FTTx

Fiber-to-the-x （FTTx）光纖接入

（FTTx,x = H for home,P for premises,C for curb and N for node or neighborhood,O for office，SA for service area, B for Building) 其中FTTH光纖到户，FTTP光纖到駐地，FTTC光纖到路邊/小區，FTTN光纖到結點，FTTO 光纖到辦公室，FTTSA 光纖到服務區。

光纖到家庭（FTTH)是20年來人們不斷追求的夢想和探索的技術方向，但由於成本、技術、需求等方面的障礙，至今還沒有得到大規模推廣與發展。正因為如此，很多有識之士把FTTx（特別是光纖到家、光纖到駐地）視為光通信市場復甦的重要轉折點。並且預計今後幾年，FTTH網將會有更大的發展。

根據光纖到用户的距離來分類，可分成光纖到交換箱（Fiber To The Cabinet; FTTCab）、光纖到路邊（Fiber To The Curb; FTTC）、光纖到大樓（Fiber To The Building; FTTB）及光纖到户（Fiber To The Home; FTTH）等4種服務形態。美國運營商Verizon將FTTB及FTTH合稱光纖到駐地（Fiber To The Premise; FTTP）。上述服務可統稱FTTx。

FTTC為目前最主要的服務形式，主要是為住宅區的用户作服務，將ONU設備放置於路邊機箱，利用ONU出來的同軸電纜傳送CATV信號或雙絞線傳送電話及上網服務。FTTC的傳輸速率為155Mb/s。FTTC與交換局之間的接口採用ITU-T制定的接口標準V5。 ^[1] 

FTTB依服務對象區分有兩種，一種是公寓大廈的用户服務，另一種是商業大樓的公司行號服務，兩種皆將ONU設置在大樓的地下室配線箱處，只是公寓大廈的ONU是FTTC的延伸，而商業大樓是為了中大型企業單位，必須提高傳輸的速率，以提供高速的數據、電子商務、視頻會議等寬帶服務。

至於FTTH，ITU認為從光纖端頭的光電轉換器（或稱為媒體轉換器MC）到用户桌面不超過100米的情況才是FTTH。FTTH將光纖的距離延伸到終端用户家裏，使得家庭內能提供各種不同的寬帶服務，如VOD、在家購物、在家上課等，提供更多的商機。若搭配WLAN技術，將使得寬帶與移動結合，則可以達到未來寬帶數字家庭的遠景。

FTTP(fiber to the premise，光纖到用户所在地），北美術語，FTTP將光纜一直擴展到家庭或企業。由於光纖可提供比最後一公里使用的雙絞線或同軸電纜更多的帶寬，因此運營商利用它來提供語音、視頻和數據服務。FTTP具有25M到50Mbps或更高的速度，相比之下，其他類型的寬帶服務的最大速度約為5M到6Mbps。此外FTTP還支持全對稱服務。

FTTZ（Fiber To The Zone），是指光纖到小區。FTTx技術主要用於接入網絡光纖化，範圍從區域電信機房的局端設備到用户終端設備，局端設備為光線路終端（Optical Line Terminal; OLT）、用户端設備為光網絡單元（Optical Network Unit; ONU）或光網絡終端（Optical Network Terminal; ONT）。

光纖連接ONU主要有兩種方式，一種是點對點形式拓撲（Point to Point; P2P），從中心局到每個用户都用一根光纖；另外一種是使用點對多點形式拓撲方式（Point to Multi-Point; P2MP）的無源光網絡(Passive Optical Network; PON），其拓撲結構如圖2所示。對於具有N個終端用户的距離為M km的無保護FTTx系統，如果採用點到點的方案，需要2N個光收發器和NM km的光纖。但如果採用點到多點的方案，則需要N十1個光收發器、一個或多個（視N的大小）光分路器、和大約M km的光纖，在這一點上，採用點到多點的方案，大大地降低了光收發器的數量和光纖用量，並降低了中心局所需的機架空間，有着明顯的成本優勢。

圖2 PON的拓撲結構

⒉1.點到點的FTTx解決方案

點對點直接光纖連接具有容易管理、沒有複雜的上行同步技術和終端自動識別等優點。另外上行的全部帶寬可被一個終端所用，這非常有利於帶寬的擴展。但是這些優點並不能抵消它在器件和光纖成本方面的劣勢。

Ethernet + Media Converter就是一種過渡性的點對點FTTH方案，此種方案使用媒體轉換器（Media Converter；MC）方式將電信號轉換成光信號進行長距離的傳輸。其中MC是一個單純的光電/電光轉換器，它並不對信號包做加工，因此成本低廉。這種方案的好處是對於已有的電的Ethernet設備只需要加上MC即可。MC方式的拓撲結構如圖3所示。不必更換支持光纖傳輸的網卡，只需要加上MC，這樣用户可以減少升級的成本，是點對點FTTH方案過渡期間網絡的解決方案。由於其技術架構相當簡單、便宜並直接結合以太網絡而一度成為日本FTTH的主流。

圖3 使用Media Converter

⒉2.點到多點的FTTx解決方案

在光接入網中，如果光配線網（ODN）全部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接人網就是PON。PON的架構主要是將從光纖線路終端設備OLT下行的光信號，通過一根光纖經由無源器件Splitter（光分路器），將光信號分路廣播給各用户終端設備ONU/T，這樣就大幅減少網絡機房及設備維護的成本，更節省了大量光纜資源等建置成本，PON因而成為FTTH最新熱門技術。

PON作為一種接入網技術，定位在常説的“最後一公里”，也就是在服務提供商、電信局端和商業用户或家庭用户之間的解決方案。

隨着寬帶應用越來越多，尤其是視頻和端到端應用的興起，人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美，每個用户的帶寬需求在5年內將達到20～50Mb/s，而在10年內將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統的技術將無法勝任，而PON技術卻可以大顯身手。

1987年英國電信公司的研究人員最早提出了PON的概念。下面對幾種分別進行介紹。

APON是在1995年提出的，當時，ATM被期望為在局域網（LAN）、城域網（MAN）和主幹網佔據主要地位。各大電信設備製造商也研發出了APON產品，由於APON只能為用户端提供ATM服務，2001年底FSAN更新網頁把APON改名為BPON，即“寬帶PON”， APON標準衍變成為能夠提供其他寬帶服務（如Ethernet接入、視頻廣播和高速專線等）的BPON標準。

在局域網領域，Ethernet技術高速發展。Ethernet已經發展成為了一個廣為接受的標準，全球有超過400萬個以太端口，95%的LAN都是使用Ethernet技術。Ethernet技術發展很快，傳輸速率從 10 Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s，呈數量級提高；應用環境也從LAN向MAN、核心網發展。

EPON就是是由IEEE 802．3工作組在2000年11月成立的EFM（Ethernet in the First Mile）研究小組提出的。EPON是幾個最佳的技術和網絡結構的結合。EPON以Ethernet為載體，採用點到多點結構、無源光纖傳輸方式。EPON也提供一定的運行維護和管理（OAM）功能。

EPON技術和現有的設備具有很好的兼容性。而且EPON還可以輕鬆實現帶寬到10 Gbit/s的平滑升級。新發展的服務質量（QoS）技術使以太網對語音、數據和圖像業務的支持成為可能。這些技術包括全雙工支持、優先級（p802.1p）和虛擬局域網（VLAN）。另外，和GPON相比它的傳輸效率較低。

2001年，FSAN組啓動了另外一項標準工作，旨在規範工作速率高於1Gbit/s的PON網絡．這項工作被稱為Gigabit PON(GPON）。GPON除了支持更高的速率之外，還要以很高的效率支持多種業務，提供豐富的OAM&P功能和良好的擴展性。大多數先進國家運營商的代表，提出一整套“吉比特業務需求”（GSR)文檔，作為提交ITU-T的標準之一；反過來又成為提議和開發GPON解決方案的基礎。這説明GPON是一種按照消費者的準確需求設計、由運營商驅動的解決方案，是值得產品用户信賴的。

FTTx在傳輸層的設計中分為三類，分別是Duplex雙纖雙向迴路，Simplex單纖雙向迴路和Triplex單纖三向迴路。其中雙纖迴路是在OLT端和ONU端之間使用兩路光纖連接，一路為下行（Downstream），信號由OLT端到ONU端；另一路為上行（Upstream），信號由ONU端到OLT端。Simplex單纖迴路又稱為Bidirectional，簡稱BIDI，這種方案只使用一條光纖連接OLT端和ONU端，並利用WDM方式，以不同波長的光信號分別傳送上行和下行的信號。這種利用WDM方式傳輸的單纖迴路和Duplex雙纖迴路相比可減少一半的光纖使用量，可以降低ONU用户端的成本，但是使用單纖方式時在光收發模塊上要引入分光合光單元，架構比使用雙纖方式的光收發模塊複雜一點。BIDI上行信號選用1260至1360 nm波段的激光傳輸，下行則使用1480至1580 nm波段。而在雙纖迴路中則是上下行都使用1310 nm波段傳送信號。

在2004年中國光電產業論壇上，趙梓森院士等多位專家都認為，未來的廣電市場將是推動FTTH在中國發展的主力軍，因此採用三波長的PON比較方便，其中一個波長（1550nm）傳輸廣播電視，2個波長（1310/1490nm）傳輸上下行數據，這就需要所謂的Triplex架構。而Triplexer也就成為FTTH系統需要的一種關鍵元器件，主要應用在FTTC（光纖到路邊）、FTTZ(光纖到小區) FTTB（光纖到大樓或者小區每一個樓層）、FTTH（光纖到家）、FTTD（光纖到桌）中。 ^[2]