光纤到户接入技术FTTH应用策略之无源光网络

2011-03-01 22:37:12来源: ZDNET

    有的FTTH技术主要包括无源光网络(PassiveOpticalNetwork——PON)接入技术和小区有源交换光网络(ActiveOpticalNetwork——AON)接入技术,它们各有优势,适合于不同的应用环境。本文将根据我国住宅小区的特点,比较上述两种FTTH技术在我国住宅小区应用的优劣,通过阐明FTTH接入技术在我国住宅小区应用的几个突出问题,浅谈我国发展FTTH应用技术的应有策略。

    1.我国FTTH目标市场特点

    目前,我国FTTH主要目标市场无疑是大中小城市住宅小区的住户,城市住宅小区一般为花园式住宅小区,其突出特点是:住户密度高,单一花园住宅小区一般有500—3000住户,有些甚至是上万个住户;住宅小区(包括商业大厦)一般配备通信机房,用于安装整个小区通信接入设备和线路交接,这种配置是电信运营商相互竞争和多种电信业务综合接入的需要,机房到用户距离普遍小于1km;主要电信运营商和有线电视运营商普遍都已铺设小芯数(一般为4到12芯)光缆到住宅小区或商业大厦的机房;小区内住户通信和CATV接入线缆资源归属各运营商所有。我国FTTH目标市场另一特点是电信业务提供存在行业壁垒:电信运营商不容许经营CATV业务,而且这一现状在未来相当一段时间无法改变。

    2.我国FTTH接入技术选择

    1)无源光网络(PON)在我国FTTH应用面临的问题

    理想无源光网络(PassiveOpticalNetwork——PON)的主要特点是:光线路终端(OpticalLineTerminal——OLT)置于电信运营商中心机房,无源光分配器放置(Splitter)尽量靠近用户端的光网络单元(OpticalNetworkUnit——ONU)。OLT与ONU之间的距离等于电信运营商中心机房到用户的距离,与目前固定电话的接入距离相仿,一般为几公里,Splitter距ONU一般为几十米到几百米。PON的这种结构和布局突出体现了PON的优势:从中心机房至用户的整个网络为无源网络;大量节约中心机房至用户的光缆资源;因为是一点对多点,精简中心机房设备数量与规模,减少中心机房配线数量。

    无源光网络(PON)在住宅小区的理想布局:OLT置于电信运营商中心机房,根据Splitter尽量靠近用户原则,Splitter放置于楼层配线箱。很显然,这一理想布局能突显PON的固有优势,但将不可避免带来以下问题:第一,从中心机房至小区需要高芯数光缆,如3000户小区,按1:16分支比计算,需要近200芯的光缆,而目前一般只有4-12芯,增加铺设光缆非常困难;第二,用户无法自由选择运营商,只能选择单一电信运营商提供的服务,不可避免出现单一运营商垄断业务情形,不利于多运营商的竞争,用户利益无法得到有效保障;第三,无源光分配器置于楼层配线箱将使配线节点非常分散,导致放号、维护和管理非常困难,甚至几乎不可能;第四,无法提高网络设备及其接入端口的利用率,因为在单一PON的覆盖范围内,用户接入率很难做到100%。

    无源光网络(PON)在住宅小区的现实布局:OLT和Splitter均放置在小区机房里。这种现实布局优点是:中心机房至住宅小区只需要低芯数光缆,现有光缆资源就能满足需要;整个住宅小区接入线路均在小区机房配线,容许用户自由选择不同电信运营商,对电信运营商而言网络非常容易放号、维护和管理;由于接入设备和配线架同在小区机房,无疑显著提高设备端口利用率,接入设备可以根据接入用户数增加而逐步扩容。但这种现实的布局也有其明显的缺点:首先,丢弃PON的网络结构是无源网络的最大优势,中心机房至用户网络还是有源网络;其次,并没有因为PON而节约光缆资源;再者,PON设备成本高、网络结构复杂。

    综上所述,PON在住宅小区FTTH应用中存在矛盾的两面:按PON的理想网络结构和布局固然可以发挥其原有优势:从中心机房至用户的整个网络为无源网络,大量节约中心机房至用户的光缆资源,精简中心机房设备数量与规模;但同时也带来几乎无法接受的缺点:须要大量增加铺设光缆线路;配线节点分散,放号、维护和管理异常困难;用户无法自由选择运营商,不利于多运营商的竞争,用户利益无法得到有效保障;网络设备及其接入端口利用率低。而如果采用无源光网络(PON)在住宅小区的现实布局,现有光缆资源就能满足需要,小区机房统一配线,非常容易放号、维护和管理,用户可以自由选择运营商,显著提高设备端口利用率,但同时也丢弃了PON是无源网络和节约光缆资源这两大优势,就目前还必须忍受PON设备成本高、网络结构复杂等劣势。

    2)我国住宅小区FTTH接入技术选择——小区有源交换光网络(ActiveOpticalNetwork——AON)的点对点(P2P)接入技术

    很明显,PON的优势在高密度住宅小区中荡然无存。在目前PON技术不十分成熟,而且设备价格居高不下情况下,我们认为FTTH接入选择AON技术更为科学和可行,因为:

    --小区普遍设有机房;

    --AON的P2P技术成熟、成本低,能轻易提供100M或1G的带宽,与现有计算机网络实现无缝链接;

    --无需增加铺设中心机房至小区的光缆;

    --网络结构简单、建设和运营维护成本低;

    --集中在小区机房配线,易于放号、维护和管理;

    --容许用户自由选择运营商,有利于多运营商的竞争,通过竞争用户利益能得到有效保障;

    --设备端口利用率非常高,可以根据接入用户数增加而逐步扩容。

    典型基于AON的FTTH网络结构,从电信运营商中心机房至小区机房沿用目前已有的低芯数光缆,在小区机房放置交换系统,从小区机房至用户端采用点对点(P2P)组网方式,接入设备和配线架统一放置小区机房,整个网络采用技术成熟、成本低廉的以太网协议。AON的点对点FTTH网络是目前在日本和美国普遍采用的FTTH接入技术,在目前全球500万线的FTTH用户中,95%以上采用有源交换的P2P技术。其突出优势有:

    --高带宽:轻易实现稳定双向100M宽带接入;

    --可以支持Internet宽带接入、CATV接入和电话接入,在接入网实现三网合一;

    --支持未来可预见的新业务:可视电话、VOD、数字影院、远程办公、在线展览、电视教育、远程医疗、数据存储及备份等等;

    --网络结构简单、技术成熟、接入成本低;

    --只有小区机房是有源节点,集中机房配线,降低维护成本,提高设备端口利用率;

    --容许用户自由选择运营商,有利于电信运营商的相互竞争;

    --有效节约中心机房至小区的光缆资源,无需增加铺设中心机房至小区的光缆。

    我们认为FTTH接入选择AON技术更为科学和可行,还因为PON在标准和技术上发展存在不确定性:

    --标准刚刚出现,多种版本(EPON&GPON),标准的竞争对未来推广存在不确定性。

    --相关器件须要3-5年的标准化和成熟过程,在未来3-5年内难与目前以太网P2P器件在成本上和普及上相竞争。

    --PON的光电器件造价高昂:高功率、高速突发性收发;目前光电器件远无法满足生产低成本PON系统要求。

    --目前国外EPON的设备平均售价一线为1000—1500美元。

    3.重视FTTH技术风险,切忌盲目要求支持全业务接入

    很多用户动轧要求FTTH支持全业务,要求同时支持宽带上网、有线电视(CATV)接入和传统固定电话接入,即所为三网合一接入,希望实现FTTH接入技术一步到位。我们认为,能支持宽带上网、有限电视(CATV)接入和普通固定电话接入固然理想,但这实际上存在巨大技术风险。

    目前全球500万线的FTTH用户中,97%以上的FTTH接入网络只提供Internet宽带接入业务,因为FTTH提供传统固定电话成本远远高于现有固定电话技术成本,而且利用光纤传输传统固定电话还存在电话供电问题。虽然AON、EPON和GPON都支持三网合一接入。但EPON和GPON标准刚刚颁布,技术成熟尚需时日,EPON和GPON这两种标准相互竞争对未来推广也存在不确定性,而其一点对多点的无源网络结构并不适合中国高密度住宅小区应用,再者,EPON和GPON相关器件至少须要5年的标准化和成熟过程,在未来5年内难与目前以太网P2P器件在成本上和普及上相竞争,目前光电器件远无法满足生产低成本PON系统要求。由此可见,在现阶段盲目追求利用EPON或GPON的FTTH全业务接入将不可避免带来巨大的技术风险。

    在接入网上,光纤替代各种铜质缆线是必然趋势,但一夜之间光纤就彻底替代铜质缆线,所有业务都通过光纤接入是不现实的,也是无法想象的。任何技术的进步和应用都是循序渐进的,FTTH也不例外。因此在FTTH发展和推广初期,光纤与铜质缆线共存是必然的,光纤与铜质缆线的共存能使用户和电信运营商有效避免FTTH的技术风险。首先,可以在初期采用AON接入技术低成本实现FTTH的宽带接入,而CATV和传统固定电话仍然采用同轴线和双绞线接入,对别墅区也可以低成本通过光纤同时实现CATV接入,免铺同轴线;其次,目前我国电信业务提供存在行业壁垒,电信运营商不允许经营CATV业务,反之CATV运营商不许经营传统电信业务(如电话),而且这一现状在未来相当一段时间内无法改变,因此单一运营商无法在FTTH接入网络提供三网合一业务;再次,由于光缆寿命可以达40年,而铜质缆线一般为10年,因此当铜质缆线因寿命出现通信质量下降时,不需再铺设任何缆线,只需升级光纤设备,就可以提供原铜质缆线提供的业务,实际上,任何时候只要技术成熟且成本能够被接受,就可以随时升级光纤设备,及时享受FTTH新技术带来的便捷和高带宽。

    综上所述,目前选择光纤与铜质缆线共存,采用AON的FiberP2P的FTTH实现Internet宽带接入,CATV和传统固定电话仍然采用同轴线和双绞线接入,能有效避免FTTH技术风险同时,尽早享受FTTH新接入技术带来的便捷和高带宽,而在技术成熟且成本能够被接受,同时行业壁垒消除的时候,可以随时升级光纤设备,实现FTTH全业务接入。

    4.用发展眼光看FTTH网络建设的高投入

    人们一提到光纤通信,往往联想到其高成本,潜意识认为FTTH网络建设一定是高投入,而缺乏理性和发展的眼光分析FTTH投资效益。这种光纤网络必然是高投入的潜意识主要表现在:错误认为光缆价格高,光缆铺设施工难度大且成本高,日后光纤网络管理维护成本高,光纤网络初期投资高。

    就在3年前,光缆价格确实比铜缆价格贵,但今天,随着光纤生产技术的成熟和普及,光缆的市场价格(每芯每米只需几毛钱)已低于普通铜质缆线的价格,而且由于生产光纤的材料是大自然中用之不尽取之不竭的二氧化硅,其价格仍然会随时间推移继续下降,而铜质线缆则相反,随着铜材料的消耗其价格将随时间推移而上涨,光缆价格高于铜质缆线价格的时代已一去不复返。

    无可置疑,光缆铺设施工难度较铜质缆线大且成本也较铜质缆线高,但这主要是施工的成本,我们知道,线缆埋设和架设是劳动密集型工作,在我国劳动力价格非常便宜的情形下无疑不是突出问题,再说,由于光缆寿命可以达40年,而铜质缆线一般为10年,光缆不需要定期更换和再铺设,可以一劳永逸,从发展的眼光看一次光缆铺设成本无疑远低于多次铜质缆线铺设的成本。

    通信网络日后维护成本取决于网络的可靠性和可管理性,由于光纤通信具有不受电磁场干扰、通信内容绝对保密、几乎没有极限的带宽,尤其是光纤连接头的可靠性远比铜线连接头(如RJ45连接头)高,这些优势确保了FTTH光纤网络比一般铜质缆线组成的网络可靠性要高的多,同时光纤传输距离远,在同样的物理需求和网络功能需求下,在结构上宽带接入的FTTH光纤网络一定比铜线网络简单,网络简单无疑也就更好管理和维护,显而易见,在日后维护管理支出方面,光纤网络应普遍低于铜线网络。

    就目前设备价格而言,与传统宽带接入技术相比,建设FTTH接入网络初期投入确实稍高一些,但在分析投资效益时,如果把光缆40年折旧,FTTH光纤网络更低的日后维护管理成本,和FTTH光纤网络比铜线网络更高的可靠性多所带来的更高用户接入率等因素同时考虑进去,我们将发现光纤网络比铜线网络具有更高的投资收益。

    可见,以发展的眼光、科学理性地分析FTTH投资效益显得非常重要。

    5.结束语

    迄今为止,FTTH主要在日本和美国得到一定规模的应用,全球FTTH共有约500万用户。我国是一个发展中国家,电信产品消费水平普遍较低,目前商业FTTH用户还非常少(几乎为零),FTTH推广尚处于起步阶段,为此,选择适合我国国情的FTTH技术,重视FTTH存在的技术风险,和以发展的眼光分析FTTH投资效益对推动我国FTTH的普及至关重要。

关键字:FTTH  光网络  PON  网络  接入设备  电信  运营商  综合接入

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0301/article_4599.html
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