1  引言

FTTx是指把光纖用于接入層網(wǎng)絡(luò)，使光纖靠近用戶(hù)的接入組網(wǎng)方式。光纖接入網(wǎng)采用光纖作為傳輸媒質(zhì)，具有傳輸容量大、傳輸質(zhì)量高、高可靠性、傳輸距離長(zhǎng)、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)固定寬帶接入的發(fā)展方向。從傳統(tǒng)的接入網(wǎng)來(lái)看，最后一公里是資源也是負(fù)擔(dān)，最后一公里接入網(wǎng)體現(xiàn)了用戶(hù)的接入控制權(quán)，也是電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的核心競(jìng)爭(zhēng)力的表現(xiàn)。

近年來(lái)，人們的需求已經(jīng)由單純的語(yǔ)音通訊向多媒體通訊邁進(jìn)，隨著IPTV，HDTV，體感游戲，數(shù)字家庭等業(yè)務(wù)的興起，傳統(tǒng)接入方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益攀升的帶寬要求，F(xiàn)TTx接入速率可以高達(dá)20Mbit/s～100Mbit/s，憑借其無(wú)法比擬的帶寬優(yōu)勢(shì)而成為必然選擇。隨著技術(shù)的不斷成熟和商業(yè)化規(guī)模效應(yīng)，近幾年FTTx的成本降低已超過(guò)50%，2010年我國(guó)新建FTTx的綜合建設(shè)成本比2009年下降了25%，成本的大幅下降給FTTx大規(guī)模普及創(chuàng)造了條件。同時(shí)，隨著國(guó)務(wù)院2010年7月正式公布全國(guó)三網(wǎng)試點(diǎn)城市名單，我國(guó)三網(wǎng)融合已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段，F(xiàn)TTx作為實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合的首要技術(shù)選擇，迎來(lái)了大幅度發(fā)展的難得機(jī)遇。

由于市場(chǎng)需求、建設(shè)成本、國(guó)家政策等各方面因素的推動(dòng)，我國(guó)從2007年開(kāi)始規(guī)模部署FTTx，目前我國(guó)FTTx用戶(hù)已經(jīng)突破2000萬(wàn)大關(guān)，樂(lè)觀估計(jì)甚至已達(dá)到2300萬(wàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了日本的1700萬(wàn)用戶(hù)，截至2009年我國(guó)就已經(jīng)成為全球最大的FTTx國(guó)家。

2  FTTx的技術(shù)發(fā)展

在所有已知的FTTx實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）技術(shù)以光纖為傳輸媒質(zhì)，具備高接入帶寬、全程無(wú)源分光傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，在管理運(yùn)維、帶寬性能、綜合業(yè)務(wù)提供、帶寬分配策略、組網(wǎng)靈活性等方面，相比其他光接入技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

PON系統(tǒng)由OLT，ONU和ODN組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）位于局端，是整個(gè)PON系統(tǒng)的核心部件，向上提供接入網(wǎng)與核心網(wǎng)/城域網(wǎng)的高速接口，向下提供面向無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的PON接口，以廣播方式向各ONU發(fā)送數(shù)據(jù)。ODN（Optical Distribution Network，光纖分布網(wǎng)）是由POS（Passive Optical Splitter，無(wú)源光纖分路器）組成的光纖分配網(wǎng)絡(luò)，使得一個(gè)PON接口的光纖傳輸帶寬可以由多個(gè)ONU共享。ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）位于用戶(hù)端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的接入。

圖1  PON系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

PON技術(shù)的概念是20世紀(jì)90年代初提出的，經(jīng)過(guò)10多年的變遷，PON技術(shù)經(jīng)歷了從窄帶PON到APON，再到EPON和GPON的發(fā)展歷程。窄帶PON是基于TDM的，性?xún)r(jià)比不好已經(jīng)自然消亡。APON是基于ATM的PON技術(shù)，雖然標(biāo)準(zhǔn)非常成熟，但由于ATM協(xié)議復(fù)雜且設(shè)備價(jià)格較高，提供的接入速率相對(duì)較低，現(xiàn)在已不適合采用。目前，業(yè)界最主要的兩個(gè)PON標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是由IEEE制定的Ethernet PON （EPON）標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON（GPON）標(biāo)準(zhǔn)。EPON是在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，兼具了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和以太網(wǎng)的低成本優(yōu)勢(shì)。GPON是在傳統(tǒng)ATM封裝基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用了GFP封裝，以提高效率增加對(duì)TDM業(yè)務(wù)的支持。

業(yè)界一直有EPON和GPON技術(shù)之爭(zhēng)，從表1可以看出，GPON相比EPON推出標(biāo)準(zhǔn)更晚、更完善，從技術(shù)層面而言，GPON在上、下行速率、分路比、網(wǎng)管功能、支持TDM業(yè)務(wù)更具優(yōu)勢(shì)；但EPON的產(chǎn)業(yè)鏈更完整、更成熟、成本更低，同時(shí)EPON標(biāo)準(zhǔn)制定得更寬松，廠家在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)有更大的靈活性。有數(shù)據(jù)表明，對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，最后一公里接入網(wǎng)的投資占到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的60%~70%。從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，所采用技術(shù)應(yīng)具有盡可能低的成本、良好的帶寬提供能力和多業(yè)務(wù)提供能力，成熟可靠已有商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商主要采用EPON技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)FTTx，GPON總體處于測(cè)試和試驗(yàn)階段。

表1  EPON/GPON技術(shù)對(duì)比

3  FTTx的實(shí)際應(yīng)用

從2005年開(kāi)始，中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通均開(kāi)始采用EPON技術(shù)進(jìn)行FTTx的測(cè)試和試點(diǎn)工作，北京聯(lián)通2005年8月開(kāi)始在海淀、朝陽(yáng)、昌平、密云4處進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。經(jīng)過(guò)兩年多的市場(chǎng)培育和技術(shù)準(zhǔn)備，從2007年開(kāi)始基于EPON技術(shù)的FTT x進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用階段。

目前ONU可以分為單口ONU、多口ONU和綜合型ONU三種，按照ONU在PON接入網(wǎng)中所處的位置不同，可以將光接入網(wǎng)劃分為光纖到戶(hù)（FTTH）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到路邊（FTTC）幾種類(lèi)型，統(tǒng)稱(chēng)為FTTx。

 FTTH的ONU為單口通常放置在用戶(hù)家中，能夠快速部署迅速解決用戶(hù)的通信需求（見(jiàn)圖2）。

圖2  FTTH接入示意圖

OLT安裝在通信機(jī)房?jī)?nèi)，通過(guò)傳輸設(shè)備與現(xiàn)有的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連。OLT通過(guò)主干光纜與光分路器POS相接，從POS到每個(gè)用戶(hù)家布放小芯數(shù)光纜皮線，從用戶(hù)ONU分別布放五類(lèi)線和雙絞線，實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)的接入。

FTTB的ONU為多口，通常放置在樓內(nèi)，采用PON+LAN的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3）。

圖3  FTTB接入示意圖

FTTB的光分路器POS安裝在模塊局機(jī)房或住宅小區(qū)機(jī)房的ODF內(nèi)，每棟樓宇按照各單元總用戶(hù)數(shù)確定多口ONU的安裝數(shù)量，ONU的安裝位置一般選擇在有電源箱的豎井內(nèi)，便于設(shè)備取電。從ONU到用戶(hù)家中采用五類(lèi)線接入，在室內(nèi)墻壁上安裝品字型面板，面板五類(lèi)線接口連接電腦，雙絞線接口連接電話機(jī)。

FTTC的ONU為綜合接入型，實(shí)際采用PON+ADSL的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4）。

圖4  FTTC接入示意圖

FTTC方式OLT設(shè)置在局端機(jī)房，局內(nèi)安裝光分路器，將具有綜合接入功能的ONU安裝在村內(nèi)接入點(diǎn)。綜合接入型ONU具有ADSL DSLAM的功能，通過(guò)實(shí)線電纜和用戶(hù)家中分離器相連，分離器實(shí)現(xiàn)低頻語(yǔ)音信號(hào)與高頻數(shù)據(jù)信號(hào)的分離。分離器的TELEPHONE口通過(guò)雙絞線連接用戶(hù)電話機(jī)，分離器的MODEM口通過(guò)雙絞線接到用戶(hù)ADSL MODEM上，再通過(guò)五類(lèi)線接到電腦上。

表2對(duì)EPON的3種主要應(yīng)用模式做了具體比較。通過(guò)比較可以看出，F(xiàn)TTH方式帶寬速率最高、便于維護(hù)，但需要在每個(gè)家庭放置一臺(tái)ONU設(shè)備，成本最高，F(xiàn)TTC方式成本最低，但速率最低且障礙率較高，F(xiàn)TTB方式在各方面都居中。從2005年以來(lái)，北京聯(lián)通在EPON應(yīng)用上采用了多種應(yīng)用模式的嘗試。由于2005年單口ONU非常昂貴，單價(jià)在2500元以上，為節(jié)約成本北京聯(lián)通在前幾年只在新建的高檔別墅小區(qū)采用FTTH方式，對(duì)于新建和改建居民小區(qū)主要采用FTTB方式，對(duì)于農(nóng)村地區(qū)主要采用FTTC方式。

表2  EPON三種主要應(yīng)用方式比較表

從2008年開(kāi)始單口ONU大幅降價(jià)，到2009年降到700元左右，2010年進(jìn)一步下降到400元左右，使得FTTH具備了大規(guī)模普及的條件。北京作為三網(wǎng)融合的試點(diǎn)城市，將會(huì)得到政策、資金等各方面的大力支持，加之ONU設(shè)備、光皮線、光面板的成熟和成本下降，F(xiàn)TTH已成為當(dāng)今主流的應(yīng)用模式。

4  存在問(wèn)題和解決辦法

從2005年至今，北京聯(lián)通在EPON實(shí)際應(yīng)用中遇到了一些問(wèn)題，特別是FTTH方面的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題采取了相應(yīng)解決辦法。

4.1  工程問(wèn)題

對(duì)于采用FTTH的新建小區(qū)，在工程實(shí)施時(shí)需要做戶(hù)內(nèi)光纖皮線引入，是否安裝用戶(hù)光面板是一個(gè)問(wèn)題。如果在房屋交付用戶(hù)前安裝，用戶(hù)裝修時(shí)經(jīng)常將光面板損壞，這樣在EPON裝機(jī)時(shí)需要重新安裝光面板，增加了成本；如果等用戶(hù)EPON裝機(jī)時(shí)再安裝光面板，裝機(jī)人員需要熟練操作光面板的安裝和光纖接續(xù)，增加了裝機(jī)難度。

對(duì)此的解決辦法是，在戶(hù)內(nèi)統(tǒng)一建設(shè)暗線箱不再安裝墻面光面板，工程實(shí)施環(huán)節(jié)在暗線箱內(nèi)做好光纖皮線接續(xù)，EPON裝機(jī)時(shí)將單口ONU放在暗線箱內(nèi)，通過(guò)戶(hù)內(nèi)綜合布線和各房間寬帶和語(yǔ)音端口相連。

4.2  安裝問(wèn)題

安裝問(wèn)題和工程問(wèn)題密切相關(guān)，對(duì)于FTTH（如工程實(shí)施未安裝用戶(hù)光面板）做光纖接續(xù)，后續(xù)用戶(hù)申請(qǐng)安裝寬帶時(shí)，裝機(jī)人員缺乏工具和經(jīng)驗(yàn)會(huì)帶來(lái)很大困難。解決辦法同樣是，通過(guò)在戶(hù)內(nèi)統(tǒng)一建設(shè)暗線箱來(lái)明確工程環(huán)節(jié)和安裝環(huán)節(jié)的分工界面，工程實(shí)施環(huán)節(jié)在箱內(nèi)做好光纖皮線接續(xù)，裝機(jī)時(shí)只需要安裝戶(hù)內(nèi)ONU并搭接光跳線和五類(lèi)線即可。

4.3  配置問(wèn)題

在EPON建設(shè)初期，需由設(shè)備廠家督導(dǎo)人員提前在ONU中做好數(shù)據(jù)配置，再由安裝人員攜帶ONU入戶(hù)安裝。由于ONU的配置相對(duì)復(fù)雜，一旦廠家督導(dǎo)完成首批業(yè)務(wù)開(kāi)通后撤離，后續(xù)的業(yè)務(wù)開(kāi)通則遇到諸多問(wèn)題。

對(duì)此的解決辦法是，專(zhuān)門(mén)建立EPON資源配置平臺(tái)，將ONU主要數(shù)據(jù)提前配置在平臺(tái)上，將EPON網(wǎng)管和此平臺(tái)相連，這樣裝機(jī)人員帶上ONU入戶(hù)安裝時(shí)，資源配置平臺(tái)可自動(dòng)識(shí)別ONU并寫(xiě)入配置數(shù)據(jù)，保證了業(yè)務(wù)的順利開(kāi)通。

4.4  終端問(wèn)題

在EPON商用初期，ONU設(shè)備隨工程項(xiàng)目采購(gòu)，由于價(jià)格較貴需按照固定資產(chǎn)管理，一旦出現(xiàn)丟失或損毀則全由運(yùn)營(yíng)商負(fù)擔(dān)，無(wú)形中增加了成本。對(duì)此的解決辦法是，ONU改為在裝機(jī)耗材科目中列支，設(shè)備使用一年后，產(chǎn)權(quán)歸用戶(hù)所有，丟失或損毀由用戶(hù)承擔(dān)，從而減少了運(yùn)營(yíng)商成本。

4.5  維護(hù)問(wèn)題

FTTH采用全光入戶(hù)，和傳統(tǒng)固定電話、小區(qū)寬帶的電纜、五類(lèi)線接入方式完全不同，一旦出現(xiàn)障礙，維護(hù)人員僅僅依靠傳統(tǒng)電話測(cè)試方式無(wú)法順利修復(fù)障礙。對(duì)此的解決辦法是，對(duì)維護(hù)人員一方面為其配置光功率計(jì)、發(fā)光器、切割器等專(zhuān)業(yè)工具儀表，另一方面加強(qiáng)培訓(xùn)力度提高其維護(hù)技能。

4.6  流程問(wèn)題

隨著PON技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，所涉及的工程實(shí)施、業(yè)務(wù)辦理、工單流轉(zhuǎn)、裝機(jī)配置、查修維護(hù)、備品備件等諸多環(huán)節(jié)部分存在職責(zé)不明、流程不清、銜接脫節(jié)的情況。對(duì)此北京聯(lián)通基于5年以來(lái)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，正在逐步明確相關(guān)的流程規(guī)范，為下一步大規(guī)模商用創(chuàng)造條件。

5  未來(lái)展望

5.1  PON技術(shù)的未來(lái)展望

xPON技術(shù)的發(fā)展歷程是EPON，GPON，10GEPON，10GGPON，WDMPON。xPON的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）向高速發(fā)展。如EPON向10 Gbit/s EPON發(fā)展，GPON也向10Gbit/s GPON發(fā)展。

（2）發(fā)展快速故障診斷技術(shù)，提高運(yùn)維自動(dòng)化和運(yùn)營(yíng)能力。

（3）實(shí)施商用化的互聯(lián)互通，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)多家廠商設(shè)備的統(tǒng)一管理。

10Gbit/s EPON標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，說(shuō)明EPON技術(shù)進(jìn)一步成熟，容量和分光比提高，單位成本進(jìn)一步降低，進(jìn)一步提升了EPON的競(jìng)爭(zhēng)力。與EPON相比，GPON原來(lái)容量方面的優(yōu)勢(shì)正在迅速消失，兩者技術(shù)特性在接近，GPON的大規(guī)模商用可能會(huì)面臨更多困難。WDMPON具有潛在的容量和安全優(yōu)勢(shì)，但成本過(guò)高正處于研發(fā)階段，需要在低成本光器件方面取得突破。

5.2  HTTx應(yīng)用的未來(lái)展望

未來(lái)幾年全球FTTx用戶(hù)將迅速增長(zhǎng)，并且在全球?qū)拵Ы尤胫兴嫉谋壤龑⒅鸩教岣摺?jù)預(yù)測(cè)，2010—2012年平均增長(zhǎng)率約為21%～33%，2014年全球FTTx用戶(hù)規(guī)模有望達(dá)到1.144億。
2010年4月，國(guó)家七大部委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的意見(jiàn)》，要求在3年內(nèi)完成1500億元的固定寬帶投資，預(yù)計(jì)到2011年，我國(guó)光纖寬帶端口將超過(guò)8000萬(wàn)，城市用戶(hù)接入能力平均達(dá)到8Mbit/s以上，農(nóng)村用戶(hù)接入能力平均達(dá)到2Mbit/s以上。

中國(guó)聯(lián)通在發(fā)展初期一直以EPON為主，2009年7月剛剛完成了1100萬(wàn)線EPON項(xiàng)目招標(biāo)，2010年預(yù)計(jì)投入153億元用于固網(wǎng)寬帶建設(shè)。北京聯(lián)通2009年10月完成了全民2M寬帶升速改造工程，目前正在全力推進(jìn)以光纖入戶(hù)方式為主的20M帶寬全光網(wǎng)建設(shè)，2010年底計(jì)劃對(duì)50%家庭完成改造，計(jì)劃在2012年前完成對(duì)京城家庭用戶(hù)“全覆蓋”目標(biāo)。

中國(guó)聯(lián)通已完成了GPON的互通測(cè)試并開(kāi)始做GPON試點(diǎn)，在北京部分區(qū)域已做小規(guī)模部署。GPON從測(cè)試情況來(lái)看基本功能還可以，但與EPON相比還有一些差距，尤其在管理功能方面，做不到OLT和ONU任意對(duì)接。目前的GPON成本比EPON高，與EPON相比在功能和成本方面都不占優(yōu)勢(shì)。中國(guó)聯(lián)通已計(jì)劃將GPON逐漸開(kāi)始商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)GPON成本會(huì)隨之逐步下降。同時(shí)，隨著單口ONU的成本日益降低，對(duì)于新建FTTx用戶(hù)中國(guó)聯(lián)通將逐漸轉(zhuǎn)向以FTTH為主，未來(lái)FTTH用戶(hù)的占比將逐步擴(kuò)大。

FTTx將繼20世紀(jì)90年代數(shù)字移動(dòng)通信之后，成為電信業(yè)的另一次革命性轉(zhuǎn)變，給設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)巨大沖擊。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商和業(yè)務(wù)提供商來(lái)說(shuō)，F(xiàn)TTH無(wú)疑是對(duì)它們有著重大影響的全球性技術(shù)革命，與移動(dòng)電話業(yè)務(wù)、有線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)一樣，這一次大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用變遷既蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)，也潛藏著極大挑戰(zhàn)。