FTTH技術(shù)在廣電領(lǐng)域的應(yīng)用

董華虎林 華呂啟亮

（作者單位：1云南廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)公司昭通分公司；2云南省寧蒗縣文體廣電新聞出版局）

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FTTH技術(shù)在廣電領(lǐng)域的應(yīng)用

董華虎1林 華1呂啟亮2

（作者單位：1云南廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)公司昭通分公司；2云南省寧蒗縣文體廣電新聞出版局）

摘 要：FTTH通俗講就是光纖到戶，ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端）直接部署在用戶（包括一般家庭住宅或是企業(yè)內(nèi)部），采用無源光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，傳輸路徑全程使用光纖介質(zhì)。傳統(tǒng)的ADSL接入技術(shù)因無法突破接入距離的限制及帶寬自身的瓶頸，固網(wǎng)運(yùn)營商已經(jīng)不能在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上推出更多新的服務(wù)項(xiàng)目來滿足用戶的需求，因此，ADSL電話線路接入的使用頻率越來越低，必須從其他技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新。本文詳細(xì)介紹了FTTH的技術(shù)原理及其發(fā)展現(xiàn)狀，通過優(yōu)勢比較，分析出了廣電未來發(fā)展的前景，以及如何在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上推動(dòng)FTTH建設(shè)。

關(guān)鍵詞：FTTH；廣電領(lǐng)域；應(yīng)用探討

FTTH通俗講就是光纖到戶，ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端）直接部署在用戶（包括一般家庭住宅或是企業(yè)內(nèi)部），采用無源光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，傳輸路徑全程使用光纖介質(zhì)。2008年以前，我國大部分城市家庭用戶，基本采用傳統(tǒng)的ADSL/ ADSL2+（非對稱數(shù)字用戶線路）技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶接入，得以享受較快的Internet服務(wù)。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展，新業(yè)務(wù)層出不窮，特別是最近幾年開始風(fēng)靡網(wǎng)吧、企業(yè)、單位甚至家庭的互動(dòng)游戲、視頻電話、IPTV、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等業(yè)務(wù)，使人們對網(wǎng)絡(luò)接入帶寬的需求不斷增加，提出了更高的服務(wù)質(zhì)量要求。但是，傳統(tǒng)的ADSL接入技術(shù)最終無法突破接入距離的限制及帶寬瓶頸，固網(wǎng)運(yùn)營商已經(jīng)不能在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上推出更多新的服務(wù)項(xiàng)目滿足用戶的需求，因此，漸漸減少了ADSL電話線路接入的投入，想從其他技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新。最終，一種可提供全業(yè)務(wù)接入、高帶寬享受、可靠QOS保證的光纖到戶（FTTH）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1 FTTH的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

要掌握FTTH技術(shù)的工作方式，首先需要了解EPON的工作原理。EPON，英文全名為Ethernet Passive Optical Network，即基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)接入用戶距離和環(huán)境的不同，發(fā)展出了FTTB（光纖到樓道）、FTTO（光纖到辦公室）、FTTC（光纖到路邊）和FTTH（光纖到戶）等多種接入類型。EPON技術(shù)采用的是點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用一根光纖，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻和語音等業(yè)務(wù)的混合接入，組網(wǎng)架構(gòu)主要由OLT（光線路終端）、ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）、ONU（光纜線路單元）三部分組成。

EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以O(shè)LT作為整個(gè)節(jié)點(diǎn)的核心，屬于EPON系統(tǒng)中的局端設(shè)備。一般分為機(jī)盒式與機(jī)框式兩款，主要區(qū)別就是接入用戶量的不同，適合不同場景的應(yīng)用。其主要功能有：通過光纖與上層設(shè)備，如交換機(jī)或BRAS，直接進(jìn)行互連，完成與互連設(shè)備之間的通信；為每個(gè)上線的ONU分配唯一的LLID，通過內(nèi)部MPCP控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)對ONU設(shè)備的注冊、管理、測距、數(shù)據(jù)傳送等一系列操作；完成系統(tǒng)設(shè)備自身內(nèi)部的協(xié)調(diào)管理、二三層協(xié)議的轉(zhuǎn)換以及各種數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)與控制。

ONU通過無源光分器，經(jīng)過多級(jí)分光后，直接與OLT相連，主要作用是放置在用戶駐地側(cè)，接入用戶端設(shè)備，如可以直接掛PC、機(jī)頂盒、IAD、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)，也可以通過下掛普通交換機(jī)組建局域網(wǎng)等；同時(shí)，選擇接收OLT發(fā)送下來的廣播數(shù)據(jù)，對OLT發(fā)出的測距及功率控制命令作出響應(yīng)；對用戶發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，并在OLT分配的發(fā)送窗口中，往上行方向發(fā)送出去。

ODN一般定義為OLT - ONU的線路部分，具體是從OLT的PON口到ONU的PON口之間部位所有的無源器件，包括光纜、配線和分光器，是整個(gè)接入層網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)妮d體。光纜部分基本選用G.652、G.657系列的全部型號(hào)光纖，分光器支持從1:2～1:64的分光，甚至GPON技術(shù)可以支撐到1:128分光。EPON系統(tǒng)上行采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接入，支持以太網(wǎng)光口（百兆、千兆、10G）雙纖接入，而下行口即PON口，使用單芯光纖輸送光信號(hào)，在一根纖芯上承載了兩類波長（上行：1310nm，下行：1490nm，或者還可以在這個(gè)芯的下行疊加1550nm波長，來傳遞模擬電視信號(hào)）。為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的信號(hào)，OLT采用兩種復(fù)用技術(shù)，下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)，而上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)，因此，EPON采用的是一種單纖雙向的傳輸機(jī)制。

FTTH系統(tǒng)基于EPON網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以抽象分析出FTTH的簡單系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，因此，同樣分為OLT、ODN和ONU三部分，與其他接入類型，如FTTB、FTTC、FTTO不同的是ONU的駐地位置，它直接部署在用戶端（家庭住宅或企、事業(yè)單位內(nèi)部）。FTTH是一個(gè)真正的能為用戶提供高速寬帶接入的透明網(wǎng)絡(luò)，成為用戶接入網(wǎng)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

2 FTTH的應(yīng)用優(yōu)勢

EPON接入技術(shù)，自2009年開始推廣商用，到現(xiàn)在已經(jīng)在各大運(yùn)營商中成熟發(fā)展起來，而且被靈活應(yīng)用于各種場景。而廣電運(yùn)營商在三網(wǎng)融合政策出臺(tái)之前，主要還是在發(fā)展獨(dú)有的輸送廣播節(jié)目的有線電視網(wǎng)絡(luò)，由于市場需求的急速擴(kuò)張，為了能給客戶提供更多的業(yè)務(wù)服務(wù)，直至2010年6月，工信部出臺(tái)三網(wǎng)融合試點(diǎn)方案，廣電運(yùn)營商才真正開始接觸并發(fā)展了雙向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。如何結(jié)合廣電自己的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，將服務(wù)類型供應(yīng)多樣化，這是一項(xiàng)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，但最終還是通過各種試點(diǎn)，發(fā)展出了多種應(yīng)用模式，特別是現(xiàn)在，已經(jīng)有了很大改善，具有以EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH及CMTS+CM等為代表的多種接入方案。尤其是FTTH技術(shù)，無論是在高帶寬、QoS保障多個(gè)方面，都具有良好的可擴(kuò)展性，在業(yè)務(wù)支撐能力方面，它能非常好地承載數(shù)據(jù)、語音、視頻多種業(yè)務(wù)服務(wù)類型，被業(yè)界公認(rèn)為是家庭寬帶接入發(fā)展的最終形態(tài)。其優(yōu)勢明顯，隨著今后成本的進(jìn)一步降低，勢必會(huì)走入千家萬戶，得到廣大中國家庭用戶的認(rèn)可。

結(jié)合各大運(yùn)營商目前的發(fā)展與應(yīng)用做分析，總的說來，F(xiàn)TTH的特點(diǎn)主要有至少如下六點(diǎn)較為明顯的優(yōu)勢。

2.1用戶容量更大

FTTH技術(shù)全網(wǎng)采用光纖介質(zhì)傳輸，一臺(tái)機(jī)框式OLT具有上百個(gè)PON口，因此，端口密集度極高，當(dāng)前EPON的一個(gè)PON口，最大可以支撐1：64的分光（若采用GPON技術(shù)，分光可以支撐到1:128，F(xiàn)TTH入戶數(shù)量更大），分光后，每根單纖直接入戶，就代表了一個(gè)用戶單元，因此，接入用戶數(shù)量驚人，非常適合小區(qū)這類集居特色的應(yīng)用。

因此，容量比傳統(tǒng)的銅纜、網(wǎng)線傳輸介質(zhì)接入方式來說要高的多，最符合我國住宅小區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)長期發(fā)展的需要。

2.2傳輸距離更遠(yuǎn)

傳統(tǒng)的ADSL/ADSL2+電話線采用銅質(zhì)傳輸，由于抗衰減能力弱，一般接入距離在ADSL在1-3KM，而ADSL2+最遠(yuǎn)也只能夠達(dá)到6KM，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)表現(xiàn)出它的局限性，很難再突破更長遠(yuǎn)距離了。五類線，如網(wǎng)線標(biāo)準(zhǔn)基本控制在100M以內(nèi)，而且價(jià)格貴，一般只能在局域網(wǎng)的小片區(qū)范圍使用。而光纖傳輸直接入戶，全程采用光脈傳輸信號(hào)，其抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度極快，是傳統(tǒng)電纜傳輸無法比擬的。

2.3維護(hù)成本更低

傳輸由于采用光纖傳輸，投入成本低，而且FTTH拓?fù)浼軜?gòu)采用無源設(shè)備，一定程度減少了線路故障率，降低了維護(hù)成本。

2.4多種業(yè)務(wù)支持

隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商可以提供的業(yè)務(wù)類型越來越多，F(xiàn)TTH能夠靈活承載這類業(yè)務(wù)的發(fā)展。

2.5高速帶寬獨(dú)享

光纖到戶最大魅力是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)直接到“家”，帶寬獨(dú)享，可以說是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸的最佳解決方案。

2.6安裝使用方便

ONU支持遠(yuǎn)程管理、自動(dòng)注冊，無需人工干預(yù)，且無需特別安裝，直接放置桌面或是家庭弱電箱，占用地方小也很美觀，直接室內(nèi)取電。設(shè)備基本帶有家庭網(wǎng)關(guān)功能，無需再購買一個(gè)小型網(wǎng)關(guān)路由設(shè)備，這樣減少了家庭投入成本，使用起來也方便。

基于上述6點(diǎn)考慮，以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的復(fù)雜度和后期維護(hù)成本等方面，F(xiàn)TTH均有一定的優(yōu)勢。隨著國家“寬帶中國”戰(zhàn)略的大力推動(dòng)，建設(shè)步伐將會(huì)進(jìn)一步加快，更為廣電發(fā)展FTTH用戶提供了廣闊的前景。無論是城鎮(zhèn)用戶集中度高的小區(qū)，或是農(nóng)村這種分散型的村落，拓展FTTH網(wǎng)絡(luò)，廣電運(yùn)營商都有自己的優(yōu)勢。

3 廣電FTTH技術(shù)應(yīng)用

3.1從HFC到FTTH

HFC混合光纖同軸電纜網(wǎng)，即有線電視網(wǎng)絡(luò)。其原理是：由分前端設(shè)備將有線電視節(jié)目信號(hào)調(diào)制到指定的某一載波上，轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后在主干線路光纖上傳輸，而在用戶小區(qū)使用調(diào)制解調(diào)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后，通過同軸電纜輸送到每個(gè)家庭。我國HFC網(wǎng)絡(luò)自90年代發(fā)展到現(xiàn)在，規(guī)模龐大，已經(jīng)形成遍布城鄉(xiāng)、用戶達(dá)數(shù)億的有線電視傳輸網(wǎng)。但HFC網(wǎng)絡(luò)也存在某些技術(shù)缺陷，由于采用有源器件組網(wǎng)，故障率特別高。有源器件容易發(fā)熱，特別是小區(qū)弱電井或弱電箱堆積了很多的有源器件，長時(shí)間運(yùn)行后，溫度急劇增加，設(shè)備穩(wěn)定度很難經(jīng)得住考驗(yàn)，而且設(shè)備容易老化、易遭受雷擊，故障率始終降不下來，對應(yīng)的維護(hù)成本上升了，而HFC網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入成本本身就一直很昂貴。

隨著三網(wǎng)融合（指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)之間的相互滲透、相互兼容、逐步整合）的推進(jìn)，需要通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改造來解決遇到的帶寬等一系列瓶頸，因此發(fā)展出了如前面提到的EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH等廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)。

3.2FTTH的部署方案

3.2.1FTTH方案的特征

第一，能承載多業(yè)務(wù)，這是最基本的條件，能承載互動(dòng)電視雙向業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及其他，如語音、監(jiān)控等，滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。為實(shí)現(xiàn)每個(gè)業(yè)務(wù)的隔離，需要在ONU終端上實(shí)現(xiàn)多VLAN的劃分。

第二，開放性，EPON設(shè)備包括局端OLT和用戶端ONU，均需符合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，確保網(wǎng)絡(luò)的開放性和互連互通性，即通常所說的設(shè)備兼容性，防止某些廠家嵌入私有協(xié)議造成的不良影響。

第三，可運(yùn)營管理，針對業(yè)務(wù)的多樣性，系統(tǒng)需要向用戶提供不同類型的服務(wù)或者等級(jí)，即差異化服務(wù)，并且能夠支持良好的業(yè)務(wù)管理能力，可以及時(shí)做出調(diào)整，以滿足客戶的不同需求。

第四，可增值，系統(tǒng)具有良好的業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力，針對不同的用戶需求，提供豐富的增值業(yè)務(wù)，譬如系統(tǒng)為用戶提供虛擬專網(wǎng)VPN通道、網(wǎng)絡(luò)傳真、短號(hào)互通及其他一些能增加盈利的服務(wù)類型。

第五，安全可靠性，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重要的一點(diǎn)是確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全，不受外來攻擊。同時(shí)，設(shè)備的穩(wěn)定度也極為重要，做到重要節(jié)點(diǎn)的備份和線路保護(hù)，提供網(wǎng)絡(luò)安全防范措施，減少故障的發(fā)生率，降低對用戶的不利影響，因?yàn)檫@些直接關(guān)系到廣電運(yùn)營商的利益。

3.2.2帶寬需求分析

現(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)類型越來越豐富，而每個(gè)業(yè)務(wù)所需要的基本帶寬都是有要求的，因此，運(yùn)營商在發(fā)展FTTH用戶時(shí)需要考慮這些業(yè)務(wù)入戶時(shí)所需要疊加的總帶寬。

基于當(dāng)前用戶主要的業(yè)務(wù)類型，分析出基本的帶寬需求如表1。

表1　用戶業(yè)務(wù)類型及寬帶數(shù)據(jù)

綜上分析，每戶的帶寬要求約為20M。

3.2.3光纖部署

因各地差異在地形地貌、人口分布集中度、當(dāng)?shù)匾?guī)劃方案、經(jīng)濟(jì)實(shí)力等方面，F(xiàn)TTH建設(shè)也會(huì)存在較大差異，光纖部署因此也會(huì)有所不同，比如是采用單纖三波解決方案還是雙纖三波解決方案，二級(jí)分光還是三級(jí)分光，每級(jí)分光比如何選取等，實(shí)際如何部署主要還是依據(jù)當(dāng)?shù)爻雠_(tái)的《FTTH建設(shè)規(guī)范》來實(shí)施。

至于如何分光，原則上光纖部署一般采取二級(jí)分光，最好不要超過三級(jí)。一級(jí)分光部署在頭前端即小區(qū)機(jī)房，也就是OLT所在的機(jī)房，二級(jí)分光器放置在小區(qū)光交接箱，三級(jí)靠近用戶端，如樓道、走廊。推薦二級(jí)分光方式，如一級(jí)分光1:8，二級(jí)分光1:8，或者一級(jí)分光1:16，二級(jí)分光1:4，這樣減少了因線路衰減過大或分級(jí)過多而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)故障，但具體采取什么方式，還是需要根據(jù)小區(qū)實(shí)際情況部署。

城市小區(qū)用戶與農(nóng)村差異較大，這也需要考慮部署的方式是否合理。城市人口相對集中，且大多已經(jīng)布放主干光纖，投入資源集中利潤回收也快。但農(nóng)村基本來說是空白，用戶分散，距離較遠(yuǎn)，初期投入較大，獲取利潤需要考慮長遠(yuǎn)。

4 結(jié)語

根據(jù)國務(wù)院提出的《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案》，到2020年，中國的固定寬帶接入用戶數(shù)將會(huì)達(dá)到4億戶，光纖入戶（FTTH）會(huì)是其中重要的一環(huán)，今后幾年內(nèi)還會(huì)有非常大的發(fā)展空間。廣電運(yùn)營商可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源，通過雙改技術(shù)，依靠政策支持，積極推動(dòng)FTTH的建設(shè)，使其在中國寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展領(lǐng)域占有一席之地。

作者簡介：董華虎（1968-）男，云南省威信縣人，云南省廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司昭通分公司副總經(jīng)理，工程師。研究方向：有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究。