[圖]光纖到家（FTTH）曙光初現(xiàn)

 林如儉 北京凌云光子技術(shù)有限公司首席科學(xué)家

　　摘要：本文論述光纖到家（FTTH）的世界趨勢(shì)。在簡(jiǎn)單回顧FTTH的早期嘗試之后，指出了作為FTTH實(shí)現(xiàn)以前的各種過(guò)渡性的寬帶接入方式的缺陷和光纖到家的必然趨勢(shì)。接著分析了十五年來(lái)光通信領(lǐng)域?qū)е翭TTH的條件逐步成熟的巨大進(jìn)步。介紹了近三年來(lái)FTTH在世界各國(guó)起步的實(shí)際情況及當(dāng)前正在發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。最后提出了中國(guó)廣電人的對(duì)策。

　　關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng)，光纖到家，無(wú)源光網(wǎng)，以太網(wǎng)，ADSL，HFC

　　一、歷史的回顧

　　石英單模光纖有損耗極低、頻帶極寬和抗電磁干擾等突出優(yōu)點(diǎn)，是最好的信息傳輸物理媒質(zhì)，自20世紀(jì)70年代發(fā)明以來(lái)，已經(jīng)造就了一個(gè)光通信的紀(jì)元，現(xiàn)在全球80%的通信流量是通過(guò)光纖來(lái)承載的。光纖通信系統(tǒng)從局間中繼起步，發(fā)展到長(zhǎng)途干線（包括城市間通信和跨越大陸、海底的國(guó)際通信），再延伸到用戶環(huán)路（Fiber in the Loop）。所謂光纖用戶環(huán)路是把電話程控交換機(jī)的用戶模塊抽出來(lái)放到遠(yuǎn)端，兩者之間用光纖連接，而遠(yuǎn)端模塊與用戶終端之間仍保持雙絞銅線連接。另外，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)（如CATV）分別用非屏蔽雙絞線和同軸電纜傳到用戶終端。

　　長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在想，光纖這樣好的傳輸介質(zhì)為什么不把它延伸到家庭呢？實(shí)際上早在80年代后半期美國(guó)、加拿大、日本、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)就進(jìn)行了數(shù)百個(gè)光纖到家的試驗(yàn)，一時(shí)間光纖島、光纖城的新聞不絕于耳，但幾年后都偃旗息鼓，蓋因那時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件還不成熟，用戶承受不起。于是實(shí)行戰(zhàn)略退卻，美國(guó)AT&T先后提出了非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路(ADSL)和光纖同軸混合網(wǎng)(HFC)的概念,用于構(gòu)造寬帶接入網(wǎng),加上已經(jīng)存在的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN),這樣就形成了在接入網(wǎng)區(qū)段電話、電視、數(shù)據(jù)三種技術(shù)體制并存的局面。

　　電信部門推行的FTTC(光纖到路邊)+雙絞線ADSL，在原理上下行速率可到8Mbps,上行速率可到1.5Mbps。但由于電話電纜各線對(duì)之間串音的限制，實(shí)際上一根電纜中只有很小一部分線對(duì)能用于ADSL，推廣普及很不容易。而且容許速率隨距離增大而降低,其帶寬不足以實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)網(wǎng)。表1給出了各種寬帶業(yè)務(wù)的帶寬要求，ADSL不能滿足其中大部分商業(yè)應(yīng)用或消費(fèi)應(yīng)用的需求。

　　廣播電視部門按FTTF(光纖到節(jié)點(diǎn))模型建造的光纖同軸混合網(wǎng)(HFC)具有5-860MHz的帶寬，利用頻分復(fù)用可以兼容模擬和數(shù)字業(yè)務(wù)（包括電視、電話和數(shù)據(jù)）。經(jīng)過(guò)對(duì)射頻載波的調(diào)制數(shù)字業(yè)務(wù)由電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）或機(jī)頂盒（STB）承載，一個(gè)上行、下行通道的傳輸速率可以分別達(dá)到41.0Mbps和53.6Mbps（按最新的DOCSIS 2.0標(biāo)準(zhǔn)分別采用256QAM和1024QAM調(diào)制）。但HFC存在上行頻段擁塞和上行噪聲干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，為了克服這些困難，只好把光節(jié)點(diǎn)規(guī)模逐步縮小,例如從20,000~2,000戶縮小到500~300戶。即使這樣，由于上行帶寬共享，在確保25dB載波干擾比的前提下，每戶的平均傳輸速率最高只能達(dá)到136.5kb/s，這不足以支撐全業(yè)務(wù)網(wǎng)。

　　數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)公司提倡的FTTB（光纖到樓）＋5類線局域網(wǎng)（LAN），在現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)體制和速率下（例如100Mbps到樓，10Mbps到家），不能兼容電視業(yè)務(wù)，又存在信息私密性問(wèn)題和住宅布線方面的困難。即使采用1,000 Mbps到樓，10Mbps到家，帶寬雖然足以支撐全業(yè)務(wù)網(wǎng)，但要保證家庭用戶的信息私密性就必須在住宅樓內(nèi)裝設(shè)千兆位以太交換機(jī)并采用VLAN工作模式，使網(wǎng)絡(luò)造價(jià)很高。從本質(zhì)上看，傳統(tǒng)以太網(wǎng)是局域網(wǎng)而不是接入網(wǎng)，它是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)（peer to peer）的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)管理，本來(lái)就是設(shè)計(jì)給辦公室共享環(huán)境的，不滿足面向公眾用戶的本地接入網(wǎng)的要求。

　　1998-2000年期間世界由因特網(wǎng)數(shù)據(jù)流量劇增引發(fā)了光纖熱，人們把注意力集中在了密集波分復(fù)用（DWDM）光傳送網(wǎng)及所需的器件、設(shè)備和技術(shù)上，大量敷設(shè)了多波長(zhǎng)高速光纖骨干網(wǎng)，對(duì)以光插分復(fù)用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）為典型功能設(shè)備的全光交換網(wǎng)也付予了極大的熱情。相比之下光科技界對(duì)接入網(wǎng)關(guān)心不夠。電信公司熱衷于ADSL，CATV公司陶醉于HFC，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)公司推銷5類線以太網(wǎng)，于是超前的骨干網(wǎng)與落后的接入網(wǎng)日益形成巨大的反差。由于接入網(wǎng)的帶寬瓶頸沒(méi)有克服，各種業(yè)務(wù)上不去，因特網(wǎng)泡沫破裂導(dǎo)致光泡沫破裂，大容量光纖干線大量閑置，巨大的投資不見回報(bào)，使世界于2001-2003年陷入了光產(chǎn)業(yè)的冬天，這個(gè)教訓(xùn)是深刻的。在反思中，政府決策者、投資家、工業(yè)領(lǐng)袖和科技工作者應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在熱心發(fā)展多波長(zhǎng)Tb/s光傳送網(wǎng)的同時(shí)沒(méi)有大力發(fā)展涉及千家萬(wàn)戶的寬帶接入網(wǎng)不能不說(shuō)是一個(gè)歷史的失誤。

　　上述三種接入方式來(lái)源于電話、電視和數(shù)據(jù)三網(wǎng)分立，如果任其推廣下去，就會(huì)造成接入網(wǎng)的三網(wǎng)重疊，資源浪費(fèi)，使用戶不堪重負(fù)。既然上述三種接入網(wǎng)各有自己的問(wèn)題而誰(shuí)也取代不了誰(shuí)，就應(yīng)當(dāng)尋找別的業(yè)務(wù)融合的道路。實(shí)際上在上述三種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中我們看到了一個(gè)共性，即光節(jié)點(diǎn)一天天向用戶靠近，人們又一步步向FTTH逼近。

　　從物理本質(zhì)上說(shuō)，唯一能夠從根本上徹底解決寬帶接入瓶頸的技術(shù)手段是全光接入網(wǎng)—光纖到樓(FTTB)和光纖到家（FTTH）。通過(guò)FTTH實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)光接入網(wǎng)是世界通信界人們的理想。

　　可以這樣說(shuō)，光纖到家（FTTH）和光纖到辦公室（FTTO），或總稱為光纖到用戶終端（FTTP）的全光接入網(wǎng)是信息高速公路最初一英里的最終解決方案，是電話、電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的最后歸宿。它的實(shí)現(xiàn)對(duì)于推進(jìn)人類社會(huì)信息化將具有劃時(shí)代的意義。

　　二、不斷進(jìn)步的光傳輸技術(shù)正在為實(shí)施全光接入做準(zhǔn)備

　　（1）對(duì)FTTH可行性的再認(rèn)識(shí)（重新評(píng)估）已經(jīng)啟動(dòng)

　　美國(guó)一年一度的光纖通信會(huì)議（OFC）是世界光科技界和光產(chǎn)業(yè)界的晴雨表，在近年的OFC上，人們?cè)诤粲跻貏e關(guān)注寬帶接入網(wǎng)，認(rèn)為它是光泡沫破裂后推動(dòng)光產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇的原動(dòng)力。關(guān)于光纖到家的議論逐漸增多。在OFC’2004上，F(xiàn)TTH成了一個(gè)熱門話題。有一個(gè)專題講座，又發(fā)表了20多篇論文，涉及新型室內(nèi)光纖、光收發(fā)器、VCSEL、Ethernet-PON、WDM-PON、FTTH敷設(shè)、FTTH規(guī)劃等。

　　美國(guó)AT&T Labs（原Bell實(shí)驗(yàn)室）對(duì)FTTH的思考相當(dāng)深入，亦相當(dāng)冷峻。講座論文Fiber to the Home: Niche market or Universal Broadband Access? 中作者認(rèn)為：（1）FTTH需要滿足各種業(yè)務(wù)特性的要求，而這是不容易的；（2）FTTH需要盡可能高的入戶率，以降低每戶成本，而初期入戶率較難保證；（3）缺少一個(gè)商業(yè)模式是FTTH推進(jìn)的障礙；（4）FTTH將在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面產(chǎn)生一種自然的壟斷，這需要新的規(guī)則和立法的支持?，F(xiàn)在只適于在某些局部壟斷市場(chǎng)推廣；（5）FTTH需要支撐性的關(guān)鍵應(yīng)用的出現(xiàn)，這種應(yīng)用要有對(duì)上行帶寬的巨大的需求，僅僅有包括HDTV在內(nèi)的數(shù)字視頻廣播還是不夠的。這種關(guān)鍵應(yīng)用要有較多的收入和較少的競(jìng)爭(zhēng)；（6）可容許對(duì)物理設(shè)施的壟斷，但對(duì)業(yè)務(wù)要開放，以促進(jìn)開發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)。

　　美國(guó)也有對(duì)FTTH持積極態(tài)度的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，原屬AT&T的本地電話公司

　　Sprint就是一例。Sprint從1986年起就是FTTH概念的探索者和實(shí)踐者。它在兩年前就已得出結(jié)論：FTTH的網(wǎng)絡(luò)成本和技術(shù)已適合于近期應(yīng)用。所以在Sprint，關(guān)于FTTH的規(guī)劃和工程，涉及戶外網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、測(cè)試、客戶服務(wù)系統(tǒng)、供應(yīng)商選擇和網(wǎng)絡(luò)演變都已經(jīng)開始，2002年8月第一個(gè)客戶已經(jīng)接入Sprint的FTTH平臺(tái)。Sprint意識(shí)到FTTH平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)主要依靠它比現(xiàn)在的銅雙絞線網(wǎng)絡(luò)有低成本的潛力來(lái)驅(qū)動(dòng)。另外，設(shè)計(jì)要求是FTTH須有優(yōu)良的可靠性和便于安裝。Sprint給出的總的FTTH設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下：（1）支持傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)；（2）支持所有當(dāng)前的消費(fèi)者和小企業(yè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；（3）支持傳統(tǒng)的廣播娛樂(lè)視頻業(yè)務(wù)；（4）必須滿足所有從電路交換到分組交換網(wǎng)絡(luò)的要求；（5）在戶外環(huán)境沒(méi)有電子設(shè)備；（6）在戶外沒(méi)有光連接器；（7）采用光纜分配、安裝和融接的傳統(tǒng)方法；（8）每個(gè)住宅一根光纖；（9）采用傳統(tǒng)的電話/視頻業(yè)務(wù)接口—GR-303電話交換機(jī)接口、RJ -11家庭電話接口、F型電視接口；（9）具有8小時(shí)電池備份為家庭電子設(shè)備供電；（10）必須達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)銅線網(wǎng)絡(luò)相同的性能和可靠性指標(biāo)。

　　日本NTT公司是當(dāng)前世界FTTH運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)頭羊。雖然高速（24Mb/s）ADSL是現(xiàn)在日本的主要寬帶業(yè)務(wù)，但是有CATV運(yùn)營(yíng)商、電力公司和房產(chǎn)商參與的寬帶競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)導(dǎo)致FTTH市場(chǎng)的開發(fā)。NTT接入網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在OFC’04的報(bào)告稱，NTT最初的FTTH業(yè)務(wù)是1997年與CATV運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合發(fā)動(dòng)的，NTT提供一根光纖把多頻道電視信號(hào)傳送到家庭。NTT的目的是讓CATV運(yùn)營(yíng)商來(lái)分擔(dān)光纖到家的費(fèi)用，但這個(gè)主意沒(méi)有得到CATV運(yùn)營(yíng)商的完全接受，開展這種業(yè)務(wù)的地域就沒(méi)有得到充分的擴(kuò)張。2000年NTT開始提供基于IP的FTTH業(yè)務(wù)，其中VLAN是第一項(xiàng)業(yè)務(wù)。2001年NTT廣泛地發(fā)動(dòng)了稱為B-FLET的FTTH互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，服務(wù)對(duì)象既有企業(yè)用戶，又有住宅用戶。依據(jù)目標(biāo)用戶的不同，B-FLET提供5種服務(wù)類型：商務(wù)型、基本繁忙用戶型、家庭大用戶型、公寓型和大樓型。起初由于收費(fèi)較高，故服務(wù)范圍有限。從2002年末起NTT降低了收費(fèi)，服務(wù)區(qū)域就迅速擴(kuò)大，F(xiàn)TTH用戶數(shù)就高速增長(zhǎng)起來(lái)。NTT的報(bào)告描述了日本高速接入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境、最近的FTTH條件、光接入系統(tǒng)EPON、相關(guān)技術(shù)（如成纜與布線方法）、實(shí)際敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)、研究開發(fā)課題等。NTT已經(jīng)取得FTTH成功的經(jīng)驗(yàn)，并已采用EPON做出了更大規(guī)模FTTH的發(fā)展規(guī)劃。

　?。?）經(jīng)濟(jì)價(jià)廉的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟驯谎芯?

　　為節(jié)省光纖網(wǎng)絡(luò)資源，一點(diǎn)到多點(diǎn)的無(wú)源光網(wǎng)（PON：Passive Optical Network）是優(yōu)選的物理拓?fù)洌鐖D1所示。該網(wǎng)絡(luò)由置于局端的光線路終端（OLT）、置于用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）及兩者之間的1：N光纖分配網(wǎng)（ODN）組成。N（N=16-32）個(gè)ONU共享一個(gè)OLT和長(zhǎng)達(dá)10-20km的光纖干線，并利用波分復(fù)用器（WDM）工作于單纖雙向傳輸方式。ODN是無(wú)源的，網(wǎng)絡(luò)的戶外線路上沒(méi)有任何有源部件，敷設(shè)簡(jiǎn)單，不需供電和維護(hù)，這些都保證了網(wǎng)絡(luò)的低成本。

　　圖1 經(jīng)濟(jì)的無(wú)源光網(wǎng)（PON）物理構(gòu)造

　?。?）工業(yè)界已經(jīng)獲得許多朝向FTTH的技術(shù)進(jìn)步

　　石英光纖的價(jià)格已經(jīng)降到$0.011/m，比電纜還便宜。

　　由于常規(guī)石英單模光纖的彎曲損耗大，融接不易，日本Fujikura公司和美國(guó)OFS公司已開發(fā)適于FTTH室內(nèi)布線的對(duì)彎曲不敏感、連接損耗低的石英單模光纖。圖2（b）為壕溝折射率單模光纖的折射率分布。這種光纖的彎曲損耗比常規(guī)單模光纖明顯降低，而機(jī)械連接的損耗達(dá)到了常規(guī)單模光纖熔接的水平。

　　圖2 單模光纖的折射率分布

　　850nm垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）的價(jià)格已可降到3-5美元。長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSEL已取得技術(shù)突破。這種器件體積小，效率高，工作速率可達(dá)10Gbps，而成本很低，有望成為未來(lái)住宅微型雙向光收發(fā)器的光源。

　　各種瞄向住宅應(yīng)用的小型、低價(jià)的光收發(fā)器（Transceiver）紛紛出現(xiàn)，圖3-圖4是兩個(gè)例子。

　?。?）與FTTH有關(guān)的通信規(guī)約正在制訂

　　1998年歐洲首先推出關(guān)于ATM-PON（簡(jiǎn)稱APON）的ITU-T G983.1建議。APON的數(shù)據(jù)幀基于ATM信元，下行（從OLT到ONU）、下行（從ONU到OLT）傳輸速率分別為622Mbps和155Mbps。2002年ITU-T又提出了能工作于千兆速率的GPON。

　　2000年11月美國(guó)IEEE成立了802.3EFM(以太第一英里)工作組，開始進(jìn)行基于以太數(shù)據(jù)幀的接入網(wǎng)（EAN）的標(biāo)準(zhǔn)化。千兆以太接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ah的正式文本將在2004年6月誕生，內(nèi)容包括點(diǎn)—點(diǎn)以太銅線鏈路、點(diǎn)—點(diǎn)以太光纖鏈路和點(diǎn)—多點(diǎn)以太無(wú)源光網(wǎng)Ethernet-PON（簡(jiǎn)稱EPON）的全部通信協(xié)議。

　　在從OLT到ONU的下行方向EPON工作于TDM方式，如圖5所示。由變長(zhǎng)（64-1518byte）以太幀構(gòu)成的數(shù)據(jù)流從OLT廣播到多個(gè)ONU，每個(gè)ONU根據(jù)以太幀所帶有的MAC地址，確定該以太幀是被接收或被遺棄。在從ONU到OLT的上行方向EPON工作于TDMA方式，如圖6所示。每個(gè)ONU的發(fā)送時(shí)隙由OLT安排，相互錯(cuò)開，使得各個(gè)ONU的數(shù)據(jù)包（包含1個(gè)或多個(gè)以太幀）匯合到公共光纖的時(shí)候，不會(huì)發(fā)生互相碰撞。在入網(wǎng)注冊(cè)以后，每個(gè)ONU在OLT安排的時(shí)隙報(bào)告自己的用戶數(shù)據(jù)隊(duì)列情況（服務(wù)等級(jí)、隊(duì)列長(zhǎng)度等），OLT根據(jù)各個(gè)ONU的報(bào)告及既定策略給每個(gè)ONU安排發(fā)送時(shí)隙的起點(diǎn)和長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配。

　　由此可見，EPON與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)以太網(wǎng)是點(diǎn)到點(diǎn)（Peerto Peer）的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，而EPON是點(diǎn)到多點(diǎn)的主從網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)千兆以太網(wǎng)工作于點(diǎn)到點(diǎn)的連續(xù)光傳輸模式，在收發(fā)兩個(gè)方向上有連續(xù)的數(shù)據(jù)比特流，因此接收端的定時(shí)、判決等操作容易實(shí)現(xiàn)。EPON的上行運(yùn)行則頗為不同，由于各個(gè)ONU的光發(fā)送機(jī)輪流發(fā)送，OLT光接收機(jī)收到的是突發(fā)的數(shù)據(jù)包，而且由于各個(gè)ONU的地理位置不同，發(fā)自不同ONU的光信號(hào)在到達(dá)OLT時(shí)強(qiáng)弱可能懸殊很大，到達(dá)延時(shí)也不同，這就要求OLT的光接收機(jī)必須工作于突發(fā)模式，能在光信號(hào)到達(dá)的800ns時(shí)間內(nèi)完成時(shí)鐘恢復(fù)、自動(dòng)判決門限設(shè)置，并進(jìn)行測(cè)距和延時(shí)補(bǔ)償。

　　為實(shí)現(xiàn)TDMA通信，EPON的802.3ah協(xié)議棧對(duì)千兆以太網(wǎng)協(xié)議棧作了修改和擴(kuò)展。如圖7所示，802.3ah協(xié)議棧增添了多點(diǎn)MAC控制（Multi-Point MAC Control）、運(yùn)行管理維護(hù)（OAM）、點(diǎn)到點(diǎn)仿真（PtP Emulation）三個(gè)子層。實(shí)現(xiàn)802.3ah協(xié)議棧的IC芯片開始問(wèn)世。

　　圖7 IEEE802.3ah協(xié)議棧

　　EPON是一種新興的、面向未來(lái)的寬帶接入技術(shù)，它結(jié)合了Ethernet技術(shù)的簡(jiǎn)單性、光傳輸?shù)母邘挘约包c(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的低成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的、可控制的、多業(yè)務(wù)的寬帶接入。

　　同期又出現(xiàn)了工作于波分多址方式的WDM-PON。

　　由于以太網(wǎng)具有協(xié)議簡(jiǎn)單和市場(chǎng)普及率高的優(yōu)勢(shì)，在各種FTTH方式中，以太無(wú)源光網(wǎng)（EPON）無(wú)疑是最經(jīng)濟(jì)的、應(yīng)用前景最好的方式，將在FTTH的逐步實(shí)施過(guò)程中扮演重要的角色。

　　（5）在一根入戶光纖中融合數(shù)據(jù)、電視、電話三大類業(yè)務(wù)的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)以EPON為基礎(chǔ)，采用粗間隔波分復(fù)用技術(shù)，人們可以容易地將射頻電視信號(hào)疊加在統(tǒng)一光纖物理構(gòu)造中。如圖8所示，CATV信號(hào)用1550nm波長(zhǎng)的光發(fā)送機(jī)發(fā)送，經(jīng)摻鉺光纖放大器（EDFA）放大，再通過(guò)WDM合波器在OLT的線路側(cè)與1490nm波長(zhǎng)的EPON下行光波混合。在ONU的線路側(cè)，CATV光信號(hào)通過(guò)WDM分波器與EPON的下行光波分離，被CATV光接收機(jī)還原為CATV信號(hào)。這種把EPON和CATV網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)的物理基礎(chǔ)還在于兩種網(wǎng)絡(luò)都是一點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，可以設(shè)計(jì)成具有同一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖9所示。

　　圖9 EPON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?

　　在EPON上疊加TDM電話信號(hào)有兩種方法。一種是帶內(nèi)方法，將E1數(shù)字信號(hào)（30路電話）封裝進(jìn)以太幀，與數(shù)據(jù)信號(hào)一道傳送。另一種是帶外方法，把E1數(shù)字信號(hào)與以太數(shù)據(jù)信號(hào)在物理層復(fù)接，然后通過(guò)EPON的光路發(fā)送。這個(gè)方法的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是TDM信號(hào)不占用以太數(shù)據(jù)的帶寬，也不需要打包、排優(yōu)先級(jí)、緩存和流量管理，其結(jié)果是一個(gè)組合的Ethernet/TDM平臺(tái)，比實(shí)現(xiàn)VoIP和TDMoIP簡(jiǎn)單和價(jià)廉，而且完全保證電話業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）。

　　三、FTTH終于啟動(dòng)

　　經(jīng)過(guò)十余年的彷徨，F(xiàn)TTH終于提上了世界上各國(guó)的議事日程。

　　日本一馬當(dāng)先，吹起了FTTH的號(hào)角。2002年1月FTTH戶數(shù)只有1.2萬(wàn)戶，第3季度發(fā)展到10萬(wàn)戶，2003年3月已超過(guò)26萬(wàn)戶，到2003年7月FTTH戶數(shù)達(dá)到了53.1萬(wàn)戶，年終達(dá)到了100萬(wàn)戶?，F(xiàn)在每一季度增加150萬(wàn)戶，呈爆炸式增長(zhǎng)。日本政府的IT戰(zhàn)略總部在2001年1月宣布了“電子日本戰(zhàn)略”，其目標(biāo)是：在五年內(nèi)使日本成為世界上最先進(jìn)的IT國(guó)家。計(jì)劃建立一個(gè)超高速的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，使所有需要它的居民都能以可負(fù)擔(dān)的費(fèi)率享有30-100Mb/s的超高速接入，達(dá)到至少為3000萬(wàn)家庭提供高速接入，為1000萬(wàn)家庭提供超高速接入，其中773萬(wàn)家庭用光纖接入。日本寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展計(jì)劃如圖10所示。

　　圖10 日本各種寬帶用戶的數(shù)量

　　美國(guó)現(xiàn)在已有FTTH戶數(shù)5萬(wàn)，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到2003年日本的規(guī)模。美國(guó)的Cable Modem用戶數(shù)超過(guò)ADSL用戶數(shù)幾乎一倍，電信運(yùn)營(yíng)商看好EPON，把它作為擴(kuò)大寬帶用戶，以便勝過(guò)CATV公司的新一代技術(shù)手段。最近美國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商—南方貝爾、SBC、Verizon已經(jīng)聯(lián)合部署FTTH計(jì)劃，并決定于2004年春天啟動(dòng)在猶他州鹽湖城等18個(gè)城市的大規(guī)模的FTTH現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和商用。這項(xiàng)工程計(jì)劃耗資4.7億美元，是世界上最雄心勃勃的敷設(shè)光纜的行動(dòng)。另外在加州的Truckee、Sacramento等城市，F(xiàn)TTH的工程也在計(jì)劃之中。

　　韓國(guó)現(xiàn)在是世界上寬帶網(wǎng)絡(luò)入戶率最高的國(guó)家（約20%），F(xiàn)TTH正在啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2004年會(huì)在光州市開始試點(diǎn)。他們發(fā)展FTTH將對(duì)世界寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展具有進(jìn)一步的示范意義。

　　在歐洲，意大利已有14.5萬(wàn)FTTH用戶。瑞典有24.5萬(wàn)FTTH用戶。荷蘭正在鹿特丹和阿姆斯特丹實(shí)施兩個(gè)FTTH工程，共有用戶約60萬(wàn)戶。在澳洲，澳大利亞有18個(gè)與FTTH有關(guān)的項(xiàng)目正在實(shí)施，并有FTTH的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

　　四、中國(guó)怎么辦？

　　世界寄望中國(guó)。為世界光產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)商帶來(lái)希望的主要地區(qū)之一是中國(guó)。

　　中國(guó)已成為世界上寬帶接入網(wǎng)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。到2003年底，中國(guó)電信和網(wǎng)通已擁有寬帶用戶1000萬(wàn)戶。中國(guó)電信的目標(biāo)是建成適合全業(yè)務(wù)需求的、靈活可靠的寬帶接入網(wǎng)。力爭(zhēng)到2005年，中國(guó)電信的寬帶用戶數(shù)達(dá)到2000萬(wàn)戶。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，中國(guó)電信的規(guī)劃已提出：繼續(xù)大力推進(jìn)接入網(wǎng)光纖化的進(jìn)程，使光節(jié)點(diǎn)盡量靠近用戶，在城市實(shí)現(xiàn)光纖到路邊、光纖到小區(qū)、光纖到大樓，部分發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)村實(shí)現(xiàn)光纖到鄉(xiāng)鎮(zhèn)和人口密集、經(jīng)濟(jì)條件好的村落；大力發(fā)展ADSL接入；積極推進(jìn)以太網(wǎng)接入；對(duì)于其他寬帶接入方式（包括VDSL、FTTH等），中國(guó)電信將密切關(guān)注研究的進(jìn)展，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和發(fā)展需要，選擇適當(dāng)?shù)男录夹g(shù)開展網(wǎng)上試驗(yàn)。廣東省電信公司已于2002年制定了發(fā)展EPON業(yè)務(wù)的規(guī)劃。北京電信即將進(jìn)行EPON試驗(yàn)，已決定為2008年奧運(yùn)會(huì)建立FTTH小區(qū)。

　　中國(guó)廣電到2002年擁有了覆蓋一億戶家庭的光纖同軸混合網(wǎng)（HFC），后者已雙向化的部分約有10%。各大中城市又與HFC網(wǎng)并列建立了規(guī)模不等的IP城域網(wǎng)和以太局域網(wǎng)，采用5類線入戶。為了發(fā)展數(shù)字電視主業(yè)務(wù)，國(guó)家廣電總局規(guī)劃，到2005年，基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的有線電視本地網(wǎng)絡(luò)要達(dá)到300個(gè)以上，用戶規(guī)模達(dá)到3000萬(wàn)戶。2010年要在東部發(fā)達(dá)地區(qū)基本普及數(shù)字電視。

　　長(zhǎng)城寬帶計(jì)劃的在3-5年內(nèi)將寬帶用戶數(shù)擴(kuò)大到1000萬(wàn)戶。

　　綜上所述，未來(lái)3－5年內(nèi)中國(guó)的寬帶接入網(wǎng)用戶數(shù)將達(dá)到6000萬(wàn)戶的規(guī)模，估計(jì)其中以太網(wǎng)的戶數(shù)可占50%，這是FTTH的潛在市場(chǎng)。但是和光纖到家的世界新趨勢(shì)相對(duì)照，中國(guó)光通信科技界、工業(yè)界、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和政府部門對(duì)FTTH的認(rèn)識(shí)還是貧乏或粗淺的，較多的注意力放在了高速骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，而太少的注意力放在寬帶接入網(wǎng)。殊不知，現(xiàn)在信息瓶頸不在核心網(wǎng)而在于接入網(wǎng)。核心網(wǎng)技術(shù)超前于社會(huì)需求，而接入網(wǎng)技術(shù)落后于社會(huì)需求，這已經(jīng)是世界通病。

　　不能對(duì)FTTH的世界新趨勢(shì)視而不見。不要停留在“FTTH還很遙遠(yuǎn)”的舊思維上。

　　在21世紀(jì)中國(guó)廣播電視行業(yè)正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和各種新技術(shù)的挑戰(zhàn)。有線電視的HFC網(wǎng)雖已覆蓋1億家庭，但網(wǎng)絡(luò)的雙向化遇到了很大的困難，進(jìn)展緩慢。許多城市的廣電部門寧肯用光纖、路由器、以太交換機(jī)另建一個(gè)IP網(wǎng)，用5類線入戶，而不愿斥巨資去改造同軸電纜網(wǎng)。這就是說(shuō)實(shí)際上我們的許多廣電部門都擁有了HFC網(wǎng)和以太網(wǎng)兩種接入手段（分立的A、B平臺(tái)）。當(dāng)進(jìn)一步的發(fā)展要求HFC網(wǎng)縮小光節(jié)點(diǎn)規(guī)模的時(shí)候，廣電人完全有可能采用融合電視業(yè)務(wù)的EPON新技術(shù)而將A、B平臺(tái)統(tǒng)一起來(lái)。統(tǒng)一之后，同軸電纜在戶外將被取消，一根光纖通給家庭，用戶傳輸設(shè)備是一個(gè)具有RJ45數(shù)據(jù)接口、F型射頻電視接口、RJ11電話接口的ONU，它實(shí)際上起一個(gè)住宅網(wǎng)關(guān)的作用。在這樣的系統(tǒng)中取消了傳統(tǒng)的射頻放大器和Cable Nodem，ADSL也無(wú)用武之地。機(jī)頂盒則被集成進(jìn)了電視機(jī)。用戶終端設(shè)備是電腦、電視機(jī)和電話機(jī)。這是何等的經(jīng)濟(jì)，何等的簡(jiǎn)潔和何等的功能強(qiáng)大??！而要達(dá)到這一美好境界，廣電人需要更新思路，對(duì)FTTH新技術(shù)要不排斥（不要以為EPON僅是電信的事）和勤學(xué)習(xí)。在當(dāng)前的HFC網(wǎng)擴(kuò)充改造中特別要注意，下行廣播電視光波長(zhǎng)一定要轉(zhuǎn)換為1550nmn，以便把1490nm /1310nm波長(zhǎng)留給雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　
摘自　光纖新聞網(wǎng)