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1、FTTxFTTx应用过程中技术前瞻性的考虑应用过程中技术前瞻性的考虑王雪涛摘 要：本文分析了新的技术在FTTx应用中所具有的优势，说明了新的通信技术在FTTx的 应用中能够起到扩大覆盖范围、减少工作量、降低成本的作用。 关键词：PON FTTx VDSL2 10G EPON1.引言引言随着宽带市场的发展和各类宽带业务的陆续应用，宽带用户对于接入带宽的需求不断提升，用户需求的提升刺激了运营商进行FTTx网络建设的进度，特别是随着光缆价格的大幅度下降和无源光网络 (Passive Optical Network; PON)技术的成熟和 商用，FTTx已经随着运营商 “光进铜退”战略的推进而进入 大
2、规模的推广期 。因FTTx技术的主要特征是 接入网络的光纤化，主要网元分别是 局端设备为光线路终端(Optical Line Terminal; OLT)、用户端设备为光网络单元 (Optical Network Unit; ONU)。按照ONU的位置来分类，国内的FTTx应用大致可分成光纤到交换箱(Fiber To The Cabinet; FTTCab)、光纤到大楼 (Fiber To The Building; FTTB)及光纤到户(Fiber To The Home; FTTH)等3种形态，统称为FTTx，如图1.1所示。图 1.1 FTTx 的各种应用场景正如前一段所述， PON技术
3、的成熟推动了 FTTx的规模化应用，但是当前的 PON技术和DSL技术的研究依然非常活跃，新的技术体系和产品体系不断的推出，这就要求我们在制订 FTTx网络规划的时候，对当前技术的发展有一个前瞻性的考虑，以达到合理部署网元， 延长网络的技术寿命和节约成本的目的。2.多媒体业务对带宽的需求多媒体业务对带宽的需求因为电信技术和业务的发展 迅速，所以本次需求的预测截至到 2010年（不做长期预测） 。主要宽带业务将包括高清 /标清IPTV、视频通信、络游戏、高速上网及 IP话音业务。各类业务的上下行带宽需求如表 2.1 所示。表 2.1 典型多媒体业务带宽需求业务类型下行带宽上行带宽高清 IPTV(
4、H.264)610Mbps50kbps标清 IPTV(H.264)23Mbps50kbps网络游戏256kbps1Mbps256kbps1Mbps视频通信256kbps-2Mbps256kbps-2MbpsIP 话音96kbps96kbps高速上网2-6Mbps512kbps1Mbps预计2010年左右，宽带用户需求是： 高速上网、 IP话音、视频通信、网络游戏 ，还要有1路高清 IPTV，和2路标清IPTV的业务需求 ，用户业务对 下行带宽的总体需求是20Mbps左右。鉴于我国国内接入网铜缆占比 依然很大，铜缆网的改造需要大量的资金投入，因此，将20Mbps作为2010年宽带接入达到的目标是
5、一个比较合理的选择，也是本文中下面章节中作为参考的依据。3.FTTC 应用中的技术前瞻性考虑应用中的技术前瞻性考虑FTTC的接入是通过缩短用户铜缆的距离来提高接入速率，用户接入所采用的调制技术依然DSL技术，众所周知，DSL技术所提供的接入带宽是与铜缆的距离有密切的关系，而目前国内用户铜缆的接入距离的普遍长度都大于1.5公里，给速率的提升带来一定的困难，图3.1展示了我国某省用户接入距离的分布情况：图 3.1 某省用户的接入距离分布（图中数字是接入局所的百分比）鉴于用户的下行带宽要达到20M的目标，现有的ADSL技术已经无法满足，目前广泛使用的标准是ADSL2+，采用ADSL2+，可以在接入距
6、离小于1公里的条件下，提供20M的带宽。在DSL技术的序列中，VDSL能够提供比ADSL2+更高的速率和更远的传输距离，而且VDSL2已经成熟，即将步入商用，在小于1.5公里的距离的条件下，VDSL2比ADSL2+有更加优异的性能，如图3.2所示。图3.2 VDSL2、VDSL1和ADSL2+下行速率/距离性能比较如果采用VDSL2的技术为用户提供20M的带宽，则接入距离可以放宽到1.5公里左右，显然，比ADSL2+所要求的1公里相比较，VDSL2比ADSL2+更有优势。根据图3.1的所显示的用户距离局所数量的关系，使用VDSL2的接入方式，同样达到20M的带宽，改造的工作量要减少19。“光进
7、铜退”是一个工作量庞大的系统工程，缩短铜缆的长度需要充分考虑技术的进步，所以选用较为先进的VDSL2的技术，可以降低改造的工作量，使运营商集中精力，完成1.5公里以上的局所的改造。值得说明的是，在接入距离大于1.5公里的局所改造的过程中，也可以采用VDSL2技术进行接入，这样，改造后的接入距离保持在1.5公里以内（而非1公里以内） ，可以进一步降低改造的工作量。4.FTTB 应用中的技术前瞻性考虑应用中的技术前瞻性考虑早期的FTTB方案多采用楼道交换机光电转换器的方式，但是这种模式存在光电转换器可靠性差，无法网管等缺点，现在已经趋于淘汰。随着EPON技术的不断完善，运营商基本采用EPON系统为
8、用户提供FTTB模式的宽带接入。以下是EPON系统的一些常见的技术指标：上行速率：1.25Gbps下行速率：1.25Gbps链路功率预算：25dB支持的分光比：1:32，1:16，1:8，1:4，1:2因为是FTTB方式进行接入，EPON所采用的ONU一般有较多的下行端口，比如：FE接口（百兆以太网接口）就有1624个，POTS接口（话音接口）也有1624个。考虑到EPON由于采用8B/10B的线路编码，引入的带宽损失为20%，所以EPON可用的带宽为1G左右，如果每个用户可以使用的带宽为20M，不考虑收敛，那么一个PON接口可以接入的用户为50个左右。按照每个PON口接入的用户50个，ONU
9、提供的FE接口为24计算，PON系统所采用的分光比为：PON口接入的用户/ONU提供的FE接口=50/24=2即在用户满配的情况下，EPON所采用的分光比仅仅为1:2。在实际应用中，因为有ONU的用户没有满配，而且存在链路收敛的情况，实际应用中所使用的分光比一般为1:4或者1:8。显然，EPON系统的下行速率较小，限制了EPON在应用中选取较大的分光比，使EPON系统对光路的汇聚能力大为下降，这就增加了对光缆芯数和PON口的占用。10G EPON技术的研发和应用，将解决现有的EPON系统的困境，IEEE早在2006年启动了10G EPON标准的制定，即IEEE802.3av，该标准将在2009
10、年9月发布，目前已经处于收尾阶段。IEEE802.3av确定了两种物理层模式，一种是非对称模式，即10G速率下行和1G速率上行；另外一种是对称模式，即上下行速率均为10G。EPON设备生产厂商方面，国内外的设备厂商，如中兴、华为、住友、三菱等均在积极开发10G EPON设备，部分厂商已经推出了样机。据估计，国外的运营商会于2009年底、2010年初开始进行10G EPON的试商用。无论采用对称模式，还是非对称模式，10G EPON的下行带宽都将达到10G，这无疑为PON接入能力带来极大的扩充，采用10G EPON进行接入，完全可以支持1：32的分光比。为了充分利用10G EPON的接入能力，区
11、分不同的接入规模，提出以下的建议：1）小规模的小区，建议在小区机房内就进行分光，即分光器安装在机房内，避免将大量的小分光比的分光器安装在用户侧，这样等网络升级到10G EPON后，可以使用较大容量的分光比，而且可以节省PON口的使用。2）大规模的小区，建议砸用户侧安装分光器，而且采用大分光比的分光器，以为将来网络的升级做准备。如图4.1所示。图4.1 FTTB模式下分光器的设置5.FTTH 应用中的技术前瞻性考虑应用中的技术前瞻性考虑利用FTTH的方式为用户提供宽带接入，是运营商进行“光进铜退”改造的终极目标，因为光缆可以承载的业务速率比铜缆有了数量级的提升，所以FTTH的网络建设，更加注重网
12、络整体性能的提升。利用EPON进行FTTH的接入，在现有的技术水平下，客户端都很容易达到并且超过20M下行带宽的水平，所以，在FTTH接入中，用户终端的速率已经不是网络规划的主要制约因素。因为FTTH的建设成本始终是各类FTTx应用中最高的，并且直接影响到运营商投资回收期等财务指标，所以在网络的规划和建设中，如何降低成本成为FTTH建设中的突出问题。如第4小节所述，EPON网络支持的最大分光比为1：32，这就意味着在FTTH应用中，一个PON口接入的ONU的个数最大为32个，分光比越小，意味着完成一定数量的用户接入就需要占用较多的PON口，这就提高了FTTH的建设成本。PON网络所能使用的分光
13、比的大小，与系统所采用PON口的光功率预算有很大的关系，因为在PON网络中，分光器、活接头、光缆都要消耗一定的光功率，具体数值如下：光纤损耗：0.4 dB/km (单模) 连接器损耗：0.5dB （每个连接器） 分光器损耗：分光比 1:21:41:81:161:32损耗 dB 3.5710.51417.5对于EPON系统，收发之间的功率预算为25dB，所以对于一个具体的链路，应该保障链路的总衰减在025dB之间。 例如：一个EPON网络，分光器采用1：32的分光比，传输距离为5km，活接头为7个，计算其衰耗。分别计算分光器，传输光缆和活接头的损耗。分光器（1：32）损耗：17.5dB光缆损耗：
14、0.4dB/km*5km=2dB活接头损耗：0.5dB*7=3.5dB总计：17.5+2+3.5=23dB由这个例子可以看出，一个常见的光路，配上1：32的分光器，总的链路损耗就达到了23dB，接近EPON功率预算的极限。为了解决EPON光功率不足的问题，其它PON系统都提升了收发之间的光功率的预算值，采用较大的光功率预算，可以使用更大的分光比，比如：1：64，甚至1：128。这意味着单个的PON口可以接入更多的ONU，从而起到降低网络建设成本的作用。在GPON标准的设计中，采用B+类光模块，光预算为28dB，预计在2009年下半年采用C+类光模块的GPON产品将上市，届时GPON的光预算将达
15、到32dB33dB，OLT的覆盖能力大为增强。所以GPON在应用的过程中，B+类光模块就支持1：64的分光比，C+类光模块可以支持1：128的分光比。分光比的增加，大大强化了GPON在FTTH领域的竞争力，而且GPON的主干带宽是EPON的2倍以上，所以，增加分光比，不会降低用户的接入速率。从GPON与EPON的比较可以看出，在FTTH应用的场合中，GPON因为支持更大的分光比和更高的接入带宽，而具有很强的竞争力，在已经利用了1：32分光比建设的光网络中，而又要采用GPON进行接入的场景中，可以采用二级分光的方式，使之自然过度到新的应用中。图5.1 利用二级分光的方法进行光路的进一步汇聚6.小结小结本文针对FTTC，FTTB，FTTH的三种模式，分别探讨了新技术在这三种模式应用中所能发挥的作用。对于FTTC，本文说明了VDSL2所具有的长距离和高带宽的优势，可以降低铜缆网改造的工作量；对于FTTB，本文对于即将商用的10G EPON技术进行了分析，采用该技术可以克服EPON技术主干带宽不足，覆盖范围小的缺点；对于FTTH，本文对GPON所具有的高功率预算的特定进行了分析，说明了GPON技术可以提高覆盖范围，降低FTTH的接入成本。作者简介：王雪涛，男，硕士，工程师，生于1975年，江苏省邮电规划设计院有限公司通信院地址：南京市中山南路371号 （210006）025
