相关专题：
摘要 本文从FTTH技术、标准及总体网络构成出发，给出了FTTH网络的光损、OTDR链路及接口等测试方法，并对国际上FTTH应用进展情况进行了阐述。
0、引言
近年来，用户对带宽的需求不断增长，ADSL接入方式的带宽在不久的将来会成为网络应用的瓶颈。像高速通信、家庭购物、实时远程教育、视频点播（VOD）、高清晰度电视（HDTV）等业务是铜线或双绞线勉力为之才能达到的目标，而FTTH在带宽方面的优势使之轻而易举。FTTH的显著技术特点是：不但提供更大带宽，且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装，具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量，通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。
1、FTTH系统结构
FTTH（光纤到户）是指将光网络单元（ONU）安装在住家用户或企业用户处，是FTTX系列中除FTTD外最靠近用户的光接入网类型。通过无源光网络（PON），FTTH可令多个用户共享单个光纤连接，而无需使用任何有源元件，即通过光电光（OEO）转换来生成和转换光的元件，从而大大降低了网络安装、管理和维护成本。
图1 为FTTH的系统结构
图1为光纤路径到家的系统结构，在中心局（也称为数据转发器）处，公共交换电话网络（PSTN）和Internet服务通过光线路终端（OLT）同光配线网（ODN）相连。使用下行1490nm和上行1310nm的波长来传送数据和语音，视频转换器可将视频服务转变成波长为1550nm的光学格式，1550nm和1490nm的波长由WDM耦合器合并，然后一起被下行传输；网络中使用的三种波长（1310、1490和1550nm）在同一条光纤上同时以各种方向传输不同的信息。主光纤或馈线在中心局和分线器之间传输光学信号，这样就可以在同一条馈线上连接许多光学网络终端（ONT），每个用户都需要一个ONT，它可为不同服务（POTS、以太网和视频）提供连接，由于一个FTTx网络一般可向32个用户提供服务，因此为一个团体提供服务时通常需要多个这类源自同一个中心局的网络。
2、FTTH的应用模式
FTTH可以用多种技术实现，如有源光接入的P2P以及无源光接入的各种无源光网络（PON）技术。无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。一般其下行采用TDM广播方式，上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。其中在20世纪90年代曾经热过一阵的窄带PON，因为不能支持宽带业务接入，目前已经很少有人提起。在日本大搞光纤到户的初期也曾大量采用宽带PON中的ATM PON（APON或BPON），但随着ATM本身受到冷漠而不再“风光”。目前看好的主要是GPON和EPON（如表1所示），两者的标准都已基本形成，但从产品成熟度来说，EPON已经走在前面，所以目前在全球被广泛采用。国内在EPON系统技术上可以说走在了世界前列，特别是在同时支持宽、窄带业务方面，既可支持FE的以太网接入、提供CATV业务，也可以支持普通电话（POTS）和IP电话。
表1 PONs关键特性比较
2.1 BPON及GPON
B-PON系统是ATM-PON（Asynchronous Transfer Mode base PON）系统的更名，以强调它不会受限于ATM的业务量，它是以ATM作为基本技术的PON系统，传输速率上行为155Mbit/s，下行传输速率为622 Mbit/s；以后又追加了上行传输速率可到622 Mbit/s，下行传输速率可到1.2Gbit/s，数据传送使用ATM信元。现在关于B-PON的国际标准是ITU-T的G.983系列建议。
GPON是运营商驱动标准，有周到的运营新标准G.984.1和G.984.2，提供1.2和2.4G的下行速率和所有标准上行速率，距离20公里，分路比1:16--64，乃至1:128；GPON无论在扰码效率、汇聚层效率、承载协议率和业务适配效率都最高；此外GPON要满足很高的突发同步指标和较高功率预算，只能用DFB发送+APD接收，比EPON的FP+PIN贵，成品率也低，再加上EPON己进入使目前GPON在成本远高于EPON；GPON成熟度也不如EPON，无论芯片还是模块。
应用：从2002年开始，符合ITU-T G.983系列的BPON网络在日本被广泛铺设。由于BPON在OLT和ONU端都不提供ATM接口，而只提供以太网接口，从而NTT公司试图为用户改用EPON目前，美国的运营商就倾向于采用BPON设备来实现FTTH，BPON的一个缺点是线路速率不高，最高配置为下行622Mbps/上行155Mbps，2004年BroadLight公司宣布了它的第一个BPON技术的扩展方案EBPON，支持1.25Gbps的下行速率，1:64的分路比，并且可向GPON平滑过渡，成本也不高，SBC公司决定在新型住宅小区采用B/GPON FTTH方案，而在现有的单元采用GigE FTTN+DSL方案，SBC公司期望在2007年拥有100万B/GPON FTTH和1700万FTTC+DSL用户群。北美运营商已涉足BPON及GPON的标准研究，并宣称在将来FTTX应用中将采用BPON、GPON标准，原因是这两个标准的灵活性支持CBR应用，并与他们过去的基于TDM架构相兼容。
2.2 EPON
IEEE已通过成立802.3ah即第一英里以太网（ethernet for the first mile，EFM）工作组的方式开始了EPON的标准化工作。EFM指出了以Ethernet技术为核心的EPON的许多优点，包括协议成熟，技术简单，易于扩展，面向用户等，并坚信Ethernet PON可以消除WAN/LAN连接中ATM和IP之间的协议转换。EPON系统的主要功能包括VLAN、动态带宽分配功能（DBA）、业务QoS保证、加密功能、组播功能、认证功能、VLANStacking以及光纤保护倒换功能等，其中最后3种功能为EPON系统可选功能。EPON结合了以太网设备/器件价格低廉，更适合基于以太网各种业务的传送以及PON的优势，并且加强了传统以太网比较弱的运行维护管理功能。
应用：据Dittberner公司分析，到2013年光纤接入技术的全球投资将从2004年的37亿美元增加到228亿美元。亚太地区将成为全球最大的FTTH市场，占全球总市场的52.8%（即120亿美元）。Alloptic、Centillium、Passave、Teknovus等公司生产的EPON主要是面向亚洲市场。在日本，FTTH业务主要提供的是基于以太网的高速因特网接入业务，所以基于以太网的E-PON技术被一些运营商视为下一代的接入网络。NTT和KDDI两家公司由于激烈的市场竞争需要采用Gbit FTTH业务，已等不及GPON标准的发展。由于标准的问题和提供广播视频或终端点播（POT）业务并非他们的首选，所以他们决定将其新老用户转向EPON应用。NTT公司目前拥有100万FTTX用户（包括PON及P2P用户），这些用户也打算转向EPON应用。
2.3 混合TDM/WDM-PONs
WDM-PON是使用最昂贵的设备，它不象远距离传输那样，其费用由每个网络的几十个用户承担。然而，它能给每个用户提供Gbit/S的速率，而这是TDM-PON所不能提供的，关键是如何以合理的费用方式完成。
应用：TDM-PONs的应用已经开始，预计在2009年前全球用户数量有望超过1000万，由于不断增长的带宽要求及如何以灵活和合理成本来过渡到WDM-PONs，一些混合TDM/WDM-PONs已经提出，包括三星公司的混合PON和Stanford公司的SUCCESS—DWA及SUCCESS—HPON。在SUCCESS—HPON体系（图2）提供了从TDM过度到WDM—PON的平滑路径，它以较低的价格提供了课余WDMPON相比的带宽。通过从中心局发送一个连续波（CW）来调制上行数据流，从而免除了在用户的WDM光网络单元使用固体或可调谐激光器，使光网络单元（ONUs）更廉价。ONUs端调制CWS有几种选择，笔者建议在ONUs端调制CWs使用半导体激光器，让CO可调谐激光器和接收机被网络用户共享上行和下行数据流，这样可以减少所需器件的数量。在韩国，当前的VDSL系统能提供54Mbit/S的速率，已建立了一个与住宅有关的Internet连通的网络。韩国电信决定用WDM-PON使每个用户达到100Mbit/S的带宽，预计在2006年的晚些时候开始推出，其体系细节尚未公开。
图2 SUCCESS-HPON体系结构
