光纤到户英文简称(FTTH),是 Fiber To The Home 的缩写,从广义上说是指一根光纤直接到家庭。FTTH 是指将光网络单元安装在企业用户或住家用户处,在光接入系列中除光纤到桌面外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH的显着技术特点是不但提供更大的带宽,而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性,放宽了对环境条件和供电等要求,简化了维护和安装。
FTTH属于接入网部分。接入网就是市话局或远端模块到用户之间的部分,主要完成复用和传输功能,一般不含交换功能。在历史上,这部分又称为本地环路或用户环路。按照ITU-T的定义,FTTH就是光纤到达住户的门口,在端局和住户之间没有铜线,美国的FCC对FTTH中的“H”定义了新的含义,“H”既包括狭义上的家庭,也包括小型商业机构。综合以上两种定义,FTTH定义:FTTH是以光纤为传输媒介,为家庭、小型商业机构等终端用户提供接入到电信端局的服务,并具有信息复用/解复用功能。
光纤到户的网络拓扑结构可以分为两种主要结构:光纤分布式结构 HOME RUN FIBER 和 星形结构 STAR Architectures,而星形结构有可以根据其分光节点是否为有源设备可分为有 源星形和无源星形; 单从成本和技术实现难易程度来考虑, 目前为运营商所关注和采用的主 要为无源星形结构,即 PON 结构。
尽管普通的 PON 结构定义为星形结构 (如在 ITU-T rec. G.983 and G.984 series or the IEEE 802.3ah 标准中所定义),但 PON 结构允许执行不同网络接入方案 ,如下图所示,无源光网络(PON)普通的拓扑结构主要包含一下四个关键场所和三部分光缆:
中心转换点:通常为中心局、由数据转发器或远程终端,它位于城域网环上或通过其 它方式链接到“中心“的链路上,它可以服务数千用户为其提供接入服务
干线光缆:起源于中心转换点,连接到本地接入点,链路通常使用带状光缆。
本地集中点:位于住宅区或商业区入口处,服务很多用户,通常为一个包含无源设备 的机柜,本地集中点可以被设计最少服务 192 个客户,在高密度住宅区,最多可以服务 576 位客户,其主要决定因素有:可利用空间,用户密度和网络结构合理性。
FTTH 具有显着的优越性,除了能够增强网络对数据格式、波长和速率透明性外,对环境和供电的 要求不是太高;又能提供更大的带宽。FTTH 与光纤接入有着十分紧密的联系。光纤接入指用户与局端之间 完全以光纤作为传输媒体。由于光纤传输的复用技术发展速度较快,目前大多数已经实现实用。 FTTH 存在着很大的优越性,主要表现为:
1. 它是无源网络,从局端到用户,中间基本上可以做到无源;
2. 带宽比较宽,距离较长,这对于运营商是很有利的,可以大规模运用;
3. 由于是在光纤上承载的业务,很少会出 现问题;
4. 带宽比较宽使得它本身支持的协议灵活度较好;
5. 随着技术的发展,它的功能将会越来越完善。
它最吸引人地方在于它具有极大的带宽,能够有效地解决从互联网主干网到用户桌面的“一公里”瓶 颈现象问题。 如果把光纤直接接至用户家,其带宽、 波长和传输技术种类是不受限制的,这样对于一些新业务 的引入是很有利的。光纤到户不仅是最理想业务的透明网络,也是发展接入网的最终方式。
宽带光纤接入技术指的是利用光纤作为传输 媒质提供宽带接入的技术,主要包括点到点有源光以太网接入技术和点到多点的宽带无源光网络技术。
(1)点对点光以太网接入技术及进展
点到点光以太网接入技术的早期主要通过“媒质转换器(MC)+传统以太网交换 机”方式实现,用于FTTH小区接入和部分企业客户专线接入。为了改善传统MC方式的点对点光以太网的网络管理 能力弱的问题,国际标准组织IEEE、ITU -T分别推出了点对点光以太网接入技术标准。其中,IEEE推出的802.3ah标准由于较为完善、适用范围广、OAM能力和可扩展性较强,正成为点对点光以太网的主流标准。但目前符合802.3ah标准的P2P设备尚不成熟,还处于研发阶段,能提供测试的设备厂商也较少。特别是由于业界对宽带PON技术的高度关注,主流设备厂商都不愿意在点到点光以太网接入上进行过多投入,这将在很大程度上限制标准的点对点光以太网接入技术的商用进程。
(2)宽带PON技术及进展
目前受业界广泛关注和认可的EPON 和GPON (吉比特无源光网络)技术已取得较大进展。EPON技术已较成熟,从芯片到设备的产业链较为健全,国内外有较多的厂商提供EPON设备,成本不断下降,在国外有超过百万线的规模应用,是目前宽带光纤接入及FTTH的主要实现方式之一。在我国,EPON技术已在芯片和设备方面经过了互通测试,预计2007年将有一定规模的商用。
基于G.984标准的GPON技术近一年取得了较大发展,有较多的厂家提供了GPON试商用和测试设备。从我国国内组织的相关GPON系统测试情况来看,GPON技术和设备在总体上还不够成熟,在基本功能与性能、业务承载能力、网络管理能力、互通性、稳定性和可靠性等方面还有待完善,尚不具备规模商用的能力。存在的主要问题有:
●GPON产业链不健全,目前市场上尚没有完整的商用芯片解决方案 ;
●GPON的上行吞吐量与EPON系统比,没有什么优势,接近或略大于1Gbit/s;
●GPON系统支持TDM(时分复用)业务的上下行传输时延与EPON系统比没有明显优势,且不具备通过E1业务通道传递2Mbit/s时钟信号的能力;
●网管功能和ONU(光网络单元)远程管理功能--OMCI(ONU管理和控制接口)有待进一步完善,各厂商开发的GPON网管系统功能不完善,对于G.984.4中定义的OMCI功能,多数厂商没有完全实现,ONU远程管理的能力仍然较弱,有待进一步加强;
●设备尚不具备互通能力。
(3)FTTH试验情况
为探索宽带光纤接入网 及FTTH应用的可行性和业务模式,我国的部分电信运营商从2005年开始启动了有关FTTH的现场试验,在部分省市利用EPON技术试验了FTTH、FTTO、FTTB等多种组网方式的经济性及其承载高速上网、VoIP、IPTV等Triple-Play(三重播放 )和TDM业务的能力。试验情况表明:
●FTTH目前成本较高,尚不具备大规模商用的经济条件;EPON+LAN /DSL 方式建设成本较低,接近ADSL 和现有的FTTB+LAN建设成本。
●基于EPON的FTTH网络,可满足包括高速上网、VoIP、IPTV等Triple-Play业务的需求。EPON系统承载E1业务的时延、抖动、误码率等指标能够满足标准规定,利用PWE3技术在EPON上传输E1业务是可行的。
(4)点对点光以太网接入与宽带PON技术比较
与点到多点的宽带PON系统相比,点到点光以太网系统技术实现简单,避免了复杂的上行同步技术和终端自动识别技术,用户可以独享100/1000Mbit/s的对称接入带宽,数据安全性高、传输距离长、组网灵活,成本随用户数的实际增长而线性增加,在用户分散地区成本较低、投资风险小。其不足之处在于为光纤设施专用,对光纤资源消耗量大,建设成本高,OAM&P能力弱,可扩展性差,存在供电、维护、QoS 等问题。目前由于业界关注度不够,其技术成熟度也是一个较大的问题。
与点对点光以太网接入技术相比,采用无源光分支器的EPON和GPON技术,标准化程度高,业务透明性好,可以节省OLT(光线路终端)光接口和光纤,系统扩展性好,便于维护管理,是光纤接入的主要实现方式。从技术发展走势看,EPON和GPON技术也会发展于点对点光以太网接入技术。宽带PON技术的不足之处在于,与点对点系统相比,其用户带宽共享、用户数据无法实现物理层的隔离,用户的独立性和安全性稍差一些。
现在看来,FTTH发展中下面的两个问题更紧迫。
,ODN布放。原先电信建设过程中从机房建铜线到家庭的技术 非常成熟,如果全部换成光纤 面临很多问题。首先,鉴于以前建网的经验和EPON 、GPON 技术的特点,OLT的位置未来需要好好探讨一下;其次,考虑到成本和线路检测两方面的因素,要考虑如何设置光分路器、容量比较合理;,如何解决室内光缆 布设问题。
第二,终端认证和定位问题。这是一个比较细节的问题,为了使运营商能够判断用户将宽带接在哪个端口,需要增加一个设备认证以及OSS系统与网管之间的接口,否则,运营商将不能确定用户的物理定位,那么新业务生成时就会出现问题。终端认证和定位涉及到应用场景,用户开通必须通过认证,终端认证是支撑PON网络运营的重要环节。
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