一文详解光纤接入（FTTx ）丨点到点的FTTx解决方案

2021-02-08 11:07

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Fiber－to－the－x （FTTx）光纤接入

FTTx（Fiber To The X：光纤接入）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，也可以是无源光网络。用于有源光纤网络的成本相对较高，实际上在用户接入网中应用很少，所以目前通常所指的FFTx网络应用的都是无源光纤网络。

根据光纤到用户的距离来分类，

可分成光纤到交换箱（Fiber To The Cabinet； FTTCab）

光纤到路边（Fiber To The Curb； FTTC）

光纤到大楼（Fiber To The Building； FTTB）

及光纤到户（Fiber To The Home；FTTH）4种服务形态。

如果再细分——

FTTx，x指的是到万物，它可以是——

x ＝ H for home FTTH （光纤到户）；

x ＝P for premisesFTTP （光纤到驻地）；

x ＝C for curb FTTC （光纤到路边／小）；

x ＝ N for node or neighborhood FTTN （光纤到结点）；

x ＝O for officeFTTO （光纤到办公室）；

x ＝SA for service areaFTTSA （光纤到服务区）；

x ＝B for Building （光纤到建筑物）；

上述服务可统称FTTx。

光纤到家庭（FTTH）是20年来人们不断追求的梦想和探索的技术方向，但由于成本、技术、需求等方面的障碍，至今还没有得到大规模推广与发展。正因为如此，很多有识之士把FTTx（特别是光纤到家、光纤到驻地）视为光通信市场复苏的重要转折点。并且预计今后几年，FTTH网将会有更大的发展。

美国运营商Verizon将FTTB及FTTH合称光纤到驻地（Fiber To The Premise； FTTP）。

1．1．FTTC

FTTC为目前最主要的服务形式，主要是为住宅区的用户作服务，将ONU设备放置于路边机箱，利用ONU出来的同轴电缆传送CATV信号或双绞线传送电话及上网服务。FTTC的传输速率为155Mb／s。FTTC与交换局之间的接口采用ITU－T制定的接口标准V5。

1．2．FTTB

FTTB依服务对象区分有两种，一种是公寓大厦的用户服务，另一种是商业大楼的公司行号服务，两种皆将ONU设置在大楼的地下室配线箱处，只是公寓大厦的ONU是FTTC的延伸，而商业大楼是为了中大型企业单位，必须提高传输的速率，以提供高速的数据、电子商务、视频会议等宽带服务。

1．3．FTTH

至于FTTH，ITU认为从光纤端头的光电转换器（或称为媒体转换器MC）到用户桌面不超过100米的情况才是FTTH。FTTH将光纤的距离延伸到终端用户家里，使得家庭内能提供各种不同的宽带服务，如VOD、在家购物、在家上课等，提供更多的商机。若搭配WLAN技术，将使得宽带与移动结合，则可以达到未来宽带数字家庭的远景。

1．4．FTTP

FTTP（fiber to the premise，光纤到用户所在地），北美术语，FTTP将光缆一直扩展到家庭或企业。由于光纤可提供比最后一公里使用的双绞线或同轴电缆更多的带宽，因此运营商利用它来提供语音、视频和数据服务。FTTP具有25M到50Mbps或更高的速度，相比之下，其他类型的宽带服务的最大速度约为5M到6Mbps。此外FTTP还支持全对称服务。

1．5．FTTZ

FTTZ（Fiber To The Zone），是指光纤到小区。FTTx技术主要用于接入网络光纤化，范围从区域电信机房的局端设备到用户终端设备，局端设备为光线路终端（Optical Line Terminal；OLT）、用户端设备为光网络单元（Optical Network Unit； ONU）或光网络终端（Optical Network Terminal；ONT）。

光纤连接ONU主要有两种方式，一种是点对点形式拓扑（Point to Point； P2P）

从中心局到每个用户都用一根光纤；另外一种是使用点对多点形式拓扑方式（Point to Multi－Point； P2MP）的无源光网络（Passive Optical Network； PON），其拓扑结构如图2所示。

对于具有N个终端用户的距离为M km的无保护FTTx系统，如果采用点到点的方案，需要2N个光收发器和NM km的光纤。但如果采用点到多点的方案，则需要N十1个光收发器、一个或多个（视N的大小）光分路器、和大约M km的光纤。

在这一点上，采用点到多点的方案，大大地降低了光收发器的数量和光纤用量，并降低了中心局所需的机架空间，有着明显的成本优势。

⒉1．点到点的FTTx解决方案

点对点直接光纤连接具有容易管理、没有复杂的上行同步技术和终端自动识别等优点。另外上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展。但是这些优点并不能抵消它在器件和光纤成本方面的劣势。

Ethernet ＋ Media Converter就是一种过渡性的点对点FTTH方案，此种方案使用媒体转换器（Media Converter；MC）方式将电信号转换成光信号进行长距离的传输。其中MC是一个单纯的光电／电光转换器，它并不对信号包做加工，因此成本低廉。

这种方案的好处是对于已有的电的Ethernet设备只需要加上MC即可。MC方式的拓扑结构如图3所示。不必更换支持光纤传输的网卡，只需要加上MC，这样用户可以减少升级的成本，是点对点FTTH方案过渡期间网络的解决方案。由于其技术架构相当简单、便宜并直接结合以太网络而一度成为日本FTTH的主流。

⒉2．点到多点的FTTx解决方案

在光接入网中，如果光配线网（ODN）全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接人网就是PON。PON的架构主要是将从光纤线路终端设备OLT下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Splitter（光分路器），将光信号分路广播给各用户终端设备ONU／T，这样就大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源等建置成本，PON因而成为FTTH最新热门技术。

2．3．PON接入网技术

PON作为一种接入网技术，定位在常说的＂最后一公里＂，也就是在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。

随着宽带应用越来越多，尤其是视频和端到端应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。在北美，每个用户的带宽需求在5年内将达到20～50Mb／s，而在10年内将达到70Mb／s。在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，而PON技术却可以大显身手。

1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。

下面对几种分别进行介绍：

APON是在1995年提出的，当时，ATM被期望为在局域网（LAN）、城域网（MAN）和主干网占据主要地位。各大电信设备制造商也研发出了APON产品，由于APON只能为用户端提供ATM服务，2001年底FSAN更新网页把APON改名为BPON，即＂宽带PON＂， APON标准衍变成为能够提供其他宽带服务（如Ethernet接入、视频广播和高速专线等）的BPON标准。

在局域网领域，Ethernet技术高速发展。Ethernet已经发展成为了一个广为接受的标准，全球有超过400万个以太端口，95％的LAN都是使用Ethernet技术。Ethernet技术发展很快，传输速率从 10 Mbit／s、100Mbit／s到1000Mbit／s、10 Gbit／s甚至40 Gbit／s，呈数量级提高；应用环境也从LAN向MAN、核心网发展。

EPON就是是由IEEE 802．3工作组在2000年11月成立的EFM（Ethernet in the First Mile）研究小组提出的。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以Ethernet为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式。EPON也提供一定的运行维护和管理（OAM）功能。

EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽到10 Gbit／s的平滑升级。新发展的服务质量（QoS）技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级（p802．1p）和虚拟局域网（VLAN）。另外，和GPON相比它的传输效率较低。

2001年，FSAN组启动了另外一项标准工作，旨在规范工作速率高于1Gbit／s的PON网络．这项工作被称为Gigabit PON（GPON）。GPON除了支持更高的速率之外，还要以很高的效率支持多种业务，提供丰富的OAM＆P功能和良好的扩展性。

大多数先进国家运营商的代表，提出一整套＂吉比特业务需求＂（GSR）文档，作为提交ITU－T的标准之一；反过来又成为提议和开发GPON解决方案的基础。这说明GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，是值得产品用户信赖的。

光纤回路分类

FTTx在传输层的设计中分为三类，分别是Duplex双纤双向回路，Simplex单纤双向回路和Triplex单纤三向回路。

其中双纤回路是在OLT端和ONU端之间使用两路光纤连接，一路为下行（Downstream），信号由OLT端到ONU端；

另一路为上行（Upstream），信号由ONU端到OLT端。Simplex单纤回路又称为Bidirectional，简称BIDI，这种方案只使用一条光纤连接OLT端和ONU端，并利用WDM方式，以不同波长的光信号分别传送上行和下行的信号。

这种利用WDM方式传输的单纤回路和Duplex双纤回路相比可减少一半的光纤使用量，可以降低ONU用户端的成本，但是使用单纤方式时在光收发模块上要引入分光合光单元，架构比使用双纤方式的光收发模块复杂一点。

BIDI上行信号选用1260至1360 nm波段的激光传输，下行则使用1480至1580 nm波段。而在双纤回路中则是上下行都使用1310 nm波段传送信号。

在2004年中国光电产业论坛上，赵梓森院士等多位专家都认为，未来的广电市场将是推动FTTH在中国发展的主力军，因此采用三波长的PON比较方便，其中一个波长（1550nm）传输广播电视，2个波长（1310／1490nm）传输上下行数据，这就需要所谓的Triplex架构。

而Triplexer也就成为FTTH系统需要的一种关键元器件，主要应用在FTTC（光纤到路边）、FTTZ（光纤到小区） FTTB（光纤到大楼或者小区每一个楼层）、FTTH（光纤到家）、FTTD（光纤到桌）中。

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