FTTH光纤到户实战赏析

12/10/2008,美国康宁,柯刚,镇江恒美嘉园被称为是我国第一个商用的FTTH光纤到户项目, 该项目是由镇江市政府信息化推进处积极推动, 房地产开发商镇江恒顺地产主导,众多设备制造商、系统集成商以及运营商高度响应的一个里程碑的项目。恒美嘉园旨在通过采用先进的以太无源光网络技术，建立一个视频、数据和语音三网合一;具有对各种资源开放的接入能力的光纤到户网络，并在社区内提供多种信息化增值服务和信息交互平台，从而实现集全面的安全防护、高效的物业管理、便利的通讯网络以及舒适的居住环境于一体的住宅小区。
 2004年8月起， FTTH光纤到户系统在恒美嘉园中开始了试用。部署了GEPON+系统，为2个单元共24户用户提供了FTTH应用的商业试用，如图所示。



  其中OLT(Optical Line Terminal)光纤线路终端设备放置于恒美嘉园的物业管理中心。
 OLT同时提供传统的IP接入和模拟电话接入，GE通过汇聚层交换机分别接入网通和电信宽带网络，完成IP数据的接入；同时通过E1接口分别接入到电信和铁通PSTN交换机，采用V5协议完成语音数据的接入。同时采用1路独立的光纤传输CATV视频信号。
OLT下联的PON(Passive Optical Network)无源光网络口引入EPON网络，中间采用两级分光结构，一级分光器放在小区机房，采用光纤配线架接入到不同楼道的二级分光器。二级分光器在各楼一层的智能箱中，熔接双芯光纤直接到用户家中。
ONU(Optical Network Unit)光网络单元放在各个家庭用户家中，ONU可以提供1个FE口，4个POTS口和一个CoaX电视接口，通过家庭布线，分别接入PC机、电话和电视。真正实现了FTTH光纤到户三网融合。
  OLT可以下联32个ONU，32个ONU共享1G的带宽，网管人员依据用户需要分配带宽，可以依据用户特点定制不同的带宽策略和SLA服务，采用不同的收费策略。
2005年6月恒美嘉园全部建设完毕后，采用GEPON+系统实现小区全部用户1000户的光纤到户覆盖。同时在物业中心建设宽带信息平台，依托FTTH宽带信息网络提供宽带服务和应用。



  工程共分两期完成。一期接入248户，二期完成小区内其他用户的接入。
在商业试用的基础上，我们在中心机房增加OLT设备和其他局端设备，以提高整个网络的接入容量。
共计53台OLT设备，将分别通过一个GE口连到两台Cisco Catalyst3750交换机上，经由堆叠的两台交换机上联至电信/网通的城域网；将分别通过一个E1接口连到V5信令网关，经由两台V5设备上联至电信/铁通的PSTN网。
每户家中放置一台ONU设备，集成到家庭信息箱中，通过家庭信息箱中的各个端口，接入各个房间内的终端。
网管系统集中设置在小区中心机房，通过图形化界面的网管，可以实现对每个用户端口的控制和管理，包括开闭CATV接口，这样能轻松实现对有线电视欠费户的管理。

  为了实现了公共电话网（PSTN）、有线电视网（CATV）和计算机互联网（Internet）的三网合一, 使接入网络可靠性，稳定性和接入能力有很大提高。我们采用了FTTH光纤直接到每个家庭的建设。FTTH的实现技术从全球来看主要有两种，一种是PPP点到点光接入技术，另一种是PON无源光网络技术。
点到点光接入技术是将电信号转换成光信号进行长距离的传输，利用光纤链接端局和每个用户，其上下行速率可达1Gbit/s。点到点光接入技术具有产品成熟、结构/技术简单、安全性较好等优点，但这种技术需要铺设大量光纤和光纤收发器，在规模部署时整体成本不降反升。所以采用点到点的光纤铺设方式, 主要问题是不但成本难以控制, 而且小区路由复杂, 大量光缆的铺设也很有挑战性, 而且我们在光缆线路上管理维护的难度也大大增加。

  PON技术是业界公认的实现FTTH的最佳方案。PON是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构。所谓“无源” （Passive）是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。 PON技术不易受雷电损坏和辐射干扰，其网络结构灵活易于扩展，而且共享馈线段光纤可节约铺设成本；另外PON可以实现业务的透明，具有多业务支持能力，所以从诞生之日便受到业界极大的关注。目前比较流行的是EPON和GPON。EPON技术成熟，有规模商用的案例，而且成本低廉。GPON技术标准是按电信的理念推出的，对设备的互操作性能有详细的要求，对包括TDM在内的各种业务类型都能提供相应的QoS保证，但目前成本依然较高。

  该项目上我们采用的是GEPON+ 的FTTH解决方案。GEPON+平台提供高带宽的接入能力，上联带宽为1.25G,一个GEPON网络的ONU安需分配1G的带宽。这种方式并非传统方式的总线共享方式，真正意义上保障了最终用户的带宽。
网管中心按照用户的要求配置每个用户的带宽，在理论上，单个用户的接入带宽最高可以扩展到1G，接入能力相对于传统的接入方式有很大的提高。 网管中心还可以按照用户需求的变化及时调整原有的带宽分配数据，在操作上具有很强的灵活性。

  同时,EPON采用实时动态带宽分配模式。通过采用分布式网络结构模式，GEPON+系统能够连续地监测所有ONU的状态。当一个缓冲区/队列开始填充时，系统会实时地分配带宽来满足突发数据需求。
为实现三网合一对线路高带宽的要求, 我们全系列采用了美国康宁的光缆系统解决方案,这主要包括SMF-28e单模光纤, 也就是我们俗称的零水峰全光谱光纤。由于光纤在制造过程中不可避免出现极个别OH离子, 导致光纤在特定的1383nm谐振频率下吸收能量并由此造成衰减, 即是我们常常讲的水峰。SMF-28e单模光纤就是在普通光纤基础上通过控制OH根压缩1383nm窗口的水峰, 从而将其可用波长范围扩展到1260-1625nm整个波段。而且SMF-28e单模光纤还有若干项指标的提升,包括抗弯曲特性的改善,衰减系数,色散系统,色散斜率,包层不圆度等。该项目的室外大芯数光缆和室内两芯MIC光缆都采用该种光纤, 这为我们的高带宽要求, 波分复用等技术的应用都提供了具有前瞻性的基础架构。



  在光纤的端接上我们选用的是美国康宁的UniCam®单模机械端接接头, 而不是传统的光纤尾纤熔接。使用UniCam®单模机械端接接头, 我们能快速, 简单的在现场完成光纤端接, 并能得到一流的光学性能表现。该项目上其中实现数据和语音的一芯采用的是FC/UPC接头, 传输CATV视频信号的一芯采用了SC/APC接头。UniCam®机械端接接头能保证每个接头插入损耗典型值0.2dB,最大值0.5dB,轻便的手持安装工具和高性能切割刀几乎消除了现场安装中人为因素的影响,保证端接正常,且性能稳定,每个UniCam®机械端接接头的安装只需剥线,清洁,切割,旋转和压接这么简单, 时间可以控制在一分钟内完成, 无需电源,100%通过工厂插入损耗测试等都为我们项目中上千户家庭的光纤端接提供了便利和保障。



  恒美嘉园开放的FTTH平台, 具有非常好的灵活性和适用性，为运营商开展各种增值业务提供网络基础; 同时依托FTTH宽带网络搭建了小区宽带信息平台，为小区物业提供丰富的宽带增值业务。

  宽带INTERNET 接入:高质量的宽带接入，GEPON＋系统下，可以为MST提供最高100M的接入带宽，同时可以根据具体的用户情况设置端口接入带宽。 
TDM业务: EPON+系统具备TDM传送能力，所以在实现基于IP的数据接入业务之外，可以通过EPON平台实现多种TDM接入业务。支持系统内，以及系统出局POTS电话，支持TDM专线业务。
CATV传送:GEPON+系统有采用单独光纤传输CATV信号和采用原有光纤1550波长传输两种模式。因为采用了单独的传输介质或单独的波长传输，CATV业务具有良好的质量保证。
宽带增值业务:当接入带宽不再成为瓶颈时，灵活丰富的增值业务便可以因地制宜的展开，运营上可以在GEPON+高带宽的接入平台基础上开展丰富的网络业务，实现投资增值：
IP电话:GEPON+系统通过与局端语音网关和软交换平台的配合，MST可以下联VoIP终端，实现长途话音业务的IP旁路，为用户节省大量话费。

  IPTV、视频会议、VOD:GEON+系统支持视频业务，包括视频会议和VOD等基于IP的视频应用。视频局端设备可以由局方建设，通过GEON+系统为用户提供视频会议终端的宽带接入， GEPON+系统可以充分保证业务带宽和服务质量。
其他
宽带网络游戏
远程教育
社区信息化平台
IT业务超市
小区监控
…
  恒美嘉园FTTH项目采用驻地网运运营商独立运营的方式，由镇江恒顺房地产开发有限公司等多家公司投资成立了江苏中天住宅科技集成有限公司，由该公司独立进行光纤到户的项目的运营和维护，公司依托FTTH网络和恒美小区宽带信息平台为最终用户提供综合业务接入和宽带信息服务。

  区别与传统的电信公司运营网络的模式，在此模式下，驻地网的建设和运营将由驻地网运营商/二级运营商负责。驻地网运营商租用电信运营商的中继，向住宅用户提供服务并收费；驻地网运营商建设的驻地网络也可以帮助物业公司实现数据传递和信息发布的功能，并收取一定的费用；驻地网运商具有很强的业务灵活性，可以开发宽与带业务平台相关的增值业务。
恒美嘉园FTTH项目建设过程也带给我们很多需要优化的内容:

  首先是网络内容提供商匮乏,  在恒美嘉园FTTH项目建设时期, 我们对杭州,上海和南京都做了些调研, 我们希望能找到相关的视频等互动内容专业的提供商,但是当时除杭州有一些游戏,视频等内容有一定的专业能力外, 其他地方都没有得到积极的响应。而且为了利用杭州的网络资源, 我们必须铺设或租用一条独立的光纤链路从杭州到镇江, 基于巨大的投入成本, 最后还是放弃了。网络应用才是网络技术和建设的真正推动者, 相信随着今天IPTV等应用的大范围推广, FTTH也才真正有了它的用武之地。

  小区增值业务未能广泛展开, 建设之初, 房地产商和业主都对基于FTTH高带宽的增值服务寄予了很高的期望, 但是最后我们发现这不是一个物业管理公司可以解决的问题, 这是一个巨大的产业链, 需要专业的IT应用公司参与其中, 为我们业主的生活和工作提供专业的解决方案。
运营商的观望甚至是抵制也阻碍了FTTH前期的建设和发展, 在我们完成了整个项目的建设后, 有一家国内主要的运营商以各种理由不接入到小区, 这样一来使得完全开放的网络平台大打折扣, 而且部分业主对于无法接入该运营商的网络而投诉于物业管理公司。

  由于广电和电信部门的独立性, 加上一些技术问题未能解决, 我们无法真正实现三网的完全融合, 也就是在单根光纤上传输所有的信号,  最后我们将分别数据和语音信号在一根光纤上传输, CATV视频信号在另一根光纤上传输。
技术和法规上我们也同样面临挑战, 在光纤传输语音信号的同时, 相对传统的模拟电话信号, 我们无法保障业主可以在家庭断电的情况下, 还可以拨打电话, 尤其是110, 120等紧急求助电话。除非我们在各个家庭, 设备间都须安装UPS等设备, 以保障语音网络的畅通, 但是无论是成本还是系统维护方面都很难实施。这样物业管理公司将会因业主在断电的情况下无法拨打求就电话而违反国家相关法规, 也会给居民的生活带来不便。

  最后是投资成本问题,  该项目上每户的投资超过了5000块, 这些成本最终都是需要业主来承受的, 相对ADSL, FTTB+LAN, CABLE MODEM等其他宽带技术的成本还是很高。我们需要进一步降低成本, 光纤到户的每户接入成本目前已经降到了每户2000～3000元，在武汉地区更是降到了每户最低1800元。光纤到户的成本下降明显，但是还需进一步降低，这有助于形成规模优势。
实践是最好的说明,  在恒美嘉园FTTH项目建设上, 我们看到的是纯商业模式的一种探索, 这和我们以往一些试点项目大不同, 他需要真正的投入, 可实施的技术和产品, 全商业的项目运作模式, 对传统法规的遵从和挑战等。

  可以预见的是，在未来几年，我国范围内的FTTH光纤到户将会“成型”与“放量”，广大用户能够真正享受到FTTH的体验。到时候，FTTH的商业模式会变得清晰起来，监管的不确定性也会大大降低，政府的补贴会逐步加大，而市场的需求也会迅速放大，基于FTTH网络的应用和服务会更加精彩纷呈。而2008年将是FTTH发展道路上的一个历史性拐点，FTTH也许从此将进入高速发展期。