光纖到戶接入技術FTTH應用策略之無源光網絡
有的FTTH技術主要包括無源光網絡(PassiveOpticalNetwork——PON)接入技術和小區有源交換光網絡(ActiveOpticalNetwork——AON)接入技術，它們各有優勢，適合于不同的應用環境。本文將根據我國住宅小區的特點，比較上述兩種FTTH技術在我國住宅小區應用的優劣，通過闡明FTTH接入技術在我國住宅小區應用的幾個突出問題，淺談我國發展FTTH應用技術的應有策略。
1.我國FTTH目標市場特點
目前，我國FTTH主要目標市場無疑是大中小城市住宅小區的住戶，城市住宅小區一般為花園式住宅小區，其突出特點是：住戶密度高，單一花園住宅小區一般有500—3000住戶,有些甚至是上萬個住戶;住宅小區(包括商業大廈)一般配備通信機房，用于安裝整個小區通信接入設備和線路交接，這種配置是電信運營商相互競爭和多種電信業務綜合接入的需要，機房到用戶距離普遍小于1km;主要電信運營商和有線電視運營商普遍都已鋪設小芯數(一般為4到12芯)光纜到住宅小區或商業大廈的機房;小區內住戶通信和CATV接入線纜資源歸屬各運營商所有。我國FTTH目標市場另一特點是電信業務提供存在行業壁壘：電信運營商不容許經營CATV業務，而且這一現狀在未來相當一段時間無法改變。
2.我國FTTH接入技術選擇
1)無源光網絡(PON)在我國FTTH應用面臨的問題
理想無源光網絡(PassiveOpticalNetwork——PON)的主要特點是：光線路終端(OpticalLineTerminal——OLT)置于電信運營商中心機房，無源光分配器放置(Splitter)盡量靠近用戶端的光網絡單元(OpticalNetworkUnit——ONU)。OLT與ONU之間的距離等于電信運營商中心機房到用戶的距離，與目前固定電話的接入距離相仿，一般為幾公里，Splitter距ONU一般為幾十米到幾百米。PON的這種結構和布局突出體現了PON的優勢：從中心機房至用戶的整個網絡為無源網絡;大量節約中心機房至用戶的光纜資源;因為是一點對多點，精簡中心機房設備數量與規模，減少中心機房配線數量。
無源光網絡(PON)在住宅小區的理想布局：OLT置于電信運營商中心機房，根據Splitter盡量靠近用戶原則，Splitter放置于樓層配線箱。很顯然，這一理想布局能突顯PON的固有優勢，但將不可避免帶來以下問題：第一，從中心機房至小區需要高芯數光纜，如3000戶小區，按1：16分支比計算，需要近200芯的光纜，而目前一般只有4-12芯，增加鋪設光纜非常困難;第二，用戶無法自由選擇運營商，只能選擇單一電信運營商提供的服務，不可避免出現單一運營商壟斷業務情形，不利于多運營商的競爭，用戶利益無法得到有效保障;第三，無源光分配器置于樓層配線箱將使配線節點非常分散，導致放號、維護和管理非常困難，甚至幾乎不可能;第四，無法提高網絡設備及其接入端口的利用率，因為在單一PON的覆蓋范圍內，用戶接入率很難做到100%。
無源光網絡(PON)在住宅小區的現實布局：OLT和Splitter均放置在小區機房里。這種現實布局優點是：中心機房至住宅小區只需要低芯數光纜，現有光纜資源就能滿足需要;整個住宅小區接入線路均在小區機房配線，容許用戶自由選擇不同電信運營商，對電信運營商而言網絡非常容易放號、維護和管理;由于接入設備和配線架同在小區機房，無疑顯著提高設備端口利用率，接入設備可以根據接入用戶數增加而逐步擴容。但這種現實的布局也有其明顯的缺點：首先，丟棄PON的網絡結構是無源網絡的最大優勢，中心機房至用戶網絡還是有源網絡;其次，并沒有因為PON而節約光纜資源;再者，PON設備成本高、網絡結構復雜。
綜上所述，PON在住宅小區FTTH應用中存在矛盾的兩面：按PON的理想網絡結構和布局固然可以發揮其原有優勢：從中心機房至用戶的整個網絡為無源網絡，大量節約中心機房至用戶的光纜資源，精簡中心機房設備數量與規模;但同時也帶來幾乎無法接受的缺點：須要大量增加鋪設光纜線路;配線節點分散，放號、維護和管理異常困難;用戶無法自由選擇運營商，不利于多運營商的競爭，用戶利益無法得到有效保障;網絡設備及其接入端口利用率低。而如果采用無源光網絡(PON)在住宅小區的現實布局，現有光纜資源就能滿足需要，小區機房統一配線，非常容易放號、維護和管理，用戶可以自由選擇運營商，顯著提高設備端口利用率，但同時也丟棄了PON是無源網絡和節約光纜資源這兩大優勢，就目前還必須忍受PON設備成本高、網絡結構復雜等劣勢。
2)我國住宅小區FTTH接入技術選擇——小區有源交換光網絡(ActiveOpticalNetwork——AON)的點對點(P2P)接入技術
很明顯，PON的優勢在高密度住宅小區中蕩然無存。在目前PON技術不十分成熟，而且設備價格居高不下情況下，我們認為FTTH接入選擇AON技術更為科學和可行，因為：
--小區普遍設有機房;
--AON的P2P技術成熟、成本低，能輕易提供100M或1G的帶寬，與現有計算機網絡實現無縫鏈接;
--無需增加鋪設中心機房至小區的光纜;
--網絡結構簡單、建設和運營維護成本低;
--集中在小區機房配線，易于放號、維護和管理;
--容許用戶自由選擇運營商，有利于多運營商的競爭，通過競爭用戶利益能得到有效保障;
--設備端口利用率非常高，可以根據接入用戶數增加而逐步擴容。
典型基于AON的FTTH網絡結構，從電信運營商中心機房至小區機房沿用目前已有的低芯數光纜，在小區機房放置交換系統，從小區機房至用戶端采用點對點(P2P)組網方式，接入設備和配線架統一放置小區機房，整個網絡采用技術成熟、成本低廉的以太網協議。AON的點對點FTTH網絡是目前在日本和美國普遍采用的FTTH接入技術，在目前全球500萬線的FTTH用戶中，95%以上采用有源交換的P2P技術。其突出優勢有：
--高帶寬：輕易實現穩定雙向100M寬帶接入;
--可以支持Internet寬帶接入、CATV接入和電話接入，在接入網實現三網合一;
--支持未來可預見的新業務：可視電話、VOD、數字影院、遠程辦公、在線展覽、電視教育、遠程醫療、數據存儲及備份等等;
--網絡結構簡單、技術成熟、接入成本低;
--只有小區機房是有源節點，集中機房配線，降低維護成本，提高設備端口利用率;
--容許用戶自由選擇運營商，有利于電信運營商的相互競爭;
--有效節約中心機房至小區的光纜資源，無需增加鋪設中心機房至小區的光纜。
我們認為FTTH接入選擇AON技術更為科學和可行，還因為PON在標準和技術上發展存在不確定性：
--標準剛剛出現，多種版本(EPON&GPON)，標準的競爭對未來推廣存在不確定性。
--相關器件須要3-5年的標準化和成熟過程，在未來3-5年內難與目前以太網P2P器件在成本上和普及上相競爭。
--PON的光電器件造價高昂：高功率、高速突發性收發;目前光電器件遠無法滿足生產低成本PON系統要求。
--目前國外EPON的設備平均售價一線為1000—1500美元。
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3.重視FTTH技術風險，切忌盲目要求支持全業務接入
很多用戶動軋要求FTTH支持全業務，要求同時支持寬帶上網、有線電視(CATV)接入和傳統固定電話接入，即所為三網合一接入，希望實現FTTH接入技術一步到位。我們認為，能支持寬帶上網、有限電視(CATV)接入和普通固定電話接入固然理想，但這實際上存在巨大技術風險。
目前全球500萬線的FTTH用戶中，97%以上的FTTH接入網絡只提供Internet寬帶接入業務，因為FTTH提供傳統固定電話成本遠遠高于現有固定電話技術成本，而且利用光纖傳輸傳統固定電話還存在電話供電問題。雖然AON、EPON和GPON都支持三網合一接入。但EPON和GPON標準剛剛頒布，技術成熟尚需時日，EPON和GPON這兩種標準相互競爭對未來推廣也存在不確定性，而其一點對多點的無源網絡結構并不適合中國高密度住宅小區應用，再者，EPON和GPON相關器件至少須要5年的標準化和成熟過程，在未來5年內難與目前以太網P2P器件在成本上和普及上相競爭，目前光電器件遠無法滿足生產低成本PON系統要求。由此可見，在現階段盲目追求利用EPON或GPON的FTTH全業務接入將不可避免帶來巨大的技術風險。
在接入網上，光纖替代各種銅質纜線是必然趨勢，但一夜之間光纖就徹底替代銅質纜線，所有業務都通過光纖接入是不現實的，也是無法想象的。任何技術的進步和應用都是循序漸進的，FTTH也不例外。因此在FTTH發展和推廣初期，光纖與銅質纜線共存是必然的，光纖與銅質纜線的共存能使用戶和電信運營商有效避免FTTH的技術風險。首先，可以在初期采用AON接入技術低成本實現FTTH的寬帶接入，而CATV和傳統固定電話仍然采用同軸線和雙絞線接入，對別墅區也可以低成本通過光纖同時實現CATV接入，免鋪同軸線;其次，目前我國電信業務提供存在行業壁壘，電信運營商不允許經營CATV業務，反之CATV運營商不許經營傳統電信業務(如電話)，而且這一現狀在未來相當一段時間內無法改變，因此單一運營商無法在FTTH接入網絡提供三網合一業務;再次，由于光纜壽命可以達40年，而銅質纜線一般為10年，因此當銅質纜線因壽命出現通信質量下降時，不需再鋪設任何纜線，只需升級光纖設備，就可以提供原銅質纜線提供的業務，實際上，任何時候只要技術成熟且成本能夠被接受，就可以隨時升級光纖設備，及時享受FTTH新技術帶來的便捷和高帶寬。
綜上所述，目前選擇光纖與銅質纜線共存，采用AON的FiberP2P的FTTH實現Internet寬帶接入，CATV和傳統固定電話仍然采用同軸線和雙絞線接入，能有效避免FTTH技術風險同時，盡早享受FTTH新接入技術帶來的便捷和高帶寬，而在技術成熟且成本能夠被接受，同時行業壁壘消除的時候，可以隨時升級光纖設備，實現FTTH全業務接入。
4.用發展眼光看FTTH網絡建設的高投入
人們一提到光纖通信，往往聯想到其高成本，潛意識認為FTTH網絡建設一定是高投入，而缺乏理性和發展的眼光分析FTTH投資效益。這種光纖網絡必然是高投入的潛意識主要表現在：錯誤認為光纜價格高，光纜鋪設施工難度大且成本高，日后光纖網絡管理維護成本高，光纖網絡初期投資高。
就在3年前，光纜價格確實比銅纜價格貴，但今天，隨著光纖生產技術的成熟和普及，光纜的市場價格(每芯每米只需幾毛錢)已低于普通銅質纜線的價格，而且由于生產光纖的材料是大自然中用之不盡取之不竭的二氧化硅，其價格仍然會隨時間推移繼續下降，而銅質線纜則相反，隨著銅材料的消耗其價格將隨時間推移而上漲，光纜價格高于銅質纜線價格的時代已一去不復返。
無可置疑，光纜鋪設施工難度較銅質纜線大且成本也較銅質纜線高，但這主要是施工的成本，我們知道，線纜埋設和架設是勞動密集型工作，在我國勞動力價格非常便宜的情形下無疑不是突出問題，再說，由于光纜壽命可以達40年，而銅質纜線一般為10年，光纜不需要定期更換和再鋪設，可以一勞永逸，從發展的眼光看一次光纜鋪設成本無疑遠低于多次銅質纜線鋪設的成本。
通信網絡日后維護成本取決于網絡的可靠性和可管理性，由于光纖通信具有不受電磁場干擾、通信內容絕對保密、幾乎沒有極限的帶寬，尤其是光纖連接頭的可靠性遠比銅線連接頭(如RJ45連接頭)高，這些優勢確保了FTTH光纖網絡比一般銅質纜線組成的網絡可靠性要高的多，同時光纖傳輸距離遠，在同樣的物理需求和網絡功能需求下，在結構上寬帶接入的FTTH光纖網絡一定比銅線網絡簡單，網絡簡單無疑也就更好管理和維護，顯而易見，在日后維護管理支出方面，光纖網絡應普遍低于銅線網絡。
就目前設備價格而言，與傳統寬帶接入技術相比，建設FTTH接入網絡初期投入確實稍高一些，但在分析投資效益時，如果把光纜40年折舊，FTTH光纖網絡更低的日后維護管理成本，和FTTH光纖網絡比銅線網絡更高的可靠性多所帶來的更高用戶接入率等因素同時考慮進去，我們將發現光纖網絡比銅線網絡具有更高的投資收益。
可見，以發展的眼光、科學理性地分析FTTH投資效益顯得非常重要。
5.結束語
迄今為止，FTTH主要在日本和美國得到一定規模的應用，全球FTTH共有約500萬用戶。我國是一個發展中國家，電信產品消費水平普遍較低，目前商業FTTH用戶還非常少(幾乎為零)，FTTH推廣尚處于起步階段，為此，選擇適合我國國情的FTTH技術，重視FTTH存在的技術風險，和以發展的眼光分析FTTH投資效益對推動我國FTTH的普及至關重要。
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