根据美国Infonetics Research公司2006年6月的一份报告预计:今后三年,无源光网络的应用与销售将会出现四位数的显著增长——从2005年到2008年止,订户将由150万人激增至2050多万人。
Probe Group公司曾在2003年6月的一份报告中指出,“瘫痪的”的PON市场“最终开始呈现复苏的征兆。”。在整整三年之后,好消息出现了。
显然,某种重要的事情正在发生——那么,是什么因素发生了改变呢?是一个技术上的突破吗?还是经济的转变?甚至是立法或者政治改变?
目前的局面可以说是所有这一些因素的组合。那么,让我们就从技术本身与PON入手,然后再来了解市场的推动力量。
在技术奇迹时代,光网络仍给人以科幻小说的感觉。自爱因斯坦断定光速的绝对性以来,以光速进行通信的想法就牢牢地掌握了人类的想象。而且,激光与光纤技术的发展,使得通过蜿蜒的光缆长距离传送光串成为可能。真正的问题是:“为何还要使用其它媒介呢?”
这一技术带来的利益是巨大的。光不仅本身速度快,而且它能跨越大范围的波长或颜色,因此几种通信流可以同时互不干扰地(波分复用或WDM原理)通过同一条光纤进行传送,几乎能够支持无限的带宽。随着大规模生产导致的光纤成本的降低,让你拥有了一种更为便宜、制作材料更广泛的媒介,而不必依赖于铜价的高低和全球采购的方便性。实际上,一些发展中国家铺设光纤的动机之一,就在于光纤不像铜线那样具有可拆除的剩余价值,所以小偷不会去把光纤挖起来。
另一方面,光信号比电信号更难处理。但是这一点甚至也成为一种技术上的优势,因为 “偷搭”光网络更加困难,所以它比铜线网络更为安全。但是,另外导致的一个结果则是:交换与控制管理系统的价格更为昂贵。
我们已研制出存储或延迟光信号的技术,以便对光信号进行阅读和改道发送。但处理光信号并不是特别容易,因此,在光网络上进行的交换分为三个阶段:1)接收从光纤上传送下来的光信号,并将其转换成电信号;2)然后,交换器阅读那些信号,并像普通电网络一样处理这些信号;3)再将这些电信号转换回激光波,并将它们送到各自的光纤中。虽然这样的一个过程听起来有些麻烦,光的所有速度优势似乎也不存在了。但在实际过程中,这一切发生得如此之快,以致于你很难察觉到。
速度在这里并不是重要的因素,主体问题在于其复杂性。如果我们准备在地下铺设一个光纤网络,与其他别的网络一样,这一网络必须四处分支。那么,那些复杂而又昂贵的交换器该放置在啥地方呢?我们如何给它们输送电力呢?铜线网络与电话一样可携带自己的电源,而光纤则不能。
基本上,这就是光网络为何成为网络“中枢”的通用标准的原因——它能在主要的站点间传送大量的数据流——而进出家庭或办公室的最终数据流量大多通过铜线来传送,在发达国家,这样的形式已大范围的应用于电话系统中。
其主要硬件设备为无源分光器——一个从一条光纤中接收光信号,并将光信号同等分离给另外几条光纤的小型简单设备。称其无源,是因为分光器中不需要电力系统来完成如下诸如阅读信号、智能化改道并发送那些信号等工作,而且,传送过程中也没有有源激光来推动它们。当然,这样传送的信号比较弱,这就限制了分离信号的次数——但重点在于,我们应该讨论的只是有用的数量,比如信号分离32次,可以将信号最远送达20公里的地方。整一个完整的过程好比在一个社区铺设光纤,然后将其连接到每户家庭,而不必沿途安装昂贵的交换器。
但是,这仍然还只是一个开端,还不是完整的解决方案,因为还有一个问题没解决。如果说我们只想完成一些简单工作,比如把一个数字电视节目传送到所有那些家庭的话,那么该过程没什么问题。事实上,多数用户希望光缆系统提供更多元的功能,他们盼望光缆系统能像互联网和语音服务一样能够直接进行双向交流。因此,如果你只是把所有这些信号送回到无源分光器中,它只会简单地将它们堆积到一条通道内,再将它们返回基站,这种各种信号混合在一起的局面,需要在两端再增加某种智能设备才能加以解决。
当然,在用户端,你需要一个称为光网络单元(ONU)的盒子,以将输入的光信号转换成计算机和别的设备可使用的信号,反之亦然。进入家庭的信息一定要进行所有这些转换。但是对于逆向返回的信息,PON ONU会在这个网络部分的末端发挥它的功能,PON ONU将轮流支持其他32个家庭。每次都会有一个短暂的时间空档通过分光器将信息返回到主办公室,并由光线路终端(OLT)接收。同样,这个“时间多路传输”过程相当短暂,用户几乎意识不到时间延迟,能够愉快地使用互联网甚至进行语音呼叫。但这稍稍给PON两端增加了一些成本与复杂性——IEEE估计约70%-80%的成本用在ONU上——但与野外设备成本相比,这点成本就不值一提了。
这种不对称反映在光网络所提供的带宽上。理论上说,下行传输时,你能够得到光纤提供的全部带宽。但上行传输时,如果每户家庭的时间空档相同的话,其潜在带宽仅为全部带宽的三十二分之一。实际上,这并不是一个大问题。首先,许多服务,如互联网浏览、交互电视与其他内容下载服务本身就是不对称的。第二,光纤的带宽非常巨大,即使将其除以32也无关紧要。与铜线不同,光纤系统的带宽不受媒介的限制,而只受用来处理信号的协议带来的限制——该特点导致当前存在以下几个不同的选择。
第一种类型的PON要追溯到1998年,为APON(ATM-PON),它以当时在电信行业占主导地位的ATM协议为基础——因此它是一种将ATM通信由中枢传送到商业用户的传输方式。APON协议通过光纤以上行与下行传输皆为155Mbps的带宽进行对称数据传送,其距离最远可达20公里。
APON以ATM为基础,原因是那是传输的起点。但是他们很快确认PON无法处理别的类型的流量是一个错误。因此APON被升级到BPON——宽带PON——它允许更快速的622Mbps下行流量,并考虑即将推出的诸如视频下载等应用。
最近,以太网由本地向广域网络(即“运营商级以太网”)的迅猛发展促使EFMA(第一英里以太网联盟)与IEEE联合推出以太网PON(EPON)。与BOPN一样,EPON支持20公里范围内的32个用户,但其双向数据传输速度更快,达1.25 Gbps。EPON还包括其它管理与故障解决功能,但它只是基于熟悉的、相对简单的以太网概念。
选择——太多政治家提供了太多的礼物——可能是一种妨碍,也有一定可能会提供帮助。的确,由于标准选择上的不确定性,以及对行业发展趋势的未知性,PON市场出现了萧条。于是GPON(吉比特PON),该技术旨在为那些从ATM、SONET/SDH以及以太网输入的语音及数据流量提供支持。它还提供更大的带宽,允许传送HDTV与其它需要大量数据的传输应用。GPON支持一系列的数据速率,包括对称的622-Mbps和1.25-Gbps数据速率,以及一个下行2.5 Gbps、上行1.25 Gbps的不对称服务,并具有其他强大的服务管理与数据安全功能。
还有其他较少为人所知的PON类型——如旨在应用CDMA分离光纤主干的CPON(CDMA PON)、以及应用更多波长来增加容量的WPON(波分复用PON)——但这些都不大重要。当前,竞争的标准有:相对知名度更高的BPON、借助运营商级以太网的配置优势发起挑战的EPON、以一种更为强大、全包容性的选择方案进入人们的视野的GPON。
一方面, GPON比EPON更为精巧,配置与管理的成本也更为高昂。另一方面,与其他复杂的系统相比,基于以太网的系统更为简化、成本更低,这使得GPON能够赢得更多的市场占有率。同样,这反过来也使以太网的应用更广泛,进一步增加了它的竞争优势。所以,关于将来是EPON还是GPON占主导地位,还存在一定的争论。
回到文章开头的那个问题——在PON市场中,什么变化让Infonetics Research做出如何巨大的增长预期呢?
很明显,光网络是传送大量信息的一个较好的方式,而且,光纤慢慢的变成了全球网络树主干与分支的主要部分。但是,由于发达国家的电话铜线网络早已存在,而且在乡下分散安装光网络交换器过于昂贵,因此,网络树的“最后一英里”末梢,网络到家或办公室的连接,在很大程度上仍然是铜线网络。PON虽然已经对通过现有电话线的DSL访问方式发起挑战,并提供了一种更为廉价的信息到家的方式,但它目前还没有充分理由替代早已安装并仍在运行的铜线网络。
和需要高带宽的视频点播服务需求相比,成本并非是特别重大的技术推动力量。而进一步拓展DSL技术、封装铜线与其他传送方式会消耗掉现有电话系统中的剩余带宽,但是事实是它们也正在达到铜线网络的物理上限;而光纤却没有这样的限制,光纤的限制只在于我们将数据输入并返回另一端的速度。
当然,还有其它的数据到家的方式,那就是无线网络。无线网络不需要往家里连接电缆,安装起来更为快速廉价。所以无线网络有着临时网络的优势,适用于零散住户,或在虽然安装了电缆,但其吞吐量、质量与可靠性与最佳电缆服务无法相比的地方作为补充连接方式。
然后就是采用PON网络的压力。关于这一点一直存在几个维度的问题。一是本世纪初当PON正在进展之时,经济发展却在减速。还有一种原因是区域性问题——例如,在美国就存在一个立法方面的缺口,比如,似乎以前Bell运营公司就被要求和竞争者共享他们的宽带访问。直到立法机关解除了这个不合理的负担,这才使得让运营公司在访问技术方面进一步投资具有吸引力。
但是和电信领域一样,最大的障碍仍然在于通用标准的确定。在标准确立之前,没人会希望大规模地配置PON。我们现在拥有标准,但是却是三种类型——BPON、EPON与GPON。人们直到现在都还止步不前,希望看看两个新标准,EPON与GPON哪个会领先一步再做打算。压力之下,僵局开始慢慢被打破——ImmenStar最近推出一个组合EPON与GPON标准的芯片组,为人们提供一种保障,以免做出“错误的”选择。
所以市场的巨大转变并非由技术的突然进步,或是单一世界标准的确立所驱动,它更多是由公众需求的持续增长所带动,公众需求的增长甚至突破了因素的限制。
做出的预计是多么的惊人啊!根据Infonetics Research公司2006年3月的一份报告,今后三年,PON的应用与销售将经历四位数的显著增长——在2005至2008年间,其订户将增长1260%,由150万增长至2050多万。同期,全球光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)的出货量可望由170万件增至800多万件;其收入也将由5.25亿美元增加至19亿美元。
在发达国家,由于PON必须与已有的电话网络竞争,所以还会存在巨大的地区差异。在日本,政府采取了一项深具远见的行动,对光纤配置进行补贴,因此,他们的PON网络已相当完善。
当前,亚太地区的PON收入占总收入的76%,而北美地区占20%;Infonetics调查公司称,到2008年,情况会发生根本性的改变,到时美洲市场将占40%,而亚洲市场则占38%。
Infonetics Research公司首席分析员Michael Howard称:“亚太地区的PON正在迅速增长,特别是日本,那里有200万订户正在应用BPON与EPON。与之相比,北美地区的PON才刚刚起步,Verizon的业务在快速地发展,迅速超过了IOC与当地政府的配置率。2004至2006年间,PON的全球收入将上升84%,大多数来源于NTT与Verizon的增长。”
其他方面,BPON占北美PON收入的81%,亚太收入的75%,但它正在慢慢地落后于EPON与GPON,Infonetics调查公司预测GPON将是最后的赢家。BPON全球PON OLT收入比例将由2004年的77%下降至2005年的41%,同期EPON的收入比例则由19%增长至53%。
欧洲的铜线电话系统设备完善,城市人口密集,在光纤铺设方面要落后于别的地方。但总体的前景预示着无源光网络是高可靠性、高质量宽带服务的未来。
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