光纖到戶作為接入網(wǎng)部分最具優(yōu)勢的解決方案，在國內(nèi)外受到極大的關(guān)注。本文針對光纖到戶復(fù)雜的接入環(huán)境，及對無源設(shè)備的苛刻要求，介紹了光纖到戶的拓撲定義、拓撲結(jié)構(gòu)，使人們可以根據(jù)不同的需求選擇不同的方案。

一、光纖到戶的定義

FTTH屬于接入網(wǎng)部分。接入網(wǎng)就是市話局或遠端模塊到用戶之間的部分，主要完成復(fù)用和傳輸功能，一般不含交換功能。在歷史上，這部分又稱為本地環(huán)路或用戶環(huán)路。按照ITU-T的定義，F(xiàn)TTH就是光纖到達住戶的門口，在端局和住戶之間沒有銅線，局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體 ，將光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在住家用戶。美國的FCC對FTTH中的“H"定義了新的含義，“H"既包括狹義上的家庭，也包括小型商業(yè)機構(gòu)。FTTH的顯著技術(shù)特點是不但提供更大的帶寬，而且增強了網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、速率、波長和協(xié)議的透明性，放寬了對環(huán)境條件和供電等要求，簡化了維護和安裝。

二、光纖到戶的優(yōu)勢

         FTTH因其使用的光纖傳輸介質(zhì)無噪聲，無輻射，抗EMI能力強，通訊系統(tǒng)不受帶寬、距離限制等優(yōu)勢而得到較快推廣。隨著各國對帶寬的需求的增長，近年來FTTH有加速的趨勢。FTTH如此快速的發(fā)展根源與其巨大的市場源動力：1)P2P通訊，即對稱荷載，其應(yīng)用占據(jù)全部網(wǎng)絡(luò)通訊的50-70% ；2)在線網(wǎng)絡(luò)游戲，這項應(yīng)用具有巨大的市場空間，韓國90%的網(wǎng)絡(luò)用戶是網(wǎng)絡(luò)游戲用戶，到2007年的收入預(yù)計大于$2B ，而且其典型代表是具有相當(dāng)消費能力具有良好教育的成年人；3)遠程醫(yī)療，可通過快速可靠的網(wǎng)絡(luò)使患者在幾千公里外獲得專業(yè)的護理，并可通過視頻電視做面對面咨詢或是在外科手術(shù)中得到專家的現(xiàn)場建議；4)網(wǎng)絡(luò)辦公，員工可以自由彈性的安排時間，提高工作效率，并減少公司的建設(shè)費用。

        除此之外，其在成本費用方面也有相當(dāng)誘人的條件。1)FTTH的有源設(shè)備價格僅是ADSL設(shè)備的1.5倍 ；2)FTTH的接線費用是雙絞線接入的1/10 ；3)光纖故障率低，降低用戶的維護費用 (FTTH Vs DSL 2:7) 4)器件功率消耗低，降低能源費用開支。

三、光纖到戶的結(jié)構(gòu)分析

         光纖到戶的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以分為兩種主要結(jié)構(gòu)：光纖分布式結(jié)構(gòu)HOME RUN FIBER和星形結(jié)構(gòu)STAR Architectures，而星形結(jié)構(gòu)有可以根據(jù)其分光節(jié)點是否為有源設(shè)備可分為有源星形和無源星形；單從成本和技術(shù)實現(xiàn)難易程度來考慮，目前為運營商所關(guān)注和采用的主要為無源星形結(jié)構(gòu)，即PON結(jié)構(gòu)。

盡管普通的PON結(jié)構(gòu)定義為星形結(jié)構(gòu)(如在ITU-T rec. G.983 and G.984 series or the IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中所定義)，但PON結(jié)構(gòu)允許執(zhí)行不同網(wǎng)絡(luò)接入方案，如下圖所示，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)普通的拓撲結(jié)構(gòu)主要包含一下四個關(guān)鍵場所和三部分光纜。

中心轉(zhuǎn)換點：通常為中心局、由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器或遠程終端，它位于城域網(wǎng)環(huán)上或通過其它方式鏈接到“中心“的鏈路上，它可以服務(wù)數(shù)千用戶為其提供接入服務(wù)。

         干線光纜：起源于中心轉(zhuǎn)換點，連接到本地接入點，鏈路通常使用帶狀光纜。

        本地集中點：位于住宅區(qū)或商業(yè)區(qū)入口處，服務(wù)很多用戶，通常為一個包含無源設(shè)備的機柜，本地集中點可以被設(shè)計最少服務(wù)192個客戶，在高密度住宅區(qū)，最多可以服務(wù)576位客戶，其主要決定因素有：可利用空間，用戶密度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理性。

分配光纜：起源于本地集中點，連接到多個網(wǎng)絡(luò)接入點。

        網(wǎng)絡(luò)接入點：位置最接近用戶，通常為一個終端或底座式機柜連接分配和接入光纜，典型的應(yīng)用為服務(wù)4-8個客戶，盡管它最多可以到24位用戶，似乎看起來由一個點服務(wù)更多的用戶，通過減少終端可以節(jié)省費用，但事實上卻收效甚微，因為要使用更長的接入光纜需要引上引下，在接入用戶之前需要架空或管道鋪設(shè)，要耗費很多的硬件花費，并使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

        接入光纜：源于網(wǎng)絡(luò)接入點，分別獨立的光纜連接到每個用戶的光網(wǎng)絡(luò)接口,接入光纜可以從1芯到12芯，但是典型的應(yīng)用是住宅用戶使用為1到2芯，商業(yè)用戶為6-12芯。

        用戶端：通常是一個光網(wǎng)絡(luò)接口器件，可能還會包含電子設(shè)備，并同室內(nèi)布線相連，或者在此僅作為一個無源網(wǎng)絡(luò)的劃分點，直接連接到室內(nèi)纜。

包含以上關(guān)鍵節(jié)點網(wǎng)絡(luò)又可以組成以下三種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：

1) 中心局端分光HOMERUN結(jié)構(gòu)

        中心分光HOMERUN結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的TELCO模式結(jié)構(gòu)一樣，每個用戶均有專用的光路由用戶端連接到局端，每個用戶的專用光路在網(wǎng)絡(luò)接入點通過連接或者熔接的方式連接到分配光纜，分配光纜在本地接入點通過連接或熔接連接到干線光纜，干線光纜可以用同樣的方式連接到中心交換點，在這種結(jié)構(gòu)中本地集中點和網(wǎng)絡(luò)接入點僅作為網(wǎng)絡(luò)合并點，在這里低芯數(shù)的光纜合并到大芯數(shù)光纜里。

如上圖所示，圖例中按照點到點的關(guān)系，每個用戶連接到局端有源設(shè)備或在局端進行分光。

        中心分光結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢-在這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)是考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的適應(yīng)性、靈活形和透明度

* 每個用戶有其專用的光路

* 提供最高的帶寬和適應(yīng)性

* 所有移動、增加或改變網(wǎng)絡(luò)布局都可在局端完成無需重新布線

* 由用戶端到局端箱通過簡單路由一個調(diào)度束縛便可實現(xiàn)非類計價

* 具有不受限制的升級空間

中心分光結(jié)構(gòu)的劣勢-需要巨大的基礎(chǔ)建設(shè)費用，這種結(jié)構(gòu)的商業(yè)前景并不理想

* 長距離、高芯數(shù)的干線光纜導(dǎo)致較高的前期投資

* 在局端，因為很多的用戶而使局端的光纖管理非常復(fù)雜

2) 本地集中點分光結(jié)構(gòu)

        本地點集中分光結(jié)構(gòu)，即被經(jīng)常提及的中心分光，提供每個用戶由用戶端到本地集中點的專用光路，每個用戶的專用光路在網(wǎng)絡(luò)接入點及分配光纜都為專用，這些專用光纜被連接到本地集中點，在這種結(jié)構(gòu)中，每個網(wǎng)絡(luò)接入點僅提供光纖合并功能，本地集中點具有分光功能。下行信號在這里被分光，上行信號在這里被合并。

本地集中分光優(yōu)勢-這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)是使網(wǎng)絡(luò)在適應(yīng)性，可量測性，可配置性，靈活性和結(jié)構(gòu)的透明性等方面更有優(yōu)勢。

* 該設(shè)計可適當(dāng)節(jié)省干線光纜的前期投資

* 分配區(qū)域作為網(wǎng)絡(luò)中最復(fù)雜的部分被設(shè)計為100%獲取比例

* 簡單的物理網(wǎng)絡(luò)路由路線-如果需要增加額外的光纖，我們只要在干線部分做簡單的增加，即點到點的任務(wù)

* 本地集中點可以提供超額的網(wǎng)絡(luò)管理功能

* 容易改變網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)增強其適應(yīng)性-如果將來服務(wù)需要開通其它窗口，只需要在本地集中點做改變，例如將有源的分光器件改為波長分光器件(DWDM)

* 單一的網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點對移動，增加或改變網(wǎng)絡(luò)布局時，只需要對單點的整體移動即可實現(xiàn)。

* 充分使用無源分光器件-所有的分光器都位于中心點，可盡量減少器件接口的不使用率

* 非常通用的結(jié)構(gòu)-本地集中分光點可以存放有源設(shè)備實現(xiàn)點到點的結(jié)構(gòu)

本地集中的劣勢是需要在本地集中點進行連接和管理用戶，造成管理難度加大，成本增加。

3)分布式分光結(jié)構(gòu)

分布式分光結(jié)構(gòu)利用分光器在網(wǎng)絡(luò)接入點和本地集中點進行分光。在這種結(jié)構(gòu)中，客戶僅有的專用光路是由用戶端到網(wǎng)絡(luò)接入點的引入光纜。每個用戶的專用引入光纜連接到網(wǎng)絡(luò)接入點的分光器(通常是1 x 4 或1 x 8分光比率)。一條小芯數(shù)的分配光纜將網(wǎng)絡(luò)接入點的分光器連接到本地集中點的分光器，這種層疊式分光的方法在干線光纜和分配光纜中制造了一個點到多點的體系結(jié)構(gòu)。

它可以同時減少干線光纜和分配光纜的投資

        整體的分光比率為本地集中點的比率乘于網(wǎng)絡(luò)接入點的比率(例如：本地集中點的比率為1 x 8，網(wǎng)絡(luò)接入點的比率為1 x 4 ，所以整體的分光比率為1 x 32 ),如圖所展示的分布式分光拓撲結(jié)構(gòu)圖。

分布式分光結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢-這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)式最小的前期投資。

* 該設(shè)計通過減少在干線光纜和分配光纜方面的花費減少了前期投資

* 分光器的兩級分光可以產(chǎn)生杠桿的累積作為

分布式分光結(jié)構(gòu)的劣勢-這種結(jié)構(gòu)在下列方面的表現(xiàn)并不完美

* 沒有單點的中心管理，移動，增加或改變網(wǎng)絡(luò)時需要整體的成倍移動系統(tǒng)

* 不能充分的利用分光器的分光比率-前期需要詳細計劃每個分光器的使用情況，并為將來的應(yīng)為預(yù)留

* 可能會影響將來的適應(yīng)性-升級為采用波分復(fù)用技術(shù)的PON結(jié)構(gòu)將會很復(fù)雜

* 帶寬受到限制-僅有的用戶專用光路為用戶引入光纜段。