帶寬“瓶頸”亟待突破 FTTH再成業(yè)界熱點

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

1.發(fā)展FTTH的驅(qū)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(yè)競爭的需要、設(shè)備成本的下降等，但最主要的驅(qū)動力是市場需求。

　　隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們越來越意識到網(wǎng)絡(luò)的接入部分(最后1km)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(nèi)部傳送速率已達到32Gb/s，而作為接入部分的另一頭，城域網(wǎng)或長途網(wǎng)的每波長速率也已達到2.5～10Gb/s。它們都比接入部分高出至少3個數(shù)量級。所以，只有突破接入部分的帶寬“瓶頸”，才能使整個網(wǎng)絡(luò)有效發(fā)揮寬帶的作用，真正推動寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，給運營商帶來經(jīng)濟效益和社會效益。

　　用數(shù)字用戶線(DSL)和電纜調(diào)制解調(diào)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(zhì)量。許多寬帶應(yīng)用，特別是視頻應(yīng)用，用DSL或Cable Modem難以支持。例如，視頻點播(VOD)業(yè)務(wù)，如果用戶要用數(shù)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(wǎng)來為數(shù)據(jù)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(fā)生了由于沒有足夠的寬帶接入，結(jié)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(yīng)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75,000Gb/s。因此是FTTH的發(fā)展動力所在。

2.FTTH的體系結(jié)構(gòu)和標準

　　由寬帶接入技術(shù)的演進過程(如圖1所示)可見，FTTH是寬帶接入的最終發(fā)展目標。在它之前，主要使用DSL和混合光纖/同軸電纜(HFC)技術(shù)。FTTH有兩種，一種是點到點入戶結(jié)構(gòu)；另一種是點到多點無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)結(jié)構(gòu)。PON是一種樹狀結(jié)構(gòu)的全光網(wǎng)，可以采用稀疏波分復(fù)用(CWDM)技術(shù)來解決雙向傳輸問題。表1列出了幾種寬帶接入技術(shù)的主要數(shù)據(jù)，其中，寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)(BPON)和千兆比特無源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)基于ATM技術(shù)，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)則基于以太網(wǎng)技術(shù)。

　　普通電話通過1個或多個155Mb/s G.303接口經(jīng)ESS-5交換機接至公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。10/100/1000BaseT以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則通過具有IP over Ethernet接口的路由器接至互聯(lián)網(wǎng)。來自衛(wèi)星或微波線路的電視節(jié)目由于還沒標準化，故既可以以模擬方式也可以以MPEG等數(shù)字方式在PON上傳送。圖2中的分光器現(xiàn)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(jié)構(gòu)現(xiàn)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(xiàn)在實施點到點入戶時光纜已經(jīng)不是問題，主要問題是局端的光電端口數(shù)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(fù)用(TDM)方式服務(wù)于許多用戶，從而使點到點入戶結(jié)構(gòu)實質(zhì)上變成PON。

　　目前，ATM無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)與以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(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(guān)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(shè)備的成本變化趨勢

　　與城域網(wǎng)和長途網(wǎng)相比，接入部分最后1km的成本顯得尤其重要。PON是FTTH的支撐技術(shù)，其光學(xué)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1,550nm激光器(傳頻分復(fù)用的模擬電視)和用于光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的低功率無冷卻激光器。光檢測器及其相關(guān)電子放大器略為便宜一些。

　　在美國平原地區(qū)，按平均用戶線路長度計，PON設(shè)備的每住宅成本約為1,500美元，加上光纖設(shè)施后的總成本約每住宅2,000～2,500美元，故PON設(shè)備成本一般占總成本的55%到75%。由這些數(shù)字可見，目前PON的成本已經(jīng)下降到足以鼓勵運營商用PON技術(shù)來提供三重業(yè)務(wù)，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(yè)務(wù)費率相當于美國住家每月電話、數(shù)據(jù)和有線電視分別定購計費的相加數(shù)額。

　　FTTH的未來市場前景主要取決于光設(shè)備成本的降低程度。有人估算，在FTTH的成本中，局端光電設(shè)備占15%，分配網(wǎng)及其安裝費占40%，用戶駐地光電設(shè)備及其安裝費占45%。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(xiàn)在已降為每端口25美元。與此同時，光纖敷設(shè)的土建工程也越來越機械化，施工越來越方便，再加上現(xiàn)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(shè)備，這意味著新業(yè)務(wù)和新協(xié)議的引入可以很快很經(jīng)濟地在兩端完成，不必在全線進行。總之，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(jīng)與銅線寬帶接入網(wǎng)相當，甚至更低了。這也是目前FTTH加快發(fā)展的一個重要原因。

4.FTTH的現(xiàn)狀與市場發(fā)展趨勢

　　日本是世界上對FTTH最熱心的國家，在FTTH應(yīng)用上一直處于領(lǐng)先地位。早在20世紀90年代初日本就提出了在2000年實現(xiàn)FTTH的構(gòu)想。由于技術(shù)與經(jīng)濟的原因，日本的FTTH計劃一度受阻，但在隨后的e-Japan戰(zhàn)略中仍得到了貫徹。到2003年底，日本寬帶基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的實際結(jié)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(jīng)占據(jù)相當份量，今后的份額將越來越大。圖3是日本總務(wù)省對包括光纖到家的各種寬帶接入網(wǎng)的預(yù)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(fā)展領(lǐng)先除了政府主導(dǎo)，運營商積極響應(yīng)的原因之外，還有網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)方面的原因。日本網(wǎng)絡(luò)中的用戶環(huán)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(shù)方面，日本開發(fā)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(wǎng)技術(shù)，為部署FTTH較早地提供了技術(shù)條件。

　　美國在寬帶和FTTH建設(shè)方面并不領(lǐng)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(fā)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15km，不像許多小國家用戶離端局的距離僅1km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(shè)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(shù)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(xù)發(fā)展的需要，美國在管制和稅收方面已經(jīng)或正在推出一些有利于促進在全國范圍安裝寬帶設(shè)施和在農(nóng)村地區(qū)開展服務(wù)的政策。最明顯的是2003年3月美國聯(lián)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(wǎng)采取了不同的管制政策。對DSL要求進行“非綁定”，即要求傳統(tǒng)本地運營商以低價向其競爭對手開放網(wǎng)絡(luò)資源，但對FTTH明確規(guī)定不在“非綁定”之列，也即對新建設(shè)的光纖寬帶接入設(shè)施，本地運營商不必向?qū)κ珠_放或低價租賃。為了宣傳、推動和加速FTTH的發(fā)展，美國還新成立了一個非盈利的組織??FTTH協(xié)會，其成員包括通信公司、計算機公司、網(wǎng)絡(luò)公司，以及應(yīng)用、內(nèi)容與服務(wù)提供商等。

　　到目前為止，美國的FTTH已經(jīng)掀起了第一波建設(shè)高潮，更大的第二波建設(shè)高潮也即將到來。第一波建設(shè)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(chǎn)開發(fā)商、市政當局、國有電力公司、競爭本地運營商(CLEC)和小型傳統(tǒng)本地運營商(ILEC)。房地產(chǎn)開發(fā)商之所以搞FTTH是因為他們發(fā)現(xiàn)，敷設(shè)光纖的成本基本上與敷設(shè)同軸電纜一樣，而設(shè)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(qū)，它們擁有自己的電力公司，路線和電桿都是現(xiàn)成的，在財政上又能得到普遍服務(wù)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(guī)模的國有電力公司，服務(wù)于150萬用戶和許多農(nóng)村居舍。它們也能得到USF的補貼，有些電力公司已經(jīng)擁有原用來監(jiān)視配電系統(tǒng)的光纖，非常有利于FTTH的部署。美國電信業(yè)協(xié)會(TIA)和FTTH協(xié)會最近聯(lián)合宣布，美國的光纖社區(qū)已經(jīng)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(qū)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(qū)貝爾公司：BellSouth、SBC和Verizon。2003年5月底，它們聯(lián)合宣布要采用統(tǒng)一的標準建設(shè)光纖接入網(wǎng)，并聯(lián)合向設(shè)備廠商發(fā)出設(shè)備需求征詢(RFP)，拉開了光纖接入網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)的序幕。它們選擇的是與FTTH相當?shù)墓饫w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(yè)。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(yè)。為此，Verizon將新雇3,000到5,000名員工。圖4是Verzion公司的FTTP建設(shè)示意圖，他們將在新的業(yè)務(wù)開發(fā)地全部建設(shè)FTTP，在已經(jīng)有銅線接入網(wǎng)的地區(qū)，采取重疊網(wǎng)方式建設(shè)FTTP。

　　美國第二波FTTH建設(shè)高潮不僅是美國FTTH能否迅速發(fā)展的關(guān)鍵，而且也是美國ILEC提高競爭力的關(guān)鍵。據(jù)KMI公司預(yù)測，2009年包括設(shè)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(fù)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(shè)高潮的到來，到2009年通信公司的份額將達到70%。

　　歐洲曾經(jīng)是光纖接入網(wǎng)試驗與部署最早的地區(qū)。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(shù)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(jù)Dittberner公司分析，到2013年光纖接入技術(shù)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(qū)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(qū)市場的將近一半(46%)。中國和印度在未來幾年內(nèi)將成為FTTx的主要投資者。在中國，PON的部署已經(jīng)開始。中國網(wǎng)通已采用Salira公司的EPON設(shè)備在北京、長沙開始提供業(yè)務(wù)。長城寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有限公司與日本富士通公司簽署了EPON技術(shù)合作協(xié)議，將在北京等大城市中推廣應(yīng)用，并逐步覆蓋全國范圍。

　　在設(shè)備制造方面，EPON產(chǎn)品的主導(dǎo)公司有2家：Alloptic和Salira。此外，富士通、比瑞利公司也有EPON產(chǎn)品。中國也有一些公司，如北京格林威爾科技發(fā)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(jīng)在用其產(chǎn)品進行試驗。此外，Optical Solutions、Alcatel等BPON的廠家也準備涉足此領(lǐng)域。

5.結(jié)束語

　　光纖接入網(wǎng)在面世20年以后，終于邁開大步向前發(fā)展。國外咨詢機構(gòu)IDC的一份最新預(yù)測表明，全球光纖接入用戶數(shù)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(xiàn)實。

作者：雷震洲　摘自：中國通信器材商務(wù)網(wǎng)