三網(wǎng)融合下的FTTx網(wǎng)絡(luò)

《三網(wǎng)融合下的fttx網(wǎng)絡(luò)》緊密圍繞三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)發(fā)展需求，在簡(jiǎn)要介紹光接入網(wǎng)相關(guān)技術(shù)原理后，重點(diǎn)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)應(yīng)用、設(shè)備部署、光分配網(wǎng)絡(luò)(odn)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)管理、工程測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行闡述，為三網(wǎng)融合下的fttx網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)提供科學(xué)參考。

《三網(wǎng)融合下的fttx網(wǎng)絡(luò)》可作為從事三網(wǎng)融合光接入網(wǎng)相關(guān)工作的電信運(yùn)營(yíng)商、廣電有線網(wǎng)絡(luò)公司、電力公司及其他專網(wǎng)通信公司管理人員、技術(shù)專家、技術(shù)工程師等的技術(shù)參考資料，也可作為高等學(xué)校通信相關(guān)專業(yè)師生的教材或輔導(dǎo)用書(shū)。

上架時(shí)間:2011-4-26

出版日期:2011 年5月

開(kāi)本:16開(kāi)

頁(yè)碼:238

版次:1-1

Fiber-to-the-x (FTTx)光纖接入

(FTTx,x = H for home,P for premises,C for curb and N for node or neighborhood,O for office，SA for service area, B for Building) 其中FTTH光纖到戶，F(xiàn)TTP光纖到駐地，F(xiàn)TTC光纖到路邊/小區(qū)，F(xiàn)TTN光纖到結(jié)點(diǎn)，F(xiàn)TTO 光纖到辦公室，F(xiàn)TTSA 光纖到服務(wù)區(qū)。

光纖到家庭(FTTH)是20年來(lái)人們不斷追求的夢(mèng)想和探索的技術(shù)方向，但由于成本、技術(shù)、需求等方面的障礙，至今還沒(méi)有得到大規(guī)模推廣與發(fā)展。正因?yàn)槿绱?，很多有識(shí)之士把FTTx(特別是光纖到家、光纖到駐地)視為光通信市場(chǎng)復(fù)蘇的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。并且預(yù)計(jì)今后幾年，F(xiàn)TTH網(wǎng)將會(huì)有更大的發(fā)展。

根據(jù)光纖到用戶的距離來(lái)分類，如圖1所示，可分成光纖到交換箱(Fiber To The Cabinet; FTTCab)、光纖到路邊(Fiber To The Curb; FTTC)、光纖到大樓(Fiber To The Building; FTTB)及光纖到戶(Fiber To The Home; FTTH)等4種服務(wù)形態(tài)。美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Verizon將FTTB及FTTH合稱光纖到駐地(Fiber To The Premise; FTTP)。上述服務(wù)可統(tǒng)稱FTTx。

1.1.FTTC

FTTC為目前最主要的服務(wù)形式，主要是為住宅區(qū)的用戶作服務(wù)，將ONU設(shè)備放置于路邊機(jī)箱，利用ONU出來(lái)的同軸電纜傳送CATV信號(hào)或雙絞線傳送電話及上網(wǎng)服務(wù)。FTTC的傳輸速率為155Mb/s。FTTC與交換局之間的接口采用ITU-T制定的接口標(biāo)準(zhǔn)V5。

1.2.FTTB

FTTB依服務(wù)對(duì)象區(qū)分有兩種，一種是公寓大廈的用戶服務(wù)，另一種是商業(yè)大樓的公司行號(hào)服務(wù)，兩種皆將ONU設(shè)置在大樓的地下室配線箱處，只是公寓大廈的ONU是FTTC的延伸，而商業(yè)大樓是為了中大型企業(yè)單位，必須提高傳輸?shù)乃俾剩蕴峁└咚俚臄?shù)據(jù)、電子商務(wù)、視頻會(huì)議等寬帶服務(wù)。

1.3.FTTH

至于FTTH，ITU認(rèn)為從光纖端頭的光電轉(zhuǎn)換器(或稱為媒體轉(zhuǎn)換器MC)到用戶桌面不超過(guò)100米的情況才是FTTH。FTTH將光纖的距離延伸到終端用戶家里，使得家庭內(nèi)能提供各種不同的寬帶服務(wù)，如VOD、在家購(gòu)物、在家上課等，提供更多的商機(jī)。若搭配WLAN技術(shù)，將使得寬帶與移動(dòng)結(jié)合，則可以達(dá)到未來(lái)寬帶數(shù)字家庭的遠(yuǎn)景。

1.4.FTTP

FTTP(fiber to the premise，光纖到用戶所在地)，北美術(shù)語(yǔ)，F(xiàn)TTP將光纜一直擴(kuò)展到家庭或企業(yè)。由于光纖可提供比最后一公里使用的雙絞線或同軸電纜更多的帶寬，因此運(yùn)營(yíng)商利用它來(lái)提供語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)。FTTP具有25M到50Mbps或更高的速度，相比之下，其他類型的寬帶服務(wù)的最大速度約為5M到6Mbps。此外FTTP還支持全對(duì)稱服務(wù)。

1.5.FTTZ

FTTZ(Fiber To The Zone)，是指光纖到小區(qū)。FTTx技術(shù)主要用于接入網(wǎng)絡(luò)光纖化，范圍從區(qū)域電信機(jī)房的局端設(shè)備到用戶終端設(shè)備，局端設(shè)備為光線路終端(Optical Line Terminal; OLT)、用戶端設(shè)備為光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit; ONU)或光網(wǎng)絡(luò)終端(Optical Network Terminal; ONT)。

FTTx技術(shù)主要用于接入網(wǎng)絡(luò)光纖化，范圍從區(qū)域電信機(jī)房的局端設(shè)備到用戶終端設(shè)備，局端設(shè)備為光纖線路終端(Optical Line Terminal; OLT)、用戶端設(shè)備為光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit; ONU)或光網(wǎng)絡(luò)終端(Optical Network Terminal; ONT)及連接兩者的設(shè)備ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))。

根據(jù)光纖到用戶的距離來(lái)分類，可分成:光纖到交換箱----FTTCab (Fiber To The Cabinet)、光纖到路邊----FTTC (Fiber To The Curb )、光纖到大樓----FTTB (Fiber To The Building)、光纖到戶----FTTH (Fiber To The Home)、光纖到桌面----FTTD(Fiber To The Desk)等多種服務(wù)形態(tài)。美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Verizon將FTTB及FTTH合稱光纖到駐地(Fiber To The Premise; FTTP)。上述服務(wù)可統(tǒng)稱FTTx。

從中心局到離家庭或辦公室一千英尺以內(nèi)的路邊之間光纜的安裝和使用。利用FTTC，同軸電纜或其他介質(zhì)可以把信號(hào)從路邊傳遞到家中或辦公室里。FTTC代替了普通舊式電話服務(wù)，能夠只能通過(guò)一條線就可以完成電話、有線電視、因特網(wǎng)接入、多媒體和其他通信業(yè)務(wù)的分發(fā)。

在 FTTC 結(jié)構(gòu)中引入線部分是用戶專用的，現(xiàn)有銅纜設(shè)施仍能利用，因而可以推遲耗資巨大的引入線部分(有時(shí)甚至配線部分，取決于ONU位置)的光纖投資，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。一般是先敷設(shè)了一條很靠近用戶的潛在寬帶傳輸鏈路，一旦有寬帶業(yè)務(wù)需要，可以很快地將光纖引至用戶處，實(shí)現(xiàn)光纖到家的戰(zhàn)略目標(biāo)。同樣，如果經(jīng)濟(jì)性需要，也可以用同軸電纜將寬帶業(yè)務(wù)提供給用戶。由于其光纖化程度已十分靠近用戶，因而可以較充分地享受光纖化所帶來(lái)的一系列優(yōu)點(diǎn)，諸如節(jié)省管道空間，易于維護(hù)，傳輸距離長(zhǎng)，帶寬大等。由于 FTTC 結(jié)構(gòu)是一種光纜/銅纜混合系統(tǒng)，最后一段仍然為銅纜，還有室外有源設(shè)備需要維護(hù)，從維護(hù)運(yùn)行的觀點(diǎn)仍不理想。但是如果綜合考慮初始投資和年維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用的話，F(xiàn)TTC結(jié)構(gòu)在提供 2Mbit/s以下窄帶業(yè)務(wù)時(shí)，仍然是 OAN 中最現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)的。然而對(duì)于將來(lái)需要同時(shí)提供窄帶和寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就不夠理想了，對(duì)以后的寬帶業(yè)務(wù)就不夠了，可能不得不減少節(jié)點(diǎn)數(shù)和用戶數(shù)，或者采用 1500nm 波長(zhǎng)區(qū)來(lái)傳寬帶業(yè)務(wù)。還有一種方案是干脆將寬帶業(yè)務(wù)放在獨(dú)立的光纖中傳輸，例如采用HFC結(jié)構(gòu)。此時(shí)在 HFC 上傳模擬或數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，而 FTTC 主要用來(lái)傳窄帶交互型業(yè)務(wù)，具有一定靈活性和獨(dú)立性，但需要有兩套基本獨(dú)立的基礎(chǔ)設(shè)施。

它是利用數(shù)字寬帶技術(shù)，光纖直接到小區(qū)里，再通過(guò)雙絞線(超五類雙絞線或4對(duì)非屏蔽雙絞線)到各個(gè)用戶。FTTB采用的是專線接入，無(wú)需撥號(hào)，安裝簡(jiǎn)便，客戶端只需在計(jì)算機(jī)上安裝一塊網(wǎng)卡即可進(jìn)行24小時(shí)高速上網(wǎng)。FTTB提供最高上下行速率是10Mbps(獨(dú)享)。是一種基于優(yōu)化光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的寬帶接入方式，采用光纖到樓，網(wǎng)線到戶的方式實(shí)現(xiàn)用戶的寬帶接入，我們稱為FTTB+LAN的寬帶接入網(wǎng)(簡(jiǎn)稱FTTB)。

指將光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在住家用戶或企業(yè)用戶處，是光接入系列中除FTTD(光纖到桌面)外最靠近用戶的光接入網(wǎng)應(yīng)用類型。FTTH的顯著技術(shù)特點(diǎn)是不但提供更大的帶寬，而且增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)格式、速率、波長(zhǎng)和協(xié)議的透明性，放寬了對(duì)環(huán)境條件和供電等要求，簡(jiǎn)化了維護(hù)和安裝。FTTH+以太網(wǎng)比ADSL(ADSL再撥號(hào)的時(shí)候會(huì)建立最高理論8Mbps的下載帶寬，這個(gè)帶寬是永遠(yuǎn)不會(huì)改變的。不過(guò)實(shí)際上由于ADSL的噪聲檢測(cè)機(jī)制如果線路情況不好那么一開(kāi)始建立的連接顯然不可能達(dá)到理論值，可能最后是5Mbps，這個(gè)帶寬也是不會(huì)改變的。)和ISDN(歐洲普及的電話網(wǎng)絡(luò)形式)的傳輸速度快多了。

光纖連接ONU主要有兩種方式，一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式拓?fù)?Point to Point; P2P)，從中心局到每個(gè)用戶都用一根光纖;另外一種是使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)形式拓?fù)浞绞?Point to Multi-Point; P2MP)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network; PON)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。對(duì)于具有N個(gè)終端用戶的距離為M km的無(wú)保護(hù)FTTx系統(tǒng)，如果采用點(diǎn)到點(diǎn)的方案，需要2N個(gè)光收發(fā)器和NM km的光纖。但如果采用點(diǎn)到多點(diǎn)的方案，則需要N十1個(gè)光收發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)(視N的大小)光分路器、和大約M km的光纖，在這一點(diǎn)上，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的方案，大大地降低了光收發(fā)器的數(shù)量和光纖用量，并降低了中心局所需的機(jī)架空間，有著明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

圖2 PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

⒉1.點(diǎn)到點(diǎn)的FTTx解決方案

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接光纖連接具有容易管理、沒(méi)有復(fù)雜的上行同步技術(shù)和終端自動(dòng)識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。另外上行的全部帶寬可被一個(gè)終端所用，這非常有利于帶寬的擴(kuò)展。但是這些優(yōu)點(diǎn)并不能抵消它在器件和光纖成本方面的劣勢(shì)。

Ethernet + Media Converter就是一種過(guò)渡性的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)FTTH方案，此種方案使用媒體轉(zhuǎn)換器(Media Converter;MC)方式將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸。其中MC是一個(gè)單純的光電/電光轉(zhuǎn)換器，它并不對(duì)信號(hào)包做加工，因此成本低廉。這種方案的好處是對(duì)于已有的電的Ethernet設(shè)備只需要加上MC即可。MC方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。不必更換支持光纖傳輸?shù)木W(wǎng)卡，只需要加上MC，這樣用戶可以減少升級(jí)的成本，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)FTTH方案過(guò)渡期間網(wǎng)絡(luò)的解決方案。由于其技術(shù)架構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單、便宜并直接結(jié)合以太網(wǎng)絡(luò)而一度成為日本FTTH的主流。

圖3 使用Media Converter

⒉2.點(diǎn)到多點(diǎn)的FTTx解決方案

在光接入網(wǎng)中，如果光配線網(wǎng)(ODN)全部由無(wú)源器件組成，不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，則這種光接人網(wǎng)就是PON。PON的架構(gòu)主要是將從光纖線路終端設(shè)備OLT下行的光信號(hào)，通過(guò)一根光纖經(jīng)由無(wú)源器件Splitter(光分路器)，將光信號(hào)分路廣播給各用戶終端設(shè)備ONU/T，這樣就大幅減少網(wǎng)絡(luò)機(jī)房及設(shè)備維護(hù)的成本，更節(jié)省了大量光纜資源等建置成本，PON因而成為FTTH最新熱門(mén)技術(shù)。

2.3.PON接入網(wǎng)技術(shù)

PON作為一種接入網(wǎng)技術(shù)，定位在常說(shuō)的"最后一公里"，也就是在服務(wù)提供商、電信局端和商業(yè)用戶或家庭用戶之間的解決方案。

隨著寬帶應(yīng)用越來(lái)越多，尤其是視頻和端到端應(yīng)用的興起，人們對(duì)帶寬的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。在北美，每個(gè)用戶的帶寬需求在5年內(nèi)將達(dá)到20~50Mb/s，而在10年內(nèi)將達(dá)到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統(tǒng)的技術(shù)將無(wú)法勝任，而PON技術(shù)卻可以大顯身手。

1987年英國(guó)電信公司的研究人員最早提出了PON的概念。下面對(duì)幾種分別進(jìn)行介紹。

APON是在1995年提出的，當(dāng)時(shí)，ATM被期望為在局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)和主干網(wǎng)占據(jù)主要地位。各大電信設(shè)備制造商也研發(fā)出了APON產(chǎn)品，由于APON只能為用戶端提供ATM服務(wù)，2001年底FSAN更新網(wǎng)頁(yè)把APON改名為BPON，即"寬帶PON"， APON標(biāo)準(zhǔn)衍變成為能夠提供其他寬帶服務(wù)(如Ethernet接入、視頻廣播和高速專線等)的BPON標(biāo)準(zhǔn)。

在局域網(wǎng)領(lǐng)域，Ethernet技術(shù)高速發(fā)展。Ethernet已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)，全球有超過(guò)400萬(wàn)個(gè)以太端口，95%的LAN都是使用Ethernet技術(shù)。Ethernet技術(shù)發(fā)展很快，傳輸速率從 10 Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s，呈數(shù)量級(jí)提高;應(yīng)用環(huán)境也從LAN向MAN、核心網(wǎng)發(fā)展。

EPON就是是由IEEE 802.3工作組在2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile)研究小組提出的。EPON是幾個(gè)最佳的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。EPON以Ethernet為載體，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸方式。EPON也提供一定的運(yùn)行維護(hù)和管理(OAM)功能。

EPON技術(shù)和現(xiàn)有的設(shè)備具有很好的兼容性。而且EPON還可以輕松實(shí)現(xiàn)帶寬到10 Gbit/s的平滑升級(jí)。新發(fā)展的服務(wù)質(zhì)量(QoS)技術(shù)使以太網(wǎng)對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的支持成為可能。這些技術(shù)包括全雙工支持、優(yōu)先級(jí)(p802.1p)和虛擬局域網(wǎng)(VLAN)。另外，和GPON相比它的傳輸效率較低。

2001年，F(xiàn)SAN組啟動(dòng)了另外一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gbit/s的PON網(wǎng)絡(luò).這項(xiàng)工作被稱為Gigabit PON(GPON)。GPON除了支持更高的速率之外，還要以很高的效率支持多種業(yè)務(wù)，提供豐富的OAM&P功能和良好的擴(kuò)展性。大多數(shù)先進(jìn)國(guó)家運(yùn)營(yíng)商的代表，提出一整套"吉比特業(yè)務(wù)需求"(GSR)文檔，作為提交ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)之一;反過(guò)來(lái)又成為提議和開(kāi)發(fā)GPON解決方案的基礎(chǔ)。這說(shuō)明GPON是一種按照消費(fèi)者的準(zhǔn)確需求設(shè)計(jì)、由運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)的解決方案，是值得產(chǎn)品用戶信賴的。