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隨著人們對信息的需求不斷增大和人與人之間信息溝通的方式的改變,信息的溝通已從單一的電話業務向多種數據業務的全業務綜合通信信息網方向發展,同時計算機局域網和英特網的普及造成數據業務的增長遠高于語音業務,目前,中國電信網絡已經實現了基于光纖傳輸和交換的骨干網,而在荊州海事局轄區范圍內,荊州通信信息中心上至重慶,下至上海擁有2.5G傳輸容量的SDH骨干傳輸網,在沙市、江陵、公安、石首的海事處和執法大隊已經實現光纖接入辦公專網,不斷增加的數據業務對通信業務網特別是城域網和接入網的接入能力也提出了強有力的挑戰。
一、FTTx劃分
FTTx技術主要用于接入網絡光纖化,范圍從區域電信機房的局端設備到用戶終端設備,局端設備為光線路終端OLT、用戶端設備為光網絡單元ONU或光網絡終端ONT。根據光纖到用戶的距離來分類,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)等4種服務形態,上述服務可統稱FTTx。
(一)、FTTC 。FTTC為目前最主要的服務形式,主要是為住宅區的用戶作服務,將光網絡單元設備放置于路邊機箱,利用光網絡單元出來的同軸電纜傳送CATV信號或雙絞線傳送電話及上網服務。
(二)、FTTB 。FTTB依服務對象區分有兩種,一種是公寓大廈的用戶服務,另一種是商業大樓的公司服務,兩種皆將網絡單元設置在大樓的地下室配線箱處,只是公寓大廈的光網絡單元是FTTC的延伸,而商業大樓是為了中大型企業單位,必須提高傳輸的速率,以提供高速的數據、電子商務、視頻會議等寬帶服務。
(三)、FTTH。至于FTTH,ITU認為從光纖端頭的光電轉換器到用戶桌面不超過100米的情況才是FTTH。FTTH將光纖的距離延伸到終端用戶家里,使得家庭內能提供各種不同的寬帶服務,如VOD、在家購物、在家上課等,提供更多的商機。若搭配WLAN技術,將使得寬帶與移動結合,則可以達到未來寬帶數字家庭的遠景,荊州海事局各個海事處與執法站點已全面實現此種接入方式。
(四)、FTTP。FTTP(fiber to the premise,光纖到用戶所在地),FTTP將光纜一直擴展到家庭或企業。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,因此運營商利用它來提供語音、視頻和數據服務。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的最大速度約為5M到6Mbps,此外FTTP還支持全對稱服務。
(五)、FTTZ。FTTZ(Fiber To The Zone),是指光纖到小區。FTTx技術主要用于接入網絡光纖化,范圍從區域電信機房的局端設備到用戶終端設備。
二、FTTx技術分類
光纖連接光網絡單元主要有兩種方式,一種是點對點形式拓撲(Point to Point; P2P),從中心局到每個用戶都用一根光纖;另外一種是使用點對多點形式拓撲方式(Point to Multi-Point; P2MP)的無源光網絡(Passive Optical Network; PON)。對于具有N個終端用戶的距離為M km的無保護FTTx系統,如果采用點到點的方案,需要2N個光收發器和NM km的光纖。但如果采用點到多點的方案,則需要N十1個光收發器、一個或多個(視N的大小)光分路器、和大約M km的光纖,在這一點上,采用點到多點的方案,大大地降低了光收發器的數量和光纖用量,并降低了中心局所需的機架空間,有著明顯的成本優勢。
(一)、點到點的FTTx解決方案。點對點直接光纖連接具有容易管理、沒有復雜的上行同步技術和終端自動識別等優點。另外上行的全部帶寬可被一個終端所用,這非常有利于帶寬的擴展。但是這些優點并不能抵消它在器件和光纖成本方面的劣勢。
Ethernet + Media Converter就是一種過渡性的點對點FTTH方案,此種方案使用媒體轉換器(Media Converter;MC)方式將電信號轉換成光信號進行長距離的傳輸。其中媒體轉換器是一個單純的光電/電光轉換器,它并不對信號包做加工,因此成本低廉。這種方案的好處是對于已有的電的Ethernet設備只需要加上媒體轉換器即可。對于目前已經普及的100 Mbps Ethernet網絡而言,100 Mbps的速率也可滿足接入網的需求,不必更換支持光纖傳輸的網卡,只需要加上媒體轉換器,這樣用戶可以減少升級的成本,是點對點FTTH方案過渡期間網絡的解決方案。由于其技術架構相當簡單、便宜并直接結合以太網絡而一度成為日本FTTH的主流,但在2004 OFC會議中,NTT宣稱將從現在起日本FTTH標案將采取點對多點架構的PON網絡模式,勢必將影響媒體轉換器的未來。
(二)、點到多點的FTTx解決方案 。在光接人網中,如果光配線網(ODN)全部由無源器件組成,不包括任何有源節點,則這種光接入網就是PON。PON的架構主要是將從光纖線路終端設備OLT下行的光信號,通過一根光纖經由無源器件Splitter(光分路器),將光信號分路廣播給各用戶終端設備ONU/T,這樣就大幅減少網絡機房及設備維護的成本,更節省了大量光纜資源等建置成本,PON因而成為FTTH最新熱門技術。PON技術始于20世紀80年代初,目前市場上的PON產品按照其采用的技術,主要分為APON/BPON(ATM PON/寬帶PON)、EPON(以太網PON)和GPON(千兆比特PON),其中,GPON是最新標準化和產品化的技術。
(三)、PON接入網技術。PON作為一種接入網技術,定位在常說的“最后一公里”,也就是在服務提供商、電信局端和商業用戶或家庭用戶之間的解決方案。
隨著寬帶應用越來越多,尤其是視頻和端到端應用的興起,人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美,每個用戶的帶寬需求在5年內將達到20~50Mb/s,而在10年內將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下,傳統的技術將無法勝任,而PON技術卻可以大顯身手。
三、光纖回路分類
FTTx在傳輸層的設計中分為三類,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。其中雙纖回路是在OLT端和ONU端之間使用兩路光纖連接,一路為下行,信號由OLT端到ONU端;另一路為上行,信號由ONU端到OLT端。Simplex單纖回路又稱為Bidirectional,簡稱BIDI,這種方案只使用一條光纖連接OLT端和ONU端,并利用波分復用方式,以不同波長的光信號分別傳送上行和下行的信號。這種利用波分復用方式傳輸的單纖回路和Duplex雙纖回路相比可減少一半的光纖使用量,可以降低ONU用戶端的成本,但是使用單纖方式時在光收發模塊上要引入分光合光單元,架構比使用雙纖方式的光收發模塊復雜一點。BIDI上行信號選用1260至1360 nm波段的激光傳輸,下行則使用1480至1580 nm波段,而在雙纖回路中則是上下行都使用1310 nm波段傳送信號。
四、總結
從全球發展來看,中國的光纖光纜需求將長期維持高位,中國、歐美以及部分發展中國家,接入網尤其是FTTx將是主要的建設熱點,帶來主要需求,發展中國家基礎建設和發展經濟需要,開始規模建設通信網絡,在未來幾年內通信建設投入將開始出現增長,全面推進光纖入戶的發展。
參考文獻:
[1] 2009 年FTTH 發展高峰論壇
[2] 中國電信光纖到戶(FTTH)工程設計規范
[3] 孫罡.《FTTX光接入技術》2008.10