FTTH技术在广电领域的应用

董华虎林 华吕启亮

（作者单位：1云南广电网络集团公司昭通分公司；2云南省宁蒗县文体广电新闻出版局）



FTTH技术在广电领域的应用

董华虎1林 华1吕启亮2

（作者单位：1云南广电网络集团公司昭通分公司；2云南省宁蒗县文体广电新闻出版局）

摘 要：FTTH通俗讲就是光纤到户，ONT（光网络终端）直接部署在用户（包括一般家庭住宅或是企业内部），采用无源光网络拓扑架构，传输路径全程使用光纤介质。传统的ADSL接入技术因无法突破接入距离的限制及带宽自身的瓶颈，固网运营商已经不能在原有网络基础上推出更多新的服务项目来满足用户的需求，因此，ADSL电话线路接入的使用频率越来越低，必须从其他技术方面进行创新。本文详细介绍了FTTH的技术原理及其发展现状，通过优势比较，分析出了广电未来发展的前景，以及如何在现有HFC网络的基础上推动FTTH建设。

关键词：FTTH；广电领域；应用探讨

FTTH通俗讲就是光纤到户，ONT（光网络终端）直接部署在用户（包括一般家庭住宅或是企业内部），采用无源光网络拓扑架构，传输路径全程使用光纤介质。2008年以前，我国大部分城市家庭用户，基本采用传统的ADSL/ ADSL2+（非对称数字用户线路）技术实现宽带接入，得以享受较快的Internet服务。然而，随着互联网的持续快速发展，新业务层出不穷，特别是最近几年开始风靡网吧、企业、单位甚至家庭的互动游戏、视频电话、IPTV、网络监控等业务，使人们对网络接入带宽的需求不断增加，提出了更高的服务质量要求。但是，传统的ADSL接入技术最终无法突破接入距离的限制及带宽瓶颈，固网运营商已经不能在原有网络基础上推出更多新的服务项目满足用户的需求，因此，渐渐减少了ADSL电话线路接入的投入，想从其他技术方面进行创新。最终，一种可提供全业务接入、高带宽享受、可靠QOS保证的光纤到户（FTTH）技术应运而生。

1 FTTH的系统结构

要掌握FTTH技术的工作方式，首先需要了解EPON的工作原理。EPON，英文全名为Ethernet Passive Optical Network，即基于以太网的无源光网络。根据接入用户距离和环境的不同，发展出了FTTB（光纤到楼道）、FTTO（光纤到办公室）、FTTC（光纤到路边）和FTTH（光纤到户）等多种接入类型。EPON技术采用的是点到多点的网络拓扑结构，利用一根光纤，实现数据、视频和语音等业务的混合接入，组网架构主要由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网络）、ONU（光缆线路单元）三部分组成。

EPON的网络结构以OLT作为整个节点的核心，属于EPON系统中的局端设备。一般分为机盒式与机框式两款，主要区别就是接入用户量的不同，适合不同场景的应用。其主要功能有：通过光纤与上层设备，如交换机或BRAS，直接进行互连，完成与互连设备之间的通信；为每个上线的ONU分配唯一的LLID，通过内部MPCP控制协议实现对ONU设备的注册、管理、测距、数据传送等一系列操作；完成系统设备自身内部的协调管理、二三层协议的转换以及各种数据报文的转发与控制。

ONU通过无源光分器，经过多级分光后，直接与OLT相连，主要作用是放置在用户驻地侧，接入用户端设备，如可以直接挂PC、机顶盒、IAD、网络电视机，也可以通过下挂普通交换机组建局域网等；同时，选择接收OLT发送下来的广播数据，对OLT发出的测距及功率控制命令作出响应；对用户发出的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中，往上行方向发送出去。

ODN一般定义为OLT - ONU的线路部分，具体是从OLT的PON口到ONU的PON口之间部位所有的无源器件，包括光缆、配线和分光器，是整个接入层网络信号传输的载体。光缆部分基本选用G.652、G.657系列的全部型号光纤，分光器支持从1:2～1:64的分光，甚至GPON技术可以支撑到1:128分光。EPON系统上行采用标准的以太网接入，支持以太网光口（百兆、千兆、10G）双纤接入，而下行口即PON口，使用单芯光纤输送光信号，在一根纤芯上承载了两类波长（上行：1310nm，下行：1490nm，或者还可以在这个芯的下行叠加1550nm波长，来传递模拟电视信号）。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，OLT采用两种复用技术，下行数据流采用广播技术，而上行数据流采用TDMA技术，因此，EPON采用的是一种单纤双向的传输机制。

FTTH系统基于EPON网络架构，可以抽象分析出FTTH的简单系统结构组成，因此，同样分为OLT、ODN和ONU三部分，与其他接入类型，如FTTB、FTTC、FTTO不同的是ONU的驻地位置，它直接部署在用户端（家庭住宅或企、事业单位内部）。FTTH是一个真正的能为用户提供高速宽带接入的透明网络，成为用户接入网的长远目标。

2 FTTH的应用优势

EPON接入技术，自2009年开始推广商用，到现在已经在各大运营商中成熟发展起来，而且被灵活应用于各种场景。而广电运营商在三网融合政策出台之前，主要还是在发展独有的输送广播节目的有线电视网络，由于市场需求的急速扩张，为了能给客户提供更多的业务服务，直至2010年6月，工信部出台三网融合试点方案，广电运营商才真正开始接触并发展了双向网络技术。如何结合广电自己的网络资源进行技术创新，将服务类型供应多样化，这是一项严峻的考验，但最终还是通过各种试点，发展出了多种应用模式，特别是现在，已经有了很大改善，具有以EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH及CMTS+CM等为代表的多种接入方案。尤其是FTTH技术，无论是在高带宽、QoS保障多个方面，都具有良好的可扩展性，在业务支撑能力方面，它能非常好地承载数据、语音、视频多种业务服务类型，被业界公认为是家庭宽带接入发展的最终形态。其优势明显，随着今后成本的进一步降低，势必会走入千家万户，得到广大中国家庭用户的认可。

结合各大运营商目前的发展与应用做分析，总的说来，FTTH的特点主要有至少如下六点较为明显的优势。

2.1用户容量更大

FTTH技术全网采用光纤介质传输，一台机框式OLT具有上百个PON口，因此，端口密集度极高，当前EPON的一个PON口，最大可以支撑1：64的分光（若采用GPON技术，分光可以支撑到1:128，FTTH入户数量更大），分光后，每根单纤直接入户，就代表了一个用户单元，因此，接入用户数量惊人，非常适合小区这类集居特色的应用。

因此，容量比传统的铜缆、网线传输介质接入方式来说要高的多，最符合我国住宅小区网络建设长期发展的需要。

2.2传输距离更远

传统的ADSL/ADSL2+电话线采用铜质传输，由于抗衰减能力弱，一般接入距离在ADSL在1-3KM，而ADSL2+最远也只能够达到6KM，发展到现在已经表现出它的局限性，很难再突破更长远距离了。五类线，如网线标准基本控制在100M以内，而且价格贵，一般只能在局域网的小片区范围使用。而光纤传输直接入户，全程采用光脉传输信号，其抗干扰能力强，传输速度极快，是传统电缆传输无法比拟的。

2.3维护成本更低

传输由于采用光纤传输，投入成本低，而且FTTH拓扑架构采用无源设备，一定程度减少了线路故障率，降低了维护成本。

2.4多种业务支持

随着网络服务提供商可以提供的业务类型越来越多，FTTH能够灵活承载这类业务的发展。

2.5高速带宽独享

光纤到户最大魅力是网络服务直接到“家”，带宽独享，可以说是解决从互联网主干到用户桌面的“最后一公里”瓶颈的最佳解决方案。

2.6安装使用方便

ONU支持远程管理、自动注册，无需人工干预，且无需特别安装，直接放置桌面或是家庭弱电箱，占用地方小也很美观，直接室内取电。设备基本带有家庭网关功能，无需再购买一个小型网关路由设备，这样减少了家庭投入成本，使用起来也方便。

基于上述6点考虑，以及网络建设的复杂度和后期维护成本等方面，FTTH均有一定的优势。随着国家“宽带中国”战略的大力推动，建设步伐将会进一步加快，更为广电发展FTTH用户提供了广阔的前景。无论是城镇用户集中度高的小区，或是农村这种分散型的村落，拓展FTTH网络，广电运营商都有自己的优势。

3 广电FTTH技术应用

3.1从HFC到FTTH

HFC混合光纤同轴电缆网，即有线电视网络。其原理是：由分前端设备将有线电视节目信号调制到指定的某一载波上，转换成光信号后在主干线路光纤上传输，而在用户小区使用调制解调器将光信号转换成电信号，经分配器分配后，通过同轴电缆输送到每个家庭。我国HFC网络自90年代发展到现在，规模庞大，已经形成遍布城乡、用户达数亿的有线电视传输网。但HFC网络也存在某些技术缺陷，由于采用有源器件组网，故障率特别高。有源器件容易发热，特别是小区弱电井或弱电箱堆积了很多的有源器件，长时间运行后，温度急剧增加，设备稳定度很难经得住考验，而且设备容易老化、易遭受雷击，故障率始终降不下来，对应的维护成本上升了，而HFC网络建设的投入成本本身就一直很昂贵。

随着三网融合（指电信网、广播电视网、互联网三网之间的相互渗透、相互兼容、逐步整合）的推进，需要通过网络技术改造来解决遇到的带宽等一系列瓶颈，因此发展出了如前面提到的EPON+LAN、EPON+EOC、FTTH等广电双向网络改造技术。

3.2FTTH的部署方案

3.2.1FTTH方案的特征

第一，能承载多业务，这是最基本的条件，能承载互动电视双向业务和宽带数据业务，以及其他，如语音、监控等，满足未来业务发展的需求。为实现每个业务的隔离，需要在ONU终端上实现多VLAN的划分。

第二，开放性，EPON设备包括局端OLT和用户端ONU，均需符合相关国际标准以及国内标准，确保网络的开放性和互连互通性，即通常所说的设备兼容性，防止某些厂家嵌入私有协议造成的不良影响。

第三，可运营管理，针对业务的多样性，系统需要向用户提供不同类型的服务或者等级，即差异化服务，并且能够支持良好的业务管理能力，可以及时做出调整，以满足客户的不同需求。

第四，可增值，系统具有良好的业务扩展能力，针对不同的用户需求，提供丰富的增值业务，譬如系统为用户提供虚拟专网VPN通道、网络传真、短号互通及其他一些能增加盈利的服务类型。

第五，安全可靠性，网络建设重要的一点是确保整个网络系统的安全，不受外来攻击。同时，设备的稳定度也极为重要，做到重要节点的备份和线路保护，提供网络安全防范措施，减少故障的发生率，降低对用户的不利影响，因为这些直接关系到广电运营商的利益。

3.2.2带宽需求分析

现在，互联网提供的业务类型越来越丰富，而每个业务所需要的基本带宽都是有要求的，因此，运营商在发展FTTH用户时需要考虑这些业务入户时所需要叠加的总带宽。

基于当前用户主要的业务类型，分析出基本的带宽需求如表1。

表1　用户业务类型及宽带数据

综上分析，每户的带宽要求约为20M。

3.2.3光纤部署

因各地差异在地形地貌、人口分布集中度、当地规划方案、经济实力等方面，FTTH建设也会存在较大差异，光纤部署因此也会有所不同，比如是采用单纤三波解决方案还是双纤三波解决方案，二级分光还是三级分光，每级分光比如何选取等，实际如何部署主要还是依据当地出台的《FTTH建设规范》来实施。

至于如何分光，原则上光纤部署一般采取二级分光，最好不要超过三级。一级分光部署在头前端即小区机房，也就是OLT所在的机房，二级分光器放置在小区光交接箱，三级靠近用户端，如楼道、走廊。推荐二级分光方式，如一级分光1:8，二级分光1:8，或者一级分光1:16，二级分光1:4，这样减少了因线路衰减过大或分级过多而导致的网络故障，但具体采取什么方式，还是需要根据小区实际情况部署。

城市小区用户与农村差异较大，这也需要考虑部署的方式是否合理。城市人口相对集中，且大多已经布放主干光纤，投入资源集中利润回收也快。但农村基本来说是空白，用户分散，距离较远，初期投入较大，获取利润需要考虑长远。

4 结语

根据国务院提出的《“宽带中国”战略及实施方案》，到2020年，中国的固定宽带接入用户数将会达到4亿户，光纤入户（FTTH）会是其中重要的一环，今后几年内还会有非常大的发展空间。广电运营商可以充分利用现有的网络基础资源，通过双改技术，依靠政策支持，积极推动FTTH的建设，使其在中国宽带业务发展领域占有一席之地。

作者简介：董华虎（1968-）男，云南省威信县人，云南省广电网络集团有限公司昭通分公司副总经理，工程师。研究方向：有线电视网络技术研究。