16/09/2005, 深圳市首邁通信技術有限公司  黃河振
  摘要：本文對無源光網絡（PON）和有源光網絡（AON）在網絡結構和技術性能進行比較，分析兩者在我國FTTH市場的適應性，闡述我國對FTTH接入技術的選擇。
    光纖到戶（Fiber To The Home——FTTH）接入技術作為未來最終的、一勞永逸的寬帶接入解決方案，在日本和美國已得到廣泛應用（共有用戶約500萬）。在我國FTTH尚處于明芽階段，尚未有商用的FTTH接入網絡，但FTTH在我國已得到了越來越多的關注�，F(xiàn)有的FTTH技術主要包括無源光網絡（Passive Optical Network——PON）和有源光網絡（Active Optical Network——AON），AON接入技術又稱小區(qū)交換有源光網絡接入技術（Remote Office AON——RAON），它們各有優(yōu)勢，適合于不同的應用環(huán)境。本文在對它們的網絡結構和技術性能進行比較，并結合我國住宅小區(qū)的特點，比較上述兩種FTTH技術在我國住宅小區(qū)應用的優(yōu)劣，淺析我國住宅小區(qū)對FTTH接入技術的選擇。
1． 幾種FTTH接入技術
    最早的FTTH技術是光纖從電信運營商中心機房拉至用戶家里以點對點（P2P）的方式組網，如圖1.1所示。其能輕易提供100M或1G帶寬，網絡結構簡單，運營維護成本低，支持數(shù)據(jù)、話音和視頻等多種業(yè)務，支持目前和未來各種寬帶應用的能力。但這種接入方式顯然有其明顯缺點：過分依賴光纜資源，光纖鏈路過長過多；由于中心機房離用戶較遠（一般平均距離在4—5km），這種大芯數(shù)遠距離光纜鋪設成本非常高，尤其在國內城市幾乎不可能；一般中心機房覆蓋區(qū)域大，用戶眾多，設備和光纜配線集中在中心機房需要大量空間。目前，這種P2P的FTTH技術只應用在大客戶（如大型企業(yè)、重點單位等），在FTTH接入中將很少使用。

圖1.1 P2P FTTH組網方式

    目前談論最多的FTTH接入技術是基于一點對多點（P2MP）網絡拓撲結構的無源光網絡（Passive Optical Network—PON）的FTTH接入網，如圖1.2所示，在靠近用戶時使用光分配器（Splitter）實現(xiàn)一點對多點（P2MP）的網絡結構。PON根據(jù)其傳輸協(xié)議的不同又分為基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON、和基于General Frame Protocol的GPON三種技術標準。下行采用廣播方式，而上行采用TDMA方式。PON從中心機房至用戶的整個接入網為無源網絡，具有易于維護、節(jié)約大量光纜資源、減少中心機房設備與配線等技術優(yōu)勢，同樣具有支持數(shù)據(jù)、話音和視頻等多種業(yè)務的能力。但PON自身存在的缺陷也制約了它的發(fā)展。首先，多種技術標準的存在，何種將成為未來主流標準尚無法確定；其次，系統(tǒng)的光發(fā)射模塊要求高功率激光器和突發(fā)性收發(fā)能力，要求系統(tǒng)具有測距、帶寬動態(tài)分配和信號加密等復雜功能，使設備成本高昂；再次，多用戶共享有限帶寬（一般16或32個用戶共享622M或1.25G），帶寬升級技術復雜。迄今為止，PON在世界范圍內尚未能得到大規(guī)模應用。

圖1.2 PON組網方式

    另一種技術成熟，已廣泛應用的FTTH技術是有源光網絡（Active Optical Network——AON）接入技術，AON接入技術又稱小區(qū)交換有源光網絡（Remote Office AON——RAON）接入技術。組網方式如圖1.3。RAON將無源光網絡（PON）和點對點（P2P）接入技術相結合，實現(xiàn)小區(qū)交換有源光網絡（RAON）光纖到戶綜合業(yè)務接入解決方案。從電信運營商中心機房至小區(qū)機房沿用目前已有的低芯數(shù)光纜，而從小區(qū)機房至用戶端采用點對點（P2P）組網方式，接入設備和配線架統(tǒng)一放置小區(qū)機房，整個網絡采用技術成熟、成本低廉的以太網協(xié)議。小區(qū)交換有源光網絡（RAON）FTTH接入技術的優(yōu)勢是：是目前最低成本的FTTH接入解決方案；高帶寬，能輕易實現(xiàn)穩(wěn)定雙向100M寬帶接入；可以支持Internet寬帶接入、CATV接入和電話接入，在接入網實現(xiàn)三網合一；網絡結構簡單、技術成熟；只有小區(qū)機房是有源節(jié)點，集中機房配線，易于維護管理，提高設備端口利用率；有效節(jié)約中心機房至小區(qū)的光纜資源，無需增加鋪設中心機房至小區(qū)的光纜；允許用戶自由選擇運營商，有利于電信運營商的相互競爭；支持未來可預見的新業(yè)務，如可視電話、VOD、數(shù)字影院、遠程辦公、在線展覽、電視教育、遠程醫(yī)療、數(shù)據(jù)存儲及備份等。是目前現(xiàn)有FTTH網絡的最主要接入方式。

圖1.3 小區(qū)有源交換FTTH組網方式

2． PON和AON接入技術比較
    如前所述，目前主要有三種FTTH技術標準：基于以太網的小區(qū)交換有源光網絡（（Remote Office Active Optical Network——RAON））技術、基于以太網的無源光網絡（Ethernet Based Passive Optical Network——EPON）技術和基于通用幀協(xié)議的無源光網絡（General Frame Protocol Based Passive Optical Network——GPON）技術。三種FTTH接入技術特點比較如下：


    從上表可以看出，RAON與PON相比，具有網絡建設成本低、帶寬高，用戶能自由選擇運營商，無需增加鋪設中心機房至小區(qū)的光纜和適合中國市場等突出特點，但由于是有源網絡，其網絡運營維護較PON困難。在本文的下一節(jié)，讀者將認識到我國住宅小區(qū)為適應通信多業(yè)務接入、多運營商競爭的需要，小區(qū)內普遍配套通信機房，這為RAON在我國的應用提供了很好的機房條件，完全滿足RAON有源網絡設備安裝運營的需要，使其網絡運營維護困難程度顯著降低。
3． PON和AON與我國FTTH市場
    目前，我國FTTH主要目標市場無疑是各級城市住宅小區(qū)（包括商業(yè)大廈）的住戶，其突出特點是：住戶密度高，單一花園住宅小區(qū)一般有500—3000住戶,有些甚至是上萬個住戶；住宅小區(qū)（包括商業(yè)大廈）一般配備通信機房，用于安裝整個小區(qū)通信接入設備和線路交接，這種配置是電信運營商相互競爭和多種電信業(yè)務綜合接入的需要，機房到用戶距離普遍小于500m；主要電信運營商和有線電視運營商普遍都已鋪設小芯數(shù)（一般為4到12芯）光纜到住宅小區(qū)或商業(yè)大廈的機房；小區(qū)內住戶通信和CATV接入線纜資源歸屬各運營商所有。
    許多用戶認為FTTH接入技術只有無源光網絡（PON）接入技術，而忽略有源光網絡（AON）接入技術，然而只要我們對PON和AON接入技術稍加分析就會發(fā)現(xiàn)，選擇小區(qū)有源交換技術更適合我國FTTH市場特點。（請參考《淺析我國FTTH接入技術選擇》http://financial5.com.cn/news/content/21/20050221125154.htm）。
    十年前，PON技術提出之初，是因為當時光纖非常昂貴（每芯每米十幾元甚至幾十元），而PON的一點對多點（P2MP）技術能有效節(jié)約光纖，特別是當無源光分配器非�？拷�用戶的時候，同時PON又是無源網絡，便于維護和管理。今天，隨著光纖生產技術的成熟和普及，光纜的市場價格（每芯每米只需幾毛錢）已低于普通銅質纜線的價格，而且由于生產光纖的材料是大自然中取之不盡用之不竭的二氧化硅，其價格仍然會隨時間推移繼續(xù)下降，因此PON節(jié)約光纜的優(yōu)勢在今天并不突出。另外，PON在我國高密度住戶住宅小區(qū)中應用中存在矛盾的兩面：按PON的理想網絡結構和布局（OLT在中心機房和Splitter盡量靠近用戶）固然可以發(fā)揮其原有的無源網絡、節(jié)約光纜資源、精簡中心機房設備數(shù)量與規(guī)模的優(yōu)勢，但同時也帶來幾乎無法接受的須要大量增加鋪設光纜線路、配線節(jié)點分散、放號和管理異常困難、用戶無法自由選擇運營商、接入端口利用率低等缺陷；而如果將PON的OLT放置于小區(qū)機房，雖然現(xiàn)有中心機房至小區(qū)的小芯數(shù)光纜資源就能滿足需要，小區(qū)機房可以統(tǒng)一配線，非常容易放號和管理，用戶可以自由選擇運營商，顯著提高設備端口利用率，但同時也丟棄了PON是無源網絡和節(jié)約光纜資源這兩大優(yōu)勢。可見，PON的無源網絡的優(yōu)勢在我國住宅小區(qū)不能充分發(fā)揮和體現(xiàn)。PON與生俱來存在配線節(jié)點分散，放號和配線管理困難，用戶無法自由選擇運營商，網絡設備及其接入端口利用率低，設備成本高、網絡結構不靈活等缺陷卻恰恰是AON網絡結構所輕而易舉能克服和避免的。
    事實上，迄今為止PON在世界范圍內尚未能得到大規(guī)模應用。我們認為，基于以太網的小區(qū)交換有源光網絡（RAON）FTTH技術更適合我國住宅小區(qū)特點，并能充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢：
 網絡建設成本低；
 網絡結構靈活、運營維護成本低；
 集中在小區(qū)機房配線，易于放號、維護和管理；
 允許用戶自由選擇運營商，有利于多運營商的競爭，通過競爭用戶利益能得到有效保障；
 無需增加鋪設中心機房至小區(qū)的光纜；
 設備端口利用率非常高，可以根據(jù)接入用戶數(shù)增加而逐步擴容；
 用戶獨享100M或1000M帶寬。
 支持Internet寬帶接入、CATV接入和電話接入，在接入網實現(xiàn)三網合一；
 支持未來可預見的新業(yè)務：可視電話、VOD、數(shù)字影院、遠程辦公、在線展覽、電視教育、遠程醫(yī)療、數(shù)據(jù)存儲及備份等等。