無源光網絡：譜寫FTTH應用新篇章

 
　　近年來，我國在接入網建設方面已經取得了明顯的進步，以ADSL為主的寬帶接入網絡從根本上實現(xiàn)了“最后一公里”的寬帶化。然而，隨著多媒體業(yè)務的發(fā)展以及寬帶接入覆蓋范圍不斷擴大，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，我國運營商開始了FTTH的試商用，包括在武漢、成都等地，都已經開展了FTTH試商用網的建設。例如，北京通信已經在多個小區(qū)建成了FTTH的網絡。由此可以看出，我國FTTH的推進已經呈現(xiàn)出加速的勢頭。目前，在已經進行的FTTH項目中，主要采用了PON（無源光網絡）技術，隨著標準的不斷成熟，PON有望在今后FTTH的建設中發(fā)揮更大的作用。

　　FTTH從發(fā)展遠景成為現(xiàn)實熱點

　　FTTH是光纖接入網發(fā)展的一種最終形式。光纖接入網以光網絡單元的位置所在，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家庭或大樓；另一種是采用無源光網絡技術，用分光器把光信號進行分支，一根光纖為多個用戶提供服務。在FTTH發(fā)展的初期，光器件以及用戶端設備的價格比較貴，而FTTH是面向廣大用戶的，對價格比較敏感，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下，F(xiàn)TTH商用規(guī)模不斷擴大，促進了FTTH產業(yè)鏈的成熟。在我國，曾一度陷于“應用規(guī)模小”和“單機成本高”的困境中，但由于寬帶業(yè)務需求不斷增長，一些運營商已經開始FTTH的試商用，使FTTH逐漸從“遠期規(guī)劃”變?yōu)椤艾F(xiàn)實熱點”。

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

　　PON成為當前FTTH首選方案

　　PON技術始于20世紀80年代初，目前市場上的PON產品按照其采用的技術，主要分為APON／BPON（ATMPON／寬帶PON）、EPON（以太網PON）和GPON（千兆比特PON）。EPON是基于千兆以太網的無源光網絡技術，繼承了以太網的低成本和易用性以及光網絡的高帶寬，是實現(xiàn)FTTH眾多技術中“性價比”最高的一種。隨著EPON國際標準即IEEE802．3ah在2004年的正式發(fā)布，EPON的產業(yè)聯(lián)盟已經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的產業(yè)鏈已經日趨成熟。

　　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是幾個最佳的技術和網絡結構的結合體。EPON以以太網為載體，采用點到多點結構、無源光纖傳輸方式，下行速率目前可達到10Gbps，上行以突發(fā)的以太網包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。另外，EPON也提供一定的運行維護和管理（OAM）功能。和傳統(tǒng)的以太網相比，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層一部分的多點控制協(xié)議（MPCP）。仿真子層使得下面的點到多點網絡在協(xié)議上層看來像是多個點到點鏈路，這一點是通過在每一個分組的開始加上邏輯鏈路標志（LLID）以取代2個字節(jié)的前導來實現(xiàn)的。

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

　　因為PON是一種點到多點的物理和邏輯拓撲結構，而傳統(tǒng)的以太網是點到點的協(xié)議，如何在點到多點的EPON中傳送點到點的以太網協(xié)議，是以太網應解決的技術問題。此外，還需要解決的問題包括：點到多點的光系統(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OLT光信號強度的巨大偏差問題，解決非授權ONU的累積噪聲對授權ONU發(fā)出的光信號的干擾問題；EPON中帶寬共享和動態(tài)帶寬分配的處理問題；窄帶話音和寬帶業(yè)務在EPON中的兼容等問題。

　　相對而言，GPON技術可以更好地解決這些問題。2001年，F(xiàn)SAN組啟動了另外一項標準工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gbps的PON網絡。這項工作被稱為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，提供豐富的OAM＆P功能和良好的擴展性。大多數(shù)先進國家運營商的代表，提出一整套“吉比特業(yè)務需求”（GSR）文檔，作為提交ITU－T的標準之一；反過來又成為提議和開發(fā)GPON解決方案的基礎。這說明GPON是一種按照消費者的準確需求設計、由運營商驅動的解決方案，是值得用戶信賴的。它支持全方位服務，包括話音（TDM、PDH和SONET／SDH）、以太網（10／100BaseT）、ATM、專線等。

　　作為PON技術的兩大代表，EPON和GPON技術在成本投入、支持速率等方面各有優(yōu)劣。和GPON技術相比，EPON的技術門檻較低，核心芯片的設計難度較低，目前已經有不少芯片廠商加入了EPON芯片設計的陣營，其產業(yè)鏈更成熟。但是，GPON在技術上更具優(yōu)勢，它能支持多種速率等級，可支持上下行不對稱速率，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，還能支持ClassC，因此可支持高達128的分路比和長達20km的傳輸距離。GPON無論是在傳輸匯聚層還是在業(yè)務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?shù)膬?yōu)勢。有關專家認為，隨著GPON技術的逐漸成熟，價格不太敏感但對技術有高要求的商業(yè)用戶將真正成為GPON的用戶群。所以，在今后一兩年內，基于這兩種技術的產品的市場定位可能有所不同，從長遠看，如果GPON能夠在產業(yè)化方面取得突破性進展，市場空間更大。

　　最近，市場調查企業(yè)Infonetics研究公司最新報告顯示，全球無源光網絡硬件市場收入去年達到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，從而為無源光網絡市場的發(fā)展帶來廣闊的空間。

作者：方元　摘自：中國信息產業(yè)網-人民郵電報