一文詳解光纖接入（FTTx ）丨點(diǎn)到點(diǎn)的FTTx解決方案

2021-05-06 17:31:06

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Fiber－to－the－x （FTTX）光纖接入

FTTx（Fiber To The X：光纖接入）是新一代的光纖用戶接入網(wǎng)，用于連接電信運(yùn)營(yíng)商和終端用戶。

FTTx的網(wǎng)絡(luò)可以是有源光纖網(wǎng)絡(luò)，也可以是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)。用于有源光纖網(wǎng)絡(luò)的成本相對(duì)較高，實(shí)際上在用戶接入網(wǎng)中應(yīng)用很少，所以目前通常所指的FFTx網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的都是無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)光纖到用戶的距離來(lái)分類，

可分成光纖到交換箱（Fiber To The Cabinet； FTTCab）

光纖到路邊（Fiber To The Curb； FTTC）

光纖到大樓（Fiber To The Building； FTTB）

及光纖到戶（Fiber To The Home； FTTH）4種服務(wù)形態(tài)。

如果再細(xì)分——

FTTx，x指的是到萬(wàn)物，它可以是——

x ＝ H for home FTTH （光纖到戶）；

x ＝P for premisesFTTP （光纖到駐地）；

x ＝C for curb FTTC （光纖到路邊／?。?/span>

x ＝ N for node or neighborhood FTTN （光纖到結(jié)點(diǎn)）；

x ＝O for officeFTTO （光纖到辦公室）；

x ＝SA for service areaFTTSA （光纖到服務(wù)區(qū)）；

x ＝B for Building （光纖到建筑物）；

上述服務(wù)可統(tǒng)稱FTTx。

光纖到家庭（FTTH）是20年來(lái)人們不斷追求的夢(mèng)想和探索的技術(shù)方向，但由于成本、技術(shù)、需求等方面的障礙，至今還沒(méi)有得到大規(guī)模推廣與發(fā)展。正因?yàn)槿绱?，很多有識(shí)之士把FTTx（特別是光纖到家、光纖到駐地）視為光通信市場(chǎng)復(fù)蘇的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。并且預(yù)計(jì)今后幾年，FTTH網(wǎng)將會(huì)有更大的發(fā)展。

美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Verizon將FTTB及FTTH合稱光纖到駐地（Fiber To The Premise； FTTP）。

1．1．FTTC

FTTC為目前最主要的服務(wù)形式，主要是為住宅區(qū)的用戶作服務(wù)，將ONU設(shè)備放置于路邊機(jī)箱，利用ONU出來(lái)的同軸電纜傳送CATV信號(hào)或雙絞線傳送電話及上網(wǎng)服務(wù)。FTTC的傳輸速率為155Mb／s。FTTC與交換局之間的接口采用ITU－T制定的接口標(biāo)準(zhǔn)V5。

1．2．FTTB

FTTB依服務(wù)對(duì)象區(qū)分有兩種，一種是公寓大廈的用戶服務(wù)，另一種是商業(yè)大樓的公司行號(hào)服務(wù)，兩種皆將ONU設(shè)置在大樓的地下室配線箱處，只是公寓大廈的ONU是FTTC的延伸，而商業(yè)大樓是為了中大型企業(yè)單位，必須提高傳輸?shù)乃俾剩蕴峁└咚俚臄?shù)據(jù)、電子商務(wù)、視頻會(huì)議等寬帶服務(wù)。

1．3．FTTH

至于FTTH，ITU認(rèn)為從光纖端頭的光電轉(zhuǎn)換器（或稱為媒體轉(zhuǎn)換器MC）到用戶桌面不超過(guò)100米的情況才是FTTH。FTTH將光纖的距離延伸到終端用戶家里，使得家庭內(nèi)能提供各種不同的寬帶服務(wù)，如VOD、在家購(gòu)物、在家上課等，提供更多的商機(jī)。若搭配WLAN技術(shù)，將使得寬帶與移動(dòng)結(jié)合，則可以達(dá)到未來(lái)寬帶數(shù)字家庭的遠(yuǎn)景。

1．4．FTTP

FTTP（fiber to the premise，光纖到用戶所在地），北美術(shù)語(yǔ)，F(xiàn)TTP將光纜一直擴(kuò)展到家庭或企業(yè)。由于光纖可提供比最后一公里使用的雙絞線或同軸電纜更多的帶寬，因此運(yùn)營(yíng)商利用它來(lái)提供語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)。FTTP具有25M到50Mbps或更高的速度，相比之下，其他類型的寬帶服務(wù)的最大速度約為5M到6Mbps。此外FTTP還支持全對(duì)稱服務(wù)。

1．5．FTTZ

FTTZ（Fiber To The Zone），是指光纖到小區(qū)。FTTx技術(shù)主要用于接入網(wǎng)絡(luò)光纖化，范圍從區(qū)域電信機(jī)房的局端設(shè)備到用戶終端設(shè)備，局端設(shè)備為光線路終端（Optical Line Terminal； OLT）、用戶端設(shè)備為光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit； ONU）或光網(wǎng)絡(luò)終端（Optical Network Terminal； ONT）。

光纖連接ONU主要有兩種方式，一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式拓?fù)洌≒oint to Point； P2P）

從中心局到每個(gè)用戶都用一根光纖；另外一種是使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)形式拓?fù)浞绞剑?/span>Point to Multi－Point； P2MP）的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network； PON），其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

對(duì)于具有N個(gè)終端用戶的距離為M km的無(wú)保護(hù)FTTx系統(tǒng)，如果采用點(diǎn)到點(diǎn)的方案，需要2N個(gè)光收發(fā)器和NM km的光纖。但如果采用點(diǎn)到多點(diǎn)的方案，則需要N十1個(gè)光收發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)（視N的大?。┕夥致菲鳌⒑痛蠹sM km的光纖。

在這一點(diǎn)上，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的方案，大大地降低了光收發(fā)器的數(shù)量和光纖用量，并降低了中心局所需的機(jī)架空間，有著明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

⒉1．點(diǎn)到點(diǎn)的FTTx解決方案

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接光纖連接具有容易管理、沒(méi)有復(fù)雜的上行同步技術(shù)和終端自動(dòng)識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。另外上行的全部帶寬可被一個(gè)終端所用，這非常有利于帶寬的擴(kuò)展。但是這些優(yōu)點(diǎn)并不能抵消它在器件和光纖成本方面的劣勢(shì)。

Ethernet ＋ Media Converter就是一種過(guò)渡性的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)FTTH方案，此種方案使用媒體轉(zhuǎn)換器（Media Converter；MC）方式將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸。其中MC是一個(gè)單純的光電／電光轉(zhuǎn)換器，它并不對(duì)信號(hào)包做加工，因此成本低廉。

這種方案的好處是對(duì)于已有的電的Ethernet設(shè)備只需要加上MC即可。MC方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。不必更換支持光纖傳輸的網(wǎng)卡，只需要加上MC，這樣用戶可以減少升級(jí)的成本，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)FTTH方案過(guò)渡期間網(wǎng)絡(luò)的解決方案。由于其技術(shù)架構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單、便宜并直接結(jié)合以太網(wǎng)絡(luò)而一度成為日本FTTH的主流。

⒉2．點(diǎn)到多點(diǎn)的FTTx解決方案

在光接入網(wǎng)中，如果光配線網(wǎng)（ODN）全部由無(wú)源器件組成，不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，則這種光接人網(wǎng)就是PON。PON的架構(gòu)主要是將從光纖線路終端設(shè)備OLT下行的光信號(hào)，通過(guò)一根光纖經(jīng)由無(wú)源器件Splitter（光分路器），將光信號(hào)分路廣播給各用戶終端設(shè)備ONU／T，這樣就大幅減少網(wǎng)絡(luò)機(jī)房及設(shè)備維護(hù)的成本，更節(jié)省了大量光纜資源等建置成本，PON因而成為FTTH新的熱門(mén)技術(shù)。

2．3．PON接入網(wǎng)技術(shù)

PON作為一種接入網(wǎng)技術(shù)，定位在常說(shuō)的＂最后一公里＂，也就是在服務(wù)提供商、電信局端和商業(yè)用戶或家庭用戶之間的解決方案。

隨著寬帶應(yīng)用越來(lái)越多，尤其是視頻和端到端應(yīng)用的興起，人們對(duì)帶寬的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。在北美，每個(gè)用戶的帶寬需求在5年內(nèi)將達(dá)到20～50Mb／s，而在10年內(nèi)將達(dá)到70Mb／s。在如此高的帶寬需求下，傳統(tǒng)的技術(shù)將無(wú)法勝任，而PON技術(shù)卻可以大顯身手。

1987年英國(guó)電信公司的研究人員最早提出了PON的概念。

下面對(duì)幾種分別進(jìn)行介紹：

APON是在1995年提出的，當(dāng)時(shí)，ATM被期望為在局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和主干網(wǎng)占據(jù)主要地位。各大電信設(shè)備制造商也研發(fā)出了APON產(chǎn)品，由于APON只能為用戶端提供ATM服務(wù)，2001年底FSAN更新網(wǎng)頁(yè)把APON改名為BPON，即＂寬帶PON＂， APON標(biāo)準(zhǔn)衍變成為能夠提供其他寬帶服務(wù)（如Ethernet接入、視頻廣播和高速專線等）的BPON標(biāo)準(zhǔn)。

在局域網(wǎng)領(lǐng)域，Ethernet技術(shù)高速發(fā)展。Ethernet已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)，全球有超過(guò)400萬(wàn)個(gè)以太端口，95％的LAN都是使用Ethernet技術(shù)。Ethernet技術(shù)發(fā)展很快，傳輸速率從 10 Mbit／s、100Mbit／s到1000Mbit／s、10 Gbit／s甚至40 Gbit／s，呈數(shù)量級(jí)提高；應(yīng)用環(huán)境也從LAN向MAN、核心網(wǎng)發(fā)展。

EPON就是是由IEEE 802．3工作組在2000年11月成立的EFM（Ethernet in the First Mile）研究小組提出的。EPON是幾個(gè)的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。EPON以Ethernet為載體，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸方式。EPON也提供一定的運(yùn)行維護(hù)和管理（OAM）功能。

EPON技術(shù)和現(xiàn)有的設(shè)備具有很好的兼容性。而且EPON還可以輕松實(shí)現(xiàn)帶寬到10 Gbit／s的平滑升級(jí)。新發(fā)展的服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)使以太網(wǎng)對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的支持成為可能。這些技術(shù)包括全雙工支持、優(yōu)先級(jí)（p802．1p）和虛擬局域網(wǎng)（VLAN）。另外，和GPON相比它的傳輸效率較低。

2001年，F(xiàn)SAN組啟動(dòng)了另外一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作，旨在規(guī)范工作速率高于1Gbit／s的PON網(wǎng)絡(luò)．這項(xiàng)工作被稱為Gigabit PON（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(wù)，提供豐富的OAM＆P功能和良好的擴(kuò)展性。

大多數(shù)先進(jìn)國(guó)家運(yùn)營(yíng)商的代表，提出一整套＂吉比特業(yè)務(wù)需求＂（GSR）文檔，作為提交ITU－T的標(biāo)準(zhǔn)之一；反過(guò)來(lái)又成為提議和開(kāi)發(fā)GPON解決方案的基礎(chǔ)。這說(shuō)明GPON是一種按照消費(fèi)者的準(zhǔn)確需求設(shè)計(jì)、由運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)的解決方案，是值得產(chǎn)品用戶信賴的。

光纖回路分類

FTTx在傳輸層的設(shè)計(jì)中分為三類 epon ，分別是Duplex雙纖雙向回路，Simplex單纖雙向回路和Triplex單纖三向回路。