tǒng)一配線(xiàn)，非常容易放號(hào)、維護(hù)和管理，顯著提高設(shè)備端口利用率，但同時(shí)也丟棄了PON是無(wú)源網(wǎng)絡(luò)和節(jié)約光纜資源這兩大優(yōu)勢(shì)，就目前還必須忍受PON設(shè)備成本高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等劣勢(shì)。 

4．我國(guó)住宅小區(qū)FTTH接入技術(shù)選擇——小區(qū)有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）接入技術(shù) 

    很明顯，PON的優(yōu)勢(shì)在高密度住宅小區(qū)中蕩然無(wú)存。在目前PON技術(shù)不十分成熟，而且設(shè)備價(jià)格居高不下情況下，我們認(rèn)為FTTH接入選擇小區(qū)有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）技術(shù)更為科學(xué)和可行，因?yàn)椋?nbsp;
    *小區(qū)普遍設(shè)有機(jī)房； 
    *小區(qū)有源交換的P2P技術(shù)成熟、成本低，能輕易提供100M或1G的帶寬，與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接； 
    *無(wú)需增加鋪設(shè)中心機(jī)房至小區(qū)的光纜； 
    *網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低； 
    *集中在小區(qū)機(jī)房配線(xiàn)，易于放號(hào)、維護(hù)和管理； 
    *設(shè)備端口利用率非常高，可以根據(jù)接入用戶(hù)數(shù)增加而逐步擴(kuò)容。 
    圖4是典型小區(qū)有源交換FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從電信運(yùn)營(yíng)商中心機(jī)房至小區(qū)機(jī)房沿用目前已有的低芯數(shù)光纜，而從小區(qū)機(jī)房至用戶(hù)端采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）組網(wǎng)方式，接入設(shè)備和配線(xiàn)架統(tǒng)一放置小區(qū)機(jī)房，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用技術(shù)成熟、成本低廉的以太網(wǎng)協(xié)議。有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)FTTH網(wǎng)絡(luò)是目前在日本和美國(guó)普遍采用的FTTH接入技術(shù)，在目前全球500萬(wàn)線(xiàn)的FTTH用戶(hù)中，95%以上采用有源交換的P2P技術(shù)。其突出優(yōu)勢(shì)有：
*高帶寬：輕易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定雙向100M寬帶接入；
*可以支持Internet寬帶接入、CATV接入和電話(huà)接入，在接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一；
*支持未來(lái)可預(yù)見(jiàn)的新業(yè)務(wù)：可視電話(huà)、VOD、數(shù)字影院、遠(yuǎn)程辦公、在線(xiàn)展覽、電視教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及備份等等；
*網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、接入成本低；
*只有小區(qū)機(jī)房是有源節(jié)點(diǎn)，集中機(jī)房配線(xiàn)，降低維護(hù)成本，提高設(shè)備端口利用率；
*有效節(jié)約中心機(jī)房至小區(qū)的光纜資源，無(wú)需增加鋪設(shè)中心機(jī)房至小區(qū)的光纜；。 

    我們認(rèn)為FTTH接入選擇小區(qū)有源交換的P2P技術(shù)更為科學(xué)和可行，還因?yàn)闊o(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)上發(fā)展存在不確定性：
²標(biāo)準(zhǔn)剛剛出現(xiàn)，多種版本(EPON&GPON)，標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)未來(lái)推廣存在不確定性。
*相關(guān)器件須要3-5年的標(biāo)準(zhǔn)化和成熟過(guò)程， 在未來(lái)3-5年內(nèi)難與目前以太網(wǎng)P2P器件在成本上和普及上相競(jìng)爭(zhēng)。
*PON的光電器件造價(jià)高昂：高功率、高速突發(fā)性收發(fā)；目前光電器件遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)低成本PON系統(tǒng)要求。
*目前國(guó)外EPON的設(shè)備平均售價(jià)一線(xiàn)為1000—1500美元。 

5．符合國(guó)情低成本FTTH解決方案
    深圳市首邁通信技術(shù)有限公司成功推出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的符合國(guó)情低成本FTTH系列產(chǎn)品，提供靈活多樣的基于小區(qū)有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）技術(shù)FTTH解決方案。 

1）低成本IP寬帶接入FTTH解決方案
    如圖5是低成本IP寬帶接入FTTH解決方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在小區(qū)機(jī)房放置接入光纖交換機(jī)（OnAccess1224或OnAccess5224），用戶(hù)端如果只有一臺(tái)電腦終端接入則電腦配置內(nèi)插光纖網(wǎng)卡（OnAccess1001）即可，如果有多臺(tái)終端（如電腦和IP電話(huà)）則選用光網(wǎng)絡(luò)單元（OnAccessH1001）；接入光纖交換機(jī)通過(guò)光纖以1000M（或100M）速率與IP寬帶城域網(wǎng)相連，以1000M（或100M）速率與接入光纖交換機(jī)相連，接入光纖交換機(jī)以100M速率與用戶(hù)側(cè)終端相連，光纖可以選擇單模雙纖或者單模單纖，根據(jù)實(shí)際接入距離和運(yùn)營(yíng)商需要決定；光網(wǎng)絡(luò)單元有一個(gè)與接入光纖交換機(jī)相連的上聯(lián)光端口和4個(gè)與終端相連的RJ45端口。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基于Ethernet協(xié)議平臺(tái)，利用IP Over Ethernet整個(gè)網(wǎng)絡(luò)與Internet的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)用戶(hù)對(duì)Internet的高速訪問(wèn)與互聯(lián)。一臺(tái)接入光纖交換機(jī)（OnAccess1224或OnAccess5224）最多可以提供24個(gè)接入端口供24個(gè)用戶(hù)光纖接入，可以根據(jù)具體用戶(hù)數(shù)量靈活選擇接入光纖交換機(jī)的數(shù)量。

 該解決方案具有突出優(yōu)勢(shì)： 
    *充分考慮我國(guó)住宅小區(qū)特點(diǎn)，特別適合我國(guó)住宅小區(qū)FTTH接入需要； 
    *只有小區(qū)機(jī)房是有源節(jié)點(diǎn)，降低維護(hù)成本； 
    *單一交換節(jié)點(diǎn)，有效提高交換機(jī)端口利用率； 
    *超高帶寬，雙向100M，是ADSL和Cable Modem的100倍； 
    *接入距離遠(yuǎn)，達(dá)15公里； 
    *是低成本的FTTH解決方案。 

2）低成本Internet、CATV和IP電話(huà)三網(wǎng)合一FTTH解決方案
    如圖6是低成本Internet、CATV和IP電話(huà)三網(wǎng)合一FTTH解決方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從小區(qū)機(jī)房至住戶(hù)采用單芯單模光纖，同時(shí)實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)提供Internet寬帶接入、IP電話(huà)接入和有線(xiàn)電視（CATV）接入的三網(wǎng)合一綜合接入。小區(qū)機(jī)房接入設(shè)備為首邁通信自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利產(chǎn)品OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機(jī)（ZL200320115298.8），用戶(hù)端為光網(wǎng)絡(luò)單元OnAccessH1002。網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備是OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機(jī)，該視頻復(fù)用光纖交換機(jī)每臺(tái)具有24個(gè)復(fù)用了CATV信號(hào)100Mbps單模單纖接口，一個(gè)CATV光信號(hào)（波長(zhǎng)1550nm）輸入口和兩個(gè)1000M數(shù)據(jù)口；視頻復(fù)用光纖交換機(jī)通過(guò)其中一個(gè)光端口以1000M或100M速率與城域網(wǎng)路由器相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入Internet，通過(guò)光纖與CATV光纖網(wǎng)相聯(lián)；一般地，1550nmCATV光信號(hào)首先經(jīng)EDFA放大后通過(guò)光分配器分配給OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機(jī)；視頻復(fù)用光纖交換機(jī)通過(guò)光纖以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與每個(gè)信息點(diǎn)的OnAccessH1002光網(wǎng)絡(luò)單元相聯(lián)，同時(shí)向用戶(hù)提供雙工100M速率高速接入Internet、CATV廣播信號(hào)和IP電話(huà)接入；OnAccessH1002光網(wǎng)絡(luò)單元提供一個(gè)與OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機(jī)相連的單模單纖接口、一個(gè)CATV 75Ω同軸電纜RF接口和4個(gè)10M/100M RJ45接口；該光網(wǎng)絡(luò)單元實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換完成與計(jì)算機(jī)和電視機(jī)及IP電話(huà)機(jī)的接口。IP電話(huà)通話(huà)質(zhì)量良好，與普通程控電話(huà)無(wú)異，這主要得益OnAccess2224視頻復(fù)用光纖交換機(jī)具有全線(xiàn)速無(wú)阻塞交換功能和雙向100M數(shù)據(jù)傳輸帶寬（具體參見(jiàn)www.firstmile.com.cn）。CATV信號(hào)傳輸采用一獨(dú)立的透明傳輸信道，保證與未來(lái)高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)完全兼容，有線(xiàn)電視圖像質(zhì)量與普通基于同軸線(xiàn)傳輸有線(xiàn)電視圖像質(zhì)量相比有過(guò)之而無(wú)不及。

該解決方案具有突出優(yōu)勢(shì)： 
    *充分考慮我國(guó)住宅小區(qū)特點(diǎn)，特別適合我國(guó)住宅小區(qū)FTTH接入需要； 
    *實(shí)現(xiàn)Internet、CATV和IP電話(huà)三網(wǎng)合一； 
    *只有小區(qū)機(jī)房是有源節(jié)點(diǎn)，降低維護(hù)成本； 
    *單一交換節(jié)點(diǎn)，有效提高交換機(jī)端口利用率； 
    *超高帶寬，雙向100M，是ADSL和Cable Modem的100倍； 
    *接入距離遠(yuǎn)，達(dá)15公里； 
    *是低成本的三網(wǎng)合一FTTH解決方案。 

6．結(jié)束語(yǔ)
    迄今為止，F(xiàn)TTH主要在日本和美國(guó)得到一定規(guī)模的應(yīng)用，全球FTTH共有約500萬(wàn)用戶(hù)。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，電信產(chǎn)品消費(fèi)水平普遍較低，目前商業(yè)FTTH用戶(hù)還非常少（幾乎為零），F(xiàn)TTH推廣尚處于起步階段，為此，選擇適合我國(guó)國(guó)情的FTTH技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國(guó)FTTH的普及至關(guān)重要。綜上所述，選擇技術(shù)成熟、成本低的小區(qū)有源交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）FTTH接入技術(shù)更加符合我國(guó)國(guó)情。