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1、FTTH光纤到户业务发展指导意见企业发展部2011年5月28日目 录前 言IV第一章 FTTH光纤到户业务提出背景51.1 用户对宽带接入提出更高的需求51.2 光纤接入成本下降71.3 光纤接入技术发展迅速81.4 FTTH是宽带接入的理想方案81.5 国内光纤到户试点情况9第二章 FTTH光纤到户技术研究102.1 各种光纤到户实现技术的分析102.2 各种PON技术的分析122.3 GEPON的关键技术172.3 FTTH接入组网方案202.4 FTTH对现有网络的要求分析21第三章 FTTH光纤到户市场研究223.1 GEPON与ADSL/LAN比较223.2 FTTH近期的目标用户及
2、规模303.3 光纤到户可开展的增值业务313.4 FTTH市场发展定位313.5 FTTH业务发展策略32第四章 FTTH光纤到户工程建设研究334.1 FTTH技术对光缆的定义334.1.1 用户主干光缆334.1.2 用户配线光缆334.1.2 楼内光缆334.1.2 用户尾纤334.2 FTTH光缆产品与技术344.2.1 用户主干、配线、楼内光缆344.2.2 用户尾纤354.3 光缆接续配件364.3.1 室外光缆交接箱364.3.2 楼内ODF架（作用与楼外光交接箱相同）374.3.3 楼道分纤盒374.3.4 楼道微型用户终端盒（一般少用）374.3.5 用户智能终端盒384.
3、4 布线方案384.4.1别墅型住宅网络拓扑结构384.4.2 多层楼房网络拓扑结构394.4.3 小高层楼房网络拓扑结构394.5 光功率预算404.5.1 计算依据404.5.2 计算方法及原则414.6 工程设计实施关键点和建议41第五章 FTTH光纤到户维护研究435.1 GEPON网络的日常维护435.2 网管的建设435.2 服务保障445.3 实现差异化服务的措施45结束语46附录一 GEPON测试报告I前 言随着用户对接入带宽的需求越来越大，现有的宽带接入方式，如ADSL和LAN接入，已越来越不能满足用户高带宽的需求。另外一方面，随着光接入技术的不断发展，光收发模块、OLT和O
4、NU的设备成本不断下降，目前实现光纤到户的综合成本比以前有大幅度的下降。光纤到户逐渐成为国内外通信行业的热点，可以预见在不久的将来，光纤到户将会成为用户接入的重要手段。在最近召开的中国电信工作会议上，中国电信集团公司总经理王晓初提出中国电信要由传统网络运营商向综合信息服务提供商转变。面对企业转型，分公司黄和生总经理在年初的工作报告中，战略性地提出要开展“光纤到户试商用”。为了给将来光纤到户业务大规模发展提供业务指导，我部组织市场部、工建部、运维部、客户响应与资源管理中心、网络维护中心、数据分局等单位，对光纤到户在技术、市场、维护、工程建设等方面进行研究，并在此基础上制定“光纤到户业务发展指导意
5、见”。 企业发展部 2005年5月28日第一章 FTTH光纤到户业务提出背景1.1 用户对宽带接入提出更高的需求1、数据业务的发展对带宽提出了更高的需求宽带业务已成为固定运营商主要推广的重点业务之一，固定运营商要发展好宽带业务，了解与把握宽带时代下的用户需求趋势就变得异常关键。进入宽带时代用户对功能的需求有了很大的提高，所要求满足的功能已经不仅是通信功能，或者简单的内容需求（如浏览网页等），而是更高级的娱乐功能、教育功能、医疗功能甚至具有自我价值实现意义的其它功能。简单说是3C综合需求，即通讯，消费电子和电脑应用的集中。用户更希望得到丰富多彩、独具个性的内容和应用，由此用户更关注业务的多样性和
6、差异化。其中，多样性是指内容应用的种类丰富，例如包括娱乐、教育等；差异化则指针对不同的用户群体、个体，提供个性化、人性化的业务和服务，最大限度地满足不同用户的个性化需求。另一方面随着IPTV视频组播、点播业务的全面展开，对接入承载网络提出了更高的带宽需求，标清IPTV带宽至少需要2Mbps以上，高清IPTV 带宽至少需要68Mbps以上（MPEG4视频格式）。如果一个家庭拥有多个IPTV终端，这时需要的带宽将成倍增加。考虑到各类网络互动业务，如视频会议、视频聊天、网络游戏、BBS贴图等需求，接入网的上行带宽需求也会不断增长，因此IPTV接入承载网络的上下行带宽要求将会越来越高。未来几年业务的带
7、宽需求：2006年2008年2010年数据业务0.5M（简单的数据业务，以文字信息为主）1-2M（以动画、图像信息为主）1-2M（以动画、图像信息为主）IPTV业务3-4M（以SDTV标准清晰数字电视为主）8M（以HDTV高清晰数字电视为主）8M（以HDTV高清晰数字电视为主）互动游戏1M（以简单的平面贴图互动游戏为主）2-3M（以三维立体互动游戏为主）4M（以三维高清晰立体互动游戏为主）视频电话0.5M（图像品质、图像流畅性要求不高）1M（图像品质不高，但流畅性较好）2-3M（图像品质、流畅性均较好，达到SDTV的品质）其它互动业务无1-2M（远程互动教学、互动医疗等，但效果一般）5M（远程
8、互动教学、互动医疗等，效果好）总体需求5-6M13-16M20-22M从上表中可以看到：2006年业务带宽的需求主要由IPTV（SDTV标准清晰数字电视）来推动，业务主要以单向数据业务为主；2008年业务带宽的需求主要由IPTV（HDTV高清晰数字电视）来推动，互动业务已经有所提升；2010年业务带宽的需求主要由互动业务来推动，互动业务将占据主导地位。2、现有宽带接入方式存在的问题分析A： ADSL宽带接入问题分析（1）应用受到传输距离的限制ADSL（ADSL2+）的带宽严格受到传送距离的限制，较高的带宽只能在短距离实现。ADSL在提供3M业务带宽时， 0.32mm线径的传输距离小于2Km；0
9、.4mm线径的传输距离小于2.5Km。而目前国内多数城市都是采用较大的端局覆盖半径5、6公里左右甚至更远的用户，要普遍实现对用户较短距离的接入是很难实现的。（2）不能提供对称带宽随着博客，BT，网格计算，即时通讯，宽带电话，视频电话，个人相册共享等应用的快速增长，用户对上行带宽的需求也越来越大。而ADSL的非对称性制约了对这些业务的支持。B： LAN宽带接入问题分析（1）多业务承载困难：话音/CATV/TDM接入（2）光纤资源占用大（3）多级有缘交换，管理/维护/扩容成本高（4）无法按需带宽分配（7）组播业务难以支持什么样的接入技术才能满足用户高带宽、高服务质量以及各种层出不穷的增值业务承载的
10、需求？FTTH光纤到户技术将是理想的选择。1.2 光纤接入成本下降目前，光通讯各项器件技术已发展相当成熟，价格也变得相当便宜，价格问题逐渐不再成为光纤接入发展的主要障碍。有数据显示，与2000 年相比，如今市场上的光纤、光器件价格都出现了大幅度降低。以光纤价格为例，其最新的价格甚至降到了2000 年光纤价格的1/10，光器件也降为原来的1/3。这在很大程度上降低了光纤接入的门槛，消除了运营商以及用户对光纤接入系统价格的“恐高症”。图：光纤接入和铜线接入成本下降趋势比较从图中可以看出，现在的光纤接入成本和铜线接入成本已相差无几，但由于光纤接入可以提供更高的带宽，综合性价比较高，大规模部署光纤接入
11、网络也就更有现实意义了。目前FTTH设备的供应商也已经不下10多家，美国的FSAN全业务接入网络协会和FTTH论坛组织都汇集了相当多的设备厂商。ITU最新的关于FTTH设备的标准以及美国三大运营商联手制定的设备标准都进一步促进了设备的成熟。同时适应FTTH施工需求的设备，工具也陆续推向市场，光纤通信的从业人员也极大地增长，这些都为FTTH的发展奠定了基础。特别还要指出的是随着互联网，尤其是宽带技术的发展，社会对于FTTH的需求越来越现实。FTTH已经有了基本的客户基础。1.3 光纤接入技术发展迅速目前应用于宽带光纤接入网的技术主要有三种，它们分别是基于SDH的多业务传送技术（MSTP）、多业务
12、的无源光网络技术（PON）和多业务点对点光端机（P2P或称MC），这几种光纤接入方式具有以下特点。1）：MSTP有很高的服务质量，但成本较高，适合对业务质量和安全性等要求非常高的大用户，不适合普通家庭用户。2）：多业务点对点网络光端机的星状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，成本优势突出，但需要占用大量光纤，适合大多数用户的普遍接入。在某些应用情况下比PON成本更低，应该结合具体情况因地制宜采用。3）：PON的树状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，是光纤进入用户驻地（FTTP）最有效的网络解决方案，由于节省大量骨干光纤资源，长远看是光纤化接入的理想选择之一，适合大多数用户的普遍接入，未来潜在
13、市场很大。 其中，前两种技术在国内得到普遍应用，而PON技术作为理想的光纤化接入手段，被认为是实现FTTH的主要技术，具有非常大的发展潜力。1.4 FTTH是宽带接入的理想方案总的来看，各种宽带光纤接入网都有其最佳使用场合和时机，宽带点到点有源光纤系统最适合企事业用户，宽带点到点有源以太网光纤系统适合在低密度用户分散地区应用，宽带点到多点无源光纤系统最适合新建或改建的密集用户区应用。我国的发展趋势将可能跨越APON、BPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至很快过渡到GPON阶段。随着用户对带宽需求的进一步提高，光纤到户实现成本的下降，光纤接入技术的快速发展，以及
14、为了提高市场竞争力，FTTH由于能够提供高带宽、高可靠性、低成本的接入，必将成为电信运营商为用户提供接入的重要手段。1.5 国内光纤到户试点情况因为目前光纤接入的价格相对仍然较高，EPON 和GPON 的技术之争也尚未确定，很多国家对大规模部署光纤接入网络持谨慎的态度，但同时也在积极的进行着各种技术的试验工。中国网通集团在2001 年开始就已经在北京、长沙等地区对EPON/GPON 等各种FTTH 技术进行了测试，中国电信集团对GPON 技术也表示了极大的兴趣，并在有条件的地区开始了各种PON 技术的试用和商用。截止到现在中国电信分别在上海、武汉、广东开展了FTTH试点。中国网通在北京、武汉。
15、中国移动在山东也都不同程度的开展了FTTH的试点工作。第二章 FTTH光纤到户技术研究2.1 各种光纤到户实现技术的分析目前实现光纤到户的技术主要有四种，它们分别是： 基于SDH的多业务传送技术（MSTP） 点到点有源以太网系统 无源光网络技术（PON） 点对点光端机（P2P或称MC）我们将主要介绍前三种的技术1）：点到点同步数字系列/多业务传送平台系统在接入网中应用点到点同步数字系列（SDH）的主要优势在于可以提供理想的网络性能和业务可靠性。SDH的最新发展趋势是支持以太网等业务接口的映射，于是SDH逐渐发展成为多业务传送平台（MSTP）。基本思路是将多种不同业务直接或经过处理后再通过虚电路
16、（VC）级联等方式映射进不同的SDH时隙， 而将SDH设备与二层乃至三层分组设备在物理上集成为一个实体，构成业务层和传送层一体化的SDH多业务节点，定位于网络的边缘。具体实施时相当于将SDH复用器、数字交叉连接器（DXC）、WDM终端、二层交换机乃至IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个MSTP网络设备，统一控制和管理。当然，这种融合不是一步到位的，随着业务的发展和技术的进步，近期可以首先实现物理融合，中长期再走向完全的功能融合，成为名副其实的融合节点。特别是集成了VC级联、通用成帧协议（GFP）、动态链路容量调整机制（LCAS）三种标准功能的新一代MSTP，不仅能大大增强自身灵活有效支持数
17、据业务的能力，而且可以将核心智能光网络的智能特征扩展到网络边缘，增强整个网络的智能范围和效率。最新的发展则是将具有很好汇聚特性和优化数据接入能力的弹性分组环（RPR）功能集成进来，最适合于城域网的接入层应用，特别是以太网业务带宽需求占绝对优势的场合。然而，由于RPR没有跨环标准，独立组大网的能力较弱，若利用与MPLS相结合的方法可以使跨环业务流配置成同一个MPLS的标记交换通道，从而实现多个RPR环业务的互通和端到端业务调度。利用MPLS还能提供基于全网的流量工程，实现空间重用和带宽保证，提供有QoS保证的端到端的业务连接，加强了支持数据灵活联网的能力，应用范围则可以扩展到网状网等复杂的拓扑结
18、构。鉴于这种方案基于同步工作，抖动要求严格，设备成本较高，而且灵活生成业务的能力不足，因此主要适用于局间或汇接点（POP）间，以及大型企事业用户的点到点通信。2）：点到点有源以太网系统传统以太网技术不属于接入网范畴，而属于用户驻地网（CPN）领域。然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其它公用网领域扩展。历史上，对于企事业用户应用环境，以太网技术一直是最流行的方法，目前已成为仅次于供电插口的第二大住宅和办公室公用设施接口。采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是：已有巨大的网络基础和长期的经验知识，目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容，性能价格比好，可扩展性强，容易安装开通以及可靠性
19、高等。对于公用网住宅用户应用环境，点到点有源以太网系统采用有源业务集中点来替代无源点到多点系统的无源器件，使传输距离可以扩展到160km。主要优点是：专用接入，带宽有保证，每用户可以独享100 Mbit/s的接入速率，局端设备简单，传输距离长，成本随用户数的实际增长而线性增加，投资风险低，在低密度用户分散地区成本较低。缺点是光纤设施专用，当需求快速增长且用户很密集时，空间需求和成本也随之迅速增加，因而不太适合高密集用户区域。由于计费、质量、管理、安全等多种因素，以太网作为公用网接入方式尚需进一步改进，主要是因为以太网技术的固有机制不提供端到端的包时延、包丢失率和带宽控制，难以保证实时业务的服务
20、质量，缺乏安全机制保证等。3）：无源光网络技术无源光网络（PON）是一种很有吸引力的纯介质网络，其主要特点是避免了有源设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性，同时节省了维护成本，并能比较经济地支持模拟广播电视业务，即具备三重功能（triple-play）。据美国贝尔运营公司报道，采用PON技术每年每线可节约50美元的维护费用，是电信维护部门长期期待的技术；其次，PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号；最后，由于其光发送机和光纤由用户共享，因而线路成本较其它点到点通信方式低。特别是随着光纤向用户日益推进，其综合优势越来越明显。总的来看，各种
21、宽带光纤接入结束都有其最佳使用场合和时机，宽带点到点有源光纤系统最适合企事业用户，宽带点到点有源以太网光纤系统适合在低密度用户分散地区应用，宽带点到多点无源光纤系统最适合新建或改建的密集用户区应用。我国的发展趋势将可能从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至很快过渡到GPON阶段。2.2 各种PON技术的分析早期的窄带PON是基于TDM的，性能价格比低，已经自然消亡。ATM化的无源光网络/宽带无源光网络（APON/BPON）可以利用ATM的集中和统计复用功能，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使性能价格比有很大改进，目前在美国和日本等国已经开始商用，在日本已经敷设了约50万
22、线。然而，目前实际APON/BPON的业务适配提供却很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，成本较高，其市场前景由于ATM的衰落而变得很不确定。从长远的业务发展趋势看，APON的可用带宽仍然不够。以FTTC为例，尽管典型主干下行速率可达622 Mbit/s，但分路后实际可分到每个用户的带宽将大大减小。按32路计算，每一个分支的可用带宽仅剩19.5 Mbit/s， 再按10个用户共享计算，则每个用户仅能分到约2 Mbit/s。显然，这样的性能价格比无法满足网络和业务的长远发展需要。近几年随着IP的崛起和发展，有人提出了以太网无源光网络（EPON）的概念，即在与APON和BPON类似的结
23、构和G.983的基础上，设法保留其精华部分物理层PON，而以以太网代替ATM作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体EPON。这一思想在以太网界得到了积极响应，在IEEE 802.3的旗帜下已经形成了初步标准千兆以太网无源光网络（GEPON）。在实际中，EPON和GEPON的基本差别就是标准化，前者往往指非标设备，后者指符合IEEE 802.3ah规范的设备。另外，GEPON的传输距离和分路比均比EPON有所减小。 从EPON/GEPON的结构看，其关键优点是极大地简化了传统的多层重叠网络结构，主要特点有： 消除了ATM和SDH层，从而降低了初始成本和运行成
24、本； 下行业务速率高达1G bit/s，允许支持更多用户，每用户带宽可以更高，并能提供视频业务能力和较好的QoS； 硬件简单，无须室外电子设备，使安装部署工作得以简化； 改进了电路的灵活指配以及业务的提供和重配置能力。 IEEE 802.3ah规范的GEPON技术的规范性好，上下行波长分别是1 310 nm和1 490 nm，上下行速率为1.25Gbit/s，传输距离是10/20km，分路比是16，主要业务是数据和语音，增加一个1 550 nm电视广播波长后，可提供语音、数据和电视三合一的所谓“triple-play”宽带业务捆绑服务，而这将是未来家庭业务的“杀手锏应用”。EPON/GEPON
25、的主要缺点是效率低和难以支持以太网以外的业务。前者是由于采用8B/10B的线路编码，有20的带宽损失，而APON和GPON都采用不归零（NRZ）扰码为线路码，因此没有带宽损失。再加上承载层、传输汇聚层、业务适配效率等原因，使得EPON总的传输效率很低，大约仅为千兆无源光网络（GPON）的一半。2001年，在IEEE积极制订EPON标准的同时，全业务接入网络（FSAN）组织开始发起制订速率超过1 Gbit/s的PON网络标准GPON。随后，ITU-T也介入到这一新标准的制订工作中来，并于2003年1月通过两个有关GPON的新标准G.984.1和G.984.2（速率提高到2.5G bit/s）。按
26、照这一最新标准的规定，GPON可以提供1.244 Gbit/s和2.488 Gbit/s的下行速率以及所有标准的上行速率，传输距离至少达到20 km，具有高速高效传输的特点。而且，GPON还在传输汇聚层采用了一个全新的标准GFP，这是一种可以透明高效地将各种数据信号封装进现有网络的、开放的、通用的标准信号适配映射技术，可以适应任何用户信号格式和任何传输网络制式，全面体现了业务提供商对业务提供的灵活要求，而APON/BPON和EPON/GEPON对每种特定业务都需要提供特定的适配方法。由于采用GFP映射，GPON的传输汇聚层本质上是同步的，并使用标准SDH的125 s帧，因而使得GPON可以直接
27、支持TDM业务。从提供的业务看，GPON不仅可以提供10/100 MBit/s、1 Gbit/s的业务，而且可以提供VLAN业务和语音业务，事实上可以适应任何现有业务和未来新业务的适配要求。GPON不是制造商驱动的技术标准，而是一种运营商驱动的标准，因此具有更周到的运营利益考虑，速率更高，可达2.4 Gbit/s；具有通用的映射格式，可适应任何新老业务；具有丰富的运行、管理、维护和配置（OAM&P）特点；对各种业务均具有很高的传输效率，即便对于TDM业务也能高效无开销地传送。以下为几种PON技术的对比：经过对以上PON技术的分析，近期GPON和GEPON技术将是各个运营商关心的重点，我们对这两
28、种技术做如下的分析。GPON是ITU提出的G比特级的无源光网络。ITU在2003年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：G.984.1、G.984.2和G.984.3。由于GPON标准是ITU在APON标准之后推出的，因此G.984标准系列不可避免的沿用了G.983标准的很多思路。GPON与GEPON都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS保证，因此更受运营商的青睐。但由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前GPON产品还未到商品化阶段。目前IEEE提出的GEPON实现方案是：在与APON类似的结构和G983的基础上，设法保留
29、APON的物理层PON，而以Ethernet技术代替ATM技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体EPON。而ITU提出的GPON技术的主要目标是实现Gbit速率，并能支持多种业务，对所有业务最优化。表1对GEPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。表1：注：该带宽是根据不同大小的IP包分布模型算出的平均值，仅供参考。针对GPON和GEPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析比较。1）：GPON和GEPON技术的比较A： GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，上行不一
30、定要支持1 Gbit以上的速率，因此与GEPON只能支持对称1 Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。B： GEPON只支持Class A和B的ODN等级，而GPON可支持Class A、B和C，因此GPON可支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。C： 单从协议上比较，因为GEPON标准是以802.3体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。更鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。D： ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准G.983的很多概念，与EFM制定的GEPON标准相比其标准更完善。但由于其增加
31、了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希望能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。E： GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支持ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。F： 在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。因此GEPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。而G
32、PON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易的支持TDM业务和话音业务。2）：GEPON和GPON产品比较由于IEEE的GEPON标准化工作比ITU-T的GPON标准化工作开展得早，而且IEEE的关于Ethernet的802.3标准系列已经成为业界的最重要的标准，因此目前市场上已有的G比特级PON产品更多的是遵循GEPON标准，严格遵循GPON标准的产品目前基本上还没有。GEPON产品较GPON产品更广泛的另一个重要原因是因为GEPON标准制定得更宽松，制造商在开发自己的产品时有更大的灵活性。从产业链的角度看，GEPON系统最核心部分PON光
33、发送/接收模块已经较成熟，核心TC控制模块已经规模生产（ASIC化），而GPON系统的相应核心模块还不太成熟，其核心TC控制模块目前仅处于FPGA阶段，还难于实现规模商用。目前GEPON产品支持的PON端口速率等级一般为1250kbit/s。虽然IEEE在制定GEPON标准时主要考虑数据业务，基本上未考虑语音业务，但是鉴于目前运营商在布网规划时更注重要求接入网络应能同时提供数据和语音业务，因此除了少数GEPON产品仅支持数据业务外，许多GEPON产品在IEEE标准基础上，在提供数据业务的同时采用预留带宽的方式提供语音业务。根据业务定位：GEPON更适合以数据业务为主，语音业务要求不高的用户，以
34、个人用户为主。GPON更适合对数据业务和语音业务要求都高的用户，以大客户和商业客户为主。鉴于GEPON技术成熟，成本较低，近期以GEPON为主。密切跟踪GPON产品的商用化程度以及成本的下降幅度。2.3 GEPON的关键技术1）：测距、同步 测距技术是TDMA方案中的一个关键问题。它实质上是上行信号的同步问题。由于各 ONU距 OLT的光纤路径不同和各ONU元器件的不一致性造成OLT与各ONU间的环路时延不同，而且由于环境温度的变化和器件老化等原因，环路延时也会发生不断的变化。因此必须引入测距技术对上述原因引发的时延差异进行补偿，以确保不同ONU所发出的信号能够在OLT处准确地按时隙复用在一起
35、，避免由于上行时隙间的不同步而导致在OLT上发生信号碰撞的现象。由于EPON没有采用APON中周期性的帧结构，因此不能采用帧定时完成信号的同步。EPON中采用的同步技术是绝对时标（ATS）技术，包括ATS的插入和提取等。OLT有一个本地时钟计数器，该计数器对时间颗粒计数。当OLT发送MPCP帧时，它就将本地时钟计数器的值，即绝对时钟插入到其时间标签域中。ONU中也有一个本地时钟计数器。这个计数器也是对时间颗粒计数。但是，ONU无论何时接收到OLT发送的MPCP帧，就要将这个帧所携带的新的时间标签值来刷新自己的本地时钟计数器的值。当ONU发送MPCP帧时，它也要将自己的时钟计数器的值映射到时间标
36、签域中。OLT将对接收到的ONU的时间标签进行检查。时间标签测距法就是通过时间标签在OLT与ONU之间的传递，计算接收的时间标签值和OLT本地时钟的之间的差来得到ONU的RTT值。OLT只要接收到了ONU的MPCP帧，就要进行测距，利用时间标签法进行测距的原理见下图。 图中TR为ONU总的响应时间，TDOWN为下行传输延时，TUP为上行传输延时，TWAIT为ONU接收到OLT的MPCP消息（一般为GATE消息）到发送窗口开始之间的等待时间。OLT在本地时间为t0时，给ONU发送一个MPCP帧，它携带的时间标签值为TS= t0。经过TDOWN时间的传输延时后，这个MPCP帧到达ONU。ONU将本
37、地时间计数器的值更新为t0，然后就等待。等待TWAIT时间后，这个ONU的发送窗口开始了，它就发送数据和MPCP帧，并将本地时钟计数器的值t1插入到MPCP帧的时标域。ONU发出的MPCP帧经过TUP时间的传播延迟后到达OLT。2）：突发发送和接收与所有的采用TDMA技术的PON一样，EPON中也面临着上行信号的突发发送和接收的问题。由于不同的ONU到达OLT的距离不相等，以及每一个ONU的光模块发出的光信号的强度不同，造成了OLT的接收机接收到的信号功率在每一个时隙都不相同。当ONU距离OLT越远时，强度就会越低。如果OLT接收机逻辑1的判断电平调整为适合于距离较近的ONU的高功率信号，就有
38、可能将距离较远的ONU的逻辑1错误地判断为0。相反，如果接收机调整为正确接收远距离ONU的弱信号，它就有可能将强信号的逻辑0误读为逻辑1。因此OLT的接收机必须要能在规定的时间内来调整接收判决电平。这个时间通常成为OLT同步时间，包括调整判决幅度的AGC时间和调整判决抽样点的CDR时间。在OLT能够正确接收某一个ONU的信号之前，要首先完成与这个ONU的信号同步。这段时间内，此ONU只能发送IDLE码，供OLT同步用3）：用户安全由于EPON下行是一个共享网络，因此用户安全也是EPON中比较受到关注的一个问题。烽火的EPON产品支持AES128加密功能。可以对下行数据流进行加密。ONU将定时产
39、生新的密钥，并发送到OLT。OLT根据一定算法将ONU产生的密钥转换成真正的加密图样，对下行数据流进行加密。4）：动态带宽调整、QoS由于以太网中的数据流具有很强的突发性，如果采用静态的带宽分配方案，就会产生带宽利用率低下或带宽分配不公平的现象。因此，在EPON中应该采用动态的带宽分配机制。采用DBA的好处在于不但可以提高带宽利用率，还可以采用带宽调度算法来保证某些优先级高的业务的QoS。目前烽火公司的EPON设备支持DBA。所采用的带宽调度机制能确保用户所签订的服务等级合同（包括最小带宽，最大带宽，和延时敏感性）得到公平的执行。在签订SLA时可以规定业务的优先级和可以规定用户的优先级。高优先
40、级的业务或用户可以优先获得网络资源。在确保所有的业务或者用户的最小带宽得到保障的情况下，可以动态的分配剩余带宽，供突发性较强的业务使用。5）：MPCP（多点控制协议）MPCP是一种多点控制协议，指明了主单元和从单元之间的控制机制，这些从单元连接到点到多点的段，使得以太网数据的有效传输。其功能如下：A）:控制网络启动导入过程B）:到终点站的带宽分配C）:询问来自终点站（ONU）的带宽请求。MPCP 是在在MAC 控制层实现的。原来IEEE802.3 第31 条指出：“MAC 控制提供实时控制和MAC 子层操作的处理。MPCP 多点控制协议的主要的手段：增加新的控制消息。新的控制消息如下：门（GA
41、TE），报告(REPORT) 指定和需求带宽注册请求（REG_REQ）和注册证实（REG_ACK） 控制启动导入过程2.3 FTTH接入组网方案采用GEPON实现住宅用户的FTTH接入，根据FTTH个人用户接入的数量，OLT可位于局端或小区机房，OLT上行提供多个上联接口，实现业务的分离；ONU位于个人家庭中，ONU设备具有多个下行百兆电接口，提供高速上网、IPTV等数据增值业务；ONU还提供了多路模拟语音接口，提供基于VOIP的语音业务 2.4 FTTH对现有网络的要求分析光纤到户技术的规模应用必将对现有的IP城域网的接入、汇聚、骨干和出口带宽提出更高的要求，同时对现有IP城域网设备处理能力
42、、现有IP城域网全程QOS保障提出了更高的要求。IP TV等组播类型业务的大规模发展要求现有IP城域网具备支持组播的功能。FTTH的开展还将对现有的接入光纤资源进行扩容，对现有的城域网和接入网带来巨大的挑战。第三章 FTTH光纤到户市场研究3.1 GEPON与ADSL/LAN比较目前各运营商提供的宽带接入业务主要是ADSL和LAN接入两种，此外，随着带宽需求的不断增加，VDSL也逐渐成为一种选择。其它的接入方式，如Cable Modem，电力线接入等由于市场占有量不大并且受行业资源限制，在此不做讨论。1）：与ADSL/ADSL2+的比较ADSL经过近几年的大力发展，目前已经成为最普及的宽带接入
43、手段。通信信息研究所的一项调研显示，至今年年底，我国的ADSL用户将达到2000万，在宽带用户中所占的比例接近80%。ADSL利用传统的电话线的高频部分传送宽带数据，充分利用了固网运营商已有的铜线资源，对中国电信和中国网通这样的运营商来说，是发展宽带接入的一种必然选择。目前国内提供的ADSL业务主要为512Kbps到2Mbps的下行带宽，主要应用为公众上网。然而随着各种新业务，尤其是视频业务的兴起，用户的带宽要求越来越高，新的宽带业务需求随之而起。目前，各ADSL设备制造商都已开始提供基于ADSL2/2+标准的新版本产品，和普通ADSL相比，ADSL2的传送速度增加了一倍，近距离时速率超过26
44、Mbps，可轻松承载视频等高带宽业务；ADSL2的最远传送距离增加了一公里左右，有效解决目前局方普遍头痛的超长距离用户的覆盖问题。 这在一定程度上解决了新业务所要求的带宽问题。然而，ADSL的带宽严格受到传送距离的限制，较高的带宽只能在短距离实现。而目前国内多数城市都是采用较大的端局覆盖半径5、6公里左右甚至更远的用户，要普遍实现对用户较短距离的接入是很难实现的。一种办法是增加端局的密度，但这会造成极大的设备、空间投入和运营开销，重新布线的开销也是巨大的，不建议采用。另一种办法即是采用新的技术去满足对带宽和距离的同时需求，比如GEPON。此外，随着博客，BT，网格计算，即时通讯，宽带电话，视频
45、电话，个人相册共享等应用的快速增长，用户对上行带宽的需求也越来越大。而ADSL的非对称性制约了对这些业务的支持。虽然P2P的应用导致了运营商对这些业务的控制、计费能力的一定程度的失控，运营商并不鼓励这样的业务大规模的占用带宽，但是越来越激烈的竞争环境使得运营商不得不去支持这样的用户需求，否则就可能会失去大量由这样需求的用户，而这些用户同时也是运营商的很多新的增值业务的已有或潜在用户。ISP-Planet最近的分析表明，每个宽带用户本身所具有的价值对运营商来说即是一笔宝贵的财富，近期宽带运营商之间的收购表明，一个宽带用户本身的价值约为几百到几千美元，这些用户的流失对运营商将是巨大的损失。而从全球
46、的发展趋势看，用户流失已成为传统固网运营商所面对的主要问题。因此，提供对称的高带宽已成为用户的现实要求，运营商必须面对这样的需求。在带宽方面，真正实现语音、数据、视频的Triple Play需要大概需要十几兆到二十几兆的带宽，GEPON在这方面具有天然的优势。相对来说，每条GEPON线路可以支持1Gbps的对称带宽给32用户，这样每用户可以得到平均30Mbps左右的带宽。GEPON可以支持动态带宽分配（DBA），可以定义用户的保证带宽和最高带宽，比如保证10Mbps，最高可到100Mbps。一般来说，GEPON可以支持最远20公里的传送距离，并且具有足够的带宽，使得运营商的业务可以轻松覆盖到全
47、部用户。由于实现了大规模的部署，ADSL的设备费用逐年降低，目前已经降到了约500元一线的水平，并且由于线路是已有的，不存在部署铜线的问题，所以整体的设备成本比较低。但随着用户数量的增长，运营商在运营方面的成本却越来越高。根据FCC的数据和最近的一份咨询公司的报告，美国SBC，Verizon，BellSouth三大固网运营商虽然通过不断的裁减人员，采用自动化的客户服务系统等手段以降低运营成本，但其平均每线路运营成本仍然在逐年增加，1999年以来，平均每线运营成本以每年4%的速度增长，相对1999年已增长了17%；SBC，BellSouth的每线运营成本已经由1999年的$120-$130增长到$140-$150。分析认为，运营成本的增加与固网电话用户流失以及ADSL业务的维护等因素相关，此外，铜线本身的一些特性也决定了必须通过大量的人工操作满足用户的业务需求，到场维护工作量非常大。在业务提供方面，ADSL还存在出线率的问题，也会造成大量的人工操作成
