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FTTH的发展及应用前景展望

朱宇杭  江苏通鼎光电股份有限公司
 
        【摘要】近几年,随着互联网业务的快速发展,宽带接入技术不断进步,我国的光纤光缆行业迎来了高速发展的时期;光纤光缆销售收入连续多年保持了两位数以上的增长,尤其是3G的启动、FTTH的推进以及三网融合、物联网的建设、光通信基础设施建设的发展,都为光纤光缆行业带来了难得的市场机遇。特别是,近几年来,FTTH接入方式得到广泛应用,展示了FTTH广泛的应用前景。
        【主题词】互联网  宽带接入  FTTH  PON  G657光纤  蝶形光缆
 
一、引言
        光纤到户(FTTH)早在上个世纪末就被提了出来,但由于当时技术不成熟、使用成本太高、网络不健全等原因而无法进行大规模应用和推广,当今随着互联网宽带技术的快速发展,生活品质的不断改善,对资讯的需求不断增加,FTTH又重新成为发展的热点;在国际经济大环境下,铜作为一种国际稀缺资源,长期处于高价位,给FTTH的发展提供了良好的契机;在“光进铜退”理念的推动下,FTTH的发展速度有超过电缆的趋势。目前,韩日美欧等很多发达国家FTTH已经得到了广泛的运用;在我国,在国家政策的扶持引导下,近几年来FTTH也得到了长足的进展。
 
二、FTTH发展历程
        FTTH (fiber to the home),亦称为“光纤到户”,是指光纤向用户的进一步延伸,光纤直接接入用户住宅或办公室内,接入网内的分支段光纤只连接一个用户的一个端口或几个端口。狭义的FTTH也可以称为FTTO/FTTD (fiber to the office/ desk)。广义的FTTH还可以是FTTP (fiber to the premise),光纤到用户所在地,它包括FTTB (fiber to the building)、FTTC (fiber to the curb)以及狭义的FTTH。
        总体来说,目前应用于FTTH的系统技术主要有三种,它们分别是基于SDH的多业务传送技术(MSTP)、多业务的无源光网络技术和多业务点对点光端机(MC)。
        FTTH发展初期,在FTTH用户较为分散、用户密度较低的地区,P2P/MC技术有一定的市场空间。PON的树状网络拓扑与环形骨干网络配合较为有利,是光纤进入用户驻地最有效的网络解决方案,节省了大量骨干光纤资源;从长远发展来看光纤接入是一种理想的选择,适合大多数用户的普遍接入,市场潜力巨大。当然,用于FTTH的PON技术在业界也存在着EPON和GPON技术之争,EPON技术不完美、标准不完善,但成本低、产业链相对完整,而GPON技术完美,标准完善,但成本高、产业链不完整,就目前而言,EPON技术因为支持的厂家多,成本相对便宜,占据了市场主导,但长期来看,一旦技术难点攻克,GPON成本优势凸显后将极具发展潜力。
 
三、国外FTTH发展及应用
        从国外FTTH发展的总体历程来看,发展最快、技术水平最高的首推日韩等国;欧洲相对保守与滞后,美国经过长期观望后已经进入相对稳健的发展阶段。从全球范围来讲,用户数最多的5个国家或地区分别是:中国大陆、日本、韩国、美国和台湾,这5个地区的用户数占全球总数的90%。G20则从去年的7个经济体成增长为今年的8个,排世界FTTH发展的前列(见下图表)。

名称
2009年
2010年
国家数量
23个
26个
中国排名
第16位
第21位
阿联酋排名
第10位
第4位
俄罗斯排名
第17位
第12位
葡萄牙排名
第22位
第17位
中国FTTH普及率
2.1%
2.5%
韩国FTTH普及率
52.15%
53.5%
世界上FTTH普及率及排名情况
全球FTTH用户数
        依据国际研究机构Point Topic所公布全球宽带统计调查数据显示,至2010年第四季度止, 全球共有FTTH 用户7500 万(IDATE的数据是6100万)。2010年新增1800百万用户,大部分在中国。81%的FTTH用户在亚洲,约5863万。据GIA预测,到2015年全球FTTH用户将达到1.839亿户(IDATE的数据是2.27亿)。IDATE公司预计:2015年全球FTTH/B家庭覆盖数预计将接近4.93亿。
②日本FTTH的发展
        日本引领全球FTTH发展的潮流,成为FTTH发展最快的国家,早在上世纪90年代初就开始了FTTH的商用试验,2002年后进入了小规模商用。截止到2004年底,全日本FTTH已达280万用户;日本FTTH成功发展经验是:日本政府为实现E-Japan计划,政府以财政补贴、减免税收等各种手段引导、鼓励运营商参与FTTH建设,从国家战略高度有力地推动了FTTH的快速发展;相关技术的重大突破也保证了FTTH网络部署的顺利进行。
③韩国FTTH的发展
         2010年FTTX普及率超过53.5%,世界排名第一;2010年底FTTX用户数达980万,世界排名第三。
        韩国政府在2003年开始制定“IT839 战略规划”,计划逐步发展用 FTTx 替代原有的DSL网络,最终实现U-Korea的目标。韩国于2004年提出了为期6年的 BCN (Broadband Convergence Network)计划,计划投入804亿美元,建设遍及全国的通信网络,全面实现FTTH的全覆盖。韩国早在2006年已经开始在国内推广FTTH商用服务。
④美国FTTH的发展
        美国作为世界上最大的宽带接入市场,截止到2005年二季度,总用户达到3820万,美国联邦通信委员会(FCC)通过制定了一系列政策促使所有美国人都能获得宽带接入;宽带接入正成为美国普遍服务的一个目标。美国宽带接入早期的带宽接入是以ADSL为主,自从FCC颁布了“FTTH的接入网不必向竞争对手开放”的政策之后,美国的三大电信运营商Verizon、SBC和Bellsouth对FTTH表现出极大的兴趣并致力于大力推动。截止2010 年12 月已经有2064万个家庭通达光纤,占北美家庭数的20%;超过700 万的家庭用光纤连接到互联网、电话和CATV等业务;2010年北美宽带用户的下行速率平均增长了34%。
⑤欧洲FTTH的发展
        欧洲多国早在上世纪80年代时就开始着手部署FTTx。由于诸多因素限制,发展一直较为缓慢。直到2002年底,才得到较快的发展。2004年欧洲敷设了约50万FTTH用户,大多数FTTH项目都属于试验或小规模试用阶段。 2010年,欧洲FTTH用户覆盖增速上升;欧洲(包括俄罗斯)有近810万FTTH/B用户;FTTH/B家庭/建筑物覆盖数近3300万;如果不包括俄罗斯在内,FTTH/B用户数为390万,FTTH/B家庭/建筑物覆盖数为2230万。
 
四、国内运营商FTTH试点状况
        我国在 “863”高科技计划的推动下,在“十五”期间开展了对EPON技术的研究,2004年随着“863”EPON项目的完成,国家建立了光纤到户的试验网络。国内三大运营商先后在FTTH项目上进行巨额资金投入进行开发建设;
        中国电信:在2005年3月在商用网络开通和FTTH设备全面测试的基础上,分别在“北上广武”等地开展了试点工作。其中武汉紫松花园就是一个典型代表,该试验点于2004年建成,400多用户,采用EPON技术,能向用户提供POTS、VoIP、互联网接入、IPTV等电信业务,同时为广电模拟CATV及数字电视业务提供接入。
        中国网通:在北方为2008年奥运会进行FTTH积极筹划,而在南方则以杭州信息港为代表。杭州信息港有网通、广电背景,网通提供城域网及接入网,广电提供节目,在小区以FTTx LAN方式向用户提供各种业务,目前杭州信息港正准备进行FTTH代替FTTx LAN试验,初期规模几十户,采用EPON设备积极推进FTTH。网通在北京等地的商务中心区以及高档住宅区布点试验的同时,也正在进行FTTH设备的全面测试。
        中国移动:也在探索如何利用其基站光纤传输能力,为大企业用户、公共服务场所等提供类似光纤到户的服务方式,扩大服务范围,抢占高端客户群。
 
五、我国FTTH产业发展前景
        与世界上其他国家相比,我国FTTH产业进展相对缓慢,但已展现出良好的发展势头。从2007年下半年至今,我国已进行了为期三年多的以FTTB模式为主的FTTx网络建设,不过FTTB只是过渡阶段模式,FTTH才是最终的发展方向;基于技术成熟和成本下降的趋势,以FTTB为主的建设模式即将会被以FTTH为主的建设模式所取代。而网络转换系统装置、光纤光缆技术发展及成本是制约FTTH大规模建设的重要因素,直接影响到FTTH的综合成本和网络部署速度。
        随着用户对网络带宽、稳定性需求越来越高和我国积极发展IPTV(网络电视)等业务需要,ADSL等现有接入方式的带宽已经不能满足需要,如远程学习、视频点播(VOD)、数字电视(SDTV)等视频业务均要求在7Mbit/s以上的带宽,而高清晰度数字电视(HDTV)则需要20Mbit/s的带宽,因此FTTH在我国将有极大的发展空间。
        我国3G牌照的发放进一步加快了FTTH产业的发展。发展3G也就是从移动接入着手来提高宽带普及率。宽带普及的结果必然使网络的流量大大增加,对光纤骨干网的容量需求将大大增加,这将意味着电信运营商需要进一步扩建光缆线路。所以,我国3G发展对我国光纤光缆行业的发展具有积极的促进作用。
 
六、我国FTTH发展情况
        在“十二五”政策的指引下,下一步我国将大力推进“三网融合”;所谓三网融合是指将现有的电信网络、计算机网络及广播电视网络相互融合;逐渐形成一个统一的网络系统,从而由一个全数字化的网络设施来支持包括数据、话音和视像在内的所有业务的通信系统。
1、FTTH的发展现状:
        2010 年我国FTTx 用户已超过3300万户,成为全球FTTx 用户数增长最多的国家;在2009 年FTTx 快速发展的基础上,2010 年各运营商继续加大了FTTx 的投入,除中国电信250 万线的EPON 集采和中国联通的1100 万线EPON 集采外,中国移动也积极推行FTTx,解决行业用户、高ARPU 值用户、移动营业厅、高档商业楼等的光纤接入问题;中国电信在“十一五”期间积极推进“光进铜退”,共退出铜缆6500万线对公里,光纤网络实现规模部署。无源光网络(PON)宽带端口数占比24%,光纤入户(FTTH即接入带宽达到100M以上),覆盖家庭数1000万。
        中国电信的光纤在商务楼宇方面基本实现全覆盖;南方农村行政村通光缆比例接近70%,乡镇已经基本实现光缆全覆盖。
2、“十二五”发展规划纲要:
        十二五期间,我国将构建下一代信息基础设施,从而实现全国性的“信息高速路”。统筹布局新一代移动通信网、下一代互联网、数字广播电视网、卫星通信等设施建设,形成超高速、大容量、高智能国家干线传输网络。引导建设宽带无线城市,推进城市光纤入户,加快农村地区宽带网络建设,全面提高宽带普及率和接入带宽。
        工信部相关负责人透露,“十二五”期间,我国将加快光纤宽带网络建设,投行预计未来三年国内三网融合及宽带光纤接入的投资将达6000-7000亿元。
3、运营商试验情况
        中国电信:“宽带中国·光网城市”工程
        中国电信将用三年时间实现所有城市光纤化。城市地区,2011年计划新增光纤入户(FTTH,即接入带宽达到100M以上)达到3000万个家庭,累计覆盖4000万家庭;南方城市(含县城)实现8M接入带宽全覆盖,20M覆盖率达到70%;东部发达城市和中西部省会城市20M覆盖率达到80%以上。2013年对南方城市(含县城)的所有家庭客户均可提供20M接入,光纤入户覆盖达到8000万户。“十二五”末,南方城市地区实现家庭和政企用户光网全覆盖,光纤入户超过1亿。
中国电信:2011年中国电信PON设备招标1900万线,电信现网PON端口数已超过6000万线。FTTH用户覆盖数957万户,实装数79万;加上家庭网关,市场规模达25亿元规模。
        中国联通:继续加大宽带建设力度,继2009年集采PON设备1130万线之后,又于2010年9月集采1500万线。现网的PON端口数已超过3500万线;市场规模达25亿元左右,是FTTH建设启动以来,招标规模最大的一次。2011年联通宽带及数据网络计划投资187.5亿元,占全部投资的25%,足可见固定宽带网络对联通的战略重要性。
        中国移动2010年PON的建设量为600万线。主要利用基站回传的光纤实现各种场景的应用。
4、发展潜力巨大
        我国第28次《中国互联网络发展状况统计报告》表明:近5亿网民是FTTH的重要潜在客户,“资费高”等制约网民上网因素的影响力在下降。

        此外,我国FTTH的发展还存在以下多重利好因素:
        A、 家庭上网用户近4亿,大多数网民将是FTTH的主要潜在客户。
        B、 上网习惯促进FTTH发展,在家里上网的网民会对FTTH感兴趣,而2011年6月,第28次《中国互联网络发展状况统计报告》调查表明在家上网的网民比重已超过90%。
        C、 政策支持FTTH发展:据知情人士透露,工信部为了响应和支持去年国务院13号文件精神,最近拟定出台关于进一步开放鼓励民营资本进入基础电信运营市场的方案。
据报道, 12个三网融合试点地区的有线电视网络运营商与电信运营商的“双向进入”交叉申报已进入最后审批程序。国务院三网融合工作协调小组办公室将在今年下半年确定下一阶段试点推广方案,有望在今年年底或明年年初将试点范围扩大到全国所有的省会城市。
        D、 我国FTTH发展前景乐观
        根据OVUM欧文的研究,中国是当今最大的FTTx设备消费者,而且现况还会继续维持下去。中国在2011年之后将继续主宰全球FTTx 市场。预计中国FTTx用户数将会在2016年达到1亿,数量超过当时全世界用户的50%。
5 、FTTH用光缆型号的选用
        蝶形光缆不仅具有尺寸小、重量轻、易于安装布放等特点,还可以有效节约施工成本,节省管道空间,得到了网络运营商的青睐,成为FTTH运营商的首选光缆;实践证明,蝶形引入缆已经得到了国内三大运营商的一致好评,并得到了广泛的运用。
        作为FTTH方案中一部分,对光缆部分的要求比较高;由于国内外的FTTH运营商在开发方案,对旧小区进行入网改造时,很多要利用现有的管线资源,就要求光缆的尺寸规格要小,弯曲半径要小,性能更加稳定;尤其是对光缆的抗弯曲性能,要求这种引入缆的弯曲半径要达到15mm,甚至更小;为此需要采用新型的弯曲不敏感光纤G.657光纤;根据使用场合和敷设环境的不同,FTTH最常用的引入型蝶形光缆主要有以下几种型号:

          
         蝶形光缆                自承式蝶形光缆          管道式蝶形光缆
        蝶形光缆由于其安装敷设场合的不同,在光纤的选取上,通常会优先选取弯曲不敏感光纤,即G657类光纤,此类光缆具有弯曲半径小,衰耗低等特点;
6 、G657光纤的分类
        2009年,国际电联ITU-T通过了弯曲不敏感单模光纤G.657标准建议的最新修订版本。在ITU-T G.657最新的修订版本中依然维持了A和B两个大类的整体结构,A大类与G.652光纤能够完全兼容使用,而B大类在部分指标上并不要求与G.652光纤兼容,但允许更小的模场直径(MFD)、更大的衰减系数和不同的光纤结构等。
        在A和B两类整体结构的基础上,最新标准版本的产品分类中引进了三个弯曲等级的概念,按照最小弯曲半径进行区分:弯曲等级1对应最小弯曲半径为10mm的产品,弯曲等级2对应最小弯曲半径为7.5mm的产品,弯曲等级3对应最小弯曲半径为5mm的产品。
        同时,还将是否与G.652兼容(A和B),以及弯曲等级(1、2、3)两种分类原则结合起来,就构成了2009年标准建议版本中新的子类结构:A1,A2,B2,B3。(详细见下表)

七、 结束语
        FTTH越来越成为人们日常生活中不可或缺的一部分,作为宽带接入的最终发展方向已不可逆转,这一点在欧美、日韩等宽带发展相对超前的国家和地区已经得到证实。在我国,由于成本、应用等多方面的因素,FTTH还不可能立即取代ADSL。随着IPTV、高清电视等大带宽应用的逐步兴起,相信FTTH最终会成为宽带接入的主流。
        我国作为全球最大的FTTH潜在需求市场,发展市场前景巨大;随着国家产业政策的引导及FTTH技术的发展,预计在未来几年里,我国的FTTH将迎来一个高速增长期,从而进一步推进光纤宽带网络的建设,对国家安全和提升长远竞争力均具有重要的战略意义。加快宽带网络建设,推进城镇光纤到户,扩大农村地区宽带网络覆盖范围,市场前景非常广阔。
【参考文献】
1、《三网融合对下一代PON技术的推动作用》毛谦 2010光通信技术和发展论坛
2、《中国光纤光缆30年》 慕成斌
3、《YD/T 1954-2009 接入网用微曲损耗不敏感单模光纤特性》
4、《YD/T 1997-2009 接入网用蝶形光缆》
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