babamama 2007-7-13 09:39
光纤通信技术的发展趋势
[摘要]对光纤通信技术领域的主要发展热点作一简述与展望,主要有超高速传输系统、
超大容量波分复用系统、光联网技术、新一代的光纤、IP over SDH与IP over
Optical以及光接入网。
关键词:光纤 超高速传输 超大容量波分复用 光联网
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来,随着技术的进步,
电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放,光纤通信的发展又一次呈现了蓬
勃发展的新局面,本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。
1 向超高速系统的发展
从过去2O多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主
要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率
提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%~40%;因而高比特率系统的经济效益大致
按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续
增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了
20O0倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业
务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,全世界安装的终端和中继器已超过5000个,主
要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。我国也将在近期开始现场试验。
需要注意的是,10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感,而已经敷设的光缆并不
一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求,需要实际测试,验证合格后才能安装开通。
在理论上,上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室
传输速率已能达到4OGbps,采用色度色散和极化模色散补偿以及伪三进制(即双二进制)
编码后已能传输100km。然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓
砷技术的极限,没有太多潜力可挖了,此外,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中
是否能成功还是个未知因素,因而更现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很
多种,但目前只有波分复用(WDM)方式进入大规模商用阶段,而其它方式尚处于试验
研究阶段。
2 向超大容量WDM系统的演进
如前所述,采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资
源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信
号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)
的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:(1)可以充分利用光纤的巨大带宽资
源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤
和再生器,从而大大降低了传输成本;(3)与信号速率及电调制方式无关,是引入宽
带新业务的方便手段;(4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具
有高度生存性的光联网。
鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系
统发展十分迅速。如果认为1995年是起飞年的话,其全球销售额仅仅为1亿美元,而2000
年预计可超过40亿美元,2005年可达120亿美元,发展趋势之快令人惊讶。目前全球实
际敷设的WDM系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2*16*10Gbps),
美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gbps(80*2.5Gbps)
或400Gbps(40*10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13*20Gbps)。预计不
久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。可以认为近2年来超大容量密集波分复用系
统的发展是光纤通信发展史上的又一里程碑。不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的
容量,而且也成为IP业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础。
3 实现光联网——战略大方向
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通
信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电
路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,
光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已
投入商用。
实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允
许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的
目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速
网络恢复,恢复时间可达100ms。
鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进
行预研,特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目,如以Be11core
为主开发的“光网技术合作计划(ONTC)”,以朗讯公司为主开发的“全光通信网”预
研计划”,“多波长光网络(MONET)”和“国家透明光网络(NTON)”等。在欧洲和
日本,也分别有类似的光联网项目在进行。
综上所述光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。其标准化
工作将于2000年基本完成,其设备的商用化时间也大约在2000年左右。建设一个最大透
明的。高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施(
NII) 奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞
以及国家的安全有极其重要的战略意义。
4 新一代的光纤
近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发
展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652
单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,
开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线
网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非
零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
4.1 新一代的非零色散光纤 非零色散光纤(G.655光纤)的基本设计思想是在1550
窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,
从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,
具有一起码的最小数值(如2ps/(nm.km)以上),足以压制四波混合和交叉相位调
制等非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展
方向的需要。为了达到上述目的,可以将零色散点移向短波长侧(通常1510~1520nm
范围)或长波长侧(157nm附近),使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色
散值以满足上述要求。典型G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1/6~
1/7,因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的6~7倍,色散补偿成本(包括光放大器,
色散补偿器和安装调试)远低于G.652光纤。
4.2 全波光纤 与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大
用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力。但其传输距离却很短,通常只有
50~80km,因而很少应用光纤放大器,光纤色散也不是问题。显然,在这样的应用环
境下,怎样才能最经济有效地使业务量上下光纤成为网络设计至关重要的因素。采用
具有数百个复用波长的高密集波分复用技术将是一项很有前途的解决方案。此时,可
以将各种不同速率的业务量分配给不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插。
在这类应用中,开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的
主要因素是1385nm附近的水吸收峰,因而若能设法消除这一水峰,则光纤的可用频谱
可望大大扩展。全波光纤就是在这种形势下诞生的。
全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由水峰引起的衰减。除
了没有水峰以外,全波光纤与普通的标准G.652匹配包层光纤一样。然而,由于没有了
水峰,光纤可以开放第5个低损窗口,从而带来一系列好处:
(1)可用波长范围增加100nm,使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到
300nm,可复用的波长数大大增加;
(2)由于上述波长范围内,光纤的色散仅为155Onm波长区的一半,因而,容易实
现高比特率长距离传输;
(3)可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输,改进网络管理;
(4)当可用波长范围大大扩展后,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要
求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度
下降,这就降低了整个系统的成本。
5 IP over SDH与IP over Optical
以IP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力,因而能否有效地
支持IP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。
目前,ATM和SDH均能支持IP,分别称为IP over ATM和IP over SDH两者各有千秋。
IP over ATM利用ATM的速度快、颗粒细、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、
易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的,不足之处是网络体系结构复杂、
传输效率低、开销损失大(达25%~30%)。而SDH与IP的结合恰好能弥补上述IP over
ATM的弱点。其基本思路是将IP数据包通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧,省
掉了中间复杂的ATM层。具体作法是先把IP数据包封装进PPP分组,然后利用HDLC组帧,
再将字节同步映射进SDH的VC包封中,最后再加上相应SDH开销置入STM-N帧中即可。
IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征,形成统一的平面网,
简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于IP组插和兼容的不同技术
体系实现网间互联。最主要优点是可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP over
ATM封装和分段组装功能,使通透量增加25%~30%,这对于成本很高的广域网而言
是十分珍贵的。缺点是网络容量和拥塞控制能力差,大规模网络路由表太复杂,只有
业务分级,尚无优先级业务质量,对高质量业务难以确保质量,尚不适于多业务平台,
是以运载IP业务为主的网络理想方案。随着千兆比高速路由器的商用化,其发展势头
很强。采用这种技术的关键是千兆比高速路由器,这方面近来已有突破性进展,如美
国Cisco公司推出的12000系列千兆比特交换路由器(GSR),可在千兆比特速率上实
现因特网业务选路,并具有5~60Gbps的多带宽交换能力,提供灵活的拥塞管理、组
播和QOS功能,其骨干网速率可以高达2.5Gbps,将来能升级至10Gbps。这类新型高速
路由器的端口密度和端口费用已可与ATM相比,转发分组延时也已降至几十微秒量级,
不再是问题。总之,随着千兆比特高速路由器的成熟和IP业务的大发展,IP over
SDH将会得到越来越广泛的应用。
但从长远看,当IP业务量逐渐增加,需要高于2.4Gbps的链路容量时,则有可能
最终会省掉中间的SDH层,IP直接在光路上跑,形成十分简单统一的IP网结构(IP over
Optical)。显然,这是一种最简单直接的体系结构,省掉了中间ATM层与SDH层,减
化了层次,减少了网络设备;减少了功能重叠,简化了设备,减轻了网管复杂性,特
别是网络配置的复杂性;额外的开销最低,传输效率最高;通过业务量工程设计,可
以与IP的不对称业务量特性相匹配;还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务,尽
量避免缓存,减少延时;由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH复用设备,简化
了网管,又采用了波分复用技术,其总成本可望比传统电路交换网降低一至二个量级!
综上所述,现实世界是多样性的,网络解决方案也不会是单一的,具体技术的选
用还与具体电信运营者的背景有关。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和
网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看,IP over Optical
将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后,这种对
IP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。在相当长
的时期,IP over ATM,IP overSDH和IP over Optical将会共存互补,各有其最佳应
用场合和领域。
6 解决全网瓶颈的手段——光接入网
过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都
已更新了好几代。不久,网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高
度集成和智能化的网络。而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%
以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约
全网进一步发展的瓶颈。目前尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段,如双
绞线上的xDSL系统,同轴电缆上的HFC系统,宽带无线接入系统,但都只能算是一些
过渡性解决方案,唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。
接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,
增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带
来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。 所谓光接入网从广义上可
以包括光数字环路载波系统(ODLC)和无源光网络(PON)两类。数字环路载波系统
DLC不是一种新技术,但结合了开放接口VS.1/V5.2,并在光纤上传输综合的DLC(ID
LC),显示了很大的生命力,以美国为例,目前的1.3亿用户线中,DLC/IDLC已占据
3600万线,其中IDLC占2700万线。特别是新增用户线中50%为IDLC,每年约500万线。
至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视。德国在1996年底前共敷设了约230
万线光接入网系统,其中PON约占100万线。日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技
术,坚持不懈攻关十多年,采取一系列技术和工艺措施,将无源光网络成本降至与铜
缆绞线成本相当的水平,并已在1998年全面启动光接入网建设,将于2010年达到6000
万线,基本普及光纤通信网,以此作为振兴21世纪经济的对策。近来又计划再争取提
前到2005年实现光纤通信网。
在无源光网络的发展进程中,近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络
(APON),这种技术将ATM和PON的优势相互结合,传输速率可达622/155Mbps,可以
提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源,代表了多媒体时代
接入网发展的一个重要战略方向。目前国际电联已经基本完成了标准化工作,预计
1999年就会有商用设备问世。可以相信,在未来的无源光网络技术中,APON将会占据
越来越大的份额,成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向。
7 结束语
从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,完全有理由认为光纤通
信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广,技术更新更
难,影响力和影响面也更宽,势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的
演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对下一世纪
的社会经济发展产生巨大影响。
秋宝宝 2007-7-13 09:46
这是什么时候的文章啊?1999年还是预计的,那还叫发展趋势啊?
babamama 2008-5-23 09:40
不好意思,补上个新鲜的以表诚意:
2008年我国光网络技术趋势展望
光网络的发展依赖市场的驱动,也必须靠技术的发展来支撑。回顾近年来光网络技术的发展,我们从提高容量、进一步智能化、电信级以太网的光传输和光纤到户等四个方面对2008年光网络技术的发展趋势进行分析和展望。
在经历了互联网泡沫、电信低谷和光通信冬天的洗礼之后,互联网、电信网和光通信网又恢复了理性、平稳的增长。2007年6月底我国互联网网民数已达到1.62亿,仅次于美国的2.11亿,排世界第二位。其中我国宽带上网的网民数达到1.22亿。截止到2007年10月,我国的电话用户数达9.02亿,为世界第一。所有这些用户的业务都是通过最基础的光传输网络来实现传送的。
2006年我国电信建设投资达2186.9亿元,比2005年增长7.5%;从2007年前10个月的情况估计,2007年我国电信建设投资会比2006年增长6%~7%,为光网络的发展创造了良好的条件。到2007年9月底,我国敷设光缆总数已达到544.1045万皮长公里,所用光纤超过1亿芯公里,比2006年末增长116皮长公里(27%)。这些数字标志着我国光通信网络建设的稳步增长。
提高容量是光网络发展的首要任务
光通信的最重要特点就是具有几乎用不尽的带宽资源。随着信息社会的不断发展,人们对信息服务的需求量与日俱增,就好象城市里无论怎样修马路却总也赶不上汽车的增长而总是堵车一样,光传输网建设总也赶不上信息业务量增长的需求,因此网民们上网总感到速度太慢。根据中国电信的预测,在未来5年之内,带宽将以每年50%以上的速度增长,到2010年,干线带宽流量将达到50Tbit/s以上,其中97%以上为数据带宽。我们知道扩宽马路和增加道路同样重要,因此提高现有和新建光传输线路的容量是今后光网络发展的首要任务。
提高容量的途径有两个:提高单通道的传输速率和增加通道数。目前应用的DWDM技术,单通道速率以10Gbit/s为主流,波长数最多可支持160波。进一步提高所支持的波长数不是没有可能,但是难度较大。所以,将10Gbit/s升级为40Gbit/s成为非常迫切的任务,或者说40Gbit/s的应用日益急迫。我国通过“十五”科技攻关和“863”项目的支持,已经攻克了40Gbit/s的关键技术,在国际上首次实现了40Gbit/sSDH在G.652或G.655光纤上传送560公里、80×40Gbit/s信号传送800公里,并成功在上海到杭州的光缆线路上建成80×40Gbit/sDWDM系统,从2005年至今,运行良好。
中国电信于2007年9月,在南京到杭州的线路上成功地进行了40Gbit/s的传输试验。这是我国第三次40Gbit/s传输,第一次试验是2004年CERNET在北京至天津之间进行的40Gbit/s传输,第二次试验则是上述上海到杭州之间的80×40Gbit/sDWDM系统。试验本身除了验证40Gbit/s技术的成熟度之外,更是显示了运营商对提高传输容量的需求。另外,随着以太网的速率从万兆向40Gbit/s和100Gbit/s的发展,40Gbit/s的应用甚至更高的速率将是难以阻挡的潮流,我国光通信技术的发展也一定会顺应这一需要。
光网络智能化是重要发展方向
光通信技术近40年的发展历史,主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密,以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要,在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能,即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中,ASON就是典型的例子。目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟,其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s,典型倒换时间远小于50ms,在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例,但是尚缺乏大规模网络的应用经验,特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看,目前的ASON系统还可以支持多种业务,可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力,使其传输容量大大提高,可适应网络的长期发展需求。
基于OTN,即在OTN上面增加控制平面的ASON研究开发已经提到议事日程,目前研发的产品还具有光电两层的交叉能力。电层面的交叉主要是ODUk的交叉,交叉能力可能超过2.56Tbit/s。光层面的交叉主要是波长交叉,由于每个波长的容量可以是10Gbit/s和40Gbit/s,所以交叉容量可以高达6.4Tbit/s~12.8Tbit/s。由于有光电两个层面的交叉,所以整个网络的管理水平必须提到新的高度。基于OTN的ASON的应用还没有经验可循,估计其应用实例会是和基于SDH的ASON的混合应用,否则其连接、调度的通路颗粒太大,不一定能适应网络的需要。而完全基于光层的各种光交换技术,目前仍然停留在实验室阶段,鉴于器件和实际需求等多方面的原因,其具体应用还需要较长的时间。
电信级以太网的光传输将成为热点
由电路型交换向分组型交换演变,是电信网的发展方向。因此,作为电信网主要传输方式的光传输网,其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号,自1973年以太网发明以来的30多年里,以太网本身也经历了一次次改进和变异,有了很大的发展。随着以太网被广泛使用,特别在电信网中使用,它必须适应电信网的要求而发生变化,于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织,都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面,原来为传送电路型信号而建设的光传输网络,也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说,之所以以太网发展为电信级,主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性,提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的,主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。
支持电信级以太网的技术有很多,目前比较流行的主要有三种:T-MPLS、PBT、PVT。实际上被看好的主要是前两种。T-MPLS是基于MPLS技术的面向连接的包传送技术,是MPLS的子集,是将数据通信技术同现有电信网络有效结合的技术。传统SDH在传送分组信号时有一些缺点,难以满足以太网业务需求,MPLS技术可以弥补SDH的不足。但若完全引入复杂的MPLS技术,则会大大提高设备成本和网络复杂度。为适应分组传送需求,须对MPLS技术简化,并跟传送平面关联(比如SDH、MSTP等),从而成为T-MPLS技术。T-MPLS抛弃了MPLS繁复的控制协议族,简化了数据平面,去掉了不必要的转发处理,并增加了保护倒换和OAM功能。T-MPLS与它的客户信号和控制网络是完全独立的,所承载的客户信号可以是IP/MPLS,也可以是以太网。T-MPLS的连接具有较长的稳定性,这使它可具有传送网络所必备的保护倒换和OAM等功能特性。T-MPLS技术由数据平面、管理平面和控制平面三个相关平面组成,现在ITU-T正在制订T-MPLS的相关标准,当前仅规范了T-MPLS的传送平面和数据平面部分功能,还需进一步研究T-MPLS的多播、保护、OAM等功能,管理平面和控制平面也需进一步规范。
PBT(ProviderBackbone-Transport)技术源自IEEE802.1ah定义的运营商骨干网桥接PBB(ProviderBackbone Bridge),即MAC-in-MAC技术。MAC-in-MAC是基于MAC堆栈的技术,或者说MAC嵌套技术。用户MAC被封装在运营商MAC之中作为内层MAC加以隔离,增强了以太网的扩展性和业务的安全性。PBB引入了I-TAG,更适于与其它的技术如MPLS互通。PBT主要具有以下特点:
(A)基于MAC-in-MAC而不完全等于MAC-in-MAC,它主要通过网管和控制进行配置,使电信级以太网中的以太网业务事实上具有连接性,以便实现保护倒换、OAM、QoS、流量工程等功能;
(B)使用运营商MAC加上VLANID进行业务转发,使电信级以太网受到运营商的控制和管理而隔离用户网络;
(C)基于VLAN关掉MAC自学习功能,避免广播包泛滥,重用转发表而丢弃一切在PBT转发表中查不到的数据包。
PBT技术已经得到一些运营商的认可,ITU-T文稿中也有对PBT技术规范的提议,具体情况还要看进一步的发展。T-MPLS已经有了一系列的ITU-T建议,并正在开发更多的建议。由于其有电信背景,并基于现有的传输技术,估计今后会有一定的发展前景。
光纤到户2008年将开始提速
日本是最早发起和部署光纤到户的国家,在U-Japan计划的牵引下,FTTH发展很快,以NTT为首的各个运营商,积极推广FTTH。2007年6月底,FTTH用户已经达到966万户,到第三季度已超过了1050万户,日本MMRI预计,日本在2009年的光纤到户用户将达到2175万。韩国紧随其后,政府在2003年开始制定“IT839战略规划”,最终实现u-Korea的目标。2007年底FTTH用户可达到451.5万户,计划2015年达1000万户。目前,北美FTTH用户覆盖数已经突破600万,使用FTTH的用户达到200万户。欧洲的法国、西班牙、瑞典、意大利、丹麦、荷兰和挪威等国都在积极发展FTTH。2006年欧洲拥有250万FTTH用户。根据市场调研公司Frost&Sullivan最新的欧洲FTTH市场研究报告预测,2012年欧洲的FTTH用户有望达到1400万户。根据Lightreading 预计:全球光纤到户到2011年可达到8600万户。我国各省、市、自治区均有FTTH的试点、试运营和商用网络,在高档住宅区、普通住宅、商业中心区、普通写字楼、网吧、农村信息化等方面均有应用。目前国内FTTH用户已超过10万户,到2007年底,我国FTTH用户达到15~20万户。
目前,光纤到户的技术已经比较成熟。最早成熟的是APON,由于ATM网络的发展不被看好,因此,我国基本不用APON。EPON技术以GEPON为主,比较成熟,互联互通性能好,价格低,芯片和光器件供给充足,是目前FTTH的主流。GPON相对滞后,价格也比较高,几次测试状况都不很理想,但基本可进入试用。WDM-PON尚无标准,方案各一,业界对什么样的PON可以称为WDM-PON也还存在争议。EPON、GPON标准先后成熟,正在研究开发10GEPON、10GPON标准。总之,FTTH在技术上没有什么大的障碍。
除了技术之外,业界比较认同的推动我国光纤到户发展的主要因素主要有三个:业务需求、成本和行业监管问题。
业务需求主要看用户对宽带业务的需求水平是否已经超过了金属线接入技术所支持的能力。只要有成熟的宽带视频业务推出,又有丰富的内容可供选择,人们对视频的要求会越来越高,永无止境。而FTTH是最适宜于支持宽带视频及其互动业务的技术,任何金属线接入技术都无法与之比拟。此外,当前家庭网络(智能家居或数字家庭等)也在开始发展,而以FTTH为基础的家庭网络最容易实现,家庭网络(智能家居)可以给人们带来新的生活和工作模式。家庭网络将从高档消费家庭向普通家庭扩展,家庭网络的发展又会促进FTTH的普及与发展。
成本问题比较敏感,也比较复杂。涉及初期建设成本、运营维护成本和用户使用费等。初期建设成本和FTTH的普及推广有着密切的互动关系,低成本利于推广,大规模推广又会使成本迅速降低。而FTTH的运维费用较低,一般为金属线接入运维费用的三分之一。用户使用费涉及资费策略问题,由于提供的带宽大大高于金属线接入,使用费略高,用户应该能够接受。根据日本的数据,USEN公司的FTTH包月费仅2980日元,只相当于3~4盒便当(盒饭)的支出。如果我国的FTTH用户使用费也采取类似的资费水平,则大部分用户是容易接受的。
FTTH是实现“三网融合”的最佳方式,但是三网融合又受到行政体制和行业监管的限制。行业监管涉及体制与管制等方面有关政策性很强的问题,相当复杂,难以在短时间内有大的突破。然而国家和政府已经在考虑这方面的问题,例如在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中就提出:“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设.推进‘三网融合’”,而且随着今后“电信法”的发布与实施,在这方面会有法可依。目前为了推进FTTH的发展,不一定一下子全面解决三网融合的问题,可以先制定FTTH有关的发展政策,推动宽带业务的健康发展,使FTTH快速发展,为三网融合创建一个良好的基础平台。
国内外有关光纤到户的标准开发进展都很快。国际标准组织,如ITU-T、FSAN、EFM、IEEE、IEC等都开发制订了与FTTH有关的标准,目前已经发布的有25个。国内有关光纤到户方面的标准结合中国特色,有自己的体系。共分四个层面。第一层面是YD/T1619-2007宽带光接入网总貌,该标准规定了宽带光接入网的位置与定界、功能参考模型、分层结构、物理参考配置和应用类型、业务支持能力与接口、组成与功能要求、QoS功能框架、安全和认证功能、光纤传输技术、性能参数及要求、定时与同步要求、网管及操作维护框架要求和运行环境要求。第二层面是YD/T1636-2007光纤到户(FTTH)体系结构和总体要求,该标准规定了光纤到户(FTTH,FiberTo The Home)的体系架构及总体要求,包括FTTH系统的体系架构、网络拓扑、支持的业务类型、实现技术与要求、性能指标要求以及运行和维护要求等,概要地规范了FTTH用光缆及线路辅助设施的基本要求。第三层面是系统与设备方面的标准,已发布9个,在研8个。第四层面是接入网用光器件方面的标准,已经发布的有11个,在研6个。
目前,中国电信已经完成了FTTH试点、测试、选型,进行了集采,首批达4万线,并于2007年12月,在武汉召开“光进铜退”工作座谈会,提出了2008年在全集团大规模推进光进铜退的思路。中国网通也进行了FTTH试点、测试、选型和集采。10月8日,中国网通香港上市公司发布公告称,将投入150亿元实施部分地区光纤到户,预计在3~5年内建成。中国移动也实现了FTTx的多种应用。青海油田一次规模应用超过1万户。武汉市政府下发文件,确定2007年实现5万户,2008年10万户,2010年达50万户。可见光纤到户已具备推广应用的基本条件,2008年要开始发力。要使FTTH在我国规模应用,政府应该有明确的导向,应该对全国的信息化有一个战略的考虑(例如类似日本的U-Japan计划),在方向上予以提倡,在投入上大力支持,在政策上给予优惠,充分调动各方面的积极性。有目前这样良好的基础,FTTH一定能在我国得以迅速普及推广。
光网络技术的进步一直没有停止过,除了上面提到的几方面之外,还有许多技术值得我们关注。例如,适宜我国大节点之间高速直达和西部人口稀少开阔地区的超长距离(1000km以上)传输技术、适宜岛-岛或陆-岛之间及电力部门应用的超大跨距(300km以上)传输技术、100Gbit/s以太网传送技术等,都是很有使用价值、具有实际意义的。总而言之,2008年将是我国光网络技术得到更大发展的一年,今后我国的光通信技术将保持在国际先进行列,为打造我国的电信强国做出应有的贡献。