無源光網(wǎng)絡(luò)：譜寫FTTH應(yīng)用新篇章

 
　　近年來，我國在接入網(wǎng)建設(shè)方面已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)步，以ADSL為主的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)從根本上實(shí)現(xiàn)了“最后一公里”的寬帶化。然而，隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展以及寬帶接入覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，并且考慮到未來用戶的帶寬需求，現(xiàn)有的DSL只能是一種基于銅線的過渡方案，并沒有從根本上解決未來接入的帶寬問題。為此，我國運(yùn)營商開始了FTTH的試商用，包括在武漢、成都等地，都已經(jīng)開展了FTTH試商用網(wǎng)的建設(shè)。例如，北京通信已經(jīng)在多個(gè)小區(qū)建成了FTTH的網(wǎng)絡(luò)。由此可以看出，我國FTTH的推進(jìn)已經(jīng)呈現(xiàn)出加速的勢(shì)頭。目前，在已經(jīng)進(jìn)行的FTTH項(xiàng)目中，主要采用了PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷成熟，PON有望在今后FTTH的建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

　　FTTH從發(fā)展遠(yuǎn)景成為現(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)

　　FTTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的一種最終形式。光纖接入網(wǎng)以光網(wǎng)絡(luò)單元的位置所在，分為FTTH、FTTB（光纖到大樓）、FTTP（光纖到駐地）和FTTC（光纖到路邊）等幾種情況，統(tǒng)稱FTTx。對(duì)于住宅或者建筑物來講，用光纖連接用戶主要有兩種方式：一種是用光纖直接連接每個(gè)家庭或大樓；另一種是采用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用分光器把光信號(hào)進(jìn)行分支，一根光纖為多個(gè)用戶提供服務(wù)。在FTTH發(fā)展的初期，光器件以及用戶端設(shè)備的價(jià)格比較貴，而FTTH是面向廣大用戶的，對(duì)價(jià)格比較敏感，因此FTTH一直發(fā)展緩慢。但是近年來，在日本等國家的努力推動(dòng)下，F(xiàn)TTH商用規(guī)模不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了FTTH產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。在我國，曾一度陷于“應(yīng)用規(guī)模小”和“單機(jī)成本高”的困境中，但由于寬帶業(yè)務(wù)需求不斷增長，一些運(yùn)營商已經(jīng)開始FTTH的試商用，使FTTH逐漸從“遠(yuǎn)期規(guī)劃”變?yōu)椤艾F(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)”。

　　日本是世界上對(duì)FTTH最熱衷的國家，也是發(fā)展最好的國家。他們于20世紀(jì)90年代初曾經(jīng)發(fā)布過覆蓋全國的宏偉的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B－ISDN）計(jì)劃，其中接入網(wǎng)主要采用FTTH．NTT曾經(jīng)設(shè)想通過著名的π系統(tǒng)將廣大用戶接入，并期望在2000年實(shí)現(xiàn)光纖到家。但是，由于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的原因，日本的B－ISDN計(jì)劃在20世紀(jì)90年代中期推遲并被隨后的E－Japan等計(jì)劃所代替。盡管如此，日本在光接入網(wǎng)上的領(lǐng)先程度一直沒有變化。

　　PON成為當(dāng)前FTTH首選方案

　　PON技術(shù)始于20世紀(jì)80年代初，目前市場(chǎng)上的PON產(chǎn)品按照其采用的技術(shù)，主要分為APON／BPON（ATMPON／寬帶PON）、EPON（以太網(wǎng)PON）和GPON（千兆比特PON）。EPON是基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡(luò)的高帶寬，是實(shí)現(xiàn)FTTH眾多技術(shù)中“性價(jià)比”最高的一種。隨著EPON國際標(biāo)準(zhǔn)即IEEE802．3ah在2004年的正式發(fā)布，EPON的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)吸引了眾多廠商的積極參與，從EPON的核心芯片、光模塊到系統(tǒng)，EPON的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日趨成熟。

　　EPON是由IEEE802．3工作組在2000年11月成立的EFM（EthernetintheFirstMile）研究小組提出的。EPON是幾個(gè)最佳的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合體。EPON以以太網(wǎng)為載體，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，下行速率目前可達(dá)到10Gbps，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。另外，EPON也提供一定的運(yùn)行維護(hù)和管理（OAM）功能。和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比，EPON主要增加了兩部分功能：位于媒體接入控制（MAC）層之下的仿真子層和被作為MAC層一部分的多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）。仿真子層使得下面的點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在協(xié)議上層看來像是多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，這一點(diǎn)是通過在每一個(gè)分組的開始加上邏輯鏈路標(biāo)志（LLID）以取代2個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的。

　　EPON技術(shù)和現(xiàn)有的設(shè)備具有很好的兼容性。而且EPON還可以輕松實(shí)現(xiàn)帶寬到10Gbps的平滑升級(jí)。新發(fā)展的QoS技術(shù)使以太網(wǎng)對(duì)語音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的支持成為可能。這些技術(shù)包括全雙工支持、優(yōu)先級(jí)和VLAN等。但目前以太網(wǎng)支持多業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)還沒有形成，它對(duì)非數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是TDM業(yè)務(wù)還不能很好地支持。另外，和GPON相比它的傳輸效率較低。

　　因?yàn)镻ON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的物理和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是點(diǎn)到點(diǎn)的協(xié)議，如何在點(diǎn)到多點(diǎn)的EPON中傳送點(diǎn)到點(diǎn)的以太網(wǎng)協(xié)議，是以太網(wǎng)應(yīng)解決的技術(shù)問題。此外，還需要解決的問題包括：點(diǎn)到多點(diǎn)的光系統(tǒng)中突發(fā)模式傳送的問題；PON中不同ONU與OLT的距離相差較大，需要解決到達(dá)OLT光信號(hào)強(qiáng)度的巨大偏差問題，解決非授權(quán)ONU的累積噪聲對(duì)授權(quán)ONU發(fā)出的光信號(hào)的干擾問題；EPON中帶寬共享和動(dòng)態(tài)帶寬分配的處理問題；窄帶話音和寬帶業(yè)務(wù)在EPON中的兼容等問題。

　　相對(duì)而言，GPON技術(shù)可以更好地解決這些問題。2001年，F(xiàn)SAN組啟動(dòng)了另外一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gbps的PON網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)工作被稱為GigabitPON（GPON）。GPON除了支持更高的速率之外，還要以很高的效率支持多種業(yè)務(wù)，提供豐富的OAM＆P功能和良好的擴(kuò)展性。大多數(shù)先進(jìn)國家運(yùn)營商的代表，提出一整套“吉比特業(yè)務(wù)需求”（GSR）文檔，作為提交ITU－T的標(biāo)準(zhǔn)之一；反過來又成為提議和開發(fā)GPON解決方案的基礎(chǔ)。這說明GPON是一種按照消費(fèi)者的準(zhǔn)確需求設(shè)計(jì)、由運(yùn)營商驅(qū)動(dòng)的解決方案，是值得用戶信賴的。它支持全方位服務(wù)，包括話音（TDM、PDH和SONET／SDH）、以太網(wǎng)（10／100BaseT）、ATM、專線等。

　　作為PON技術(shù)的兩大代表，EPON和GPON技術(shù)在成本投入、支持速率等方面各有優(yōu)劣。和GPON技術(shù)相比，EPON的技術(shù)門檻較低，核心芯片的設(shè)計(jì)難度較低，目前已經(jīng)有不少芯片廠商加入了EPON芯片設(shè)計(jì)的陣營，其產(chǎn)業(yè)鏈更成熟。但是，GPON在技術(shù)上更具優(yōu)勢(shì)，它能支持多種速率等級(jí)，可支持上下行不對(duì)稱速率，上行不一定要支持1Gbit以上速率，因此與EPON只能支持對(duì)稱1Gbit單一速率相比，GPON的光器件選擇余地更大。另外，GPON不僅能像EPON那樣支持ClassA和B的ODN等級(jí)，還能支持ClassC，因此可支持高達(dá)128的分路比和長達(dá)20km的傳輸距離。GPON無論是在傳輸匯聚層還是在業(yè)務(wù)適配層的效率都是最高的，因此其在總效率和等效系統(tǒng)成本方面都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。有關(guān)專家認(rèn)為，隨著GPON技術(shù)的逐漸成熟，價(jià)格不太敏感但對(duì)技術(shù)有高要求的商業(yè)用戶將真正成為GPON的用戶群。所以，在今后一兩年內(nèi)，基于這兩種技術(shù)的產(chǎn)品的市場(chǎng)定位可能有所不同，從長遠(yuǎn)看，如果GPON能夠在產(chǎn)業(yè)化方面取得突破性進(jìn)展，市場(chǎng)空間更大。

　　最近，市場(chǎng)調(diào)查企業(yè)Infonetics研究公司最新報(bào)告顯示，全球無源光網(wǎng)絡(luò)硬件市場(chǎng)收入去年達(dá)到6．19億美元，并將在2009年增長到20億美元。隨著以IPTV為代表的寬帶應(yīng)用的迅速發(fā)展，F(xiàn)TTH的商用化步伐將不斷加快，從而為無源光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的發(fā)展帶來廣闊的空間。

作者：方元　摘自：中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)-人民郵電報(bào)