光纤通信：FTTP网络的高性价比实现

2019-11-04 22:48:24

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供稿：网友

　　鉴于FTTP技术的成本在最近得到了极大改善，通讯行业正掀起FTTP配置高潮。因此，近几年，主要的电信运营商都公布将大规模配置FTTP网络的策略。该行动在行业内引起了很大的反应，使得大大小小的业务提供商都纷纷效仿。同时，许多新兴网络公司也趁机加入到竞争行列，希望在快速发展的市场中分得一杯羹。
　　
　　期盼已久的“杀手级应用”以“三网融合”的捆绑方式终于出现在人们面前。业务提供商必须为客户或已流失客户提供性价比最高的服务，从而增强自身的竞争力。种种迹象表明通讯行业正处于革命性改变的边缘，其中两个方向已经明晰：光纤化和平台化。
　　
　　光纤化意味着铺设更多的光纤来提供更高的带宽。虽然很多运营商的光网络已经比较完整，但他们也意识到有必要建立更深的光网络来提供更多新业务。
　　
　　平台化是指建立一个统一的网络平台以捆绑方式承载所有的网络业务。目前，所有的三种业务——话音、数据和视频——都可以捆绑在一起，从而简化新业务的建立过程。
　　
　　对于大规模铺设FTTP网络，行业内还没有肯定或否定的言论。
　　
　　FTTP网络与现有网络结构的区别在于后者需要不同的方案和策略。但几个主要考虑事项和决策处理为高性价比接入结构的建立或过度建立提供了有用的信息。
　　
　　不管在网络中配置哪种技术，标准都是最需要考虑的因素。目前在接入网络结构中有很多可以采用的方案，确保互连互通非常重要。
　　
　　标准代表了“用户需求”，增强了方案互换性，业务提供商也可以随意购买设备而不被局限于某一厂商。
　　
　　同时，基于标准的方案也更便宜，因为市场上有多个厂商竞争。从一家厂商来看，标准的意义更大，因为基于标准的设备才能为厂商带来更多机会，增加收入。
　　
　　诸多努力缩短了产品上市时间，减低了产品价格。对于业务提供商而言，可以在网络中引入更好的方案，降低投资成本。
　　
　　有源或无源网络
　　为了与标准统一，业务提供商必须选用遵循标准的FTTP方案。这就导致了有源与无源方案之间的选择。
　　
　　一般的，有源系统在用户和集中电子系统之间建立点对点连接，在传送线与投落光缆之间分配专用带宽。而无源系统则共享集中式电子系统连接电路。每个用户通过无源光链路连接到光网络，因此在分布式网络中没有有源电设备，馈线和接续点之间宽带共享。
　　
　　另外，网络结构可确定采用哪条正确的路由，但在相同区域内可做出比较：标准化、距离/密度、运行/治理。
　　
　　有源FTTP方案可通过多种不同途径实现，标准或专用方法。无源FTTP方案有两种要害标准：FSAN/ITU和EFMA/IEEE，方案可建立在任一标准上。
　　
　　有源FTTP传输距离达十几英里，支持真正的无约束传输。
　　
　　但是，有源单元大大增加了网络成本。因此有源FTTP主要应用于短距离、高密度用户节点。无源FTTH可连接20km远的CO和终端用户。这一方案在美国非常适用，因为用户离CO距离远且呈分散分布。
　　
　　网络治理只涉及少量单元，完成无源FTTP网络的运行、维护操作，降低了复杂度。而在有源网络中需要附加的治理单元，以及附加的电力和支撑设备，网络复杂，运行成本也高。
　　
　　在北美，大多数运营商在路由选择上达成了一致：BPON技术和FSAN标准。事实上，大多数工作是为了改善网络性能，满足未来业务发展需要。BPON很大一部分基于GPON，使得BPON向GPON升级简单。而非凡情况则发生变化，行业倾向于朝FSAN方案发展。因此，运营商需要权衡每个FTTP过度建设决议的标准性。
　　　光纤通信：FTTP网络的高性价比实现（图一）

　　图1、分布式和集中式分路器结构
　　
　　分布式vs.集中式
　　如图1，PON有两种结构：分布式和集中式。
　　
　　分布式结构将分路器安装在PON的分布部分，大大减低了光纤要求。每个OLT光接口为32个家庭用户提供服务，通过一条光纤反馈到SAI。利用分路器（1_16, 1_8, 1_4或1_2）将光纤分成一种或两种状态，安装在SAI和EDP之间的重要位置。
　　
　　集中式结构运行在每个OLT和SAI之间的单根光纤上。而分路器与SAI一起配置（通常是每OLT配置一个1_32分路器）。反过来，每用户端的ONT都连接源于SAI的专用光缆。分路器和连接器点安装在SAI和住宅之间的特定位置，将传送光缆划分为更小的光纤束，连接终端用户。
　　
　　虽然分布式结构在利用率接近或等于100%的地区更有意义，但研究表明集中式结构在更多的情况下有显著的成本优势。在新建的FTTP多业务系统，利用率很少能达到100%，集中式是更好的选择。
　　光纤通信：FTTP网络的高性价比实现（图二）

　　图2、集中式和分布式结构分路器使用情况比较
　　
　　集中式结构按“按需分配”原则使用分路器，每增加32个用户增加一个分路器，延长了运营商投资周期并提高了网络效率，有点类似于按流量计费的原则。分布式结构在初期就安装了分路器，其中的大多数都搁置未用（如图2）。
　　
　　随着新FTTP标准非凡是GPON的出现，运营商将更清楚地意识到集中式结构的优势。当分布式结构需要高昂的升级费用时，集中式结构则能根据新标准轻易的将原用户转移到FTTP网络中。
　　
　　最后，在FTTP网络中连接器也可用作分路器，因为其在长途传送中作用重大。结合处的连接器对可提供灵活的治理、测试和故障处理，节约了网络运行成本，延长了网络寿命。
　　
　　业务
　　光纤的深度铺设与当前网络拓扑结构以及配置有关。就目前而言，单个运营商在FTTP构建上可能采用几种不同的策略。有时光纤可到达每个用户侧，而在另外情况下延伸范围只局限于方圆5000英尺之内。业务提供商的目标是尽可能减低FTTP网络成本，为用户提供高质量三网融合业务。
　　
　　话音——电话业务仍然是电信运营商的赖以生存的基础，虽然现在受到来自有线电视运营商捆绑业务的威胁。因此，FTTP方案选用了大多数与现有Class 5交换机或本地交换兼容的接口。这就需要一种方案将本地ATM业务返回到TDM来完成主机交换。综合网关功能的OLT配置更简单，成本低廉，操作也更简单。
　　
　　但是由于业务提供商青睐全分组网络，未来的FTTP网络必须支持分组话音业务。有两个要害步骤，将ONT视为媒体网关，分布式分组话音尽可能靠近用户，而ONT与软交换机之间的OLT被视为集中器。这样就能在ONT与网关之间保留原有话音环路，并实现网关向分组网关的未来升级。
　　
　　数据——数据业务正是FTTP网络的一大优势，业务提供商可提供大量10Mb/s甚至超过30Mb/s的高速因特网业务，大大超过了目前的数据速率，具有极大的市场潜力。新兴技术，比如WiFi、电话网、同轴电缆网以及以太电力网等都是家庭配线需要。业务提供商将最大程度地合并所有的技术，为终端用户提供不同的应用。
　　
　　视频——每家庭用户的视频业务不断增长，从模拟到数字电视、高清数字电视HDTV发展。而电信运营商在配置视频业务时有不同的策略，在FTTP网络上提供视频业务有两种不同方案。
　　
　　BPON包括第二层覆盖下传光波1550nm。该方法称为“视频覆盖”，建立了下载路径，除了用户住宅内部都采用光纤路线。当然这是假设用户通过全光纤连接。但要考虑到目前用户ip视频业务还是通过同轴电缆连接。IP视频可通过FTTP和DSL承载，因此不管是否铺设光纤都可为用户提供IP视频，但还有一些技术上的挑战。目前MPEG-2编码程序需要3-4Mb/s，300-1200住宅用户的地区所需带宽为4-15Gbps。
　　
　　假如在OLT和ONT之间采用多点传送就可以很轻易地解决这一难题。假如在相同的地区提供相同的业务，则只需400-1000Mbps带宽。多点传送方案的处理能力必须超过3840条话路，才能在服务区域内提供所有的电视业务。另外带宽也要扩展到1300Mbps，另外的20%为HDTV保留。
　　
　　展望
　　FTTP将彻底改变接入网，业务提供商要保持竞争力就必须想办法为用户提供三网融合的业务。FTTP的高级网络结构、高带宽和优越的业务性能，将为运营商赢得更多客户。

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