深度FTTH宽带光纤接入技术

目前低成本光源已有望实现，850nm的VCSEL(垂直共振腔面射型激光)仅数美元，1310nm的VCSEL已有突破，速率达10Gbit/s。光波平面电路(PLC)混合集成技术，高密度低成本光缆及相关技术，对弯曲不敏感的室内用光纤，低成本无源器件，施工安装技术，自动光操作测试系统等也都是影响光接入网推广应用的关键因素，需要有妥善的全面解决方案。

1. 宽带光纤接入网的优势

就世界范围看，绝大多数电信公司是以ADSL为主发展宽带接入的，然而，ADSL是建立在铜线基础上的宽带接入技术，铜是世界性战略资源，随着国际铜缆价格持续攀升(近几年年均20%-30%的增幅)，以铜缆为基础的xDSL的线路成本越来越高，而光纤的原材料是二氧化硅，在自然界取之不尽，用之不竭。事实上，当前光纤的市场价格已经低于普通铜线，并且其寿命还远高于后者。在新铺用户线路或者老电缆替换中，光纤已经成为更合理的选择，特别是主干段乃至配线段。其次，作为有源设备，xDSL电磁干扰难以避免，维护成本越来越高。作为无源传输介质的光纤可以避免这类问题。

最后，随着全网的光纤化进程继续向用户侧延伸，端到端宽带连接的限制越来越集中在接入段，目前ADSL的上下行连接速率无法满足高端用户的长远业务需求。尽管ADSL2+和VDSL2技术有望缓解这一压力，但其速率和传输距离的继续大幅度提高是受限的，不能指望有本质性突破。显然，随着光纤在长途网、城域网乃至接入网主干段的大量应用，符合逻辑的发展趋势是将光纤继续向接入网的配线段和引入线部分延伸，最终实现光纤到户。关键的问题是：推进速度有多快?这将取决于多种因素，包括市场的需求、竞争的需要、应用的刺激、技术的进步、成本的下降和配套运维系统的开发等。我国2008年举办奥运会和2010年举办世界博览会这两个重大世界性事件也将在一定程度上会推进FTTH的发展。

2. 点到点有源以太网系统

历史上，在企事业用户应用环境，以太网技术一直是最流行的方法，目前已成为仅次于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口。主要原因是已有巨大的网络基础和长期的经验知识，目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的，性能价格比好、可扩展、容易安装开通以及具有高可靠性等。

对于公用网住宅用户应用环境，点到点有源以太网系统采用有源业务集中点来替代无源点到多点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到120km之远。这种技术的主要优点是专用接入，带宽有保证，每用户可以在配线段和引入线段独享100Mbit/s乃至1Gbit/s;局端设备简单便宜;传输距离长，服务区域大;成本随用户数的实际增长而线性增加，可预测，无需规划，投资风险低，设备端口利用率较高，因而在低密度用户分布地区成本较低。缺点是两端设备和光纤设施专用，用户不能共享局端设备和光纤，当需求快速增长且用户很密集时，光纤和两端设备的数量及其成本以及空间需求也随之迅速增加，因而不太适合高密集用户区域。另外，有源以太网要求多点供电和备用电源，网络管理的元件(包括电源)多，增加了供电和网管的复杂性。第三，从标准化的角度，有源以太网并没有一个统一的标准，而是利用多个相关标准，从而产生多种不兼容的解决方案。最后还有一个可能影响选择以太网技术的因素是传统视频业务的提供方式，例如有些美国电信公司(例如Verizon)承诺能提供同样质量的传统模拟射频视频节目，而以太网技术在支持传统模拟射频视频节目的传送方面是比较困难的。

在FTTH应用场合，点到点以太网主要用于多住户单元接入，具体又分为单纤系统和双纤系统两种，单纤系统的上下行分别采用不同波长，典型上行波长为1310nm，下行波长为1550nm，传输距离为15km，遵循日本电信技术委员会制定的标准TS-1000，因而互操作性较好，网络复杂性较低。双纤系统采用两根光纤，遵循IEEE802.3ub标准，采用多模光纤，传输距离仅为2km。不同运营商为了延长传输距离，增强其管理功能，制定了很多私有标准，使系统的互操作性很差。

3. 点到多点无源光网络系统

3.1无源光网络技术

无源光网络(PON)是一种纯介质网络，其主要特点是在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂性，降低了运维成本。其次，PON的业务透明性较好，带宽宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能(triple-play)。第三，其局端设备和光纤(从馈线段一直到引入线)由用户共享，因而光纤线路长度和收发设备数量较少，相应成本较其它点到点通信方式要低，土建成本也可明显降低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。PON的每用户成本随着分享OLT的用户数量的增加而迅速下降，因而最适合于分散的小企业和居民用户，特别是那些用户区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密集用户地区，尤其是新建区域。最后，无源光网络的标准化程度好，基本分为ITUFSAN(全业务接入网络)和IEEE两大类，均可提供独立可行的单一兼容解决方案。因而，多数美国大型电信公司倾向于选择PON，而不是光以太网技术。

PON的主要缺点是一次性投入成本较高，因为局端光线路终端(0LT)很贵，光纤和分路器等无源基础设施又必须一次到位，这样当用户数较少或用户分布超过某一限定距离时，每用户的成本很高，会产生大量沉淀成本。另外，其树型分支拓扑结构使用户不具备保护功能或保护功能成本较高，影响了大规模发展。

从网络结构分析，无论哪种PON都可以有两种不同的结构，即集中式和分布式，前者在局端OLT和业务灵活点(FP)之间只有一根光纤相连，分路器集中放置在FP处(即传统的交接箱处)，从分路器到用户光网络终端之间有一根专用光纤相连。而分布式结构在灵活点处与配线点(DP)处都放置分路器，形成两级分路。分析表明分布式结构在用户普及率接近100%的区域应用时具有成本优势，但是实际情况多半不是这样，特别是对于用户普及率不高的情况，集中式结构具有明显的成本优势，其成本可以随着实际用户数的增长而增长，不存在分布式结构的较大初期沉淀成本问题，而且也不会随着技术的进步(如GPON的出现和应用)而需要重新部署。

无源光网络技术的一个重要趋势是提供多种语音处理方式，既可以在局端采用V5接口与PSTN相连，提供传统PSTN语音业务，又可以在局端内置控制模块，支持H.248/H.323协议，灵活适应以H.248协议为基础的软交换VoIP网络或以H.323协议为基础的传统VoIP网络，其主要发展趋势则是着重支持软交换网。

3.2APON和BPON

早期的窄带无源光网络是基于TDM的，性能价格比不好，已经自然消亡。ATM化的无源光网络(APON/BPON)可以利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比大大改进，目前在美国和日本等国已经敷设了约150万线。

然而，APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而黯淡。最后，从业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622Mbit/s，但分路后，实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19.5Mbit/s，再按10个用户共享，则每个用户仅能分得约2Mbit/s的带宽而已。显然，这样的性能价格比是无法满足网络和业务的发展需要的。