从技术、市场、政策多角度预测 FTTX 未来1.doc

精品论文大全从技术、市场、政策多角度预测 fttx 未来1高兰芳，张永军，韩大海，顾畹仪 北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室，北京 (100876) e-mail：摘要：fttx 技术是目前电信网发展的一个新热点。本文对 fttx 解决方案中的四种主要 技术bpon、epon、gpon、eson 做了具体的分析和比较，认为 epon 逐渐会成为 fttx 的主流技术，其它技术将作为一种补充长期存在于市场中。此外，国内巨大的市场潜力和国际市场的快速发展，必会带动我国 fttx 市场的蓬勃发展。加上国家在政策上对 fttx的大力推广，相信 fttx 技术将迎来其发展黄金期。 关键词：fttx，epon，gpon，光进铜退 中图分类号：tn929.111.引言fttx 是目前电信网络中讨论的新热点，从 1978 年发展至今已有 27 年的历史。就 fttx 分类而言，有 ftth(fiber to the home，光纤到户)、fttc(fiber to the curb，光纤到路边)、 fttp(fiber to the premises，光纤到驻地)等实现手段。fttx 目前已有的接入技术，主要分 为两大类：一类是无源光网络技术 pon，如：bpon、epon、gpon 等；另一类是有源光 网络技术 aon，如：eson 等。这里所谓的有源无源是指光分路器的工作方式有无电源。当前宽带接入的主要技术采用 adsl，建设模式以局端集中式为主。随着宽带网络和多 媒体应用的发展，宽带接入的带宽从 512kbit 逐步提高到 2mbit，再到 5mbit，甚至更高。 但是目前以局端集中建设的模式来说，adsl 的用户线相对比较长，一般超过 3km，考虑 到实际线路质量等问题，很难再提高 adsl 用户的带宽，线路速率成为发展新用户和增加 新业务的瓶颈。为了缩短铜缆的距离，只能将光纤进一步向用户侧延伸，推进 fttx 的建设 进程。根据 pstn 铜线的工程模型，一条用户铜线分为干线段、馈线段、分线段、入户线段。宽带接入设备从局端下移实现用户带宽提速的过程，就是宽带接入设备从干线段到馈线 段、分线段和入户线段的迁移过程，是光纤接入逐步靠近用户、光“进”铜“退”的过程。本文 认为灵活实用的 epon 技术会逐渐成为 fttx 技术的主流，再加上市场的推动和国家政策 的支持，用 epon 技术实现“光进铜退”指日可待。2.fttx 接入技术介绍目前，fttx 网络的接入技术主要包括：bpon、epon、gpon、eson 等。2.1 bpon(broadband pon)bpon 技术的雏形是 apon(atm pon)，1995 年由 itu-t 提出，遵循 g.983 标准。2001 年，itu-t 将标准进一步完善，改名为 bpon。bpon 在传送语音业务上有绝对优势，同时 也可以传输视频业务及 ip 业务，但是在传送 ip 数据包时，效率很低。已经不能满足日益增 长的 ip 业务的需要。与其他几种技术相比较 bpon 的带宽较窄，在传送视频业务时带宽不 够充分。在视频业务如日中天的时代，bpon 的窄带限制其成为未来 fttx 发展的主流技术。1本课题得到北京市科技计划专项科研基金（项目编号：y0305001041521）的资助。- 6 -2.2 epon（ethernet pon）epon 标准是 2000 年由 ieee 和 efm(ethernet in the first mile)联合提出的，遵循 802.3ah 标准。epon 所采用的以太网传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有 天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；epon 具有同时传输 tdm、 ip 数据和视频广播的能力，其中 tdm 和 ip 数据采用 ieee 802.3 以太网格式进行传输，辅 以电信级的网管系统，可保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为 1550nm）即可实现 视频业务广播传输。epon 在传送 ip 业务方面具有绝对优势。在标准制定之时，ieee 预测 未来的业务，无论语音、视频还是数据，都将用 ip 来承载，即三网合一。2.3 gpon（gigabit pon）gpon 技术是 2001 年由 itu-t 和 fsan（full service access network）联合提出的， 遵 循 g.984 标准。gpon 技术结合了 bpon 和 epon 的优点，支持两种封装方式：atm 和 gpon 封装方式（gem）。atm 方式是已有 apon/bpon 标准的一种演进，所有的语音、 视频和数据流在用户端被封装并被传回中心局。对于 gem 方式，是通用成帧协议（gfp） 的一种改进。gem 支持以固有格式传输语音、视频和数据，而无需附加 atm 或 ip 封装层。 所以，gpon 技术在传送语音业务和 ip 业务方面，效率和性能都很好。但是，gpon 技术 复杂度高、开发周期长、成本高、标准成熟度不够。2.4 eson（ethernet-switched optical networking）eson 与前面提到的三种技术相比，最大的差别是 eson 是 aon（active optical network）有源技术，而前面的技术都是 pon（passive optical network）无源技术。因为有 源，所以在光分路器处需要加载电源，这样既提高了成本又不方便管理与维护。可以说，有 源技术已经是一种相对落后的技术了。但在 fttx 发展初期，eson 仍可作为一种补充技术 存在于市场中。综合比较上述四种技术，eson 由于是一种有源技术，技术本身的缺陷使 eson 不会成 为 fttx 的主流技术；bpon 技术则因受其自身带宽的限制不能满足视频业务传输的需求， 也不会成为 fttx 的主流技术。对于 epon 和 gpon 谁更有竞争力，谁会最终成为 fttx 的主流技术，本文将在下面作以讨论。3.epon 逐渐会成为 fttx 的主流接入技术在 pon 技术已被毋庸置疑地认为是未来 fttx 时代的终极解决方案之后，epon 和 gpon 谁将主导 fttx 大潮已成为当前新的争论热点。在解决方案上，epon 与 gpon 是相 似的，如图 1 所示。图 1 pon 的系统解决方案如图 1 所示，整体方案是由局端设备 olt（optical line terminal）和用户端设备 onu(optical network user)组成，中间由 splitter(分光器)连接。可以说所有 pon 的解决方案 都是相似的，关键是各自承载的业务有所不同。epon 承载的主要是以太网业务，如：iptv、 voip；gpon 承载的则是全业务。epon 继承了以太网“简单即是美”的优良传统。gpon 虽 然可以承载全业务，但由于“求全求高”的技术标准，大大提高了 gpon 技术的复杂性。epon 与 gpon 的技术细节差别见表 11。表 1 epon 与 gpon 的技术细节比较epongpon遵循标准ieee 802.3ahitu-t g.984最小分光比（on tc level）1:321:64最大分光比（on tc level）1:641:128上行线路速率（mbps）12501244/2488下行线路速率（mbps）1250155/622/1244/2488线路编码8b/10bnrz(+scrambling)带宽利用率72%92%支持的业务以太网业务全业务tc 层支持的最大逻辑传送距20km60km数据链路层协议ethernetatm 或 gem网管（oam）eth oam+任意 snmppl oam+omci下行数据流加密没有定义aes 加密从表 1 中可以看出，epon 与 gpon 相比，分光比相对较低、带宽利用率不够高、传输距离不够远、安全性不够高。表面看来 epon 技术不如 gpon，实际上 epon 的性能指 标已经能够满足 fttx 解决方案的需要。这是因为 1）epon 分光比较低，给用户的负担相 对较重，但 epon 设备成本低，而且由于 epon 厂商多，从长远角度看 epon 成本的下降 速度也会比 gpon 更快，所以从发展的眼光来看，相对较低的分光比并不会增加用户的负 担，更能满足 fttx 低成本的要求；2）带宽利用率不够高，这是由编码技术决定的，但 8b/10b 的编码技术能更好的承载以太网业务，这也是 epon 技术的优点所在；3）最大传输距离 20km 不如 gpon 的 60km 远，但是对于接入网技术，20km 的距离已能足够满足用户的需要；4） 对于安全性问题，由于 epon 技术下行是广播的方式，恶意用户很容易截获系统中其它用 户的信息。为提高用户数据的保密性，下行方向可以增加三重搅动（triple chumming）功 能，同时辅以 mac 地址数量限制、过滤和抑制、onu 认证功能等方法，完全可以解决 epon 技术的安全性问题。总之，从技术角度上讲，epon 完全可以与 gpon 相抗衡。而且，epon 技术以承载以 太业务的“不变”应多业务的“万变”，更适合未来“三网合一”的应用理念，再加上 epon 技术 的成熟度高、门槛低，epon 设备成本低、推广能力强，所以 epon 技术逐渐会成为 fttx 技术的主流。4.市场需求促进我国 fttx 发展，长期内多种技术并存目前，我国 fttx 用户还非常少,fttx 推广尚处于起步阶段，为此，选择适合我国国情 的 fttx 技术对推动我国 fttx 的普及至关重要。据 dittberner 公司分析， 到 2013 年光纤 接入技术的全球投资将从 2004 年的 37 亿美元增加到 228 亿美元。 亚太地区将成为全球最 大的 fttx 市场， 占全球总市场的 52.8%（即 120 亿美元）2。 中国将占到亚太地区市场 的 46%。中国和印度在未来几年内将成为 fttx 的主要投资者。根据国际市场发展 fttx 发展经验，初期的 fttx 用户大多数是由金属线宽带接入用户 转移来的。故我国 fttx 发展的初期， 即使只有 10%的宽带上网用户转移，也有 420 万户， 已经超过日本当前的用户数，将是一个巨大的市场。 若按 1 亿用户计算规模：1） 设备和 终端： 共 1000 亿（1000 元/用户），5 年完成，200 亿/年；2）运营业收入：拉动多媒体， 流媒体广泛应用，设 arpu 值 125 元，1500 亿元/年；3）连带的辐射作用：器件、芯片、 光纤光缆、材料、业务应用等 300-500 元/年3。fttx 的发展将给我国电信业带来广阔前景， 成为电信业新的亮点，其前景被专家们普遍看好。从国际市场的应用情况来看，gpon 由于技术实现复杂，成熟的商业产品还很少，目前 还没有成规模的商用系统应用；bpon 在欧美等采用 atm 设备较多的国家和地区使用较多； epon 在亚洲地区，尤其是日本使用较多。日本和韩国都开始了大规模的 epon 商用化。值 得注意的是 2005 年我国在武汉、杭州、北京、绵阳等许多城市已经开始大量敷设 epon 实 验网。中国网通已采用 salira 公司的 epon 设备在北京、长沙开始提供局部业务；长城宽 带网络服务有限公司与日本富士通公司签署了 epon 技术合作协议，将在北京等大城市中 推广应用，并逐步覆盖全国。中国电信集团公司总工程师韦乐平预测，“在未来的5-10年内，fttp技术是中近期最经 济的解决方案，ftth是长远的理想解决方案，fttc和fttb是经济性和前瞻性兼顾的中长 期解决方案”4。可见长期内，fttx方案的多样性决定了多种技术并存的局面。长远角度讲， epon技术会成为fttx技术的主流技术，但长期内bpon、gpon甚至eson技术，都会作为epon技术的补充存在于市场中，呈现多种技术并存的局面。5.国家对 fttx 发展的支持我国从 epon 国际标准制定一开始就把 epon 技术的研究列入国家的“863”重大项目， 同时进入“十一五规划”的重点研究领域，从设备技术水平上看，我们几乎与国际同步开发， 国内外厂商差别小。技术上成熟加上成本低，入门容易，可与“三网合一”的概念融为一体等 原因，epon 必将会成为我国 fttx 发展的主流技术。最近，信息产业部正在制订接入网技术要求 基于以太网方式的无源光网络（epon）和接入网接入网设备测试方法基于以太网方式的无源光网络（epon） 的标准。接入网技术要求标准规定了传输速率为千兆比的基于以太网方式的无源光网络（epon）系统的参考模型、业务承载能力和性能指标、业务接口类型、系统功能与协议、 操作维护管理以及设备电气安全等方面的要求，并对epon系统的pmd子层、rs子层以及 mpcp、oam协议进行了详细规范；接入网接入网设备测试方法标准规定了传输速率为 千兆比的基于以太网方式的无源光网络（epon）设备的系统配置、测试参考点及该设备的 olt/onu线路传输光接口、网络侧接口和用户侧接口、传送性能、功能、网管、设备安全 等的测试方法。这些标准是无源光网络（pon）系列标准之一，该标准系列还包括下列标准：yd/t1090-2000接入网技术要求基于atm 的无源光网络（a-pon）和yd/t 1250-2003接入网设备测试方法基于atm 的无源光网络（a-pon）。随着技术的发展，还将 制订后续的相关标准，预计将有如下标准：接入网技术要求epon系统互通性要求、接入网设备测试方法epon系统互通性测试等。相信，不久就会有一套完整的针对 国内发展状况的epon标准。epon标准的制订和推广将进一步推动我国fttx事业的发展。6.结束语到 2006 年 3 月，日本 fttx 用户已达到 546 万户，居世界第一位。最近美国 fttx 发 展也在突飞猛进，到 2006 年第二季度，用户已达到 46.3 万户，位居世界第二。此外，很多 欧洲国家也逐步开始大规模发展 fttx。全球范围内 fttx 发展正进入第三次浪潮。fttx 的发展潮流势不可挡，必将会成为电信网络技术发展一个新的亮点。epon 作为 fttx 主流 技术已日趋成熟，为大规模商业化做好了充分准备，同时其巨大的市场利润和良好的社会效 益将会给我国的电信事业带来新一轮的发展契机。实现“光进铜退”，我们指日可待。参考文献1 刘冬epon 与 gpon 的综合比较电信科学，2005.62 孙鹏epon 技术的市场应用分析电信科学，2005.73 祝军生ftth 进展、应用及其发展趋势电视技术，2005.84 韦乐平光网络的发展趋势与市场需要2006 年光网络研讨会，2006.5potential technologies, markets, policies perspectivesforecast fttxgao lanfang, zhang y