刍议FTTH技术及其发展
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摘要：FTTH（光纤到户）是宽带接入的一种理想模式，在带宽方面的巨大优势使它成为未来网络接入发展的最终目标。基于其独特的宽带及信息服务优势，FTTH 正在世界各地得到推广。
关键词：FTTH（光纤到户；EPON GPON；宽带接入；网络电视
前言
随着视频点播、网络游戏和互动电视（IPTV）等高带宽业务的出现，用户对接入带宽的需求将进一步增加，现有的宽带接入方式已经很难满足用户对高带宽、双向传输能力以及安全性等方面的要求。面对这一困境，各国宽带业务运营商把关注的目光投向了FTTH（光纤到户）。FTTH技术是高带宽、多业务的接入技术，实现了业界全光网络的梦想。在这样的网络上运营目前的语音、数据和视频业务还只是初级阶段。在FTTH 网络上将开展更多业务。FTTH 技术主要包括：点到点光纤接入以及点到多点的PON（无源光网络）技术，PON 技术主要有EPON 和GPON 两种。目前技术成熟度和商用化程度最高的是基于以太网的EPON技术；GPON技术是基于不同服务需求，提供最有效率和理想的传输速率，将是与EPON 技术共存发展的技术。
一、 FTTH 方式的实现技术PON
PON（无源光网络）技术因其节约线路资源、运维便捷、设备预期成本较低等多方面的优势而被认为是FTTH 的首选解决方案。APON（ATM无源光网络）、EPON（以太网无源光网络）和GPON（吉比特无源光网络）是目前PON 领域中存在的三种技术体制。由于当前ATM技术整体发展受阻，ATM 在国内逐渐退网，因此APON 在国内未获发展。EPON和GPON 谁将主导FTTH 大潮成为了当前争论热点。PON系统由局端设备OLT（光线路终端）、用户端设备ONU/ONT（光网络单元/光网络终端）和ODN（光分配网）组成。所谓“无源”，是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成，不包括任何有源器件。PON技术采用了点到多点拓扑结构，下行和上行分别通过TDM和TDMA方式传输数据。
1. EPON 技术
EPON的标准化工作则主要由IEEE的8023ah即EFM（第一英里以太网）工作组来完成，其标准制定基本原则是：尽量在8023体系结构内进行光纤通过合波器将1550nm模拟或数字CATV光信号合波到光纤上，经光耦合器分路后，连接ONU。ONU将1550nmCATV信号分离出来，经光电转换，还原成为普通电视机可以接收的射频信号。ONU还将OLT发来的数据信号经过处理，发到用户接口。用户接口可以提供FE和TDM接口，以适应用户宽带接入的业务需求，并兼容现有运营商TDM业务的需求。EPON采用在一根光纤上以WDM技术实现点对多点双向通信，具有格式透明、价格便宜等特点，顺应了下一代网络IP化的发展趋势。
2. GPON 技术
GPON 技术是FSAN/ITU 继APON 以后制定的又一宽带PON 标准。ITU 在2003 年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：G984 1、G984 2 和G 984 3。作为一种灵活的吉比特光纤接入网技术，GPON是以ATM信元和GFP（通用成帧规程）承载多业务，支持更高的速率和对称／非对称工作方式，同时还有很强的支持多业务和OAM的能力，并且对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。GPON的下行最大传输速率可高达2.488Gbps，上行最大传输速率达1.244Gbps，传输距离至少达20 公里，具有高速高效传输的特点。GPON 采用了两种封装方式，除了传统的ATM 外，还在TC 层采用了一个全新的GPON 特有的TC 层适配协议GEM（GPONEncapsulationMode，GPON封装模式）。GEM是GPON特有的TC层适配协议，它的提出源于GFP的通用成帧思想，同时考虑到PON 网络多ONU、多端口复用的情况，引入了PortID。基于SDH的通用成帧协议GFP，是一种可以透明、高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络的通用标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，即可以按固有格式传送语音、数据和视频信号，无需附加ATM或IP封装层，可满足业务提供商在提供业务时的灵活要求。由于采用GEM封装方式，GPON的TC 层本质上是同步的，使GPON 可以支持端到端的定时和其他准同步业务，特别是可以直接高质量地灵活支持TDM业务。由物理层的PLOAM（物理层OAM）和高层的OMCI（ONT 管理控制接口）协议组成的OAM 机制也相当完善。
GPON标准针对不同的服务，提供最有效率的传输速率，同时兼顾OAM&P功能以及升级能力。ITU-T制定的GPON系列标准相当完善，但同时也相当复杂，技术实现难度非常高，标准正式发布至今，全球只有屈指可数的几家公司，如FlexLight、BroadLight、OpticalSolution等宣布推出符合G.984标准的GPON产品。并且从设备的实现方式看，目前的GPON设备基本上都选择只实现GEM封装方式，很少采用ATM封装方式。由此带来的是GPON产品的价格相对较高，在现阶段由GPON实现FTTH应用有很大的价格压力。GPON与EPON都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS 保证，因此易受运营商的青睐。但从实际情况来看，由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，在现有技术基础上，要想以可以接受的成本来实现完全符合标准要求的设备很困难。而EPON由于标准较为宽松和技术实现较为简单，又继承了以太网技术的大量优点，在当前具有很强的现实发展意义。
二 FTTH 的发展
1. FTTH 在国外的发展
（1）日本的FTTH建设处于全球领先地位，其发展的驱动力是竞争日益激烈的市场和政府政策的支持。到2011 年底日本所有地区都可使用ADSL、FTTH 与CATV 等宽带网络，宽带普及率要达到100%。
（2）美国成为继日本之后的全球第二大市场
在FTTH 建设早期，由于政策和管制上的限制，以及运营商不支持等多方面因素，美国FTTH发展落后于日韩等国。但是自从美国联邦通信委员会（FCC）颁布了“FTTH的接入网不必向竞争对手开放”的政策之后，各大运营商纷纷推出其基于FTTx的新型业务，大力推进了美国的FTTH建设进程。
（3）欧洲FTTH 建设开始升温
欧洲很早就开始部署光纤接入。目前，很多欧洲国家在FTTP发展上呈现出类似美国的发展模式：新兴的运营商、许多公用事业公司和市政当局都在采用FTTP 技术提供服务以取代传统的电信公司，但传统电信公司也开始重视FTTH，为的是对付新的服务提供商对它们的威胁。
2. FTTH 在国内的发展
从目前的形势来看，FTTH正成为光通信的一个新亮点。国际上，随着世界经济的发展，日本、韩国、北美、欧洲等国家和地区已经掀起了大规模建设FTTH 工程的热潮，这也是光通信发展的方向之一。这对我国宽带业务运营商、设备制造商、用户乃至政府都是一种启示和触动，对于我国FTTH的发展有一定的推动作用，实际上也是一种机遇。FTTH 建设在我国已经开始启动，部分运营商已经进行试点工程的建设，数年内，运营商将会进行选型工作，进行小批量的建设。随着设备价格的逐步下降，建设量将会逐步加大，预计在几年内成为主要的接入手段。
据悉，北京奥组委2008年投资66亿美元扩展和升级电信网络，另外上海2010年电信营业收入增至435亿元，将不段大规模扩展和升级现有的电信网络。这些都为FTTH 创造了良好的发展环境。在FTTH 建设发展中，业务的推动是一个非常重要的因素。IPTV、视频点播以及我国正在推广的数字（高清晰度）电视、付费电视等高带宽业务的逐步发展，将会加快FTTH的建设步伐，而FTTH 这种能够提供高带宽的接入方式反过来亦会为以上业务的开展提供高品质的服务支持，这是其他接入方式所无法比拟的。
结束语
随着网络电视的增长，目前广电部门开始考虑和电信部门的合作问题，虽然目前形势还不十分明朗，但已经有了好兆头。业务的扩大，也为我国今后进一步发展FTTH铺平了道路。在未来几年内，FTTH在我国一定能得到快速发展，为我国的信息化建设奠定良好的基础。
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