FTTH网络的建设与运营

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2003年以后，FTTH技术展现出了良好的发展势头，国际大型运营商纷纷将FTTH作为未来宽带接入网发展的战略目标。日本和美国是最为激进的两个国家，日本政府制定的“e-Japan”计划鼓励了NTT、KDDI等固网运营商投入到FTTH网络的建设中，美国的电信运营商出于与CABLE运营商竞争的需要，纷纷投资建设FTTH网络；另外，亚太（韩国、新加坡和中国香港等）、欧洲（德国、法国、荷兰等）也出现了一定规模的应用。与此同时，中国内地的运营商已经从跟踪观望转变到积极试验、摸索推广的积极态度，这一时期，主要的运营商开始进行设备测试、技术规范制定、现场试验，通信标准化协会也开始着手制定有关EPON、GPON的技术要求和互通性规范，这些举措大大促进了国内FTTH产业的快速发展，可以说，目前中国在FTTH领域的积累与探索已经与世界同步甚至在某些方面处于领先。本文将根据近年FTTH研究所取得的成果就目前中国FTTH发展的热点问题展开讨论，包括FTTH技术比较、FTTH的运行维护等方面内容。

　　一、FTTH网络的技术比较

　　FTTH网络的实现技术有两个重要的分支：点对点（P2P）的有源接入技术（AON）和点对多点（P2MP）的无源接入技术（PON）。关于适合中国发展FTTH的技术选择问题集中在两个层次：第一，以P2P技术为主导还是以P2MP技术为主导；第二，以EPON技术为主导还是以GPON技术为主导，目前对第二个问题的争议是最多的。下面对这两点加以分析。

　　1.P2P技术与P2MP技术

　　P2P技术的代表是媒质转换器（MC），其最新进展是IEEE802.3ah（现行标准IEEE802.3-2005）中提出了对P2P技术的标准化，其主要内容是规范了光接口的指标，增加了链路层的OAM功能，包括远端故障指示、远端环回控制、连接监控扩展功能等，这些OAM功能能在链路失败或远端故障的情况下快速定位故障点，增强了系统的维护能力与管理能力。目前能提供标准的P2P设备的厂家只有华为、瑞斯康达等少数几家，且设备对新标准的支持能力还很弱，基本无法实现互通，现网中的应用仍然以传统的MC技术为主。

　　由于P2P技术自身的特点，其规模应用的成本将远高于以EPON、GPON为代表的P2MP技术。在同等接入距离下，单个P2P设备的建设成本要比EPON、GPON设备都低，但随着网络规模的扩大，P2P方案的设备成本与线路成本将呈线性增长，而EPON、GPON方案只会在设备成本方面有少量增长，PON技术的成本优势明显。因此，P2P技术与PON技术并不构成真正意义上的竞争关系，而应作为FTTH的一种补充手段，对于住户分散、密度低的区域用户或对保密性有严格要求的企业客户，采用P2P技术是一种合适的选择。

　　2.EPON与GPON技术

　　EPON与GPON谁将成为FTTH的主导是全球范围内争论的问题，出于各自不同的考虑，美国、欧洲、澳洲等运营商选择了GPON技术，亚太（日本、韩国和中国香港）等运营商选择了EPON技术，这使得EPON与GPON的产业链都有足够的市场需求以促进其发展完善。对中国而言，也许暂时不下结论是稳妥的选择。仅从技术可行性角度考虑，目前EPON与GPON已无明显的差别，下面进行详细地分析。

　　(1)基本的传送能力

　　在基本的传送能力方面，EPON与GPON有相近的功能和性能。EPON标准规定了两种传送能力，分别是10km（1:32）分光和20km（1:32）分光，但这主要取决于光收发模块的性能，实际测试表明，采用CLASSB+光模块，EPON系统能达到20km以上和1:64分光的传送能力，这与GPON标准制定的指标基本相同。

　　(2)业务承载效率

　　关于两者的业务承载效率，许多文献在理论上做过对比，结论不尽相同，被引用最多的结论是EPON的以太网承载效率只有60％～70％，GPON可达到97％，而实际测试结果表明，EPON的上下线吞吐量均能达到900M以上，因此，如不考虑EPON采用8B/10B编码带来的效率损失，GPON在承载效率上约有5％左右的优势。这种差别不足以判定孰优孰劣。

　　(3)互通性进程

　　从ADSL技术和移动通信技术发展的经验来看，实现终端开放性有利于形成完整的产业环境，可以有效降低网络建设和运维的成本，是技术发展的趋势。在这方面，GPON标准的成熟性有着先天的优势，ITU-TG.984.3（GTC层规范）和G.984.4（OMCI）规范为GPON设备的互通奠定了良好的基础，FSAN组织已经于2006开始了互通性的测试工作，但遗憾的是，能提供稳定版本参与测试的设备有限，GPON技术的互通性优势还没有体现出来。而EPON的互通性工作则必须先由完善IEEE802.3-2005工作开始，IEEE802.3-2005仅对EPON系统的物理层和数据链路层做了规范，对动态带宽分配、终端设备的认证、业务层功能（如组播、VoIP和TDM业务的承载、VLAN等）、服务质量（QoS）保证、网络管理等设备实现所必须具备的功能均未做规定。另外，IEEE802.3-2005存在规定不完善或者模糊之处，也会导致各厂商在理解和实现上的差异，从而导致互通性问题。但好在这些影响互通的因素已经找到，主流芯片厂商正在积极开发或已经发布具有互通功能的解决方案，这种产业链各环节的积极配合使得EPON的互通性工作具有良好的发展前景。

　　从以上分析可以看出，EPON与GPON技术近两年均取得了明显的进展，两者的发展路径不同，GPON技术是遵循先严格标准化后产业化的发展思路，EPON技术则是以产业化为起点，最终在产业联盟内形成标准化。这两种思路都将促进产业链的发展和成熟，就目前情况看，两者的发展路标都已走到推动互联互通的阶段，当互通性问题得以解决之后，真正能够左右运营商进行技术选择的也许只有价格因素了。因此，积极参与推动EPON技术的互通并关注GPON技术的互通性进展是目前运营商的工作重点。

　　二、FTTH网络的运行维护

　　在FTTH网络建设中，一个典型的系统结构值得借鉴，如图1所示。其中，OLT和ONT是EPON或GPON系统的有源部分，其它设施则构成ODN网的无源配线部分，系统包括以下设施。

◇局端配线设施：光配线架等。
◇光分配点设施：光配线架、光交界箱、光分线盒、光分路器、光分支接头盒等。
◇光用户接入点设施：光分路器、光分线盒、光终端盒等。
◇用户端接设施：用户终端智能盒、光纤信息面板等。

　　

从图1可以看出，相对于现有的DSL宽带接入网和LAN接入网，当前的FTTH网络引入了新的网络元件，相应的，FTTH网络的运维也出现了一些新的特点。

　　１．维护技术复杂，维护质量要求高，维护难度大

　　ADSL和LAN接入网的技术相对简单，维护指标要求相对不高，技术难度较小。而FTTH网络的技术复杂度远高于ADSL和LAN，故障的产生原因复杂，这使得FTTH网络的维护难度很高。光纤光缆的连接远比铜缆复杂，涉及到精密、复杂的工序和工具。光纤光缆的维护质量要求也很高（特别是接头质量、光纤的弯曲半径、防尘防水等）。这不但要求运维人员能够掌握复杂的维护技术，解决很多复杂的故障，还要做好日常的监测和巡查。

　　２．多业务运行导致的多专业综合维护

　　传统的ADSL网和LAN接入网均是单业务接入网，仅承载宽带上网业务，运维主要涉及数据和线路专业。而FTTH网络是个综合接入平台，支持包括语音、数据、视频、专线等多种业务和应用，覆盖了目前电信网上的大多数专业领域，包括线路、接入、交换、数据、终端、传输等。考虑到大规模开展FTTH网络建设后的维护成本和维护效率，FTTH网络的维护必须采用多专业综合维护模式，需要各专业的维护部门密切配合，要求维护人员具有更加全面的专业技能，掌握光缆线路、接入、终端、交换、数据、传输等多领域的专业知识，能解决更加复杂的问题。

　　３．设备和技术不够成熟、维护技术手段缺乏

　　ADSL和LAN接入技术和设备已经非常成熟，有成熟的维护流程和有效的维护工具（如各种仪器仪表、网络质量分析系统等）。但FTTH技术还处于快速发展期，还有待于进一步成熟，这种技术上的不成熟性给大规模发展FTTH网络后的运营维护带来很大的不确定性。

　　４．FTTH网络对故障处理速度要求更高

　　传统ADSL接入网仅承载Internet接入业务，对故障处理速度没有严格的要求。但FTTH是个多业务承载网，一旦发生网络故障将对多种电信业务产生影响，这对FTTH网络的维护响应速度提出了更高的要求，需要有更好的技术手段进行故障定位和处理，有更好的维护体制以保证各故障处理环节的高效协同。

　　根据现有ADSL网络运行维护的经验，对FTTH网络运行维护体系的基本要求是集中、灵活、高效、低成本。FTTH网络运行维护，具有如下发展趋势。

　　１．集中维护

　　国内外ADSL接入网和国外FTTH接入网运行维护的经验表明：只有实现对网络的集中化维护，才能节约维护成本，提高维护的规范化水平和维护质量，提高客户响应速度。

　　２．加强FTTH网络运维支撑系统等技术手段建设

　　集中维护需要一个高效的运维支撑系统，以实现运维过程的自动化和标准化。运维支撑系统应该覆盖从业务受理、派线到安装、测试、业务申告、故障排除、故障处理反馈、营账等多方面内容。

　　３．FTTH终端应具有远程管理能力

　　如采用TR-069的体系架构，可以实现对终端设备（包括ONU）的自动配置和动态业务提供、软件/固件升级、状态和性能监控、故障诊断，具有标准化程度高、安全性好、部署灵活、维护成本低等优点。

　　４．FTTH光线路维护手段的进一步完善。

　　FTTH网络光路维护仪器仪表需要进一步发展，以实现完整的测试解决方案。EPON和GPON设备也应该提供更强大的包括线路测试与诊断、网络质量分析等在内的运维功能。

　　三、FTTH发展展望

　　从最近几年的研究与试验情况来看，FTTH技术发展非常迅速，目前已经基本成熟，形成了比较完备的技术体系，包括系统设备、光线路相关器材、施工工艺等，可以满足进行小规模应用的需要，但距离大规模推广尚有一定的距离，网络建设成本过高和业务需求不足仍然是制约FTTH发展的主要因素。

　　FTTH网络成本主要体现在光线路成本和设备成本。前面提到，设备成本的降低将依赖于互通性进展的顺利与否，这一点是值得期待的；但光线路成本的降低则不容乐观。目前尽管光纤的价格比较低，但由于光线路的施工工艺复杂，辅助器材成本高，造成总体线路成本较高。这需要进一步降低光缆、光分路器等器材的成本，优化线路设计，采用更高效的施工工艺来解决。在这方面，目前已经出现了一些新的器件与新的工艺，如新型室内用的高强度光纤、新型皮线光缆、平面光波导（PLC）光分路器、适合FTTH应用的终端盒和接头盒、冷接工艺等。随着这些器件与工艺的进一步成熟，配合合理的FTTH网络规划建设方法，FTTH网络的建设成本仍有较大的下降空间。

　　从目前互联网的应用来看，公众用户对网络服务的要求主要集中在浏览新闻、搜索引擎、收发邮件等业务上，这些业务显然无法对FTTH构成强烈的需求。因此，开发推广视频通信、文件上/下载、在线音乐和影视、IPTV（流媒体）等高带宽应用，尤其是提高视频类业务的质量和种类是FTTH大规模发展的前提基础，同时，抓住三网融合的机遇，将FTTH打造成一个全业务接入的宽带业务平台才是FTTH发展的趋势所在。

　　四、结束语

　　FTTH的发展是一个系统工程，它涉及到技术体制的选择、网络的规划建设、系统的运行维护、业务的包装推广等诸多方面，经过这几年的摸索和总结，业界在这几方面均积累了很多的成果，但距离FTTH大规模商用的目标仍然有不小的差距，随着全球FTTH高速发展的浪潮以及国内FTTH领域研究的深入，这些问题终将得到解决。