光纖通信：FTTP網(wǎng)絡(luò)的高性價比實現(xiàn)

2019-11-04 22:48:24

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供稿：網(wǎng)友

　　鑒于FTTP技術(shù)的成本在最近得到了極大改善，通訊行業(yè)正掀起FTTP配置高潮。因此，近幾年，主要的電信運(yùn)營商都公布將大規(guī)模配置FTTP網(wǎng)絡(luò)的策略。該行動在行業(yè)內(nèi)引起了很大的反應(yīng)，使得大大小小的業(yè)務(wù)提供商都紛紛效仿。同時，許多新興網(wǎng)絡(luò)公司也趁機(jī)加入到競爭行列，希望在快速發(fā)展的市場中分得一杯羹。
　　
　　期盼已久的“殺手級應(yīng)用”以“三網(wǎng)融合”的捆綁方式終于出現(xiàn)在人們面前。業(yè)務(wù)提供商必須為客戶或已流失客戶提供性價比最高的服務(wù)，從而增強(qiáng)自身的競爭力。種種跡象表明通訊行業(yè)正處于革命性改變的邊緣，其中兩個方向已經(jīng)明晰：光纖化和平臺化。
　　
　　光纖化意味著鋪設(shè)更多的光纖來提供更高的帶寬。雖然很多運(yùn)營商的光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)比較完整，但他們也意識到有必要建立更深的光網(wǎng)絡(luò)來提供更多新業(yè)務(wù)。
　　
　　平臺化是指建立一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺以捆綁方式承載所有的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。目前，所有的三種業(yè)務(wù)——話音、數(shù)據(jù)和視頻——都可以捆綁在一起，從而簡化新業(yè)務(wù)的建立過程。
　　
　　對于大規(guī)模鋪設(shè)FTTP網(wǎng)絡(luò)，行業(yè)內(nèi)還沒有肯定或否定的言論。
　　
　　FTTP網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于后者需要不同的方案和策略。但幾個主要考慮事項和決策處理為高性價比接入結(jié)構(gòu)的建立或過度建立提供了有用的信息。
　　
　　不管在網(wǎng)絡(luò)中配置哪種技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)都是最需要考慮的因素。目前在接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中有很多可以采用的方案，確保互連互通非常重要。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)代表了“用戶需求”，增強(qiáng)了方案互換性，業(yè)務(wù)提供商也可以隨意購買設(shè)備而不被局限于某一廠商。
　　
　　同時，基于標(biāo)準(zhǔn)的方案也更便宜，因為市場上有多個廠商競爭。從一家廠商來看，標(biāo)準(zhǔn)的意義更大，因為基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備才能為廠商帶來更多機(jī)會，增加收入。
　　
　　諸多努力縮短了產(chǎn)品上市時間，減低了產(chǎn)品價格。對于業(yè)務(wù)提供商而言，可以在網(wǎng)絡(luò)中引入更好的方案，降低投資成本。
　　
　　有源或無源網(wǎng)絡(luò)
　　為了與標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，業(yè)務(wù)提供商必須選用遵循標(biāo)準(zhǔn)的FTTP方案。這就導(dǎo)致了有源與無源方案之間的選擇。
　　
　　一般的，有源系統(tǒng)在用戶和集中電子系統(tǒng)之間建立點對點連接，在傳送線與投落光纜之間分配專用帶寬。而無源系統(tǒng)則共享集中式電子系統(tǒng)連接電路。每個用戶通過無源光鏈路連接到光網(wǎng)絡(luò)，因此在分布式網(wǎng)絡(luò)中沒有有源電設(shè)備，饋線和接續(xù)點之間寬帶共享。
　　
　　另外，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可確定采用哪條正確的路由，但在相同區(qū)域內(nèi)可做出比較：標(biāo)準(zhǔn)化、距離/密度、運(yùn)行/治理。
　　
　　有源FTTP方案可通過多種不同途徑實現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ梅椒āo源FTTP方案有兩種要害標(biāo)準(zhǔn)：FSAN/ITU和EFMA/IEEE，方案可建立在任一標(biāo)準(zhǔn)上。
　　
　　有源FTTP傳輸距離達(dá)十幾英里，支持真正的無約束傳輸。
　　
　　但是，有源單元大大增加了網(wǎng)絡(luò)成本。因此有源FTTP主要應(yīng)用于短距離、高密度用戶節(jié)點。無源FTTH可連接20km遠(yuǎn)的CO和終端用戶。這一方案在美國非常適用，因為用戶離CO距離遠(yuǎn)且呈分散分布。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)治理只涉及少量單元，完成無源FTTP網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)操作，降低了復(fù)雜度。而在有源網(wǎng)絡(luò)中需要附加的治理單元，以及附加的電力和支撐設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，運(yùn)行成本也高。
　　
　　在北美，大多數(shù)運(yùn)營商在路由選擇上達(dá)成了一致：BPON技術(shù)和FSAN標(biāo)準(zhǔn)。事實上，大多數(shù)工作是為了改善網(wǎng)絡(luò)性能，滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展需要。BPON很大一部分基于GPON，使得BPON向GPON升級簡單。而非凡情況則發(fā)生變化，行業(yè)傾向于朝FSAN方案發(fā)展。因此，運(yùn)營商需要權(quán)衡每個FTTP過度建設(shè)決議的標(biāo)準(zhǔn)性。
　　　光纖通信：FTTP網(wǎng)絡(luò)的高性價比實現(xiàn)（圖一）

　　圖1、分布式和集中式分路器結(jié)構(gòu)
　　
　　分布式vs.集中式
　　如圖1，PON有兩種結(jié)構(gòu)：分布式和集中式。
　　
　　分布式結(jié)構(gòu)將分路器安裝在PON的分布部分，大大減低了光纖要求。每個OLT光接口為32個家庭用戶提供服務(wù)，通過一條光纖反饋到SAI。利用分路器（1_16, 1_8, 1_4或1_2）將光纖分成一種或兩種狀態(tài)，安裝在SAI和EDP之間的重要位置。
　　
　　集中式結(jié)構(gòu)運(yùn)行在每個OLT和SAI之間的單根光纖上。而分路器與SAI一起配置（通常是每OLT配置一個1_32分路器）。反過來，每用戶端的ONT都連接源于SAI的專用光纜。分路器和連接器點安裝在SAI和住宅之間的特定位置，將傳送光纜劃分為更小的光纖束，連接終端用戶。
　　
　　雖然分布式結(jié)構(gòu)在利用率接近或等于100%的地區(qū)更有意義，但研究表明集中式結(jié)構(gòu)在更多的情況下有顯著的成本優(yōu)勢。在新建的FTTP多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，利用率很少能達(dá)到100%，集中式是更好的選擇。
　　光纖通信：FTTP網(wǎng)絡(luò)的高性價比實現(xiàn)（圖二）

　　圖2、集中式和分布式結(jié)構(gòu)分路器使用情況比較
　　
　　集中式結(jié)構(gòu)按“按需分配”原則使用分路器，每增加32個用戶增加一個分路器，延長了運(yùn)營商投資周期并提高了網(wǎng)絡(luò)效率，有點類似于按流量計費的原則。分布式結(jié)構(gòu)在初期就安裝了分路器，其中的大多數(shù)都擱置未用（如圖2）。
　　
　　隨著新FTTP標(biāo)準(zhǔn)非凡是GPON的出現(xiàn)，運(yùn)營商將更清楚地意識到集中式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。當(dāng)分布式結(jié)構(gòu)需要高昂的升級費用時，集中式結(jié)構(gòu)則能根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)輕易的將原用戶轉(zhuǎn)移到FTTP網(wǎng)絡(luò)中。
　　
　　最后，在FTTP網(wǎng)絡(luò)中連接器也可用作分路器，因為其在長途傳送中作用重大。結(jié)合處的連接器對可提供靈活的治理、測試和故障處理，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，延長了網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　
　　業(yè)務(wù)
　　光纖的深度鋪設(shè)與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及配置有關(guān)。就目前而言，單個運(yùn)營商在FTTP構(gòu)建上可能采用幾種不同的策略。有時光纖可到達(dá)每個用戶側(cè)，而在另外情況下延伸范圍只局限于方圓5000英尺之內(nèi)。業(yè)務(wù)提供商的目標(biāo)是盡可能減低FTTP網(wǎng)絡(luò)成本，為用戶提供高質(zhì)量三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)。
　　
　　話音——電話業(yè)務(wù)仍然是電信運(yùn)營商的賴以生存的基礎(chǔ)，雖然現(xiàn)在受到來自有線電視運(yùn)營商捆綁業(yè)務(wù)的威脅。因此，F(xiàn)TTP方案選用了大多數(shù)與現(xiàn)有Class 5交換機(jī)或本地交換兼容的接口。這就需要一種方案將本地ATM業(yè)務(wù)返回到TDM來完成主機(jī)交換。綜合網(wǎng)關(guān)功能的OLT配置更簡單，成本低廉，操作也更簡單。
　　
　　但是由于業(yè)務(wù)提供商青睞全分組網(wǎng)絡(luò)，未來的FTTP網(wǎng)絡(luò)必須支持分組話音業(yè)務(wù)。有兩個要害步驟，將ONT視為媒體網(wǎng)關(guān)，分布式分組話音盡可能靠近用戶，而ONT與軟交換機(jī)之間的OLT被視為集中器。這樣就能在ONT與網(wǎng)關(guān)之間保留原有話音環(huán)路，并實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)向分組網(wǎng)關(guān)的未來升級。
　　
　　數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正是FTTP網(wǎng)絡(luò)的一大優(yōu)勢，業(yè)務(wù)提供商可提供大量10Mb/s甚至超過30Mb/s的高速因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，大大超過了目前的數(shù)據(jù)速率，具有極大的市場潛力。新興技術(shù)，比如WiFi、電話網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)以及以太電力網(wǎng)等都是家庭配線需要。業(yè)務(wù)提供商將最大程度地合并所有的技術(shù)，為終端用戶提供不同的應(yīng)用。
　　
　　視頻——每家庭用戶的視頻業(yè)務(wù)不斷增長，從模擬到數(shù)字電視、高清數(shù)字電視HDTV發(fā)展。而電信運(yùn)營商在配置視頻業(yè)務(wù)時有不同的策略，在FTTP網(wǎng)絡(luò)上提供視頻業(yè)務(wù)有兩種不同方案。
　　
　　BPON包括第二層覆蓋下傳光波1550nm。該方法稱為“視頻覆蓋”，建立了下載路徑，除了用戶住宅內(nèi)部都采用光纖路線。當(dāng)然這是假設(shè)用戶通過全光纖連接。但要考慮到目前用戶ip視頻業(yè)務(wù)還是通過同軸電纜連接。IP視頻可通過FTTP和DSL承載，因此不管是否鋪設(shè)光纖都可為用戶提供IP視頻，但還有一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。目前MPEG-2編碼程序需要3-4Mb/s，300-1200住宅用戶的地區(qū)所需帶寬為4-15Gbps。
　　
　　假如在OLT和ONT之間采用多點傳送就可以很輕易地解決這一難題。假如在相同的地區(qū)提供相同的業(yè)務(wù)，則只需400-1000Mbps帶寬。多點傳送方案的處理能力必須超過3840條話路，才能在服務(wù)區(qū)域內(nèi)提供所有的電視業(yè)務(wù)。另外帶寬也要擴(kuò)展到1300Mbps，另外的20%為HDTV保留。
　　
　　展望
　　FTTP將徹底改變接入網(wǎng)，業(yè)務(wù)提供商要保持競爭力就必須想辦法為用戶提供三網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)。FTTP的高級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高帶寬和優(yōu)越的業(yè)務(wù)性能，將為運(yùn)營商贏得更多客戶。

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