FTTP/FTTH现代宽带网络理想解决方案

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FTTP/FTTH的市场背景
随着互联网的持续快速发展，网上新业务层出不穷，特别是近年来开始风靡的网络游戏，MSN和QQ等实时网络通信工具，使得人们对网络接入带宽的需求持续增加。主流接入技术从拨号逐渐过渡到速度更快的ADSL和以太网，也反映出人们这种对接入带宽需求永无止境、不断上升的趋势。
与其他有线、无线通信技术相比，光纤通信在带宽容量方面具有无与伦比的优势。光纤通信经过多年的发展，已经在遍布全球的干线通信网络中占据了绝对优势。目前，骨干网络容量超前，带宽资源过剩。而与此形成鲜明对比的是，接入网领域仍然是铜缆接入的天下，虽不断有新技术涌现，但终究受限于其物理本性，难以在接入带宽距离上有更大的突破。这使得接入网成为整个传输网络的瓶颈，既限制了宽带网络新业务的进一步开发，也在一定程度上阻碍了长途光纤通信网络的进一步发展。
接入网络光纤化曾经是很多电信运营公司长期以来追求的理想。然而，受技术成熟水平、市场开放程度、成本等诸多因素的限制，除了少数十分发达的地区（美国、欧洲和日本）做过一些这方面的试验外，一直未能实现大规模应用。而这种局面在低成本的EPON技术出现并迅速成熟的今天将有望得到根本的改观。
一方面是技术上有望保证在用户可接受的成本下实现光纤接入，另一方面是不断涌现的新业务对带宽的巨大潜在需求。在“技术进步”和“市场需求”两驾马车的合力作用下，FTTP/FTTH即将进入一个大规模商用的崭新时代。
FTTP/FTTH新时代的曙光已经出现在北美和日本。2003年6月，美国三大运营商－BellSouth、SBCCommunications和Verizon联合发出了FTTP的RFP（RequestsforProposal，相当于招标意向书）。根据市场调查研究机构Vanderslice & Associates的预测，全美FTTH用户将会从2002年的72,100 户增加到2003年的315,000 户, 增加330%，2004年最终会达800,000和1，400，000户之间；另据美国FTTH委员会的统计，2002年美国的FTTH用户数达到72100户，比2001年增长271%，系统价格的下降和用户需求的增加，正是北美FTTH用户数迅速扩大的主要原因。
2003年8月19日，NTT也发表了它的RFP,“光线路终端（OLT）通过一个无源光网络实现与数个光网络单元（ONU）之间的以太MAC帧的发射和接收，速率要达到1Gb/s。”
这标志着日本最大运营商的FTTH/FTTP计划正式启动。NTT在2002年的FTTH/FTTP用户数为20万，2003年这一数字增加到65万，普及率已经接近10%，预计到2006年将增加到5百万，超过ADSL以及有线电视的宽带上网用户数量。日本政府大力倡导FTTH/FTTP的发展，并把FTTH的普及看成日本今后国家信息化的标志，看成提高日本经济竞争力的根本性武器。在政府的大力支持下，2004年，NTT计划为其FTTP建设项目投资25.6亿美元，占其全年投资总额（73.3亿美元）的三分之一以上，足见其对FTTP/FTTH计划的信心和决心。
2003年以来，国内关于FTTP/FTTH的新闻也屡见不鲜。各大运营商对于FTTH/FTTP的兴趣不断增长。2003年9月和11月信息产业部接连召开了两个大规模的FTTH研讨会。国内光通信领域著名的“光纤在线”网站在2003年12月发起成立了“中国FTTH发展论坛”，聚集了一批有识之士开始有组织地推进中国的FTTH建设。国内从事FTTH相关产品开发的企业也在不断增多中，从组件模块到系统，到运营网络和业务，国内的FTTP/FTTH的产业链正在逐步形成。FTTH/FTTP的建设正处于紧锣密鼓试验准备阶段，一旦启动，其市场规模将是空前的，必将带动整个通信行业进入新一轮的快速增长时期。
EPON
无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有光纤网络高带宽及对网络协议透明的特点；同时，点对多点的结构节省了光纤资源，降低了成本。以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了EPON。它同时具备了PON和以太网的优点，成为FTTP/FTTH领域中的热门技术。
图1所示为EPON系统示意图。可以看出，EPON接入系统具有如下特点：
局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；
EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了传输协议转换带来的成本因素；
采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；
上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；
点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；
EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

图1 EPON传输系统应用框图

由上可以看出，EPON光接入系统具有网络部署快速灵活，多业务、高性能接入，性能价格比高的优点。因此被公认是一种宽带光纤化接入的理想技术之一。
GW的EPON解决方案——GWEasyPath
格林威尔（GW）公司一直致力于为边缘网络的大用户接入提供最出色的整体解决方案。为此，格林威尔公司确立了RingMate的企业产品定位，其核心概念是在城域骨干环网周围，采用低成本的解决方案，把更多的大用户接入汇聚到业务节点，无论用户需要什么业务、有什么样的网络可靠性要求，无论是有源或无源网络、是什么介质或接口……运营商甚至用户都可以方便地进行网络和业务管理。
GWEasyPath是格林威尔公司RingMate系列解决方案中，专门针对边缘网络大用户接入而推出的一种优化的光纤接入解决方案。该方案采用了基于EPON的无源光网络技术，能够在一根光纤上同时为多个用户提供分组和电路业务。GW EasyPath的典型组网结构如图2：

图2  GWEasyPath的典型组网结构

GWEasyPath是格林威尔公司在与北京邮电大学共同承担的国家十五863课题“基于千兆以太网的宽带无源光网络系统”的基础上，进一步产业化的成果。在所有关键技术方面拥有自主的知识产权。为了实现具有多业务承载能力和电信级运营服务质量的系统设计目标，在完全兼容国际EPON标准IEEE802.3ah的基础上，创新提出并实现了E1 Over EPON、弹性保护倒换和动态带宽分配（DBA）等项高新技术，并申请了四项国家发明专利。此外，格林威尔公司与北京邮电大学国家重点实验室合作完成的EPON网管接口的需求和分析文稿，在ITU-T SG4的2003年11月全会上被接纳，正式承担了EPON网络管理接口ITU-T国际标准的制定工作。 在2004年2月27日863现场验收检查中，由电信技术及运营专家组成的863验收组认真听取了项目组所作的项目研发验收总结报告，检查了GW EasyPath现场进行的严格测试：大数据量条件下的E1性能测试，支路和干路光纤故障的保护倒换时间和对电路业务的优先保证，超合约带宽下的DBA能力以及吞吐量测试等。表示该系统从关键技术到系统方案均具有突出创新，在一致同意通过项目验收的同时，建议加快产品市场化和产业化的过程，尽快推向宽带接入的市场应用。
与普通的EPON设备相比，格林威尔公司的GWEasyPath增加了对电路业务的支持和弹性保护倒换功能，具有电信级的运营管理维护能力和增强的安全性保证。特别适合运营商以最经济的部署和维护成本为大用户提供综合的业务接入服务，在未来的FTTP/FTTH建设大潮中，格林威尔的GWEasyPath必将发挥极大的作用。
GWEasyPath的应用举例
下面以格林威尔公司的GWEasyPath（逸路）系列产品为例来描述EPON产品在接入市场的应用。GWEasyPath系列中的OLT（局端）产品型号为EP2000，ONU（用户端）产品型号为EP1000。该系统接入距离最长可达20km，最多可以接入16（20km）或32个（10km）用户；上下行接入速率均为1Gbps，具备双路EPON系统弹性保护倒换、下行带宽控制管理和上行带宽动态分配等功能，足以满足不同用户的个性化带宽和可靠性需要；采用分布式计算技术的UniViewò-DA网管系统，支持按业务的管理，如数据和电路出租，可为不同的业务部门提供管理手段，支持CNM管理需求。
接入市场的一个重要特征就是，业务需求经常会发生变化：一场精彩的足球比赛就会带来局部地区的业务量暴增；更何况，城区中不断涌现的高楼大厦可能会使铺设不久的光纤资源捉襟见肘；郊区突然冒出的一片住宅小区可能恰好距离运营商的光纤接入点有一段距离。这些对于竞争激烈的接入市场来说，既是难得的市场机遇，也是极大的挑战。而铺设从运营商局端到用户的光纤是件费时费力的工作，不可能在需求已经出现时再付诸实施。因此，对于点对点光接入的方式来说，网络规划时如何权衡潜在需求和投资回报之间的矛盾将是一件令人非常头疼的事情。
在这种情况下，采用GWEasyPath系列产品将会使这些难题迎刃而解。如图3所示，应用GWEasyPath系列产品提供接入服务，每一根备用光纤可扩展16/32个新用户，大大提高了接入能力，减小了大量铺设光纤的风险；在接入覆盖区域附近出现新需求时，只需从光分路器铺设一根较短的分路光纤即可将新用户接入主干网络；EPON系统强大的网管能力完全可以做到ONU的即插即用。而对于足球比赛之类的活动带来的局部带宽需求增加，GWEasyPath系统更可从容应对，它所具有的动态带宽分配功能可在瞬间调配充分的带宽到特定区域。这些都大大降低了网络建设规划的难度，加快了开展新业务的速度。

图3  GWEasyPath从容应对带宽需求变化

结束语
光纤通信网络正在从核心一步步延伸至千家万户，FTTH/FTTP是彻底解决网络接入瓶颈的终极解决之道。基于EPON技术的GWEasyPath系统能够以相对低廉的成本提供高速、可靠、多业务且可管理的接入服务，是各种FTTH/FTTP技术中最能为用户和运营商创造价值的典范。