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城市住宅光纤到户方案对比:4种接入方式特点详解

我国光纤到户(FTTH)技术的发展和应用正在逐步推进,其目标市场主要集中在城市住宅小区。这些小区的特点包括高住户密度、配备通信机房、已铺设小芯数光缆等。然而,FTTH技术的推广并非一帆风顺,面临着诸多挑战和选择。
目前,主流的FTTH接入技术方案主要有两种:无源光网络(PON)和有源光网络(AON)。PON以其无源网络结构、节约光缆资源等优势备受关注,但在实际应用中却遭遇诸多难题。例如,理想布局需要大量增加光缆铺设,配线节点分散导致维护困难,用户选择受限等。相比之下,AON技术因其成熟、成本低、网络结构简单等优势,在高密度住宅小区中更具可行性。
AON的点对点(P2P)组网方式,能够轻易提供高带宽接入,支持三网合一,且设备端口利用率高,维护管理便捷。更重要的是,AON技术容许用户自由选择运营商,促进市场竞争,保障用户利益。
然而,FTTH技术的发展还需理性看待。盲目追求全业务接入存在技术风险,尤其是在PON技术尚不成熟、设备成本高的情况下。现阶段,光纤与铜质缆线共存是更为稳妥的选择。初期可采用AON技术实现宽带接入,而CATV和传统电话仍采用现有缆线,待技术成熟且成本降低时,再逐步升级光纤设备,实现全业务接入。
此外,对FTTH网络建设的高投入也应持发展眼光。光缆价格已低于铜缆,且寿命长,长期看更具经济性。光纤网络的可靠性和可管理性也远高于铜线网络,日后维护成本更低。综合考虑光缆折旧、维护成本和用户接入率等因素,FTTH光纤网络的投资收益实则更高。
总之,FTTH技术的发展需科学规划,理性选择技术方案,逐步推进,方能实现高效、经济的宽带接入,提升用户体验,推动信息化社会的进步。

我国光纤到户(Fiber To The Home——FTTH)目标市场特点
目前,我国 FTTH 主要目标市场无疑是大中小城市住宅小区的住户,城市住宅小区一般为花园式住宅
小区,其突出特点是:
1、住户密度高,单一花园住宅小区一般有 500—3000 住户,有些甚至是上万个住户;
2、住宅小区(包括商业大厦)一般配备通信机房,用于安装整个小区通信接入设备和线路交接,这
种配置是电信运营商相互竞争和多种电信业务综合接入的需要,机房到用户距离普遍小于 1km;
3、主要电信运营商和有线电视运营商普遍都已铺设小芯数(一般为 4 到 12 芯)光缆到住宅小区或商
业大厦的机房;
4、小区内住户通信和 CATV 接入线缆资源归属各运营商所有。我国 FTTH 目标市场另一特点是电信业
务提供存在行业壁垒:电信运营商不容许经营 CATV 业务,而且这一现状在未来相当一段时间无法改变。
 
我国现行的 4 种 FTTH 接入技术方案,包括 3 种无源光网络(PON)接入技术方案和 1 种有源光网络(P2P)
接入技术方案 


第一种理想无源光网络(Passive Optical Network——PON)网络结构与分布,如图 1 所示。


其主要特点是:光线路终端(Optical Line Terminal——OLT)置于电信运营商中心机房,无源光分配器
放置(Splitter)尽量靠近用户端的光网络单元(Optical network Unit——ONU)。


OLT 与 ONU 之间的距离等于电信运营商中心机房到用户的距离,与目前固定电话的接入距离相仿,一
般为几公里,Splitter 距 ONU 一般为几十米到几百米。PON 的这种结构和布局突出体现了 PON 的优势:
1、从中心机房至用户的整个网络为无源网络;
2、大量节约中心机房至用户的光缆资源;
3、因为是一点对多点,精简中心机房设备数量与规模,减少中心机房配线数量。 


第二种无源光网络(PON)在住宅小区的理想布局,如图 2 所示 

OLT 置于电信运营商中心机房,根据 Splitter 尽量靠近用户原则,Splitter 放置于楼层配线箱。很显然,
这一理想布局能突显 PON 的固有优势,但将不可避免带来以下问题:
1、从中心机房至小区需要高芯数光缆,如 3000 户小区,按 1:16 分支比计算,需要近 200 芯的光缆,
而目前一般只有 4-12 芯,增加铺设光缆非常困难;
2、用户无法自由选择运营商,只能选择单一电信运营商提供的服务,不可避免出现单一运营商垄断
业务情形,不利于多运营商的竞争,用户利益无法得到有效保障;
3、无源光分配器置于楼层配线箱将使配线节点非常分散,导致放号、维护和管理非常困难,甚至几
乎不可能;
4、无法提高网络设备及其接入端口的利用率,因为在单一 PON 的覆盖范围内,用户接入率很难做到

100%。 
 
第三种无源光网络(PON)在住宅小区的现实布局,如图 3 所示。

OLT 和 Splitter 均放置在小区机房里。这种现实布局优点是:
1、中心机房至住宅小区只需要低芯数光缆,现有光缆资源就能满足需要;
2、整个住宅小区接入线路均在小区机房配线,容许用户自由选择不同电信运营商,对电信运营商而
言网络非常容易放号、维护和管理;
3、由于接入设备和配线架同在小区机房,无疑显著提高设备端口利用率,接入设备可以根据接入用
户数增加而逐步扩容。
但这种现实的布局也有其明显的缺点:首先,丢弃 PON 的网络结构是无源网络的大优势,中心机
房至用户网络还是有源网络;其次,并没有因为 PON 而节约光缆资源;再者,PON 设备成本高、网络结构
复杂。 


综上所述,国扬通讯认为 PON 在住宅小区 FTTH 应用中存在矛盾的两面: 1、按 PON 的理想网络结构和布局固然可以发挥其原有优势:从中心机房至用户的整个网络为无源网
络,大量节约中心机房至用户的光缆资源,精简中心机房设备数量与规模;但同时也带来几乎无法接受的
缺点:须要大量增加铺设光缆线路;配线节点分散,放号、维护和管理异常困难;用户无法自由选择运营 商,不利于多运营商的竞争,用户利益无法得到有效保障;网络设备及其接入端口利用率低。 2、而如果采用无源光网络(PON)在住宅小区的现实布局,现有光缆资源就能满足需要,小区机房统
一配线,非常容易放号、维护和管理,用户可以自由选择运营商,显著提高设备端口利用率,但同时也丢 弃了 PON 是无源网络和节约光缆资源这两大优势,就目前还必须忍受 PON 设备成本高、网络结构复杂等 劣势。
 
第四种小区有源交换光网络(Active Optical Network——AON)的点对点(P2P)接入技术。
  很明显,PON 的优势在高密度住宅小区中荡然无存。在目前 PON 技术不十分成熟,而且设备价格居高
不下情况下,我们认为 FTTH 接入选择 AON 技术更为科学和可行,因为:
 小区普遍设有机房;  AON 的 P2P 技术成熟、成本低,能轻易提供 100M 或 1G 的带宽,与现有计算机网络实现无缝链接;  无需增加铺设中心机房至小区的光缆;  网络结构简单、建设和运营维护成本低;  集中在小区机房配线,易于放号、维护和管理;  容许用户自由选择运营商,有利于多运营商的竞争,通过竞争用户利益能得到有效保障;  设备端口利用率非常高,可以根据接入用户数增加而逐步扩容。
 
 

 如图4 所示,是典型基于 AON 的 FTTH 网络结构,

从电信运营商中心机房至小区机房沿用目前已有的
低芯数光缆,在小区机房放置交换系统,从小区机房至用户端采用点对点(P2P)组网方式,接入设备和配
线架统一放置小区机房,整个网络采用技术成熟、成本低廉的以太网协议。AON 的点对点 FTTH 网络是目
前在日本和美国普遍采用的 FTTH 接入技术,在目前全球 500 万线的 FTTH 用户中,95%以上采用有源交换

的 P2P 技术。其突出优势有: 
 高带宽:轻易实现稳定双向 100M 宽带接入;
 可以支持 Internet 宽带接入、CATV 接入和电话接入,在接入网实现三网合一;
 支持未来可预见的新业务:可视电话、VOD、数字影院、远程办公、在线展览、电视教育、远程
医疗、数据存储及备份等等; 
 网络结构简单、技术成熟、接入成本低;
 只有小区机房是有源节点,集中机房配线,降低维护成本,提高设备端口利用率;
 容许用户自由选择运营商,有利于电信运营商的相互竞争;
 有效节约中心机房至小区的光缆资源,无需增加铺设中心机房至小区的光缆。
  我们认为 FTTH 接入选择 AON 技术更为科学和可行,还因为 PON 在标准和技术上发展存在不确定性:
 
 标准刚刚出现,多种版本(EPON&GPON),标准的竞争对未来推广存在不确定性。
 相关器件须要 3-5 年的标准化和成熟过程, 在未来 3-5 年内难与目前以太网 P2P 器件在成本上
和普及上相竞争。
 PON 的光电器件造价高昂:高功率、高速突发性收发;目前光电器件远无法满足生产低成本 PON
系统要求。
 目前国外 EPON 的设备平均售价一线为 1000—1500 美元。
 
重视 FTTH 技术风险,切忌盲目要求支持全业务接入
  很多用户动轧要求 FTTH 支持全业务,要求同时支持宽带上网、有线电视(CATV)接入和传统固定电
话接入,即所为三网合一接入,希望实现 FTTH 接入技术一步到位。我们认为,能支持宽带上网、有限电视
(CATV)接入和普通固定电话接入固然理想,但这实际上存在巨大技术风险。
  目前全球 500 万线的 FTTH 用户中,97%以上的 FTTH 接入网络只提供 Internet 宽带接入业务,因为 FTTH
提供传统固定电话成本远远高于现有固定电话技术成本,而且利用光纤传输传统固定电话还存在电话供电
问题。虽然 AON、EPON 和 GPON 都支持三网合一接入。但 EPON 和 GPON 标准刚刚颁布,技术成熟尚需时
日,EPON 和 GPON 这两种标准相互竞争对未来推广也存在不确定性,而其一点对多点的无源网络结构并不
适合中国高密度住宅小区应用,再者,EPON 和 GPON 相关器件至少须要 5 年的标准化和成熟过程,在未来
5 年内难与目前以太网 P2P 器件在成本上和普及上相竞争,目前光电器件远无法满足生产低成本 PON 系统
要求。由此可见,在现阶段盲目追求利用 EPON 或 GPON 的 FTTH 全业务接入将不可避免带来巨大的技术风

险。 
  在接入网上,光纤替代各种铜质缆线是必然趋势,但一夜之间光纤就彻底替代铜质缆线,所有业务都
通过光纤接入是不现实的,也是无法想象的。任何技术的进步和应用都是循序渐进的,FTTH 也不例外。因
此在 FTTH 发展和推广初期,光纤与铜质缆线共存是必然的,光纤与铜质缆线的共存能使用户和电信运营商
有效避免 FTTH 的技术风险。首先,可以在初期采用 AON 接入技术低成本实现 FTTH 的宽带接入,而 CATV
和传统固定电话仍然采用同轴线和双绞线接入,对别墅区也可以低成本通过光纤同时实现 CATV 接入,免铺
同轴线;其次,目前我国电信业务提供存在行业壁垒,电信运营商不允许经营 CATV 业务,反之 CATV 运营
商不许经营传统电信业务(如电话),而且这一现状在未来相当一段时间内无法改变,因此单一运营商无法
在 FTTH 接入网络提供三网合一业务;再次,由于光缆寿命可以达 40 年,而铜质缆线一般为 10 年,因此当
铜质缆线因寿命出现通信质量下降时,不需再铺设任何缆线,只需升级光纤设备,就可以提供原铜质缆线
提供的业务,实际上,任何时候只要技术成熟且成本能够被接受,就可以随时升级光纤设备,及时享受 FTTH
新技术带来的便捷和高带宽。
  综上所述,目前选择光纤与铜质缆线共存,采用 AON 的 Fiber P2P 的 FTTH 实现 Internet 宽带接入,CATV
和传统固定电话仍然采用同轴线和双绞线接入,能有效避免 FTTH 技术风险同时,尽早享受 FTTH 新接入技
术带来的便捷和高带宽,而在技术成熟且成本能够被接受,同时行业壁垒消除的时候,可以随时升级光纤
设备,实现 FTTH 全业务接入。
 
用发展眼光看 FTTH 网络建设的高投入
  人们一提到光纤通信,往往联想到其高成本,潜意识认为 FTTH 网络建设一定是高投入,而缺乏理性和
发展的眼光分析 FTTH 投资效益。这种光纤网络必然是高投入的潜意识主要表现在:错误认为光缆价格高,
光缆铺设施工难度大且成本高,日后光纤网络管理维护成本高,光纤网络初期投资高。
  就在3 年前,光缆价格确实比铜缆价格贵,但今天,随着光纤生产技术的成熟和普及,光缆的市场价
格(每芯每米只需几毛钱)已低于普通铜质缆线的价格,而且由于生产光纤的材料是大自然中用之不尽取
之不竭的二氧化硅,其价格仍然会随时间推移继续下降,而铜质线缆则相反,随着铜材料的消耗其价格将
随时间推移而上涨,光缆价格高于铜质缆线价格的时代已一去不复返。
  无可置疑,光缆铺设施工难度较铜质缆线大且成本也较铜质缆线高,但这主要是施工的成本,我们知
道,线缆埋设和架设是劳动密集型工作,在我国劳动力价格非常便宜的情形下无疑不是突出问题,再说,
由于光缆寿命可以达 40 年,而铜质缆线一般为 10 年,光缆不需要定期更换和再铺设,可以一劳永逸,从
发展的眼光看一次光缆铺设成本无疑远低于多次铜质缆线铺设的成本。
  通信网络日后维护成本取决于网络的可靠性和可管理性,由于光纤通信具有不受电磁场干扰、通信内
容绝对保密、几乎没有极限的带宽,尤其是光纤连接头的可靠性远比铜线连接头(如 RJ45 连接头)高,这
些优势确保了 FTTH 光纤网络比一般铜质缆线组成的网络可靠性要高的多,同时光纤传输距离远,在同样的
物理需求和网络功能需求下,在结构上宽带接入的 FTTH 光纤网络一定比铜线网络简单,网络简单无疑也就
更好管理和维护,显而易见,在日后维护管理支出方面,光纤网络应普遍低于铜线网络。
  就目前设备价格而言,与传统宽带接入技术相比,建设 FTTH 接入网络初期投入确实稍高一些,但在分
析投资效益时,如果把光缆 40 年折旧,FTTH 光纤网络更低的日后维护管理成本,和 FTTH 光纤网络比铜线
网络更高的可靠性多所带来的更高用户接入率等因素同时考虑进去,我们将发现光纤网络比铜线网络具有
更高的投资收益。
  可见,以发展的眼光、科学理性地分析 FTTH 投资效益显得非常重要。
  

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