FTTH技術在廣電領域的應用

董華虎林 華呂啟亮

（作者單位：1云南廣電網絡集團公司昭通分公司；2云南省寧蒗縣文體廣電新聞出版局）

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FTTH技術在廣電領域的應用

董華虎1林 華1呂啟亮2

（作者單位：1云南廣電網絡集團公司昭通分公司；2云南省寧蒗縣文體廣電新聞出版局）

摘 要：FTTH通俗講就是光纖到戶，ONT（光網絡終端）直接部署在用戶（包括一般家庭住宅或是企業內部），采用無源光網絡拓撲架構，傳輸路徑全程使用光纖介質。傳統的ADSL接入技術因無法突破接入距離的限制及帶寬自身的瓶頸，固網運營商已經不能在原有網絡基礎上推出更多新的服務項目來滿足用戶的需求，因此，ADSL電話線路接入的使用頻率越來越低，必須從其他技術方面進行創新。本文詳細介紹了FTTH的技術原理及其發展現狀，通過優勢比較，分析出了廣電未來發展的前景，以及如何在現有HFC網絡的基礎上推動FTTH建設。

關鍵詞：FTTH；廣電領域；應用探討

FTTH通俗講就是光纖到戶，ONT（光網絡終端）直接部署在用戶（包括一般家庭住宅或是企業內部），采用無源光網絡拓撲架構，傳輸路徑全程使用光纖介質。2008年以前，我國大部分城市家庭用戶，基本采用傳統的ADSL/ ADSL2+（非對稱數字用戶線路）技術實現寬帶接入，得以享受較快的Internet服務。然而，隨著互聯網的持續快速發展，新業務層出不窮，特別是最近幾年開始風靡網吧、企業、單位甚至家庭的互動游戲、視頻電話、IPTV、網絡監控等業務，使人們對網絡接入帶寬的需求不斷增加，提出了更高的服務質量要求。但是，傳統的ADSL接入技術最終無法突破接入距離的限制及帶寬瓶頸，固網運營商已經不能在原有網絡基礎上推出更多新的服務項目滿足用戶的需求，因此，漸漸減少了ADSL電話線路接入的投入，想從其他技術方面進行創新。最終，一種可提供全業務接入、高帶寬享受、可靠QOS保證的光纖到戶（FTTH）技術應運而生。

1 FTTH的系統結構

要掌握FTTH技術的工作方式，首先需要了解EPON的工作原理。EPON，英文全名為Ethernet Passive Optical Network，即基于以太網的無源光網絡。根據接入用戶距離和環境的不同，發展出了FTTB（光纖到樓道）、FTTO（光纖到辦公室）、FTTC（光纖到路邊）和FTTH（光纖到戶）等多種接入類型。EPON技術采用的是點到多點的網絡拓撲結構，利用一根光纖，實現數據、視頻和語音等業務的混合接入，組網架構主要由OLT（光線路終端）、ODN（光分配網絡）、ONU（光纜線路單元）三部分組成。

EPON的網絡結構以OLT作為整個節點的核心，屬于EPON系統中的局端設備。一般分為機盒式與機框式兩款，主要區別就是接入用戶量的不同，適合不同場景的應用。其主要功能有：通過光纖與上層設備，如交換機或BRAS，直接進行互連，完成與互連設備之間的通信；為每個上線的ONU分配唯一的LLID，通過內部MPCP控制協議實現對ONU設備的注冊、管理、測距、數據傳送等一系列操作；完成系統設備自身內部的協調管理、二三層協議的轉換以及各種數據報文的轉發與控制。

ONU通過無源光分器，經過多級分光后，直接與OLT相連，主要作用是放置在用戶駐地側，接入用戶端設備，如可以直接掛PC、機頂盒、IAD、網絡電視機，也可以通過下掛普通交換機組建局域網等；同時，選擇接收OLT發送下來的廣播數據，對OLT發出的測距及功率控制命令作出響應；對用戶發出的以太網數據進行緩存，并在OLT分配的發送窗口中，往上行方向發送出去。

ODN一般定義為OLT - ONU的線路部分，具體是從OLT的PON口到ONU的PON口之間部位所有的無源器件，包括光纜、配線和分光器，是整個接入層網絡信號傳輸的載體。光纜部分基本選用G.652、G.657系列的全部型號光纖，分光器支持從1:2～1:64的分光，甚至GPON技術可以支撐到1:128分光。EPON系統上行采用標準的以太網接入，支持以太網光口（百兆、千兆、10G）雙纖接入，而下行口即PON口，使用單芯光纖輸送光信號，在一根纖芯上承載了兩類波長（上行：1310nm，下行：1490nm，或者還可以在這個芯的下行疊加1550nm波長，來傳遞模擬電視信號）。為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，OLT采用兩種復用技術，下行數據流采用廣播技術，而上行數據流采用TDMA技術，因此，EPON采用的是一種單纖雙向的傳輸機制。

FTTH系統基于EPON網絡架構，可以抽象分析出FTTH的簡單系統結構組成，因此，同樣分為OLT、ODN和ONU三部分，與其他接入類型，如FTTB、FTTC、FTTO不同的是ONU的駐地位置，它直接部署在用戶端（家庭住宅或企、事業單位內部）。FTTH是一個真正的能為用戶提供高速寬帶接入的透明網絡，成為用戶接入網的長遠目標。

2 FTTH的應用優勢

EPON接入技術，自2009年開始推廣商用，到現在已經在各大運營商中成熟發展起來，而且被靈活應用于各種場景。而廣電運營商在三網融合政策出臺之前，主要還是在發展獨有的輸送廣播節目的有線電視網絡，由于市場需求的急速擴張，為了能給客戶提供更多的業務服務，直至2010年6月，工信部出臺三網融合試點方案，廣電運營商才真正開始接觸并發展了雙向網絡技術。如何結合廣電自己的網絡資源進行技術創新，將服務類型供應多樣化，這是一項嚴峻的考驗，但最終還是通過各種試點，發展出了多種應用模式，特別是現在，已經有了很大改善，具有以EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH及CMTS+CM等為代表的多種接入方案。尤其是FTTH技術，無論是在高帶寬、QoS保障多個方面，都具有良好的可擴展性，在業務支撐能力方面，它能非常好地承載數據、語音、視頻多種業務服務類型，被業界公認為是家庭寬帶接入發展的最終形態。其優勢明顯，隨著今后成本的進一步降低，勢必會走入千家萬戶，得到廣大中國家庭用戶的認可。

結合各大運營商目前的發展與應用做分析，總的說來，FTTH的特點主要有至少如下六點較為明顯的優勢。

2.1用戶容量更大

FTTH技術全網采用光纖介質傳輸，一臺機框式OLT具有上百個PON口，因此，端口密集度極高，當前EPON的一個PON口，最大可以支撐1：64的分光（若采用GPON技術，分光可以支撐到1:128，FTTH入戶數量更大），分光后，每根單纖直接入戶，就代表了一個用戶單元，因此，接入用戶數量驚人，非常適合小區這類集居特色的應用。

因此，容量比傳統的銅纜、網線傳輸介質接入方式來說要高的多，最符合我國住宅小區網絡建設長期發展的需要。

2.2傳輸距離更遠

傳統的ADSL/ADSL2+電話線采用銅質傳輸，由于抗衰減能力弱，一般接入距離在ADSL在1-3KM，而ADSL2+最遠也只能夠達到6KM，發展到現在已經表現出它的局限性，很難再突破更長遠距離了。五類線，如網線標準基本控制在100M以內，而且價格貴，一般只能在局域網的小片區范圍使用。而光纖傳輸直接入戶，全程采用光脈傳輸信號，其抗干擾能力強，傳輸速度極快，是傳統電纜傳輸無法比擬的。

2.3維護成本更低

傳輸由于采用光纖傳輸，投入成本低，而且FTTH拓撲架構采用無源設備，一定程度減少了線路故障率，降低了維護成本。

2.4多種業務支持

隨著網絡服務提供商可以提供的業務類型越來越多，FTTH能夠靈活承載這類業務的發展。

2.5高速帶寬獨享

光纖到戶最大魅力是網絡服務直接到“家”，帶寬獨享，可以說是解決從互聯網主干到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸的最佳解決方案。

2.6安裝使用方便

ONU支持遠程管理、自動注冊，無需人工干預，且無需特別安裝，直接放置桌面或是家庭弱電箱，占用地方小也很美觀，直接室內取電。設備基本帶有家庭網關功能，無需再購買一個小型網關路由設備，這樣減少了家庭投入成本，使用起來也方便。

基于上述6點考慮，以及網絡建設的復雜度和后期維護成本等方面，FTTH均有一定的優勢。隨著國家“寬帶中國”戰略的大力推動，建設步伐將會進一步加快，更為廣電發展FTTH用戶提供了廣闊的前景。無論是城鎮用戶集中度高的小區，或是農村這種分散型的村落，拓展FTTH網絡，廣電運營商都有自己的優勢。

3 廣電FTTH技術應用

3.1從HFC到FTTH

HFC混合光纖同軸電纜網，即有線電視網絡。其原理是：由分前端設備將有線電視節目信號調制到指定的某一載波上，轉換成光信號后在主干線路光纖上傳輸，而在用戶小區使用調制解調器將光信號轉換成電信號，經分配器分配后，通過同軸電纜輸送到每個家庭。我國HFC網絡自90年代發展到現在，規模龐大，已經形成遍布城鄉、用戶達數億的有線電視傳輸網。但HFC網絡也存在某些技術缺陷，由于采用有源器件組網，故障率特別高。有源器件容易發熱，特別是小區弱電井或弱電箱堆積了很多的有源器件，長時間運行后，溫度急劇增加，設備穩定度很難經得住考驗，而且設備容易老化、易遭受雷擊，故障率始終降不下來，對應的維護成本上升了，而HFC網絡建設的投入成本本身就一直很昂貴。

隨著三網融合（指電信網、廣播電視網、互聯網三網之間的相互滲透、相互兼容、逐步整合）的推進，需要通過網絡技術改造來解決遇到的帶寬等一系列瓶頸，因此發展出了如前面提到的EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH等廣電雙向網絡改造技術。

3.2FTTH的部署方案

3.2.1FTTH方案的特征

第一，能承載多業務，這是最基本的條件，能承載互動電視雙向業務和寬帶數據業務，以及其他，如語音、監控等，滿足未來業務發展的需求。為實現每個業務的隔離，需要在ONU終端上實現多VLAN的劃分。

第二，開放性，EPON設備包括局端OLT和用戶端ONU，均需符合相關國際標準以及國內標準，確保網絡的開放性和互連互通性，即通常所說的設備兼容性，防止某些廠家嵌入私有協議造成的不良影響。

第三，可運營管理，針對業務的多樣性，系統需要向用戶提供不同類型的服務或者等級，即差異化服務，并且能夠支持良好的業務管理能力，可以及時做出調整，以滿足客戶的不同需求。

第四，可增值，系統具有良好的業務擴展能力，針對不同的用戶需求，提供豐富的增值業務，譬如系統為用戶提供虛擬專網VPN通道、網絡傳真、短號互通及其他一些能增加盈利的服務類型。

第五，安全可靠性，網絡建設重要的一點是確保整個網絡系統的安全，不受外來攻擊。同時，設備的穩定度也極為重要，做到重要節點的備份和線路保護，提供網絡安全防范措施，減少故障的發生率，降低對用戶的不利影響，因為這些直接關系到廣電運營商的利益。

3.2.2帶寬需求分析

現在，互聯網提供的業務類型越來越豐富，而每個業務所需要的基本帶寬都是有要求的，因此，運營商在發展FTTH用戶時需要考慮這些業務入戶時所需要疊加的總帶寬。

基于當前用戶主要的業務類型，分析出基本的帶寬需求如表1。

表1　用戶業務類型及寬帶數據

綜上分析，每戶的帶寬要求約為20M。

3.2.3光纖部署

因各地差異在地形地貌、人口分布集中度、當地規劃方案、經濟實力等方面，FTTH建設也會存在較大差異，光纖部署因此也會有所不同，比如是采用單纖三波解決方案還是雙纖三波解決方案，二級分光還是三級分光，每級分光比如何選取等，實際如何部署主要還是依據當地出臺的《FTTH建設規范》來實施。

至于如何分光，原則上光纖部署一般采取二級分光，最好不要超過三級。一級分光部署在頭前端即小區機房，也就是OLT所在的機房，二級分光器放置在小區光交接箱，三級靠近用戶端，如樓道、走廊。推薦二級分光方式，如一級分光1:8，二級分光1:8，或者一級分光1:16，二級分光1:4，這樣減少了因線路衰減過大或分級過多而導致的網絡故障，但具體采取什么方式，還是需要根據小區實際情況部署。

城市小區用戶與農村差異較大，這也需要考慮部署的方式是否合理。城市人口相對集中，且大多已經布放主干光纖，投入資源集中利潤回收也快。但農村基本來說是空白，用戶分散，距離較遠，初期投入較大，獲取利潤需要考慮長遠。

4 結語

根據國務院提出的《“寬帶中國”戰略及實施方案》，到2020年，中國的固定寬帶接入用戶數將會達到4億戶，光纖入戶（FTTH）會是其中重要的一環，今后幾年內還會有非常大的發展空間。廣電運營商可以充分利用現有的網絡基礎資源，通過雙改技術，依靠政策支持，積極推動FTTH的建設，使其在中國寬帶業務發展領域占有一席之地。

作者簡介：董華虎（1968-）男，云南省威信縣人，云南省廣電網絡集團有限公司昭通分公司副總經理，工程師。研究方向：有線電視網絡技術研究。