光纖通信論文+光纖接入技術(shù)

光纖通信論文+光纖接入技術(shù)PAGEPAGE9FTTH的最新進(jìn)展與趨勢(shì)摘要：光纖到家庭(FTTH)一直是光纖接入不斷追求和探索的技術(shù)方向，隨著國(guó)家政策的扶持、運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)的需要、對(duì)收入的追求，以及設(shè)備本身價(jià)格的下降，F(xiàn)TTH出現(xiàn)可迅速發(fā)展的勢(shì)頭.文章綜述了FTTH所走過(guò)的歷程和最新進(jìn)展，分析了FTTH發(fā)展的主要解決方案，并對(duì)FTTH的發(fā)展趨勢(shì)提出了自己的觀點(diǎn).

關(guān)鍵詞：光纖通信；光纖到家庭；寬帶接入；光接入網(wǎng)光纖到家庭(FTTH)是20年來(lái)人們不斷追求的夢(mèng)想和探索的技術(shù)方向，但由于成本、技術(shù)、需求等方面的障礙，至今還沒(méi)有得到大規(guī)模推廣與發(fā)展。然而，這種局面最近有了很大的改觀，由于政策上的扶持和技術(shù)本身的發(fā)展，在沉寂多年后，F(xiàn)TTH網(wǎng)再次成為熱點(diǎn)，步入快速發(fā)展期。新技術(shù)、新設(shè)備、新的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃不斷推出，引起了業(yè)界的關(guān)注。很多有識(shí)之士把FTTH網(wǎng)(特別是光纖到家、光纖到駐地)視為光通信市場(chǎng)復(fù)蘇的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。預(yù)計(jì)今后幾年，F(xiàn)TTH網(wǎng)還將會(huì)有更大的發(fā)展。1.FTTH的發(fā)展歷程與最新進(jìn)展

FTTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的一種最終形式，光纖接入網(wǎng)(統(tǒng)稱FTTx)以光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的位置所在，分為FTTH、光纖到大樓(FTTB)、光纖到駐地(FTTP)和光纖到路邊(FTTC)等幾種情況。光纖接入網(wǎng)的正式名稱是光纖用戶環(huán)路(FITL，F(xiàn)iberintheloop)，對(duì)于住宅或者建筑物來(lái)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(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)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)。

日本是世界上對(duì)FTTH最熱衷的國(guó)家，在FTTH上一直非常領(lǐng)先，他們于20世紀(jì)90年代初曾經(jīng)發(fā)布過(guò)覆蓋全國(guó)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(guò)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(méi)有變化。

日本是全球FTTH發(fā)展最好的國(guó)家，截至2003年6月30日，用戶為45.8萬(wàn)，并且有加速發(fā)展的趨勢(shì)。表1是日本總務(wù)省對(duì)包括FTTH及各種寬帶接入網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按照發(fā)展趨勢(shì)，到2005年以后，光纖接入將超過(guò)數(shù)字用戶線(DSL)。表1日本總務(wù)省的寬帶網(wǎng)統(tǒng)計(jì)

2.光纖接入網(wǎng)基本概念和模型

光纖在接入網(wǎng)中也占有傳輸媒介的主導(dǎo)位置，特別是當(dāng)帶寬成為業(yè)務(wù)瓶頸的時(shí)候。光纖接入是指局端與用戶之間以光纖作為傳輸媒體。在光接入網(wǎng)（OAN）中若光配線網(wǎng)（ODN）全部由無(wú)源器件組成，不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，則這種光接入網(wǎng)就是PON。根據(jù)技術(shù)體制，則可分為PDH光接入技術(shù)、SDH光接入技術(shù)、ATM光接入技術(shù)和以太網(wǎng)光接入技術(shù)等。圖1是OAN的參考配置。光線路終端(OLT)為ODN提供網(wǎng)絡(luò)接口并連至一個(gè)或多個(gè)ODN.ODN為OLT和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)提供傳輸手段。ONU為OAN提供用戶側(cè)接口并和ODN相連。PON中不同ONU與OLT的距離相差較大，如何解決到達(dá)OLT光信號(hào)強(qiáng)度的巨大偏差問(wèn)題。如何解決非授權(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(wèn)題。EPON中帶寬共享和動(dòng)態(tài)帶寬分配的處理。如何解決窄帶話音和寬帶業(yè)務(wù)在EPON中的兼容等。

3.3GPON的FTTH解決方案

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1Gbit/s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(guó)家運(yùn)營(yíng)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ITUT的標(biāo)準(zhǔn)之一；反過(guò)來(lái)又成為提議和開(kāi)發(fā)GPON解決方案的基礎(chǔ)。這說(shuō)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(yíng)商驅(qū)動(dòng)的解決方案，是值得產(chǎn)品用戶信賴的。在GSR文檔中所列舉的要求主要有以下幾點(diǎn)：

(1)支持全方位服務(wù)—包括話音（TDM、PDH和SONET/SDH）、Ethernet（10/100BaseT）、ATM、專線等等。

(2)物理覆蓋至少20km，協(xié)定內(nèi)邏輯支持范圍60km。

(3)支持同一種協(xié)定下的多種速率模式，包括同步622Mbit/s、同步1.25Gbit/s、以及不同步的下行2.5Gbit/s、上行1.25Gbit/s及更多（將來(lái)可達(dá)到同步2.5Gbit/s）。

(4)針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的服務(wù)管理需提供OAM&P（Operation、Administration、Provisioning）的能力。

(5)針對(duì)PON下行流量是以廣播傳送之特點(diǎn)，提供協(xié)定層的安全保護(hù)機(jī)制。

采用通用組幀程序（GFP）將各種業(yè)務(wù)流（包括TDM和分組）封裝在長(zhǎng)度為125ns的幀中；高效無(wú)開(kāi)銷地傳輸原始TDM業(yè)務(wù)流。由于GFP提供了一種簡(jiǎn)單、有效的在同步傳輸網(wǎng)上傳輸不同業(yè)務(wù)的方法，是一個(gè)理想的GPONTC層的協(xié)議。此外，GFP采用標(biāo)準(zhǔn)的SONET8kHz（125ns）幀，能很好地支持TDM業(yè)務(wù)。長(zhǎng)期以來(lái)，困擾FTTH大規(guī)模推廣的主要問(wèn)題之一，就是FTTH的費(fèi)用。從目前的情況來(lái)看，F(xiàn)TTH的建設(shè)成本已降到100$/戶以下。日本的NTT公司對(duì)FTTH使用100Mbit/s以太網(wǎng)接口的用戶，所收取的月租費(fèi)是11000日元，而日本東京電力公司的FTTH用戶每月只須交9800日元，這種資費(fèi)對(duì)于日本的家庭來(lái)說(shuō)是相當(dāng)便宜的了。據(jù)調(diào)查，我國(guó)大部分家庭的承受能力在80～100元之間。因此FTTH的推廣開(kāi)始受到許多國(guó)家的政府和許多運(yùn)營(yíng)公司的重視，將逐步形成建設(shè)的高潮。

光纖接入網(wǎng)在面世20年以后，終于邁開(kāi)大步向前發(fā)展。國(guó)外咨詢機(jī)構(gòu)IDC的最新預(yù)測(cè)表明，全球光纖接入用戶數(shù)將從2002年的16．8萬(wàn)增長(zhǎng)到2007年的2億，將占到寬帶用戶的9.9％。光纖接入這個(gè)夢(mèng)想正在一步步走向現(xiàn)實(shí)。但奇怪的是，在FTTH發(fā)達(dá)的日本等國(guó)，PON在光接入網(wǎng)中所占的比例并不大，倒是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖接入成為主流。這是我們?cè)陉P(guān)注GPON的發(fā)展時(shí)必須進(jìn)一步思考的問(wèn)題。

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新一代光纖通信與同步網(wǎng)原理與發(fā)展[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社.FTTH的發(fā)展發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)FTTH的看法不完全相同：美國(guó)AT&T認(rèn)為FTTH市場(chǎng)較小，在OFC2003宣稱：FTTH在20-50年后才有市場(chǎng)。美國(guó)運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極，要在10-12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。但FTTH是信息社會(huì)的需求，困擾FTTH大規(guī)模推廣的主要問(wèn)題之一，就是FTTH的費(fèi)用。從目前的情況來(lái)看，F(xiàn)TTH的建設(shè)成本已降到100?/戶以下。日本的NTT公司對(duì)FTTH使用100Mbit/s以太網(wǎng)接口的用戶，所收取的月租費(fèi)是11000日元,而日本東京電力公司的FTTH用戶每月只須交9800日元，這種資費(fèi)對(duì)于日本的家庭來(lái)說(shuō)是相當(dāng)便宜的了。據(jù)調(diào)查，我國(guó)大部分家庭的承受能力在80~100元之間。因此FTTH的推廣開(kāi)始受到許多國(guó)家的政府和許多運(yùn)營(yíng)公司的重視，將逐步形成建設(shè)的高潮。中國(guó)城市每年的舊城改造和新建房屋達(dá)到了20多億平方米，至少可以容納2000萬(wàn)戶新居或數(shù)百萬(wàn)個(gè)企業(yè)，為寬網(wǎng)建設(shè)提供了幾乎海量的物理?xiàng)l件。中國(guó)擁有亞洲最多的寬帶用戶及最低的家庭寬帶普及率（3%），以及6500多萬(wàn)窄帶用戶群，為FTTH的快速發(fā)展提供了豐富的人口資源。人們隨時(shí)隨地辦公、學(xué)習(xí)、生活、購(gòu)物、娛樂(lè)的需求是必然趨勢(shì)，建設(shè)安全的全光信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以提升為國(guó)家戰(zhàn)略；IPTV產(chǎn)業(yè)的興起給一味蕭條的固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)注入了一針強(qiáng)心劑；借助北京奧運(yùn)圣火與上海世博會(huì)的東風(fēng)等等，都給FTTH的規(guī)模商用帶來(lái)了前所未有的市場(chǎng)機(jī)遇和現(xiàn)實(shí)需求。2007-2008年在中國(guó)FTTH已開(kāi)始推廣。不過(guò)也有些大城市的所謂中心商業(yè)區(qū)CBD，有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)力量，現(xiàn)在已經(jīng)采用光纖到住地FTTP來(lái)建設(shè)。總的來(lái)說(shuō)，目前中國(guó)的FTTH處于試點(diǎn)階段。廣播商為加快發(fā)展數(shù)字電視的進(jìn)程，發(fā)展VOD點(diǎn)播電視，需要對(duì)電纜電視網(wǎng)雙向改造，如果采用光纖網(wǎng)，可更充分地適應(yīng)未來(lái)的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2-3倍。過(guò)去由于FTTH成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來(lái)，只有少量的試驗(yàn)。近來(lái)，由于光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低，加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。.1FTTHFTTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的一種最終形式，光纖接入網(wǎng)（統(tǒng)稱FTTx）以光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的位置所在,分為FTTH、光纖到大樓（FTTB）、光纖到駐地（FTTP）和光纖到路邊（FTTC）等幾種情況?，F(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)有一定優(yōu)勢(shì)。與FTTH相比價(jià)格便宜利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡(jiǎn)單，對(duì)于目前1Mbps-500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。對(duì)于不久的將來(lái)要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù)，如：網(wǎng)上教育，網(wǎng)上辦公，會(huì)議電視，網(wǎng)上游戲，遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視，上下行傳輸不對(duì)稱的業(yè)務(wù)，ADSL就難以滿足。尤其是HDTV，目前其傳輸速率需19.2Mbps。通常認(rèn)為對(duì)QoS有所保證的ADSL的最高傳輸速率是2Mbps，難以傳輸HDTV?？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動(dòng)力。即HDTV業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí)，非FTTH不可。光纖接入網(wǎng)的正式名稱是光纖用戶環(huán)路（FITL,Fiberintheloop），各種光纖接入技術(shù)都可能用作FTTH的解決方案。根據(jù)技術(shù)體制,則可分為PDH光接入技術(shù)、SDH光接入技術(shù)、ATM光接入技術(shù)和以太網(wǎng)光接入技術(shù)等。對(duì)于住宅或者建筑物來(lái)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(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)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)。有源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品有初期的SLIC（SubscriberLineInterfaceCircuit）和后來(lái)的DLC（DigitalLoopCarrier）、IDLC（IntegratedDigitalLoopCarrier）等,國(guó)際電信聯(lián)盟提出的基于PDH的靈活復(fù)用和基于SDH的靈活復(fù)用也屬于有源光接入技術(shù)。現(xiàn)在也有把波分復(fù)用（WDM）技術(shù)用于光接入網(wǎng)的。實(shí)際上，包括目前應(yīng)用較廣泛的點(diǎn)到點(diǎn)（PTP）的MC，都屬于有源光纖接入。近來(lái)無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN