试论光纤到户（FTTH）的接入方式与发展趋势

摘　要：文章介绍了FTTH接入方式及最佳布局方案，并对FTTH的建设规范与发展趋势进行了论述。

关键词：FTTH；EPON；ONU；建设规范；发展趋势
一、前 言
　　近年来，由于用户对宽带的接入提出越来越高的要求，现有的宽带接入方式，如ADSL和LAN接入存在传输距离短、接入带宽有限、安全性不高、QoS没有很好的保证等问题，已越来越不能满足用户的需求。随着光接入技术快速发展，从有源光接入技术(PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统)到PON无源光接入技术(APON、BPON、GPON、EPON、GEPON)。在此情况下，FTTH以其独特的技术优势便应运而生。文章介绍了FTTH接入方式及最佳布局方案，并对FTTH的建设规范与发展趋势进行了论述。
二、FTTH的应用优势
　　FTTH是无源网络，从局端到用户，中间基本上可以做到无源；它的带宽是比较宽的FTTH，长距离正好符合运营商的大规模运用方式；由于它的带宽比较宽，支持的协议比较灵活；随着技术的发展，包括点对点、1.25G和FTTH的方式都制定了比较完善的功能。它不仅提供更大的带宽，还具有工作频率更高，容量更大(可以根据用户需要升级到10--100Mbps的独享带宽)，衰减更小，不受强电干扰，抗电磁脉冲能力较强，保密性好等特点，简化了维护和安装。在光接入家族，还有FTTB(光纤到大楼)，FTTC（光纤到路边），FTTSA(光纤到服务区）等等。将光纤直接接至用户家，其带宽、波长和传输技术种类都没有限制，适于引入各种新业务，是最理想的业务透明网络，是接入网发展的最终方式。
三、FTTH的接入方式
　　 FTTH涉及的技术很多，包括光器件、光传输系统、光纤光缆、安装、维护监控等方面，其中传输技术和设备是关键，而无源光网络PON (EPON/GPON)技术是公认的实现FTTH的最佳技术之一。GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3和G.984.4的标准化，从而最终形成了GPON的标准族。目前国内主要固网运营商紧跟宽带接入网络的发展趋势，均提出了“DSLAM下移”和“光进铜退”的战略，为满足全业务宽带要求的网络发展指明了方向。GPON（Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络）光纤接入技术正是为运营商提供电信级全业务宽带接入网络解决方案应运而生的。GPON技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光网络接入技术，具有高带宽、高效率、多业务统一支持、良好的互通性和可管理性等众多优点，正在被越来越多的主流运营商视为构建全业务宽带网络的理想技术。GPON在单根光纤上支持 2500Mbps下行速率及1250Mbps上行速率。约92%的利用率使单纤能够提供的有效带宽大大高于xDSL以及其它光纤接入技术，可以更好的支持如高清晰IPTV、视频点播等高带宽应用。GPON明确了需要支持的业务类型，包括数据业务(Ethernet业务，包括IP业务和MPEG视频流)、PSTN业务(POTS、ISDN业务)、专用线(T1、E1、DS3、E3和ATM业务)和视频业务(数字视频)等，并提供全面的QoS保证不同业务的质量和服务水平要求。如GPON可以将TDM业务直接映射到GEM帧中，使用标准的8kHz(125μs)，确保高质量的TDM支持。GPON定义了完整的OMCI（ONT管理控制接口）。通过OMCI，运营商可以实现对ONT的远程管理，提高业务开通和故障排除的效率，并大大降低运维的成本。GPON中清晰定义了AES（先进加密算法），支持128bit严格的加密机制，提供更加严格的安全和保护机制，确保运营商网络和业务的安全可靠运行。
　　简言之，GPON是为了满足运营商在统一网络上支持多业务融合的需求而量身定制的。它能够提供电信级的大容量、高带宽、高可靠、互通性以及可管理性等诸多运营商级特性，为全业务宽带网络的构建以及多媒体增值应用的部署提供最佳平台。
四、FTTH的布局方案
　　 在具体功能上，OLT放置中心局端，负责控制信道的连接、管理及维护。OLT与ONU之间的最大传输距离可达10-20km以上，OLT有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。OLT设备一般还具备带宽分配功能，可根据ONU的需要，由OLT分配具体带宽。并且，OLT设备具备点对多点的集线器特性，一个OLT下面可带32个ONU(并且后续可扩展)，每个OLT下面的所有ONU通过时分复用共享1G带宽，即每个ONU可以提供上下行最大为1Gbps的带宽。
　　 POS无源光纤分支器，即分光器或分路器，则是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是将输入(下行)光学信号分发给多个输出端日，使多个用户能够共用一条光纤，从而共享带宽;在上行方向，将多个ONU光学信号时分复用到一条光纤中。
　　ONU则是在用户端用来接入最终用户或者楼道交换机的设备，其使用单根光纤通过无源分光器可将多个ONU的数据时分复用到一个OLT端口。由于采用点对多点的树形拓扑结构，减少了汇聚设备的投入，网络层次更加清晰。大多数ONU设备本身具备一定的交换机功能，其上行接口为PON接口，通过无源分光器连接到OLD设备的口板上，下行通过1-32个百兆乃至千兆的RJ45端口，连接不同的数据设备，如交换机、宽带路由器、电脑、IP电话、机顶盒等，实现点到多点的快速部署。
五、 FTTH的建设规范与发展趋势
　　FTTH接入网络建设规范方面，可以要求房地产开发商在有条件的新建小区同时铺设光缆入户（指从小区机房至用户家里），新建写字楼同时铺设光缆入办公室（指从大楼机房至用户办公室），房地产开发商可以通过房产销售直接向业主收回FTTH网络建设的投资。由于FTTH光缆铺设的投入相对房子本身的造价还是很小的比例，由此造成房价上涨的幅度几乎可以忽略。这样一来，FTTH接入网线缆资源的所有权将属于用户，用户可以自由选择运营商，有利于多运营商的竞争，用户利益将得到有效保障；同时解决了FTTH网络建设一部分资金来源，解决光缆铺设所需资金是发展和推广FTTH的关键；正因为FTTH接入网线缆资源属于用户，用户可以自行组建和选择驻地网运营商来维护和管理小区接入网络，为实现多业务综合接入提供可能。在接入网发展趋势上，光纤替代铜质缆线是必然趋势，但一夜之间光纤就彻底替代铜质缆线是不现实的。任何技术的进步和应用都是循序渐进的，FTTH也不例外。因此在FTTH发展和推广初期，光纤与铜质缆线共存是必然的。由于光缆寿命可以达25-4O年，而铜质缆线一般为10年左右，因此当铜质缆线因寿命出现通信质量下降时，不需再铺设任何缆线，只需升级光纤设备，就可以提供原铜质缆线提供的业务，享受FTTH新技术的便捷和高带宽。目前选择光纤与铜质缆线共存，采用EPON的FTTH实现Internet宽带接入、CATV和传统固定电话仍然采用同轴电缆和双绞线接入，能有效避免FTTH运营风险。在技术成熟且成本能够被接受，同时行业壁垒消除的时候，可以随时升级光纤设备，实现FTTH全业务接入。
六、结语
　　总之，FTTH在带宽方面的巨大优势使它成为未来网络 “最后一公里”接入发展的最终形式，它将最终突破带宽的瓶颈，是“二网合一”最理想的接入方式。FTTH的发展将带动整个光纤通信产业。