正确区分FTTH和EPON的两种宽带接入方式
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摘要: 一、什么是FTTH
FTTH（Fiber To The Home），顾名思义就是一根光纤直接到家庭。按照ITU-T的定义，FTTH就是光纤到达用户家庭，并将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处，用个光纤代替接入网的铜缆部分，在端 ...
一、什么是FTTH& & FTTH（Fiber To The Home），顾名思义就是一根光纤直接到家庭。按照ITU-T的定义，FTTH就是光纤到达用户家庭，并将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处，用个光纤代替接入网的铜缆部分，在端局和住户之间没有铜线。&& & FTTH属于接入网部分，是光纤接入网发展的一种最终形式。FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。&& & 美国的FCC对FTTH中的“H”定义了新的含义，“H”既包括狭义上的家庭，也包括小型商业机构。综合以上两种定义，我们对FTTH做出如下定义：FTTH是以光纤为传输媒介，为家庭、小型商业机构等终端用户提供接入到电信端局的服务，并具有信息复用/解复用功能。&二、FTTH实现形式介绍&& & 对于住宅或者建筑物来讲，用光纤连接用户主要有两种方式：一种是用光纤直接连接每个家庭或大楼；另一种是采用无源光网络技术（PON），用分光器把光信号进行分支，一根光纤为多个用户提供服务。&什么是PON& & 无源光网络（PON）技术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（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。所谓“无源”，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。&EPON光纤到户-EPON（以太无源光网络）简介&& & 上面已向大家简单地介绍过光纤到户及无源光网络（PON）技术。现在将向大家介绍EPON及EPON在电信网络中的应用。那什么是EPON呢？&EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。&一、引言& & EPON主要基于IEEE802.3ah标准，与传统以太网最大的区别在于点到多点的通信方式，与APON比较而言则简化了ATM层，充分利用了协议较简单的以太网的优越性，降低了设备成本和建设成本，用户端设备成本较低，迎合了IP化的大趋势。但是正是采用了基于以太网的技术带来很大的灵活性，导致各厂商在技术实现上出现细微差异，从而造成设备互操作性差。其次，作为以太网制造商驱动的标准，在标准制定时没有充分考虑运营维护的需要，管理功能较差。&解决宽带上网的需求& & 在EPON解决宽带上网方面的应用可以分为以下几种：FTTH（光纤到户）、FTTD（光纤到桌面）、FTTB（光纤到大楼）后通过楼道交换机提供宽带上网业务等。&（1）FTTH方式& & FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散的区域，如别墅区，用户对带宽的要求较高，且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置光分路器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或Hub供多个设备连接。&（2）FTTD方式& & FTTD方式适用于高档写字楼等用户比较集中且对带宽要求较高的场景，也适用于在密集住宅区发展IPTV等高带宽业务的场景。一般的组网方式为从局端的OLT引出光缆至大楼，在大楼的交接间或楼道内放置光分路器，通过楼内光缆或皮线光缆连至用户桌面。在这种情况下，需要根据用户的密集程度选择将光分路器放置在楼道内还是在大楼的交接间。同时考虑到方便安装，在用户端安装ONU时应尽量采用冷接技术。&（3）FTTB方式& & FTTB方式适用于在单栋商务楼用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置光分路器，从交接箱引光缆至大楼，ONU放置在大楼交接间，通过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。在这种情况下，建设时需要根据用户带宽需求及数量选择合理的分路比。
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fiber to the home(FTTH)
以太网无源光网络（EPON）在光纤到户（FTTH）系统中是一项非常实用的技术，它可以优化网络的结构，提高网络的带宽，充分利用网络的资源。
As a practical technique in the FTTH system, EPON can optimize the network structure, increase its bandwidth and fully utilize its resources.
吉比特无源光网络（GPON）是构成下一代光纤到户（FTTH）系统的支撑技术。
Gigabit-capable passive optical network(GPON)is the basic technology to support the structure of the next-generation fiber to the home(FTTH) system.
就光纤到户（FTTH）工程中的建设成本分析、光缆布放、光纤分配、光纤连接、设备安装等有关问题进行了探析。
The issues on FTTH engineering, including construction cost analysis, optical cable laying, optical fiber allotment, optical fiber connection and device installation, are discussed.
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看,PON也被称为点对多点光接入系统。
2.3 PON的分类
从目前宽带接入技术发展和实际应用来看,PON领域中最重要的三种接入技术分别为宽带PON(BPON)、以太网PON(EPON)和吉比特PON(GPON).
2.3.1宽带PON(BPON)
BPON以前也称为APON(基于ATM的无源光网络),它是上世纪90年代中期由一些大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成的全业务接入联盟,为应用于宽带接入的PON设备定义的一个通用标准。该标准以ATM作为传输协议,速率为155Mbit/s的PON系统技术规范,即APON。BPON系统技术规范后来被ITU-T采纳制定为ITU-TG.983系列标准:这是业界的第一个提供宽带接入的PON。随着网络业务种类和流量的迅速发展:APON标准后来发展到可支持622Mbit/s的传输速率:并增加了动态带宽分配、保护等功能,:能提供以太网接入、视频发送、高速租用线路等业务。2001年底:APON更名为宽带无源光网络,BPON,:表示是可以提高宽带业务接入的PON:以避免让人觉得只能提供ATM业务接入的误解。BPON能提供以太网接入、视频分配、高速租用线等宽带业务:目前在美国和日本等国已经开始商用:在日本己经敷设了约50万线。
然而，目前实际BPON的业务适配提供却很复杂，业务提供能力有限:数据传送速率和效率不高:成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而变得很不确定。从长远的业务发展趋势看，BPON的可用带宽任然不够，无法满足网络和业务的长远发展需要。
2.3.2 以太网PON（EPON）
EPON的标准号为IEEE 802.3ah。由IEEE EFM(Ethernet in the first mile)研究小组制定完成:并于2004年6月IEEE协会正式通过。其基本原则为在APON
类似的结构上和802.3协议的基础上:通过较小的修改:实现在用户接入网上:传输以太帧:即以Ethernet技术代替ATM技术作为链路层办议。中华人民共和国在2006年6月:正式发布EPON国标《接入网技术要求―基于以太网方式的无源光网络EPON:编号为YD/T 。
由于EPON是基于以太网的无源光网络:EPON具有较大的成本及性能优势。首先:EPON提供了多业务支持可以提供数据、租用线、电话、IPTV和CATV等多种典型业务。其次:EPON保持了以太网适应通信网IP化发展的优势:还能通过TDM over IP技术兼容传统的电信网:较好的支持TDM业务。最后:在传送效率、传送距离和传送速率方面都有很高的性能指标。
2.3.3 吉比特PON (GPON)
2001年，在IEEE积极制定标准的同时，全业务接入网络,FSAN,组织开始发起制定速率超过1Gbit/s的PON网络标准-GPON。随后，ITU-T也介入到这一新标准的制定工作中来，并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准G.984.1和G.984.2,速率提高到2.5Gbit/s,。按照这一标准的规定，GPON可以提供的
1.244Gbit/s下行速率以及所有标准的上行速率。传输距离至少达到20km，具有高速高效传输的特点。而且，GPON还在传输汇聚层采用了一个全新的标准GFP，这是一种可以透明高效地将各种数据信号封装进现有网络的、开放的、通用的标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求，而BPON和EPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，并使用SDH标准的125us帧，因而使得GPON可以直接支持TDM业务。
2.4 几种PON接入技术的比较
APON技术的核心部分采用ATM技术。利用ATM的集中和统计复用特性,提供从窄带到宽带等各种业务,不仅支持可变速率业务,也支持时延要求较小的业务,具有支持多业务多比特率的能力。APON的对称速率(155.52Mbit/s)和非对称速率(下行662.08Mbit/s,上行155.52Mbit/s)。传输距离最大20km,支持的光
分路比在32-64之间。APON技术具备综合业务接入、Qos服务质量保证等独有的特点,由于标准化时间较早,己有成熟商用化产品等等优点。当然APON技术也存在利用ATM信元造成的传输效率较低带宽受限、系统相对复杂、价格较贵需要进行协议之间的转换等缺点。
EPON和GPON的基本差别就是标准化,前者往往指非标设备,后者指符合IEEE802.3ah规范的设备技术的核心部分采用以太网技术。在EPON/GEPON中,根据IEEE802.3以太网协议,传送的是可变长度的数据包。由于以太网适合携带IP业务,与APON相比,极大地减少了传输开销。EPON/GEPON能够提供高达1Gbit/s的上下行带宽。传输距离最大10-20km。支持的光分路比大于16。EPON融合了PON和以太网的优点,系统结构更简化,标准宽松,成本更低。1Gbit/s的高速宽带且易于升级。与现有的以太网兼容,无需协议转换:具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力等优点。随着多协议标签交换(MPLS)等新的IP服务质量(Qos)技术的采用,也可提供一定的Qos保证。EPON/GEPON技术目前仍难以支持实时业务的服务质量,在安全性、可靠性等方面与电信级的服务相比仍有差距。
GPON技术针对1Gbit/s以上的PON标准,除了对更高速率的支持外,还是一种更佳、支持全业务、效率更高的解决方案。引入通用成帧协议(GFP),能将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输,而且GFP帧头包含帧长度指示字节,可用于可变长度数据包的传递,大大提高了传输效率。因此能更简单、通用、高效地支持全业务。GPON提供1.244和2.488Gbit/s的下行速率和所有标准的上行速率。传输距离可达20KM(逻辑60KM)。支持的光分路比在64-128之间。与EPON力求简单的原则相比,GPON更注重多业务和Qos保证:能够简单、通用、高效的透明传送各种业务,具有前所未有的高比特率、高带宽:非对称特性更能适应未来的FTTH宽带市场,传输距离更远、覆盖范围更广。但是标准复杂且开发较晚,技术尚不成熟,其成本相对EPON仍显较高,目前未到达商品化阶段。
2.5 PON的应用环境与发展趋势
2.5.1 PON的应用环境
APON适用于对带宽要求不高、对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企事业单位的接入。 EPON主要面向对带宽要求高、对业务质量和网络安个要求不是太高、对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入,如果成本进一步下降,也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户.GPON适合于少数对带宽要求高、需要提供电信级服务质量,且成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入
2.5.2 PON的发展趋势
APON适用于对带宽要求不高、对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企事业单位的接入。 EPON主要面向对带宽要求高、对业务质量和网络安个要求不是太高、对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入,如果成本进一步下降,也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户。GPON适合于少数对带宽要求高、需要提供电信级服务质量,且成本不敏感的多业务需求的企事业单位的接入。
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有线电视网络FTTH宽带光纤接入系统的设计与规划探析
2014年17期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘 要 随着“宽带中国”战略方针的逐步深入，我国有线电视网络所面临的问题也越来越多，为此，必须全面推行光纤到户FTTH的战略决策。本文就有线电视网络，重点对以EPON以及“两纤三波”的FTTH宽带光纤接入系统的设计及规划内容进行了探讨。 中国论文网 /8/view-6206282.htm　　关键词 有线电视；FTTH；EPON 　　中图分类号TN94 文献标识码A 文章编号 （26-02 　　当前，用户带宽需求已经成为宽带光纤接入技术的主要发展动力，为了逐步增加用户的带宽，关键在于下移光节点并逐步地靠近用户，实现“光进铜退”，因此，FTTH已经成为有线电视网络发展的主要趋势。 　　1 FTTH相关内容概述 　　1.1 FTTH的概念与特点 　　FTTH，即所谓的“光纤到户”，是指将ONU光网络单元安装在用户住宅或企业中，是光纤入网系列中，除了FTTD以外，最接近用户光纤入网的应用类型之一。FTTH技术具有如下特点：不仅能够提供更大的带宽，还能有效增强网络对于数据速率、格式、协议及波长的透明度，适当放宽了对于供电及环境条件等方面的要求，有效简化了宽带光纤接入的维护与安装过程。 　　1.2 FTTH主要内容 　　FTTH建设中，无论是EPON网络，还是GPON网络，均以无源光网络PON结构为基础，二者具有相同的网络结构，但在技术方面各有所长。不少人认为GPON网络性能优于EPON，这主要时由于GPON网络的光层指标较EPON网络更优，甚至高出一倍有余，由于其采用的是GEM进行封装，因而对TDM业务支持的QoS具有较好的表现，且语音效果良好。但其实，GPON网络传输距离方面同EPON是相同的，并不具有显著的优势。针对分光比，当前GPON最大分光比为1：64，但未来1：128指标GPON系统并不都能实现，而EPON也支持1：64分光比。事实上，GPON对于物理器件的选择方面更为严格，而EPON系统的要求更为宽松，因此，总体而言，GPON技术并不比EPON系统更优，本文FTTH宽带光纤接入系统采用的为EPON系统。 　　2 FTTH宽带光纤接入系统的设计 　　通过对性价比、产业链等因素进行综合分析，考虑采用“两纤三波”进行有线电视网络FTTH的接入，即有线电视广播信号、宽带双向信号各自采用1芯光纤进行承载，其中，前者采用波长为1550nm，后者采用其他两种波长，其中，宽带光纤的接入部分采用的是EPON技术。下文重点针对以EPON技术及“两纤三波”为基础的有线电视网络FTTH宽带光纤接入系统进行探讨。 　　2.1参考配置模型分析 　　以EPON和“两纤三波”为基础的有线电视网络FTTH宽带光纤接入系统，主要是由ODN光分配网络、ONT光网络终端、OLT光线路终端等构成的。其中，OLT负责将不同的业务信号根据一定的格式进行汇聚，并利用ODN下行传输至ONT，根据业务类型对来自于ONT的信号进行汇聚，并将其转发至不同的业务网中；ODN主要负责为OLT与ONT间提供光传输通道；ONT负责为用户提供数据、语音等接口功能。 　　2.2系统容量的计算 　　1）EPON的可用带宽。对于单个EPON接口而言，其可用宽带情况如下：标准EPON，1G-EPON采用YD/T 1475，10G-EPON采用IEEE 802.3av；下行线路速率，1G-EPON为1250Mbit/s，10G-EPON为10312.5Mbit/s，下行线路速率，1G-EPON为950Mbit/s，10G-EPON为8300Mbit/s。 　　2）业务模型。系统典型业务包括标清电视、标清点播、高清电视、高清点播、点对点视频通话、VoIP，而其带宽冗余系数分别为2/3，2/3，2/3，2/3，1/2，1/2。其中，典型业务的模型根据各户高清电视1路、标清电视2路、高清点播1路、标清点播1路、上网4M、VoIP电话1路，假设各EPON接口覆盖FTTH网络的用户数量为n，则各个EPON接口的可容纳FTTH用户数量n为： 　　1G-EPON：n=（950-300-200）/（0.5+2+2+0.04）=99； 　　10G-EPON：n=（）/（0.5+2+2+0.04）=1718。 　　2.3系统的设计 　　1）系统工作波长。1G-EPON上、下行波长分为nm，10G-EPON非对称模式上、下行波长分别为 nm，对称模式分别为nm。 　　2）系统传输距离的计算。综合考虑影响系统传输距离的各方面因素，假设OLT R/S与ONT S/R两参考点间允许的最大通道插入损耗为P（dB）；OLT到某ONT中各级光分路器总插损为L（dB）；各光连接器插损为Ac（dB），假设单条光链路上的连接器一共有n个；光链路的维护裕量是Mc（dB）；光纤衰减系数a（dB/km）；EPON系统光链路最大长度D（km）。此时，必须满足：P≥D×a+L+Ac×n+Mc，也就是说，系统的传输距离D≤（P-L-Ac×n-Mc）/a。 　　就高档小区而言，应尽可能采用集中型ODN一次分光架构，若采用1：64分光器，则L为21.5dB；如果以具体情况为依据，采用的是多级分光ODN架构，分光级数宜为两级，例如，第1、2级可分别布置1：4、1：16分光器，此时，L为21.3dB；各光连接器Ac值宜为0.5dB。由于光接头数量对系统最大可传输距离具有较大的影响，因此，实际工程中应尽可能减小其部 　　署量。 　　3结论 　　综上所述，光纤到户已经成为我国有线电视网络未来的主要发展方向和趋势，也是一次传输媒介的改革。在相关政策的引导下，借助于FTTH技术，逐步完成光纤网络媒介代替铜线网络媒介，制定合理的宽带光纤接入设计与规划方案，打破有线电视网络发展中同轴电缆网络限制瓶颈，争取早日实现光纤入户，促进有线电视网络的进一步发展。 　　参考文献 　　[1]于明远，于巧梦，刘进茂.低碳全覆盖广播式双向网络[J].中国有线电视，2013（9）：. 　　[2]韦乐平.FTTH宽带光纤接入的技术特征与方案选择[J].电信科学，2010（8）：111-115.
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