FTTH技术及应用探讨

陶俊燕

【摘要】本文介绍了FTTH技术的发展历程和应用前景， 对FTTH的几种实现方法做了对比分析，重点对APON、EPON以及GPON的实现原理、优缺点及目前应用进行了对比分析。

【关键词】 无源光网络 APON EPON GPON

一、前言

FTTH是一种光纤从通信局端直接延伸到用户家庭的宽带接入方式，传输信号通过有源或者无源汇聚点分/合路至局端，实现每个用户独享一根光纤分支。FTTH技术具备带宽大、数据格式、速率、波长和传输协议透明性高等优点，从众多接入网技术中脱颖而出，成为当前研究的热点[1～3]。

二、FTTH技术的发展机遇

FTTH的概念起源于20世纪90年代，全球范围内FTTH经历了两次发展契机，第一次是在1978年，主要在加拿大、法国和日本市场，第二次是1995年左右，主要是在美国和日本市场[4]。两次发展机遇都因为成本过高和市场需求的缺乏而夭折。从2005年开始，在技术进步和以日本为代表一些国家宏观信息社会社会发展政策和监管政策的驱动下，FTTH进入了第三次发展机遇[5]。

近几年，随着宽带用户的急剧增长和用户对接入带宽的需求大幅增加，以ADSL为主的宽带接入方式难以满足用户的需求。ADSL是建立在铜线基础上的宽带接入技术，铜资源稀缺，而光纤具有资源丰富、传输速率快、传输距离长、价格更低等优点 [6]。FTTH比ADSL/LAN等宽带接入方式更适合高宽带需求的应用，如“Triple Play”业务。FTTH是运营商解决业务需求的最佳方式。FTTH集中在小区机房配线，易放号和维护，能减少运营商的运营成本。FTTH的用户独享光纤，信息安全性好，受到用户的欢迎。

三、FTTH技术实现和应用

国内外课题组提出了众多FTTH实现方法，包括点到点有源以太网络技术和点到多点无源光网络技术。

3.1 点到点有源以太光网络技术

3.1.1MC+传统以太网交换机

MC+传统以太网交换机利用MC将电信号转换成光信号传输，不处理数据包。目前的100Mbit/s速率的以太网交换机只需加上MC不用更换网卡来支持光纤传输，降低了成本。

3.1.2点到点光接入设备

点到点光接入采用有源业务集中点替代无源点到多点系统的器件，能大幅提高传输距离，保证带宽，局端设备简单，成本低。但在高密集用户区域，用户间不能共享局端设备和光纤，需求快速增长时，光纤和两端设备数量及成本也随之增加。有源以太网要求多点供电和备用电源，增加了供电和网管的复杂性。

3.2 点到多点无源光网络（PON）系统

PON实现FTTH是接入网应用最广的技术，EPON是实现FTTH的最理想技术方案[7]。

PON的主要优点是在局端和用户端间采用无源光分路器进行分波和合波，省略供电，避免电磁干扰等影响，降低了运营和维护成本。PON的业务透明性好，可适用于任何制式和速率的信号，支持三重业务功能（Triple-play）。数据链路层技术和物理层PON技术结合形成了不同的PON技术，例如ATM+PON形成了APON，Ethernet+PON形成了EPON，ATM/GEM+PON形成了GPON。

3.2.1 APON

APON技术从20世纪90年代中期开发完成，由于 ATM协议复杂，设备价格较高，其市场前景较黯淡。

3.2.2 EPON

EPON消除了ATM和SDH层，降低了成本，下行业务速率可以达1Gbit/s，支持更多用户和带宽， EPON硬件简单，无需室外电子设备，EPON采用以太网技术成熟芯片，改进了电路的配置和重配置能力，能提供多层安全机制，诸如VLAN、闭合用户群等。

EPON IEEE 802.3ah标准，上下行波长1310nm和1490nm，上下行速率1.25Gbit/s，传输距离10/20km，分路比32/16，可以实现语音、数据和电视三重业务捆绑。EPON的主要缺点是：IEEE 802.3ah只规定了MAC层和物理层，MAC层以上的标准靠制造商研发，会导致设备互操作性差； 由于Ethernet封装方式特殊，EPON难以承载TDM业务。

3.2.3 GPON

ITU-T采用ITU-T G.984标准，通用成帧协议封装数据，还加入前向纠错技术。相较EPON，GPON提供2.488Gbit/s的下行速率和多重标准上行速率，传输距离可达20km，分路比1：16，1：32，1：64和1：128，在速率、速率灵活性、传输距离和分路比方面比EPON有优势；其次，它适应任何信号格式和任何传输制式，提高了封装效率和业务灵活性。

在所有类型的PON中， EPON是FTTH的主流实现方式，在全球范围内广泛部署，在我国，烽火通信已完成数十个国内和国际具影响力的FTTH工程，基于EPON的FTTH全业务解决方案相继在北京、上海、海内外市场全面应用。但是随着GPON技术的成熟，EPON和GPON的竞争会更加激烈。

四、我国发展FTTH存在的问题及展望

进一步降低成本。以下几方面要着重考虑：a）开发适应FTTH的、采用新型集成和封装技术的低成本光器件；b）、开发低成本易安装的室内光纤和单芯光缆；c）、在FTTH发展初期，我们可以通过带宽和业务类型等优势在性价比上提高FTTH的竞争力。

缺少“杀手级应用（killer application）”。目前FTTH提供的主要业务类型仍和DSL类似。 IPTV的普及是推动FTTH发展的重要动力，而它会受到电信与广电行业之间的行业管制、版权保护、内容监管等因素制约。一方面电信运营商应在服务内容提供方面与广电运营商合作，另一方面政府还应发挥作用。

受到城域网带宽限制。FTTH使得接入网的带宽迅速增长，也给城域网和核心骨干网带来了很大压力。为了消除网络瓶颈，运营商正在构建下一代网络。

设备间的互通问题。这一点是FTTH应用能否得到运营商认可的关键，这不仅需要新政策的支持，也需要相关厂商共同努力，形成一个统一的接口标准。

加强标准化工作。应加紧制定适合国情的FTTH标准，包括体系结构、设备系统规范、网络管理、关键光器件以及大楼内和室内光纤布线规范。

线缆所有权问题。FTTH涉及到接入线路铺设所有权的问题，重复建设常见。运营商之间应该做好协商工作，共同规划，达到互赢，必要时政府也应该适当的监管。

五、结束语

除系统技术以外，FTTH还涉及光有源和无源器件、光缆技术、测试技术以及网络管理等因素，FTTH大规模发展要考虑每个环节的技术成本和操作程度。FTTH是接入网的必然选择，正在全球范围内迅猛发展。我们要借鉴国外先进技术经验，充分的市场调研，制定完备计划，提供更好的客户体验，抓住机遇，加快FTTH技术的发展。

参 考 文 献

[1]刘伟.宽带接入技术.人民邮电出版社

[2]李涛，GPON及其关键技术-通用城镇协议研究.数字通信世界

[3] B. lung. PON architecturefutureproofs FTTH Lightwave， PennWell.

[4]阎德升等编著，《EPON 新一代宽带光接入技术与应用》，机械工业出版社

[5]韦乐平编著，《宽带接入技术的发展展望》，计算机网络世界

[6]张瀚峰.xDSL 宽带接入技术. 北京航天航空大学出版社

[7]周卫国编著，《EPON与三种主流有限接入结束的比较》，电信科学