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基于EPON技术的FTTx建设模式选择

王巍

   近年来，中国通信市场固话业务出现萎缩趋势，而宽带却呈现出强劲的发展动力，用户也表现出对IPTV、视频监控、智能家居等多样化业务的兴趣。面对这样的市场背景，运营商将重心更多地放到了发展宽带业务上，“光进铜退”成为接入网建设的共识， EPON凭借其组网灵活、业务提供能力强、技术成熟等优势，成为运营商“光进铜退”建设中的技术首选。目前EPON设备在中国应用已达1000万线，步入了规模应用的快车道。基于EPON的FTTx建设模式较多，合理选择建设模式是运营商节约建网成本、提升网络价值的关键。

 “光进铜退”的建设模式
    “光进铜退”，是指运营商的建网模式从传统的铜缆接入为主改为光缆接入为主，使光缆尽可能向用户靠近，并最终实现光纤到户。但目前出于对成本、网络现状等因素的考虑，我国“光进铜退”的建设模式以FTTB、FTTN/V为主， FTTH的规模应用尚需时日。从物理组网上讲，三种模式主要表现为光缆末端位置、接入铜缆长度以及单节点所覆盖用户范围的不同，FTTH实现了“全光接入、全程无铜”，一个节点对应一个用户，用户获得的带宽以及业务能力最强，但建设成本也较高；FTTB实现了“光纤到楼、铜不出楼”，运营商光缆延伸到大楼，并将接入节点部署在楼道，通过该节点覆盖楼内所有用户的业务需求，用户接入带宽与业务能力仍然很高，是面向新建小区的主流解决方案；FTTN/V则基本上是“光纤到小区（村）、铜不出小区（村）”，运营商将光缆部署到小区（村）内，在小区（村）机房或室外柜设置少量甚至唯一节点，实现对整个小区（村）内用户的业务覆盖，其接入带宽与业务能力相对稍弱，但可满足近2～3年的用户业务需求，是城区改造及农村“光进铜退”的主流解决方案。而无论采用哪种方式，EPON都已成为其主要的技术实现手段之一。

城市新建地区FTTx建设方案
   对城市新建地区，基于EPON的光纤到大楼（FTTB）的建设模式成为运营商的首选，即光纤铺设到小区楼道，在楼道内铜缆末端放置ONU（Optical Network Unit）设备，ONU提供LAN或DSL接口实现用户宽带接入，同时内置IAD实现语音接入。从成本角度来说，FTTB的建设模式可以节省电缆、机房或室外机柜的投资成本；从接入速率考虑，FTTB可以为用户提供20M以上甚至高达百兆的接入带宽；工程上，ONU设备部署在楼道，可以直接将开发商铺设的楼内铜缆跳接到ONU设备楼道箱配线架，降低了二次跳接的工程难度。根据楼道内ONU设备提供的宽带端口采用LAN或DSL接入方式的不同，FTTB的建设又可细分为FTTB＋LAN及FTTB＋DSL两种，两种接入模式对楼内布线及覆盖用户数量要求有所不同。城区FTTx建设方案的选择如表1所示，组网方案如图1所示。







多层及中高层楼宇建设方案
   对多层及中高层楼宇，运营商在建设时多采用LAN接入方式，其原因在于以太网接口ONU平均每端口的成本较低（低于DSL），可以为用户提供更高的业务接入带宽，同时也避免了MODEM终端带来的成本增加。FTTB＋LAN建设模式需要考虑的一个重点问题是设备端口实装率，由于ONU设备端口数量相对固定（目前业界用于FTTB的LAN方式ONU最少提供8个以太网口），当单元用户数较少时，设备按单元放置带来了端口实装率较低而导致每用户建设成本上升。这时可以考虑相邻的多个单元共享一台LAN接口ONU，但这增加了五类线跨单元水平走线的难度，要求楼内有水平走线槽或管道相通，若跨单元走线较难，可适当考虑ONU按单元部署或采用FTTN（光纤到节点）等其他建设模式。针对小区宽窄带比例发展不平衡的情况，采用ONU宽窄带按一定比例（如1：2）进行配置，也可增加设备的实装率。

高层楼宇建设方案
   对城区高层楼宇，由于单元用户数较多，运营商在对LAN接入及DSL接入方式的选择上相对灵活，主要考虑的因素是尽量保证一个用户单元内部署较少的接入节点，便于设备维护。而在ONU的容量上LAN接口设备要低于DSL接口设备（目前业界一台LAN接口ONU最大可提供24个以太网口，而DSL接口ONU可提供几十甚至上百个业务端口），因此如果单个节点LAN接口ONU能够实现单元内所有用户的覆盖（通常一个楼道箱可放置2台LAN接口ONU，可达48个以太网口），则首选LAN接入；反之，则更适合采用FTTB＋DSL组网方式（目前业界部分DSL接口的ONU也具备了LAN接入能力，使组网可以更为灵活）。而对于某些高层住宅已超过一台DSL接口ONU的覆盖能力且具备机房条件时，采用PON＋AG的建设模式也是一种较好的选择。

低层楼宇建设方案
   对城区一些高档小区如低层楼宇、别墅等，运营商也在积极推进光纤到户（FTTH）的应用。通过光纤直接入户，并放置可提供若干以太网口及语音口的ONU设备，满足家中话音、宽带、电视三网合一的业务需求。FTTH作为接入层网络的最终演进方向，从其自身特点来讲，具有的业务提供能力、传输质量以及可靠性是其他接入模式无法比拟的；相比FTTB模式，FTTH也避开了楼道引电、设备维护的诸多问题；而在与开发商合作的过程中，FTTH则可为开发商带来独特的卖点和差异化竞争力。制约运营商推进FTTH规模应用的重要因素是建设成本，目前国内FTTH的建设成本约相当于FTTB的3倍左右，但从长期来看，其成本具备较大的下降空间。同时运营商也在积极探索FTTH的有益建设模式及运营模式，例如与开发商共同分担建设成本，ONU由用户付费购买等。从另一个角度讲，FTTB的建设模式运营商需要面对建网初期楼道ONU实装率的问题，在实装率较低时，建设成本将成倍上升，而FTTH的ONU是按需配置，对于业务密度低的别墅和连排低密度楼宇，FTTH与其他建设模式的每用户成本差异不大。

农村FTTV解决方案
   对农村地区，我国运营商也正在大力推进基于EPON等接入技术的光纤到村（FTTV）的建设。如中国电信的“阜阳模式”，即利用将光纤铺设到村，在村中放置DSL接口的ONU设备或AG设备，实现对用户宽窄带的接入。目前，我国大多数农村基本已采用铜缆的方式实现了语音覆盖，但运营商需要面对电缆被盗、老化及距离过长而带来的宽带覆盖率低、用户感知差等问题。解决这个问题最好的方式就是推动光纤到村的网络改造，但在FTTV建设过程中，运营商同样需要兼顾建设成本、网络安全及业务发展等因素。第二次全国农业普查数据显示，2006年底农村居民平均每百户拥有固定电话51.9部，电脑2.2台。面对农村需求仍以语音业务为主的实际现状，运营商在设备选择上要求ONU具备灵活宽窄带端口的能力，可以调整宽窄带配置比例至1：4甚至更高。对需求较低的自然村节点，通常选择采用尺寸较小的盒式ONU设备，便于安装且成本较低，以中兴通讯9806H设备为例，其高度仅2U，适合在室内外各种场景安装，具备4个业务槽位，可以混插24线ADSL2＋业务板、24/48线语音板、16线VDSL2业务板，上联口可以灵活选择为xPON、FE、GE等多种方式，使运营商在农村FTTV部署时更为灵活。而对需求较大的乡镇节点，盒式设备难以满足其业务覆盖要求时，或者已有综合接入设备板件可以利旧，则通常考虑采用PON＋AG方式进行设备部署。另外从设备安全、成本及温度影响等角度考虑，ONU设备的放置位置更加倾向于采用室内节点，将设备放置在村委会或村民家中，防止人为的偷盗及破坏，避免了室外高温暴晒对设备产生的恶劣影响。

FTTx网络的平滑演进
   目前，EPON技术已广泛应用于运营商的各种“光进铜退”建设模式中，而从长期FTTx网络演进看，10G EPON技术的出现也为运营商FTTx网络的平滑升级提供了更好的解决方案。一直以来，FTTH被认为是固网建设和发展的终极解决方案，但在FTTB、FTTN等建设模式向FTTH演进过程中面临诸多实际的困难，如FTTB末端铜缆需更换、原有ONU设备无法利旧、分光器节点需下移等。10G EPON技术使主干光纤上下行带宽由目前的1G提升至10G，并且完全兼容现有EPON技术的特性，使10G OLT设备能够兼容现网ODN及ONU设备，在对已建的FTTB、FTTN网络进行升级时，只需要将OLT的EPON线卡升级为10G线卡，由于EPON是多台ONU共享主干光纤带宽资源，因此ONU可以不必升级至10G也能够带来用户接入速率的提升，使整个网络的升级只在局端完成，完全保持原组网拓扑结构。通过这种升级方式，可实现EPON网络主干带宽提速10倍，结合用户末端已经实施的FE、ADSL2+、VDSL2等高带宽接入手段，迅速完成接入网带宽提速。而成本上，EPON系统的造价主要集中在ONU设备，现有FTTx网络升级至10G成本也非常低。因此， 10G EPON技术为“光进铜退”网络的可持续发展和演进奠定了基础。