全业务运营下FTTx的应用场景和建设模式探讨
发布时间：2009-05-07 11:23:41 热度：2527
作者：陈 君，张安军，梅仪国
1 全业务运营网络融合对宽带接入的挑战
行业重组使竞争在全业务范围内展开，全业务时代的“融合”不仅仅是业务的融合，而且渗透到了业务提供的各个层面，包括产业链上事业单元（行业融合）、运营商的通信网络（网络融合）、用户体验的通信服务（业务融合）以及用户端的业务载体（终端融合）。业务融合是满足市场用户需求，运营商提供差异化服务的重要手段；网络融合是全业务背景下运营商网络发展的终极目标，是支撑综合业务最根本的网络基础。业务融合、网络融合是运营商的关注重点。
宽带业务是综合业务竞争的核心，基于基本宽带的数据增值业务是运营商提供差异化服务、创造新的业务增长点的重要举措。运营商的客户资源与网络资源决定着其业务能力。移动运营商的优势在于其无线网络的广覆盖、移动业务的成熟以及个人用户的规模化；而在满足集团客户需求和开发家庭用户市场方面处于相对弱势。固网运营商的优势在于其集团客户、家庭客户资源，以及网络上最后一公里的固定宽带接入网络；而在无线网络的储备以及个人移动业务上处于相对弱势。
因此各大运营商专注于网络转型，着重打造面向综合业务的传送接入网以适应业务多样化，提升企业在行业中的竞争力。这意味着接入业务的类型和带宽容量都将发生巨大的变化，接入网采用的技术标准、设备类型、接入方式和网络构架也将发生深刻变化。
xPON技术作为FTTx的宽带接入提供了最佳解决方案。适合于各类FTTx环境，如FTTB、FTTC、FTTH和FTTO。
2 FTTx的技术特点
FTTx网络指采用FTTx技术组网的宽带接入网。目前，适合FTTx的接入技术主要是无源光网络（PON），PON是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备。其典型的拓扑结构为点对多点的星形或树形结构。从PON的标准演进以及产品开发程度来看，目前EPON和GPON有潜力得到广泛应用。
PON的结构如图1所示，其主要组成部分为OLT、ONU和ODN
图1 PON组网示意图
目前得到业界认可并有潜力广泛应用的PON技术主要有以以太网技术为传输平台的EPON和以通用帧结构为传输平台的GPON。EPON系统被日本NTT、SoftBank、KDDI以及韩国部分运营商大规模部署，GPON系统在北美、欧洲、亚太也已大规模商用，主要运营商有AT&T、Verizon、法国电信以及新加坡等地的电信运营商。
GPON 与EPON技术比较如表1所示。相比而言，GPON 更适合在需要提供运营及维护、互通性和安全性等大型运营网络中部署。
表1 GPON 与EPON技术比较
3 PON的规划建议
PON的建设主要应考虑业务发展的规模、成本及维护等因素，不同时期、不同应用场合下OLT的设置和ODN的组网模式也应随之不同。
3.1 OLT设备的设置建议
应结合用户分布及接入光缆资源情况合理设置OLT设备，并规划其覆盖范围。
对于业务发展初期，用户数量较少时，宜采用集中设置的原则，在局端机房设置OLT节点覆盖一定区域内的零散FTTH/O用户，以及FTTB/C用户，此时一般建议利用已有的传输接入汇聚机房进行OLT设备的设置。
对于业务发展成熟期，考虑到用户数的增多，宜采用分散设置的原则，选择靠近用户侧且条件较好的机房设置OLT节点覆盖小范围内的大量用户，此时建议将此类机房升级为数据专用或传输数据共用的接入汇聚节点。
OLT设备的基本接口配置建议为：GE接口用于高清电视、IPTV等业务的上联口；FE/GE接口用于高速上网、基于软交换等业务的上联口；STM-1接口用于E1专线业务的上联汇聚口。PON卡和端口数量则根据用户数量来配置。
3.2 ODN的规划建议
对于一定范围内的覆盖（如小区覆盖），ODN一般采用树形结构，宜采用一级或二级分光，原则上不采用三级及三级以上的分光方式。
一级分光方式需要占用较多的ODN主干、引入光缆，但在减少故障点、故障定位、PON系统带宽优化方面比二级分光方式更有优势，在规划时应综合考虑线路成本、OLT设备PON口成本、维护成本、可扩展性等因素，尽量采用一级分光。此时应根据用户分布情况，寻找减少OLT设备PON口需求数量和节约光缆之间的经济平衡点，并综合考虑维护管理等因素，合理地规划光分路器的设置位置。光分路器靠近ONU，可节省对ODN主干、引入光缆的占用；光分路器靠近OLT，便于对光分路器进行集中维护管理。
从提高光缆资源利用率和PON口使用效率的角度出发，二级分光方式适用于用户较分散的场合。对用户在一定区域内集中且用户需求（ONU数量）较明确的场合也可以采用二级分光以减少对ODN主干、引入光缆的占用，节约布线管孔。
对于范围相对较大、用户点呈链形分布的覆盖（如商务街、工业区等），也可考虑采用链形结构、多级分光的组网模式，在用户相对集中的区域设置不等分光路器，在使用最小数量的ODN主干光缆的情况下完成多个用户的接入，同时也可考虑采用环路保护。
光分路器目前一般设置在OLT机房或光交接箱内，因此如果要开展PON接入，就需要在传输光缆网络建设时充分考虑光交接箱的设置，主要设置在用户相对集中区域的中心位置，选用与光分路器一体化设计、光分路器可插拔和可扩展的光交接箱。
对于光缆的建设，ODN的主干和引入光缆一般对应于目前传输网络的接入层光缆，考虑到在PON建设初期OLT一般为集中性布放，因此对于ODN引入光缆的使用会较多，故在规划建设PON的区域建议使用较大芯数的接入层光缆。
3.3 ONU设备的配置建议
ONU设备可根据具体的应用模式放置在相应的地点，可以是楼道内、路边，也可以是最终用户的桌面。
ONU的基本配置在上联口PON卡一般为GE/FE接口，用于综合业务的汇聚。用户侧接口一般根据用户业务的需求进行灵活配置或选用不同类型的设备。一般接口的选择建议为：FE接口，用于高速上网和高清电视等视频业务；VoIP的POTS接口，用于2路软交换电话；基于PSTN的POTS接口，用于传统电话；E1接口，用于企业专线业务；RF接口，用于有线电视业务。
4 FTTx网络的业务分析与带宽模型
从长期看，无论是网络应用的带宽需求还是接入带宽的大小都呈现出不断提高的趋势。因此，在估算客户网络带宽时，应着眼于未来宽带应用的需求。当前主流宽带业务的带宽需求如表2所示。针对家庭客户和集团客户接入的宽带模型如表3和表4所示。
表2 主流宽带业务的带宽需求
表3 家庭客户接入宽带模型
表4 集团客户接入宽带模型
5 FTTx网络建设场景
与接入场景模型着重分析客户和业务的类型、针对一般的普通场景不同，工程实施中往往会受更多因素的影响，网络结构的选择须视应用对象、环境因素和商业因素等而定，但减少整个系统的前期投入、增加投资回报、提高服务效率是网络建设的目标。FTTH/O 与FTTB模式对比如表5所示。
表5 FTTH/O 与FTTB模式对比
由于PON的全光纤保护方式成本高、工程复杂，不具备推广的条件，而且会降低PON的核心优势，因此建议对以下客户的接入业务采用主干光纤保护。
a） 对于业务有较高要求的重要客户，如FTTH/O接入的政府、企业、公司和家庭。
b） 对于端口利用率高的FTTB接入片区，如业务渗透率高的小区和商务楼宇。
对住宅家庭和政企商教的具体建设模式分析如图2和图3所示。
图2 住宅家庭具体建设模式分析
图3 政企商教的具体建设模式分析
6 结束语
PON系统具备承载综合业务、支持多种协议的能力，促进了光纤向客户延伸，为综合业务竞争做好充分准备，同时 FTTx成为移动宽带IP网络向末端延伸的重要手段。随着FTTx接入网的建设，电信运营商的生产成本、建设成本和营运成本明显下降；用户将体验更好的电信服务体验；FTTx将实现三网融合，促进了相关制造业务、网上业务和服务业务的快速发展，促使其向广度和深度发展，给产业价值链各环节带来无限的商机，产生很好的社会效益。
来源：邮电设计技术
1 全业务运营网络融合对宽带接入的挑战
行业重组使竞争在全业务范围内展开，全业务时代的“融合”不仅仅是业务的融合，而且渗透到了业务提供的各个层面，包括产业链上事业单元（行业融合）、运营商的通信网络（网络融合）、用户体验的通信服务（业务融合）以及用户端的业务载体（终端融合）。业务融合是满足市场用户需求，运营商提供差异化服务的重要手段；网络融合是全业务背景下运营商网络发展的终极目标，是支撑综合业务最根本的网络基础。业务融合、网络融合是运营商的关注重点。
宽带业务是综合业务竞争的核心，基于基本宽带的数据增值业务是运营商提供差异化服务、创造新的业务增长点的重要举措。运营商的客户资源与网络资源决定着其业务能力。移动运营商的优势在于其无线网络的广覆盖、移动业务的成熟以及个人用户的规模化；而在满足集团客户需求和开发家庭用户市场方面处于相对弱势。固网运营商的优势在于其集团客户、家庭客户资源，以及网络上最后一公里的固定宽带接入网络；而在无线网络的储备以及个人移动业务上处于相对弱势。
因此各大运营商专注于网络转型，着重打造面向综合业务的传送接入网以适应业务多样化，提升企业在行业中的竞争力。这意味着接入业务的类型和带宽容量都将发生巨大的变化，接入网采用的技术标准、设备类型、接入方式和网络构架也将发生深刻变化。
xPON技术作为FTTx的宽带接入提供了最佳解决方案。适合于各类FTTx环境，如FTTB、FTTC、FTTH和FTTO。
2 FTTx的技术特点
FTTx网络指采用FTTx技术组网的宽带接入网。目前，适合FTTx的接入技术主要是无源光网络（PON），PON是指光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备。其典型的拓扑结构为点对多点的星形或树形结构。从PON的标准演进以及产品开发程度来看，目前EPON和GPON有潜力得到广泛应用。
PON的结构如图1所示，其主要组成部分为OLT、ONU和ODN
图1 PON组网示意图
目前得到业界认可并有潜力广泛应用的PON技术主要有以以太网技术为传输平台的EPON和以通用帧结构为传输平台的GPON。EPON系统被日本NTT、SoftBank、KDDI以及韩国部分运营商大规模部署，GPON系统在北美、欧洲、亚太也已大规模商用，主要运营商有AT&T、Verizon、法国电信以及新加坡等地的电信运营商。
GPON 与EPON技术比较如表1所示。相比而言，GPON 更适合在需要提供运营及维护、互通性和安全性等大型运营网络中部署。
表1 GPON 与EPON技术比较
3 PON的规划建议
PON的建设主要应考虑业务发展的规模、成本及维护等因素，不同时期、不同应用场合下OLT的设置和ODN的组网模式也应随之不同。
3.1 OLT设备的设置建议
应结合用户分布及接入光缆资源情况合理设置OLT设备，并规划其覆盖范围。
对于业务发展初期，用户数量较少时，宜采用集中设置的原则，在局端机房设置OLT节点覆盖一定区域内的零散FTTH/O用户，以及FTTB/C用户，此时一般建议利用已有的传输接入汇聚机房进行OLT设备的设置。
对于业务发展成熟期，考虑到用户数的增多，宜采用分散设置的原则，选择靠近用户侧且条件较好的机房设置OLT节点覆盖小范围内的大量用户，此时建议将此类机房升级为数据专用或传输数据共用的接入汇聚节点。
OLT设备的基本接口配置建议为：GE接口用于高清电视、IPTV等业务的上联口；FE/GE接口用于高速上网、基于软交换等业务的上联口；STM-1接口用于E1专线业务的上联汇聚口。PON卡和端口数量则根据用户数量来配置。
3.2 ODN的规划建议
对于一定范围内的覆盖（如小区覆盖），ODN一般采用树形结构，宜采用一级或二级分光，原则上不采用三级及三级以上的分光方式。
一级分光方式需要占用较多的ODN主干、引入光缆，但在减少故障点、故障定位、PON系统带宽优化方面比二级分光方式更有优势，在规划时应综合考虑线路成本、OLT设备PON口成本、维护成本、可扩展性等因素，尽量采用一级分光。此时应根据用户分布情况，寻找减少OLT设备PON口需求数量和节约光缆之间的经济平衡点，并综合考虑维护管理等因素，合理地规划光分路器的设置位置。光分路器靠近ONU，可节省对ODN主干、引入光缆的占用；光分路器靠近OLT，便于对光分路器进行集中维护管理。
从提高光缆资源利用率和PON口使用效率的角度出发，二级分光方式适用于用户较分散的场合。对用户在一定区域内集中且用户需求（ONU数量）较明确的场合也可以采用二级分光以减少对ODN主干、引入光缆的占用，节约布线管孔。
对于范围相对较大、用户点呈链形分布的覆盖（如商务街、工业区等），也可考虑采用链形结构、多级分光的组网模式，在用户相对集中的区域设置不等分光路器，在使用最小数量的ODN主干光缆的情况下完成多个用户的接入，同时也可考虑采用环路保护。
光分路器目前一般设置在OLT机房或光交接箱内，因此如果要开展PON接入，就需要在传输光缆网络建设时充分考虑光交接箱的设置，主要设置在用户相对集中区域的中心位置，选用与光分路器一体化设计、光分路器可插拔和可扩展的光交接箱。
对于光缆的建设，ODN的主干和引入光缆一般对应于目前传输网络的接入层光缆，考虑到在PON建设初期OLT一般为集中性布放，因此对于ODN引入光缆的使用会较多，故在规划建设PON的区域建议使用较大芯数的接入层光缆。
3.3 ONU设备的配置建议
ONU设备可根据具体的应用模式放置在相应的地点，可以是楼道内、路边，也可以是最终用户的桌面。
ONU的基本配置在上联口PON卡一般为GE/FE接口，用于综合业务的汇聚。用户侧接口一般根据用户业务的需求进行灵活配置或选用不同类型的设备。一般接口的选择建议为：FE接口，用于高速上网和高清电视等视频业务；VoIP的POTS接口，用于2路软交换电话；基于PSTN的POTS接口，用于传统电话；E1接口，用于企业专线业务；RF接口，用于有线电视业务。
4 FTTx网络的业务分析与带宽模型
从长期看，无论是网络应用的带宽需求还是接入带宽的大小都呈现出不断提高的趋势。因此，在估算客户网络带宽时，应着眼于未来宽带应用的需求。当前主流宽带业务的带宽需求如表2所示。针对家庭客户和集团客户接入的宽带模型如表3和表4所示。
表2 主流宽带业务的带宽需求
表3 家庭客户接入宽带模型
表4 集团客户接入宽带模型
5 FTTx网络建设场景
与接入场景模型着重分析客户和业务的类型、针对一般的普通场景不同，工程实施中往往会受更多因素的影响，网络结构的选择须视应用对象、环境因素和商业因素等而定，但减少整个系统的前期投入、增加投资回报、提高服务效率是网络建设的目标。FTTH/O 与FTTB模式对比如表5所示。
表5 FTTH/O 与FTTB模式对比
由于PON的全光纤保护方式成本高、工程复杂，不具备推广的条件，而且会降低PON的核心优势，因此建议对以下客户的接入业务采用主干光纤保护。
a） 对于业务有较高要求的重要客户，如FTTH/O接入的政府、企业、公司和家庭。
b） 对于端口利用率高的FTTB接入片区，如业务渗透率高的小区和商务楼宇。
对住宅家庭和政企商教的具体建设模式分析如图2和图3所示。
图2 住宅家庭具体建设模式分析
图3 政企商教的具体建设模式分析
6 结束语
PON系统具备承载综合业务、支持多种协议的能力，促进了光纤向客户延伸，为综合业务竞争做好充分准备，同时 FTTx成为移动宽带IP网络向末端延伸的重要手段。随着FTTx接入网的建设，电信运营商的生产成本、建设成本和营运成本明显下降；用户将体验更好的电信服务体验；FTTx将实现三网融合，促进了相关制造业务、网上业务和服务业务的快速发展，促使其向广度和深度发展，给产业价值链各环节带来无限的商机，产生很好的社会效益。
来源：邮电设计技术
