全球FTTH大發(fā)展下的國內PLC產業(yè)現狀
訊石光通訊網
2008/1/29 9:10:24
1.國外FTTH發(fā)展現狀
光纖通信在經歷了2000年的高峰期和之后大約三年的蕭條期之后，因FTTH的發(fā)展，迎來了行業(yè)的第二個春天。光纖通信網分骨干網、城域網和接入網三級，FTTH隸屬其中的接入網部分，在面對終端用戶的“最后一公里”解決方案中，FTTH被認為是最好的解決方案，可以全面融合傳統(tǒng)語音、數據、CATV、高清IPTV等幾乎所有接入業(yè)務。
基于PON技術的FTTH已經被提出十年，并于2004年首先在日本進入快速發(fā)展階段，隨后在韓國和北美開始大規(guī)模的部署，歐洲的部分國家也已啟動FTTH建設。截至2007年9月底，日本的FTTH用戶數已經達到1050萬，成為僅次于ADSL的寬帶接入技術，并將在未來的幾個月內成為第一。FTTH在韓國的應用規(guī)模僅次于日本，截至2007年2月，用戶數已經達到370萬，普及率約為26%，預計到2010年普及率將超過70%。美國是當前FTTH建設的全球聚焦點，截至2007年9月底，用戶數已達214萬，較2006年增長112%。受網絡開放政策的制約，歐洲對FTTH的反應一直很冷淡，截至2005年6月，歐盟18國僅有65萬FTTB用戶，覆蓋了251萬個家庭/建筑，但是在帶寬需求的驅動下，也在近兩年啟動了FTTH的研究和部署，走在前列的是意大利、瑞典和法國等。
2.國內FTTH發(fā)展現狀
國內的FTTH試點在2005年開始，烽火通信與武漢電信合作建設了中國第一個FTTH商用工程—武漢紫菘花園小區(qū)FTTH工程，到目前為止，FTTH試點工程已經在全國遍地開花，但是這些試點工程僅限于高檔小區(qū)和辦公樓，用戶數只有10多萬。
影響國內FTTH發(fā)展的主要因素有三個：
第一是成本因素，在國外部署FTTH，設備成本僅占25%左右，而人工成本占幾乎一半；在國內部署FTTH，人工成本會少很多，采用成本和帶寬折中的FTTB+LAN方案，每戶的接入成本已經降到2000元，仍然遠高于目前的ADSL接入。而目前最消耗帶寬的P2P應用，并不能給網絡運營商帶來高收益，這在一定程度上挫傷了他們推動FTTH的積極性。
第二是政策因素，FTTH發(fā)展的最大驅動力是帶寬需求，而其中的殺手級應用是IPTV，由于國家對網絡視頻仍存在一些政策約束，這在一定程度上抑制了帶寬需求的增長。
第三是產業(yè)協調問題，FTTH提供的寬帶接入，最終是為了滿足用戶日益增長的信息需求，其中被稱為帶寬殺手的IPTV業(yè)務，其版權屬于廣電系統(tǒng)，而位于信息產業(yè)鏈頂端的網絡運營商，長期處于強勢地位，不甘偏居網絡業(yè)務的承載方，必然存在網絡運營商與廣電系統(tǒng)之間的協調和利益分配問題。
雖然存在以上不利因素，國內運營商仍然在大力推動FTTH，因為：
第一，傳統(tǒng)的語音業(yè)務已經充分發(fā)展，很難再有增長，寬帶接入是固網運營商業(yè)務中的亮點，目前的ADSL對帶寬的挖掘也似乎走到了盡頭，而FTTH最有希望實現三網融合，產生新的業(yè)務增長點。
第二，國際銅原料價格大幅上漲，而光纖價格大幅下跌，已經降到80元/公里，“銅退光進”是大勢所趨。
第三，目前的FTTH接入成本已經降到每戶2000元，與早期的ADSL接入成本相仿，已經初步具備了大規(guī)模部署的基礎，而規(guī)模效應又會促進成本的進一步下降，在成本與應用這個“雞生蛋，蛋生雞”的怪圈中，只有邁出第一步，才有可能進入良性循環(huán)。
2007年8月，中國電信完成了對4萬線EPON設備的集中采購；2007年11月8日，中國網通宣布將在未來3-5年內投資150億元進行大規(guī)模的“銅退光進”工程。預計到2008年底，國內FTTH用戶將突破百萬大關；到2010年，將產生井噴效應，進入大發(fā)展階段
3.FTTH發(fā)展與PLC產業(yè)
全光通信網的結構如圖1所示，用戶的帶寬需求驅動FTTH的發(fā)展，而FTTH的發(fā)展又為新的網絡業(yè)務提供良好的平臺，網絡信息流量迅速增長，促進城域網和接入網大發(fā)展。基于PLC技術的AWG，其傳統(tǒng)應用領域是廣域網（即長途網），為了滿足FTTH引發(fā)的新一輪的帶寬需求，AWG已經被引入到城域網建設中，在GPON和EPON之外，已有許多公司和研究機構對WDM-PON展開研究并推出相應產品線，其中的核心器件就是大通道數（32、40和48通道）的AWG器件。
從圖1還可以看到，FTTH網絡中的核心光器件是分路器，實現從局端到用戶的1×N連接。日本早期的FTTH建設中，以1×16分路器為主；而EPON標準IEEE 802.3ah中規(guī)定的端口數為1×32，美國的FTTH建設，即以1×32端口為主；具有更高傳輸效率的GPON，其標準ITU-T G.984中規(guī)定的端口數為1×32和1×64，并在規(guī)劃1×128端口數。
FTTH在全球的大發(fā)展，使基于PLC技術的AWG和分路器的市場需求迅速增長。
圖1. 全光通信網結構
4.國內PLC產業(yè)發(fā)展現狀
基于PLC技術的光器件結構和封裝形式如圖2所示，其生產鏈可分為三個主要環(huán)節(jié)：PLC芯片、光纖陣列和器件封裝。
圖2. PLC器件結構和封裝形式
1)PLC芯片
AWG芯片主要以硅基二氧化硅光波導制作，而分路器芯片可以在硅基二氧化硅波導或者玻璃波導上制作，后者因設備成本低和耦合損耗小的優(yōu)點，占領了絕大部分分路器市場。
目前國內已有兩條硅基二氧化硅光波導工藝線，分別屬于中科院北京半導體研究所和武漢光訊公司，后者的工藝線已經正常運轉，對國內科研院所提供了一些研究用途的PLC芯片代工服務，而其自主設計的AWG芯片也正在商品化過程中。但是，到目前為止，國內企業(yè)尚無產品化的AWG芯片推出，均為進口芯片進行封裝。國外主要的AWG器件供應商有NTT Electronics、Hitachi Cable、NeoPhotonics、JDS Uniphase、Ignis Photonyx、Avanex等公司。
對于玻璃波導，國內已有多家科研院所進行研究，其中浙江大學的王明華教授與南方通信集團進行合作，其研究的基于離子交換光波導的分路器最接近實用化。但是，到目前為止，國內企業(yè)也都是進口芯片進行封裝。國外主要的分路器芯片供應商有法國Teem、韓國Wooriro、PPI和美國ANDevices等公司，前三家采用玻璃波導，后一家采用硅基二氧化硅波導，以色列ColorChip公司曾經供應基于玻璃波導的分路器芯片，后來開始自己封裝，因此不再出售芯片。
2)光纖陣列
不同于PLC芯片，光纖陣列屬于勞動密集型產品，其生產環(huán)節(jié)正在逐步向國內轉移，如日本公司出售的光纖陣列，很多都是由國內OEM工廠代工的，或者直接在國內設廠生產。國內的光纖陣列供應商有上海博創(chuàng)、深圳富創(chuàng)、東莞東源、中山波諾威、中山奧康、泰科光纖等公司。
光纖陣列中的關鍵技術有兩個：高精度的V型槽和高可靠性的膠水。高精度的V型槽一般采用石英玻璃材料，通過機械精加工制作，能夠自行生產V型槽的國內公司有深圳富創(chuàng)、東莞東源和浙江同星等公司，國外主要供應商有日本Hataken和AIDI等公司。武漢海博光技術有限公司開發(fā)了一種高精度的U型槽，采用自主知識產權的刻蝕工藝制作，在通道數較大時具有精度和成本優(yōu)勢。AWG和分路器中往往需要一個單通道的光纖陣列，深圳邁特諾公司開發(fā)了一種方形毛細管，使得單通道光纖陣列的制作如光纖頭一樣容易。用于光纖陣列的膠水應具有耐高溫高濕特性，而且需要足夠的硬度以便于光纖陣列的端面研磨，日本NTT-¬AT公司針對光纖陣列的封裝開發(fā)了系列膠水。
3)器件封裝
與光纖陣列相比，PLC器件封裝的勞動力成本相對較低，但是也屬于勞動密集型工作，其生產環(huán)節(jié)也在逐步向國內轉移。國內從事PLC器件封裝的公司有上海博創(chuàng)、深圳富創(chuàng)、中山波諾威、中山奧康、東莞東源、東莞新科、武漢光訊、珠海隆宇、上海美弗信、無錫愛沃富等，另外，有不下10家公司正在籌備PLC器件封裝項目。
PLC器件封裝中的關鍵技術有兩個：高精度的PLC自動對準系統(tǒng)和高可靠性的膠水。用于PLC器件對準的調節(jié)架，應具有六個調節(jié)維度，精度要求為亞微米級，日本駿河精機（Suruga）最早推出這種六維自動對準系統(tǒng)，加上用于功率監(jiān)控的光源、功率計，用于監(jiān)視的冷光源、CCD、監(jiān)視器和用于封裝的點膠機、UV光源等輔助設備，一套設備的投資約為人民幣160萬元。日本久下精機（Kuge）也在最近推出一套PLC器件自動對準系統(tǒng)，如圖3所示。一套自動對準系統(tǒng)，以每日八小時計，月產能大約為500只。
圖3. 久下精機的PLC器件自動對準系統(tǒng)
不同于傳統(tǒng)光無源器件中膠水，用于PLC器件封裝的膠水，存在于光纖陣列和PLC芯片之間的光路中，因此必須是膨脹系數和折射率均匹配較好的，而且具有很好的耐高溫高濕特性，日本NTT¬-AT公司也針對性的開發(fā)了系列膠水。
5.對國內PLC產業(yè)的一些思考
國內FTTH市場尚處于試點階段，大規(guī)模的部署尚需時日，而國外市場對可靠性的要求較高，因此除少數公司已經將產品推向國際市場，多數國內廠商在PLC項目上還比較保守，僅僅停留在技術儲備階段，如收集相關技術資料，了解設備和原材料渠道，等等。整體來說，國內PLC產業(yè)尚處于起步階段。
開發(fā)AWG芯片需要大規(guī)模的設備投資，一般公司難以承受，而武漢光訊現有一條4寸硅片的PLC工藝線，希望他們能夠早日開發(fā)出商品化的AWG芯片。分路器芯片需要長期的技術積累和工藝經驗，希望在這個項目上投入多年的王明華教授和南方通信集團能夠早日推出實用產品。
光纖陣列對膠水的工藝要求很高，而其中所用V型槽和膠水價格昂貴，使得工藝開發(fā)過程中的投入較大，這也是很多公司外購光纖陣列而優(yōu)先上馬PLC器件封裝的原因。到目前為止，多數國內公司仍然是外購光纖陣列以進行器件封裝，或者進口日本的V型槽以制作光纖陣列。武漢海博自主開發(fā)的U型槽已經證明具有很好的精度，以U型槽制作的光纖陣列也已接近實用化，技術一旦突破，將大幅降低光纖陣列的成本，并為PLC器件封裝提供更多的利潤空間。
PLC器件封裝的設備投入也非常大，如果芯片和光纖陣列均外購，則利潤空間非常有限，這也是很多國內廠商在PLC項目上躑躅不前的原因之一。但是，為了面對兩年后的國內FTTH市場（將遠超日本和美國市場），技術儲備是必須的。這些廠商可以采取折中方案，如購買高精度的手動調節(jié)架以進行工藝摸索和可靠性試驗，待市場到來時再購置自動對準系統(tǒng)。
對于光纖陣列和PLC器件封裝中所用膠水，在開發(fā)初期，最好采用NTT-AT公司提供的成熟產品，待工藝摸索成熟，再考慮試用其他膠水以降低成本。實際上，國外其他幾家膠水供應商也已開始此類膠水的開發(fā)，一旦成功，國內PLC產業(yè)將受益不少。
新聞來源：光纖在線