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手機訊石網新產品技術

[圖]再次成為熱點的FTTH

訊石光通訊網 2005/5/24 10:38:56

　　摘要：寬帶業務的快速發展使得網絡接入部分的帶寬“瓶頸”問題越來越突出，而光纖是迄今為止最好的傳輸媒介。文章論述了發展光纖到家(FTTH)的驅動力，討論了FTTH的體系結構和標準以及光設備的成本變化趨勢，探討了FTTH的現狀與市場發展趨勢，指出FTTH的夢想正一步步走向現實。

　　關鍵詞：光纖到家；寬帶無源光網絡；千兆比特無源光網絡；以太網無源光網絡

編者按
　　光纖到家(FTTH)是20年前人們就已認定的發展目標，但是由于成本、技術、需求、政策等方面的原因，迄今沒有得到大規模推廣應用，主要是企業用戶和極少量高端住宅用戶在使用。由于市場需求的驅動，最近FTTH再次成為熱點，吸引了業界的目光。

1 發展FTTH的驅動力
　　光纖到家(FTTH)再次成為熱點的原因很多，包括政策上的扶持、企業競爭的需要、設備成本的下降等，但最主要的驅動力是市場需求。

　　隨著寬帶業務的發展，人們越來越意識到網絡的接入部分(最后1 km)存在嚴重的帶寬“瓶頸”。事實上，接入部分兩邊目前都已跨入吉比特級以上的速率，如用戶端廣泛使用的PC其內部傳送速率已達到32 Gb/s，而作為接入部分的另一頭，城域網或長途網的每波長速率也已達到2.5～10 Gb/s。它們都比接入部分高出至少3個數量級。所以，只有突破接入部分的帶寬“瓶頸”，才能使整個網絡有效發揮寬帶的作用，真正推動寬帶業務的發展，給運營商帶來經濟效益和社會效益。

　　用數字用戶線(DSL)和電纜調制解調器(Cable Modem)雖然在一定程度上拓寬了接入帶寬，但是它們都先天不足，有很大的局限性，例如DSL的帶寬和傳輸距離非常依賴于銅線的質量。許多寬帶應用，特別是視頻應用，用DSL或Cable Modem難以支持。例如，視頻點播(VOD)業務，如果用戶要用數小時下載一部電影的話，顯然還不如去店里租錄像帶或光碟看；還有，當用城域網來為數據中心做遠地備份時，如果由于接入帶寬受限而使傳送大文件所需時間過長的話，也是不能容忍的。在美國“911”恐怖事件中，就發生了由于沒有足夠的寬帶接入，結果使一些本可以用會議電視來處理的事不得不通過面對面會議來處理，大大增加了交通負擔。

　　考慮到未來的許多寬帶應用，越來越多的國家認識到必須盡早突破接入“瓶頸”，而光纖是迄今為止最好的傳輸媒介，它能提供的有用帶寬高達75 000 Gb/s。因此是FTTH的發展動力所在。

2 FTTH的體系結構和標準
　　由寬帶接入技術的演進過程(如圖1所示)可見，FTTH是寬帶接入的最終發展目標。在它之前，主要使用DSL和混合光纖/同軸電纜(HFC)技術。FTTH有兩種，一種是點到點入戶結構；另一種是點到多點無源光網絡(PON)結構。PON是一種樹狀結構的全光網，可以采用稀疏波分復用(CWDM)技術來解決雙向傳輸問題。表1 列出了幾種寬帶接入技術的主要數據，其中，寬帶無源光網絡(BPON)和千兆比特無源光網絡(GPON)基于ATM技術，以太網無源光網絡(EPON)則基于以太網技術。

　　圖2是一個三重業務提供商(一家運營商基于同一技術同時向用戶提供話音、數據和圖像三種業務)部署的典型住宅PON示意圖。普通電話通過1個或多個155 Mb/s G.303接口經ESS-5交換機接至公共交換電話網(PSTN)。10/100/1000BaseT以太網數據業務則通過具有IP over Ethernet接口的路由器接至互聯網。來自衛星或微波線路的電視節目由于還沒標準化，故既可以以模擬方式也可以以MPEG等數字方式在PON上傳送。圖2中的分光器現在正在標準化，一般為1∶4和1∶8，但實際使用時是隨意的。

　　點到點入戶結構現在越來越受重視，因為當距離較長時，多纖光纜在材料和安裝成本方面幾乎與單纖光纜相同。所以現在實施點到點入戶時光纜已經不是問題，主要問題是局端的光電端口數量太多。解決辦法之一是在局端進行光分割，這樣就可以通過一個端口用時分復用(TDM)方式服務于許多用戶，從而使點到點入戶結構實質上變成PON。

　　目前，ATM無源光網絡(APON)與以太網無源光網絡(EPON)都有各自的擁護者。
不管APON和EPON的擁護者怎么爭論，到用戶和到局端的接口兩者基本相同，故成功的關鍵在于誰到最終用戶的成本更低和誰能提供令用戶滿意的速率。

3 光設備的成本變化趨勢
　　與城域網和長途網相比，接入部分最后1 km的成本顯得尤其重要。PON是FTTH的支撐技術，其光學部分的成本大大高于電子部分。最貴的是激光器，尤其是用于光線路終端(OLT)的溫度可控的高線性1 550 nm激光器(傳頻分復用的模擬電視)和用于光網絡單元(ONU)的低功率無冷卻激光器。光檢測器及其相關電子放大器略為便宜一些。

　　在美國平原地區，按平均用戶線路長度計，PON設備的每住宅成本約為1 500美元，加上光纖設施后的總成本約每住宅2 000～2 500美元，故PON設備成本一般占總成本的55%到75%。由這些數字可見，目前PON的成本已經下降到足以鼓勵運營商用PON技術來提供三重業務，如以每月75美元的費率計，成本回收期為2.4到3年。每月75美元的三重業務費率相當于美國住家每月電話、數據和有線電視分別定購計費的相加數額。

　　FTTH的未來市場前景主要取決于光設備成本的降低程度。有人估算，在FTTH的成本中，局端光電設備占15%，分配網及其安裝費占40%，用戶駐地光電設備及其安裝費占45%。在網絡設施成本中，基建占53%，工程占10%，合光/分光器占20%，接頭封裝占9%，光纖本身只占8%。

　　目前，激光器正在變得越來越便宜，分光器也是這樣，一年前每端口100美元以上的分光器現在已降為每端口25美元。與此同時，光纖敷設的土建工程也越來越機械化，施工越來越方便，再加上現在的光纖損耗很低，操作起來不用再像從前那樣小心翼翼了，可以省去許多人工成本。此外，在PON中，只在兩端存在電子設備，這意味著新業務和新協議的引入可以很快很經濟地在兩端完成，不必在全線進行?？傊?，FTTH的成本正在變得越來越低，尤其是它的生命周期成本已經與銅線寬帶接入網相當，甚至更低了。這也是目前FTTH加快發展的一個重要原因。

4 FTTH的現狀與市場發展趨勢
　　日本是世界上對FTTH最熱心的國家，在FTTH應用上一直處于領先地位。早在20世紀90年代初日本就提出了在2000年實現FTTH的構想。由于技術與經濟的原因，日本的FTTH計劃一度受阻，但在隨后的e-Japan戰略中仍得到了貫徹。到2003年底，日本寬帶基礎設施建設的實際結果是：高速DSL通達3 500萬個家庭，高速Cable Modem通達2 300萬個家庭，超高速FTTH通達1 770萬個家庭。2004年3月底，DSL用戶為11 196 830個(44個運營商)；2004年2月底，Cable Modem用戶為2 546 000個(306個運營商)，FTTH用戶為1 042 776個(12個運營商)，無線寬帶用戶為31 000個(21個運營商)。由此可見，日本的FTTH在市場上已經占據相當份量，今后的份額將越來越大。圖3是日本總務省對包括光纖到家的各種寬帶接入網的預測，可以看到，到2005年以后，日本的光纖接入將超過DSL接入。

　　日本FTTH的發展領先除了政府主導，運營商積極響應的原因之外，還有網絡與技術方面的原因。日本網絡中的用戶環路普遍較短，同時在饋線部分原來存有大量的暗光纖，這為實施FTTH提供了方便。在技術方面，日本開發了自己的PON標準，沒有等待ITU的FSAN標準。由于日本的標準中采用了低成本的以太網技術，為部署FTTH較早地提供了技術條件。

　　美國在寬帶和FTTH建設方面并不領先。在寬帶部署方面，美國排名11，落后于韓國、加拿大、瑞典等國。美國的DSL發展不如日、韓和一些歐洲國家，其中一個原因是因為美國50%以上的用戶離端局的距離超過15 km，不像許多小國家用戶離端局的距離僅1 km左右。但這種情況并沒有使美國在FTTH方面超前于其他國家。例如，到2002年第3季度，日本有97 000個FTTH用戶，瑞典有75 000個，意大利有50 700個，而美國卻只有33 000個。在2003年底，日本為第100萬個FTTH用戶舉行了慶?；顒?。美國FTTH建設落后原因很多，例如在政策上不鼓勵，在管制上沒放開，在技術上運營商過于偏愛帶寬潛力有限的無線和舊的銅線銅纜。

　　由于用戶的需求、FTTH成本的下降以及競爭與持續發展的需要，美國在管制和稅收方面已經或正在推出一些有利于促進在全國范圍安裝寬帶設施和在農村地區開展服務的政策。最明顯的是2003年3月美國聯邦通信委員會(FCC)頒布了新的寬帶管制條例，對DSL和光纖接入網采取了不同的管制政策。對DSL要求進行“非綁定”，即要求傳統本地運營商以低價向其競爭對手開放網絡資源，但對FTTH明確規定不在“非綁定”之列，也即對新建設的光纖寬帶接入設施，本地運營商不必向對手開放或低價租賃。為了宣傳、推動和加速FTTH的發展，美國還新成立了一個非盈利的組織??FTTH協會，其成員包括通信公司、計算機公司、網絡公司，以及應用、內容與服務提供商等。

　　到目前為止，美國的FTTH已經掀起了第一波建設高潮，更大的第二波建設高潮也即將到來。第一波建設高潮幾乎完全由員工少于150人的新興公司掀起。其中包括：新興的房地產開發商、市政當局、國有電力公司、競爭本地運營商(CLEC)和小型傳統本地運營商(ILEC)。房地產開發商之所以搞FTTH是因為他們發現，敷設光纖的成本基本上與敷設同軸電纜一樣，而設備成本僅為1 000～2 000美元，雖然多花些錢，但FTTH更有利于其房屋的銷售。市政當局主要指美國1 900個左右的小社區，它們擁有自己的電力公司，路線和電桿都是現成的，在財政上又能得到普遍服務基金(USF)的補貼，所以它們也興建FTTH。另外，美國還有68家不同規模的國有電力公司，服務于150萬用戶和許多農村居舍。它們也能得到USF的補貼，有些電力公司已經擁有原用來監視配電系統的光纖，非常有利于FTTH的部署。美國電信業協會(TIA)和FTTH協會最近聯合宣布，美國的光纖社區已經增加到128個，分布在32個州。FTTH用戶明顯增加，平均用戶定購率超過40%，在某些社區甚至達到75%。

　　在上述新政策的推動下，美國興建FTTH的第二波將由大型ILEC掀起，尤其是3家地區貝爾公司：BellSouth、SBC和Verizon。2003年5月底，它們聯合宣布要采用統一的標準建設光纖接入網，并聯合向設備廠商發出設備需求征詢(RFP)，拉開了光纖接入網大規模建設的序幕。它們選擇的是與FTTH相當的光纖到駐地(FTTP)方式，采用的是ITU的G.983標準。其中Verizon公司聲稱到2004年底它的FTTP將通達100萬個家庭和企業。接著于2004年10月又聲稱要在美國弗吉尼亞、特拉華、馬里蘭、麻薩諸塞、紐約、賓夕法尼亞、加利福尼亞、佛羅里達、德克薩斯9個州部署FTTP，讓FTTP通達300萬個家庭與企業。為此，Verizon將新雇3 000到5 000名員工。圖4是Verzion公司的FTTP建設示意圖，他們將在新的業務開發地全部建設FTTP，在已經有銅線接入網的地區，采取重疊網方式建設FTTP。

　　美國第二波FTTH建設高潮不僅是美國FTTH能否迅速發展的關鍵，而且也是美國ILEC提高競爭力的關鍵。據KMI公司預測，2009年包括設備儀器和光纜一起的美國FTTP市場總額可以達到32億美元，期間的年復合增長率為54%；2003年大約有100個不同的FTTP工程項目，其中通信公司只占3%的份額，但隨著第二波FTTH建設高潮的到來，到2009年通信公司的份額將達到70%。

　　歐洲曾經是光纖接入網試驗與部署最早的地區。英國、德國從80年代末就開始試驗和計劃部署FTTH，但是由于成本和技術的不成熟以及需求跟不上，早期用PON部署FTTH失敗了。到2002年底，歐洲有2個FTTH運營商有比較可觀的用戶，它們是瑞典的B2公司和意大利的e.biscom公司，前者有7萬多個住宅用戶，后者有9萬多個住宅用戶。

　　從全球看，據Dittberner公司分析，到2013年光纖接入技術的全球投資將從2004年的37億美元增加到228億美元。亞太地區將成為全球最大的FTTH市場，占全球總市場的52.8%(即120億美元)。中國將占到亞太地區市場的將近一半(46%)。中國和印度在未來幾年內將成為FTTx的主要投資者。在中國，PON的部署已經開始。中國網通已采用Salira公司的EPON設備在北京、長沙開始提供業務。長城寬帶網絡服務有限公司與日本富士通公司簽署了EPON技術合作協議，將在北京等大城市中推廣應用，并逐步覆蓋全國范圍。

　　在設備制造方面，EPON產品的主導公司有2家??Alloptic和Salira。此外，富士通、比瑞利公司也有EPON產品。中國也有一些公司，如北京格林威爾科技發展有限公司和迅風通信公司等欲在EPON上有所作為。

　　GPON與EPON相比更是一個“后來者”，主要的廠商是FlexLight公司。目前有些歐洲和亞洲的運營商已經在用其產品進行試驗。此外，Optical Solutions、Alcatel等BPON的廠家也準備涉足此領域。

5 結束語
　　光纖接入網在面世20年以后，終于邁開大步向前發展。國外咨詢機構IDC的一份最新預測表明，全球光纖接入用戶數到2007年將占到2億寬帶用戶中的9.9%。光纖到家這個夢想正在一步步走向現實。

作者：雷震洲　摘自：中國通信器材商務網

新聞來源：本站原創

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