FTTX
- FTTX(Fiber To The X：光纤接入)
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什么是FTTX[1]
FTTX是新一代的光纤用户接入网，用于连接电信运营商和终端用户。FTTX的网络可以是有源光纤网络，也可以是无源光纤网络，由于有源光纤网络的成本相对高昂得多，实际上在用户接入网中应用很少，所以目前通常所指的FTTX网络都是指的无源光纤接入网。FTTX的网络结构可以是点对点(P2P)也可以是点对多点(P2MP)。P2P的成本较高，通常只用于VIP用户或有特殊需求的用户，大多数的FTTX网络采用的是P2MP的结构。
FTTX的架构[1]
FTTX宽带光接入网采用光纤媒质代替部分或者全程的传统的金属线媒质，将光纤从局端位置向用户端延伸，将ONU部署到传统接入网络的灵活点(FP)和分配点(DP)，乃至最终到达用户设备或用户网络。FTTX接入网在宽带化和光纤化的进程中，受客户群业务需求、运营商网络资源、光纤上各种承载技术所支持业务类型、功能和性能以及演进策略等因素影响，使得宽带光接入网根据ONU位置的不同而具有不同的应用模型，如FTTCab、FTTB、FTTC、FTTH等。FTTX是上述宽带光接入网的各种应用类型的统称，“X”有多种变体，可以是光纤到大楼(FTTB)、光纤到交接箱(FTTCab)、光纤到路边(FTTC)、光纤到桌面(FTTD)、光纤到户(FTTH)、光纤到驻地(FTTP)、光纤到办公室(FTTO)、光纤到用户(FTTu)等。下图给出了主要的几种FTTX的结构概念。
从图中可以看出，FTTH全部由光纤网络连接至终端，与此相连的终端称为光网络终端(ONT)。FTTB或FTTC通过光纤网络连接至大楼(Building)或路边(Curb)，再通过铜双绞线网络或无线连接至终端，光纤网络的末端设备称为光网络单元(ONU)，由ONU通过铜双绞线网络或无线连接至网络终端(NT)。FTTCab与FTTC相似，只是其ONU是位于电信交接箱(Cabinet)中。图中的FTTB、FTTC、FTTCab都属于“部分”光纤到户，也就是说不是光纤直接连接到终端用户，而是到达终端用户附近，然后再通过双绞线网络连接至终端用户。在FTTCab中，电信交接箱中的ONU通常距离终端用户1000～2000m，在此情况下一个ONU单元可以支持约500个终端用户。在FTTC中，ONU距离终端用户更近，为200—1000m，可以支持8～32个终端用户。OLT和ONT／ONU之间的网络称为光分配网络ODN，其距离可达到20km，如图所示。
在FTTH结构中，光纤网络在用户家中终结，ONT通过光纤网络连接至中心机房的OLT。在FTTB结构中，光纤连接到大楼或建筑物终结，连接ONT或ONU，如果连接ONU则通常支持多用户。FTTB的用户可以是居民用户，也可以是大楼内的商业用户，如果支持多用户，ONU通过数字配线单元(MTU或MDU)连接至各个用户。对于居民用户，ONU通常通过XDSL连接至用户终端，商业用户则通常经以太网直接连接至ONU。几种主要的FTTX结构的主要特征比较可参见表。
| 主要特征 | FTTCab | FTTB | FTTH | FTT |
| 接入介质类型 | 光纤作为主干+金属线／无 线作为末端 | 光纤作为主干+金属线／无线作 为末端 | 全程光纤 | 全程光纤 |
| 光纤到达的位置 | 交接箱 | 楼宇／分线盒 | 居民家中 | 公司/办公室 |
| 光节点距离用户设备的 参考布线距离 | l000～2000m | 200～l000m | 几米至几十米 | 几米至几十米 |
| 光纤段典型的物理拓扑 类型 | P2P、树型、总线型、环型 | 树型、总线型、环型 | 树型 | P2P、树型 |
| 金属线／无线段采用的 主要技术 | XDSL、Wi-Fi、WiMAX | xDSL、以太网、Wi-Fi、WiMAX | 无 | 无 |
| 现有技术条件下典型的 用户接入速率最大能力 | 下行最大25Mbit／s(采用 ADSL2+／VDSL2)、上行最 大1．8Mbit／s(采用ADSL2+ /VDSL2) | 上下行最大100Mbit／s(以太网) | 上下行最大可 超过100Mbit／s | 上下行最大可 超过100Mbit／s |
实现FTTX的各种技术[1]
FTTX这个名词仅仅说明是光纤接入网，即采用光纤接入的方式为接入网“最后一公里”提供解决方案，并没有限定必须使用什么拓扑和用什么方法实现等。PON的出现使得FTTX的光纤接入成为可能，由于PON具有成本低以及运营维护简易的特性，其几乎成为FTTX技术的代名词，人们已经习惯性地把PON等同于FTTX。目前已经商用化地实现FTTX的PON技术有APON／BPON、EPON和GPON三种。
- 1．APON／BPONA
PON／BPON是最早标准化并获得商用的无源光网络技术，BPON最初称为APON，以ATM作为承载协议，下行传输的是连续的ATM流，比特率为155．52Mbit／s或622．08Mbit／s，上行传输的是突发形式的ATM信元，速率为155Mbit／s。APON／BPON在数据流中插有专门的物理层运行管理维护(PLOAM)信元，因此具有丰富的管理维护功能。
实现APON／BPON的关键技术有多址和接入控制技术(在使用TDMA上行接入时包括测距、带宽分配等)、突发信号的发送和接收技术、快速比特同步技术以及安全保密等方面的技术。APON／BPON的特点在于多业务支持和灵活的组网能力。BPON对多业务的支持可以表现在丰富的业务接口方面，APON／BPON可以支持TDM-E1／DS3、ATM和10／100Base-T接口。APON／BPON系统灵活的拓扑结构体现了设备在扩容和升级方面的灵活性，可组建星型、树型或者总线型的网络。
然而APON／BPON系统存在两大缺点：一是数据传送效率低，二是在ATM层上适配和提供业务比较复杂。用APON／BPON传送数据还需在p和ATM信元及SONET／SDH格式之间来回转换，导致效率低、技术复杂、成本高。在EPON和GPON技术商用4L2_后，新建的FTTX网络基本已经不再采用APON／BPON技术。因此本章随后介绍FTTX的网络解决方案也不再介绍APON／BPON。
- 2．EPON
EPON是由IEEE802．3工作组在2000年11月成立的EFM(Ethemet in the First Mile)研究小组提出的，是廉价、高效、成熟的以太网技术和PON网络结构的有机结合。EPON以以太网为载体，采用点到多点结构和无源光纤传输方式，下行速率为1Gbit／s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。EPON能够提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。
由于EPON承袭了以太网的技术，使得其在成本上具有巨大的优势。和传统的以太网相比，EPON主要增加了两部分功能：位于媒体接入控制(MAC)层之下的仿真子层和被作为MAC层一部分的MPCP。仿真子层使得下面的点到多点网络在协议上层看起来就像是多个点到点链路，这一点是通过在每一个分组的开始加上逻辑链路标识(LLID)以取代2个字节的前导来实现的。增加的多点控制协议(MPCP)则实现了局端设备对远端设备接入时隙的控制，为EPON提供多种业务提供了条件。通过选择合适的媒体接入控制算法，使得EPON可以传送TDM等时间敏感性业务。
最早的EPON都是基于100Mbit／s快速以太网技术，市场上很多被称为EPON的产品，实际上都是基于百兆以太网的PON技术，并不属于IEEE 802．3ah所标准化的EPON，因此为了区别于原有的技术和产品，一般人们也称IEEE 802．3all所定义的基于吉比特以太网的PON技术为GEPON。
- 3．GPON
GPON仍然是一个TDMA系统，继承了APON／BPON的动态带宽分配等OAM机制。GPON采用125μs定长的帧结构，每秒8000帧。一个TC帧可包含多个ATM信元及GEM帧。GEM是GPON定义的专有的适配协议，源于GFP的通用成帧思想。
与其他的PON技术相比较，GPON具有很多优点：一是具有强大的多业务支持能力，这也反映了运营商保护原有网络投资的努力。GPON对TDM业务信号具有天然的适应性，因为其采用每秒8000帧，125μs帧长的模式，与SDH帧完全相同，是TDM的基本格式，因此与TDM几乎无缝适应，抖动和延时指标都容易满足；二是速率高，上行速率155Mbids～2．5Gbids，下行速率1．25～2．5Gbit／s：三是传送效率高，GPON系统物理层都使用扰码作线路码，其机理与SONET／SDH一样，由于只改变码，不增加码，因此没有线路编码带宽损失，传输效率超过90％。
GPON是ITU-T提出的吉比特级的无源光网络，是ITU-T在APON标准之后推出的，因此GPON G．984系列标准不可避免地沿用了G．983的很多思路。GPON与EPON都是吉比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS保证，因此更受运营商的青睐。但是由于GPON标准复杂且开发较晚，其成本相对较高
世界FTTX的发展与预测[2]
FTTX是在21世纪才开始大力发展的，之前都是处于低速发展阶段。进入21世纪以来，与其他宽带接入方式相比，FTTX取的发展是惊人的。EXFO公司的资料显示了进入21世纪后世界宽带的发展规模，如下图所示。
从上图可以看出，虽然目前DSL接入方式的数量远远大于其他宽带接入方式，但是，FTTX的发展速度远远大于其他宽带接入方式，特别是相对DSL来说，增长速度更是它的几倍，甚至几十倍。据IEEE communications magazine统计，到2007年末．全世界FTTX用户已达到2900万户，2005-2012年的FTTX将会加速发展，如下图所示。
到2012年，FTTX用户将超过1亿，FTTX接入方式占宽带接入方式的比例会从2005的7．5％上升到16％。根据2009年9月《网络电信》期刊的报道，近期，研究机构IDATE最新发布的市场报告《FTTX Market Report》显示，到2008年底，全世界的FTTX用户已有4800万。同比增长39％。未来五年，年均增长率约为2l％-33％。到2014年用户规模有望达1．144亿；而In-Stat预测，2012年，全世界FTTX用户就能达到1．16亿；OVUM RHK的高级分析师LYnn Hutcheson更是对FTTX的发展充满信心，他预测到2012年，全世界的FTTX用户能达到1．2亿。根据《光波通信》网站的报道，国际研究机构Point Topic所公布全球宽带统计调查数据显示。至2009年6月底，世界的FTrx用户达到5630万世界光纤上网普及率达到1％的经济体(国家或地区)已经有21个，韩国以46％排名第一，香港和日本分别以约33％，约30％排第二和第三，中国大陆排第十六位。虽然FTTX的发展形势非常好，但是，世界各地区、各国的发展却很不平衡。目前主要有三个FTTX比较发达的地区。北美地区，欧盟地区和亚太地区，北美地区主要采用GPON技术来实现FTTX，并且以FTTH居多。主要代表是美国；欧盟地区也主要采用GPON技术，主要代表有英国、瑞典和荷兰等；亚太地区主要采用EPON实现技术，主要代表有日本、韩国、中国香港、中国台湾地区和中国大陆。世界FTTX用户的季度增长率达到12．6％。而亚太和北美地区，季度增长率都在20％以上。
- 1、北美地区FTTX发展状况
美国的FTTX提供商有很多，有电信公司、电信运营商、市政当局、房地产商和事业单。2006年，美国的FTTX用户达到600万户，仅仅美国AT&T公司的计划，其在2008年光纤接入覆盖的家庭为1800万。Versizon公司则计划到2010年FTTH用户将达到1800万。目前，美国的FTTX建设进入快速发展阶段。
- 2、欧盟地区FTTX发展状况
欧洲国家在2005年前虽然FTTX的发展落后于日美韩，但是很多欧洲国家宣布进入2006年后开始大规模发展FTTH，例如意大利电信已经在63个城市建立了FTTN，覆盖了26％的人口。法国政府计划到2010年，FTTX覆盖1000万用户，其中FTTH用户将达到400万；法国电信在2007年就已经投入2．7亿欧元，开始大规模部署FTTX了。英国电信计划在2008～2013年投入30亿欧元建设FTTX，覆盖40％的英国家庭。据2009年6月的《网络电信》报道，瑞士电信2008年宣布，将在未来6年内，投资28亿瑞士法郎进行FTTH建设。同年年底，俄罗斯的TTK宣布到2015年将投资15亿美元建设FTTX建设。希腊、荷兰等国家也已宣布投入巨资建设FTTX。
- 3、亚太地区FTTX发展状况
日本是FTTH发展最快的国家，到2008年底，日本的FTTH用户达到1442万户，仅日本的NTT公司，计划在2010年FTTH用户达到2000万，日本FTTH的最终日标是“Do it yourself in FTTH”，2010年宽带覆盖率达到100％，让没有宽带建设的区域降为零；2010年日本90％的家庭都可接入超高速。日本政府为FTTX宽带建设提供无息贷款，并承担三分之一FTTX部署费用。韩国在2004年就宣布，逐渐使用FTTH代替现有的DSL网络，到2010年，FTTH家庭用户普及率超过70％，而FTTX覆盖率将达到92％，并制定了相应的发展计划“IT839战略计划”。截至2009年6月底，韩国的FTTX用户大约800万，普及率达到44％，居世界首位。中国台湾地区和香港在2009年6月的FTTX普及率就分别达到33％和18％，分别位居世界第二和第四。澳大利亚政府2008年6月就投资了44亿美元建设FTTX。
- 4、我国大陆FTTX发展状况
我国大陆主要发展FTTX有三个公司，中国电信和中国联通建设兀FTTB，中国移动建设FTTH。我国的FTTX发展远远比日本、韩国、美国等国家起步晚，2003年才开始推广，但是发展很快，2008年开始进入快速发展阶段。中国电信在第二批招标中就采购了400万用户设备，中国联通采购100万用户设备。2009年加速发展，中国电信完成第三批FTTX设备采购，中国联通近期也采购了1100万用户的FTTX设备。中国移动也已经开始大规模采购和部署FTTX。目前有几个城市和地区发展FTTX很成功，中国电信上海公司2009年6月启动了“上海城市光网计划”，计划到2010年FTTX用户将达到150万，2011年将达到300万。武汉市2009年初也启动了FTTX发展计划，计划将在2010年达到50万用户，2015年达到100万用户。中国移动已经在江苏、广东等省开始大规模部署FTTX。中国联通山西公司计划将在2011年，FTTX的覆盖所有城市用户。据统2010年《光波通信》网站报道，我国2009年的FTTX用户数量超过2000万，居世界第一。
对我国发展FTTX的建议[2]
世界各国都在大力建设FTTX，我国应借鉴外国成功经验，快速发展本国的FTTX。鉴于我国本身的特殊性，建议我国发展FTTX时应该注意几点：
①政府制定相关的FTTX建设计划和规范策略，规范FTTX的发展，投入巨资，促进FTTX的发展。世界各国的FTTX高速发展都离不开政府的支持和投资，我国也一样。现阶段。是FTTX的高速发展期。我国必须及早对FTTX的发展做出计划和规范，以后才不会出现一个地区一个特色，才不会出现发展凌乱的局面，若不及早做出计划和规范。以后再规范就要付出太大的代价，亡羊补牢晚矣。FTTX建设是个庞大的项目，需要政府投资，另外，恰好2008～2009年世界进入危机，我国政府投巨资进行FTTX建设，也可以为国民创造就业机会，促进经济发展。
②我国应出台政策，强制房地产商共同出资建设FTTX。宽带接入方式，应该从源头抓起，尽可能实现一次性建设，避免重复建设。过去，我国的一些建设就是存在重复建设，浪费人力物力。因此，FTTX应该与同房地产相结合，争取实现一次性建设。再者，我国的房地产业算是暴利行业，让房地产商参与FTTX建设，也是缩小收入差距的一个补充方式。
③电信运营商应该公平竞争。对FTTx建设做长远计划。只有让各个电信运营商公平竞争，才能促进FTTX的进一步快速发展。另外，网络发展是快速的，应该充分考虑以后的可能发展，为以后新技术的采用做好升级的准备，不能停留于目前的技术发展。
④国内FTTX设备制造商应该抓住目前世界光通信发展高潮，大力投资研发先进的光通信技术，走在世界前列。为FTTX建设打下技术基础，电信运营商采购设备应该偏重本国兀取设备制造商，这样，在进行FTTX建设的同时，也有力促进国家经济的发展。
⑤我国政府、电信部门应该抓住其他发展机遇，发展FTTX。例如雪灾、地震、奥运、亚运和世博等，发展FTTX。对于自然灾害，造成旧的的通信设施的破坏，可趁该机会，更换上光通信设施，发展FTTX。对于像奥运，亚运，世博等，需要投资进行宽带建设，可趁此机会发展某些区域的FTTX。