Согласно соответствующим данным, доля пользователей широкополосного доступа FTTH/FTTP/FTTB в мире достигнет 59% в 2025 году. Данные, предоставленные исследовательской компанией Point Topic, показывают, что эта тенденция развития будет на 11% выше текущего уровня.
По прогнозам Point Topic, к концу 2025 года число пользователей фиксированного широкополосного доступа в мире достигнет 1,2 миллиарда. За первые два года общее число пользователей широкополосного доступа в мире превысило отметку в 1 миллиард.
Примерно 89% этих пользователей находятся в 30 крупнейших мировых рынках. На этих рынках FTTH и связанные с ним технологии в основном отберут долю рынка у xDSL, а доля рынка xDSL снизится с 19% до 9% в течение прогнозируемого периода. Хотя общее число пользователей оптоволокна до здания (FTTC) и гибридных волоконно-коаксиальных кабелей (HFC) на основе VDSL и DOCSIS должно вырасти в течение прогнозируемого периода, доля рынка останется относительно стабильной. Среди них на FTTC придется примерно 12% от общего числа подключений, а на HFC — 19%.
Появление 5G должно ограничить развитие фиксированной широкополосной связи в прогнозируемый период. До фактического развертывания 5G пока невозможно предсказать, насколько сильно это повлияет на рынок.
В данной статье будет проведено сравнение технологий доступа по пассивным оптическим сетям (PON) и активным оптическим сетям (AON) на основе характеристик жилых районов моей страны, а также проанализированы преимущества и недостатки их применения в жилых районах Китая. Кроме того, будут рассмотрены некоторые важные проблемы применения технологии доступа FTTH в жилых районах моей страны и кратко обсуждены соответствующие стратегии развития технологии FTTH в нашей стране.
1. Характеристики целевого рынка FTTH в моей стране
В настоящее время основным целевым рынком для FTTH в Китае, несомненно, являются жители жилых комплексов в крупных, средних и малых городах. Городские жилые комплексы, как правило, представляют собой жилые массивы садового типа. Их отличительные особенности: высокая плотность населения. В таких комплексах обычно проживает от 500 до 3000 человек, а в некоторых — десятки тысяч; жилые комплексы (включая коммерческие здания) обычно оборудованы помещениями для размещения оборудования доступа к сети и организации передачи данных по всей территории. Такая конфигурация необходима операторам связи для конкуренции и интеграции различных телекоммуникационных услуг. Расстояние от компьютерного зала до пользователя обычно составляет менее 1 км; крупные операторы связи и кабельного телевидения, как правило, прокладывают оптические кабели с небольшим количеством жил (обычно от 4 до 12 жил) до компьютерных залов жилых кварталов или коммерческих зданий; ресурсы кабельной связи и доступа к кабельному телевидению в жилых комплексах принадлежат каждому оператору. Еще одной особенностью целевого рынка FTTH в моей стране является наличие отраслевых барьеров в предоставлении телекоммуникационных услуг: операторам связи не разрешено предоставлять услуги кабельного телевидения, и это положение дел вряд ли изменится в течение значительного периода времени в будущем.
2. Выбор технологии доступа FTTH в моей стране
1) Проблемы, с которыми сталкиваются пассивные оптические сети (PON) в приложениях FTTH в моей стране.
На рисунке 1 показана структура и распределение идеальной пассивной оптической сети (PON). Ее основные особенности: оптический линейный терминал (OLT) размещается в центральной компьютерной комнате оператора связи, а пассивные оптические разветвители (Splitter) размещаются как можно ближе к оптическому сетевому блоку (ONU) на стороне пользователя. Расстояние между OLT и ONU равно расстоянию между центральной компьютерной комнатой оператора связи и пользователем, что аналогично расстоянию доступа к существующей фиксированной телефонной сети, которое обычно составляет несколько километров, а разветвитель обычно находится на расстоянии от десятков до сотен метров от ONU. Такая структура и расположение PON подчеркивают преимущества PON: вся сеть от центральной компьютерной комнаты до пользователя является пассивной; экономится значительный объем ресурсов оптоволоконного кабеля от центральной компьютерной комнаты до пользователя; Поскольку используется модель "один ко многим", количество оборудования в центральном компьютерном зале уменьшается, а также сокращается количество проводов в центральном компьютерном зале.
Идеальная схема пассивной оптической сети (PON) в жилом районе: OLT размещается в центральном компьютерном зале телекоммуникационного оператора. В соответствии с принципом максимально близкого расположения разветвителя к пользователю, разветвитель размещается в напольной распределительной коробке. Очевидно, что такая идеальная схема позволяет подчеркнуть присущие PON преимущества, но неизбежно порождает следующие проблемы: Во-первых, требуется высоковольтный оптоволоконный кабель от центрального компьютерного зала до жилого района. Например, для 3000 жилых помещений, при соотношении ветвей 1:16, требуется около 200 жил, а в настоящее время всего 4-12 жил, что очень сложно увеличить количество проложенных кабелей; во-вторых, пользователи не могут свободно выбирать оператора, а могут выбирать только услуги, предоставляемые одним телекоммуникационным оператором, и неизбежно возникает монополизация бизнеса одним оператором, что не способствует конкуренции между множеством операторов и не позволяет эффективно защищать интересы пользователей. Во-третьих, пассивные оптические распределители, размещенные в напольных распределительных коробках, приведут к сильному рассеиванию узлов распределения, что значительно затруднит их размещение, обслуживание и управление. В-четвертых, невозможно повысить эффективность использования сетевого оборудования и его портов доступа, поскольку в зоне действия одной PON-сети трудно достичь 100% скорости доступа пользователей.
Реалистичная схема пассивной оптической сети (PON) в жилом районе: OLT и разветвитель размещаются в компьютерном зале жилого района. Преимущества этой реалистичной схемы: от центрального компьютерного зала до жилого района требуются только низкожильные оптоволоконные кабели, а имеющиеся ресурсы оптических кабелей удовлетворяют потребности; линии доступа всего жилого района прокладываются в компьютерном зале, что позволяет пользователям свободно выбирать различных операторов связи. Для операторов связи сеть очень проста в назначении, обслуживании и управлении; поскольку оборудование доступа и патч-панели находятся в одном помещении, это, несомненно, значительно повысит эффективность использования портов оборудования, и оборудование доступа может постепенно расширяться в соответствии с увеличением числа пользователей. Однако эта реалистичная схема также имеет свои очевидные недостатки: во-первых, отказ от PON является главным преимуществом пассивных сетей, и сеть от центрального компьютерного зала до пользователя остается активной; во-вторых, она не экономит ресурсы оптоволоконных кабелей из-за PON; оборудование PON имеет высокую стоимость и сложную сетевую структуру.
Вкратце, в применении FTTH в жилых домах у PON есть две противоречивые стороны: при идеальной сетевой структуре и компоновке PON, безусловно, может проявить свои первоначальные преимущества: вся сеть от центрального компьютерного зала до пользователя представляет собой пассивную сеть, что значительно экономит ресурсы центрального компьютерного зала и оптоволоконных кабелей пользователя, упрощая количество и масштаб оборудования в центральном компьютерном зале; однако это также влечет за собой практически неприемлемые недостатки: требуется значительное увеличение количества проложенных оптоволоконных кабелей; распределительные узлы разбросаны, а распределение номеров, обслуживание и управление крайне затруднительны; пользователи не могут свободно выбирать операторов; это не способствует конкуренции между несколькими операторами, и интересы пользователей не могут быть эффективно гарантированы; использование сетевого оборудования и его портов доступа низкое. Если принять реалистичную компоновку пассивной оптической сети (PON) в жилом доме, существующие ресурсы оптических кабелей могут удовлетворить потребности. Компьютерные залы в жилом комплексе имеют единообразную проводку, что значительно упрощает назначение, обслуживание и управление номерами. Пользователи могут свободно выбирать оператора, что значительно повышает эффективность использования портов оборудования, но в то же время лишается двух основных преимуществ PON как пассивной сети и экономии ресурсов оптоволоконного кабеля. В настоящее время приходится мириться с недостатками, такими как высокая стоимость оборудования PON и сложная структура сети.
2) Выбор технологии доступа FTTH для жилых комплексов в моей стране: технология доступа «точка-точка» (P2P) для активной оптической сети (AON) в жилых кварталах.
Очевидно, что преимущества PON исчезают в жилых районах с высокой плотностью застройки. Поскольку существующая технология PON не очень зрелая, а стоимость оборудования остается высокой, мы считаем, что более научным и целесообразным решением для доступа FTTH является выбор технологии AON, поскольку:
— Компьютерные классы, как правило, создаются в жилых комплексах;
Технология P2P от AON является зрелой и недорогой. Она легко обеспечивает пропускную способность 100 Мбит/с или 1 Гбит/с и позволяет бесперебойно подключаться к существующим компьютерным сетям;
-Нет необходимости увеличивать количество проложенных оптических кабелей от центрального машинного зала до жилого района;
— Простая сетевая структура, низкие затраты на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание;
- Централизованная проводка в компьютерном зале жилого комплекса, упрощающая присвоение номеров, обслуживание и управление;
- Предоставить пользователям возможность свободно выбирать операторов, что способствует конкуренции между многочисленными операторами и позволяет эффективно защищать интересы пользователей посредством конкуренции;
— Коэффициент использования портов оборудования очень высок, и пропускная способность может постепенно увеличиваться по мере роста числа пользователей.
Типичная структура сети FTTH на базе AON. Существующий низкожильной оптоволоконный кабель используется от центрального компьютерного зала оператора связи до общего компьютерного зала. Коммутационная система размещена в общем компьютерном зале, и используется режим сети «точка-точка» (P2P) от общего компьютерного зала до пользовательского терминала. Входящее оборудование и патч-панели равномерно размещены в общем компьютерном зале, и вся сеть использует протокол Ethernet с отработанной технологией и низкой стоимостью. Сеть FTTH «точка-точка» от AON в настоящее время является наиболее распространенной технологией доступа FTTH в Японии и США. Среди 5 миллионов пользователей FTTH в мире более 95% используют технологию активной коммутации P2P. Ее выдающиеся преимущества:
— Высокая пропускная способность: легко реализовать стабильный двусторонний широкополосный доступ на скорости 100 Мбит/с;
-Она может поддерживать широкополосный доступ в Интернет, доступ к кабельному телевидению и телефонную связь, а также обеспечивать интеграцию трех сетей в сеть доступа;
— Поддержка новых направлений бизнеса в обозримом будущем: видеотелефония, VOD, цифровое кино, удаленная работа, онлайн-выставки, телевизионное образование, дистанционное лечение, хранение и резервное копирование данных и т. д.;
— Простая сетевая структура, отработанные технологии и низкая стоимость доступа;
— Активным узлом является только компьютерный зал в сообществе. Централизация проводки в компьютерном зале позволит снизить затраты на техническое обслуживание и повысить эффективность использования портов оборудования;
- Предоставить пользователям возможность свободно выбирать операторов, что способствует конкуренции между телекоммуникационными компаниями;
-Эффективная экономия ресурсов оптоволоконного кабеля от центрального компьютерного зала до жилых помещений, исключающая необходимость дополнительной прокладки оптоволоконных кабелей от центрального компьютерного зала до жилых помещений.
Мы считаем, что выбор технологии AON для доступа по сети FTTH является более научным и осуществимым решением из-за неопределенности в развитии стандартов и технологий PON:
— Стандарт только что появился, существует несколько его версий (EPON и GPON), и конкуренция между стандартами в отношении его дальнейшего продвижения неопределенна.
— Для стандартизации и совершенствования соответствующих устройств потребуется 3-5 лет. В ближайшие 3-5 лет будет сложно конкурировать с существующими устройствами Ethernet P2P по стоимости и популярности.
Оптоэлектронные устройства PON дороги: они требуют высокой мощности, высокоскоростной пакетной передачи и приема; современные оптоэлектронные устройства далеки от того, чтобы соответствовать требованиям для создания недорогих систем PON.
В настоящее время средняя продажная цена зарубежного оборудования EPON составляет 1000-1500 долларов США.
3. Обращайте внимание на риски, связанные с технологией FTTH, и избегайте слепого запроса на поддержку полного доступа к услугам.
Многие пользователи требуют, чтобы FTTH поддерживал все услуги, одновременно обеспечивая широкополосный доступ в Интернет, кабельное телевидение (CATV) и традиционную стационарную телефонную связь, то есть доступ «три в одном», надеясь получить технологию FTTH за один шаг. Мы считаем, что идеальным вариантом было бы сочетание широкополосного доступа в Интернет, ограниченного доступа к телевидению (CATV) и обычной стационарной телефонной связи, но на самом деле это сопряжено с огромными техническими рисками.
В настоящее время среди 5 миллионов пользователей FTTH в мире более 97% сетей доступа FTTH предоставляют только услуги широкополосного доступа в Интернет, поскольку стоимость предоставления традиционной фиксированной телефонной связи в сетях FTTH значительно выше, чем стоимость существующих технологий фиксированной телефонной связи, а использование оптоволокна для передачи традиционных телефонных сигналов также сопряжено с проблемой электропитания телефонной линии. Хотя AON, EPON и GPON поддерживают доступ по системе Triple Play, стандарты EPON и GPON только недавно были приняты, и для созревания технологии потребуется время. Конкуренция между EPON и GPON, а также будущее продвижение этих двух стандартов также неопределенны, и их пассивная сетевая структура типа «точка-многоточка» не подходит для применения в жилых районах с высокой плотностью населения в Китае. Кроме того, устройствам, связанным с EPON и GPON, потребуется не менее 5 лет для стандартизации и развития. В ближайшие 5 лет будет сложно конкурировать с существующими устройствами Ethernet P2P по стоимости и популярности. В настоящее время оптоэлектронные устройства далеки от того, чтобы соответствовать низким требованиям к объему производства. Стоимость системы PON также имеет значение. Очевидно, что слепое стремление к обеспечению полного доступа к услугам FTTH с использованием EPON или GPON на данном этапе неизбежно повлечет за собой огромные технические риски.
В сетях доступа неизбежно происходит замена медных кабелей оптическим волокном. Однако оптическое волокно полностью заменит медные кабели в одночасье. Нереалистично и немыслимо, чтобы все услуги предоставлялись через оптическое волокно. Любой технологический прогресс и его применение происходят постепенно, и FTTH не является исключением. Поэтому на начальном этапе развития и продвижения FTTH сосуществование оптического волокна и медных кабелей неизбежно. Сосуществование оптического волокна и медных кабелей позволяет пользователям и телекоммуникационным операторам эффективно избегать технических рисков FTTH. Во-первых, на ранних этапах можно использовать технологию доступа AON для обеспечения недорогого широкополосного доступа FTTH, в то время как кабельное телевидение и традиционные стационарные телефоны по-прежнему используют коаксиальный и витой кабель. Для вилл доступ к кабельному телевидению также может быть обеспечен одновременно через оптическое волокно с низкими затратами. Во-вторых, в Китае существуют отраслевые барьеры в предоставлении телекоммуникационных услуг. Телекоммуникационным операторам запрещено предоставлять услуги кабельного телевидения. Напротив, операторам кабельного телевидения запрещено предоставлять традиционные телекоммуникационные услуги (например, телефонную связь), и эта ситуация сохранится еще довольно долго. Время изменить нельзя, поэтому один оператор не сможет предоставлять услуги «три в одном» в сети доступа FTTH; кроме того, поскольку срок службы оптических кабелей может достигать 40 лет, в то время как медные кабели обычно служат 10 лет, когда качество связи начинает ухудшаться, нет необходимости прокладывать новые кабели. Необходимо лишь модернизировать оптоволоконное оборудование, чтобы обеспечить услуги, предоставляемые медными кабелями. Фактически, пока технология зрелая и стоимость приемлемая, модернизацию можно проводить в любое время. Оптоволоконное оборудование позволяет своевременно воспользоваться удобством и высокой пропускной способностью, которые обеспечивает новая технология FTTH.
В заключение, текущий выбор в пользу сосуществования оптического волокна и медного кабеля, использование технологии FiberP2P FTTH от AON для обеспечения широкополосного доступа в Интернет, кабельного телевидения и традиционных стационарных телефонов по-прежнему используют коаксиальный и витой кабель, что позволяет эффективно избежать рисков, связанных с технологией FTTH, и одновременно обеспечить удобство и высокую пропускную способность, которые предоставляет новая технология доступа FTTH, как можно скорее. Когда технология станет зрелой, стоимость — приемлемой, а отраслевые барьеры будут устранены, оптоволоконное оборудование можно будет модернизировать в любое время для реализации полного спектра услуг FTTH.
Дата публикации: 10 апреля 2021 г.