張慧

摘要：本文介紹PON技術(shù)與EPON技術(shù)的概念，分析在PON技術(shù)上EPON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于無源光EPON技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)行概述。

關(guān)鍵詞：EPON技術(shù)；應(yīng)用；PON技術(shù)

前言：隨著Internet的普及和人們的工作及生活質(zhì)量提高，為了促進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與融合，我國信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)水平和現(xiàn)代社會(huì)的信息化程度的提高刻不容緩。順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，光纖接入技術(shù)應(yīng)得到大力發(fā)展。多年來，無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）一直被業(yè)界認(rèn)為是接入未來發(fā)展的方向。如今快速發(fā)展的以太網(wǎng)迅速占領(lǐng)了局域網(wǎng)的主導(dǎo)地位，由于其價(jià)格低廉，簡便實(shí)用的特性，在以太網(wǎng)基礎(chǔ)下的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON的誕生已是必然。

1.PON技術(shù)和以太網(wǎng)

1.1PON技術(shù)的結(jié)構(gòu)

為了滿足現(xiàn)在和未來的寬帶業(yè)務(wù)的需求，經(jīng)濟(jì)便捷的PON技術(shù)被業(yè)界所推舉。PON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。PON系統(tǒng)是單纖雙向系統(tǒng)，它的組成包括局端的光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光線路終端（OLT）。

光線路終端（OLT）發(fā)送信號(hào)在下行方向能通過光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）到達(dá)各個(gè)用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。各個(gè)用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）在上行方向不會(huì)經(jīng)過任何光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN），而是直接到達(dá)光線路終端（OLT）。在上行方向采用TDMA多址接入方式能有效地提高網(wǎng)絡(luò)效率、避免數(shù)據(jù)沖突，同時(shí)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元（ODU）的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。在下行方向光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）通過廣播的方式接受光線路終端（OLT）的數(shù)據(jù)分組，攜帶光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）標(biāo)識(shí)符的信頭的數(shù)據(jù)分組在其MAC層進(jìn)行地址解析，根據(jù)信頭提取出所需的數(shù)據(jù)分組。上行方向中的光分配網(wǎng)（ODN）是光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）間的光通道。OLT與ONU之間通過用于集中上行數(shù)據(jù)和分發(fā)下行數(shù)據(jù)的無源光分路器連接，除了終端設(shè)備，PON系統(tǒng)中無需電器件，因此是無源的。

1.2以太網(wǎng)的快速發(fā)展和普及

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量速度需求。在1993年10月以前，對(duì)于要求10Mbps以上數(shù)據(jù)流量的LAN應(yīng)用，只有光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）可供選擇，但它是一種價(jià)格非常昂貴的、基于100Mbps光纜的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺(tái)快速以太網(wǎng)集線器Fastch10/100和網(wǎng)絡(luò)接口卡FastNIC100，快速以太網(wǎng)技術(shù)正式得以應(yīng)用。隨后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出自己的快速以太網(wǎng)裝置。與此同時(shí)，IEEE802工程組亦對(duì)100Mbps以太網(wǎng)的各種標(biāo)準(zhǔn)，如100BASE-TX、100BASE-T4、MⅡ、中繼器、全雙工等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（Fast Ethernet），就這樣開始了快速以太網(wǎng)的時(shí)代。

2.EPON技術(shù)

2.1EPON 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

與PON系統(tǒng)相似，EPON系統(tǒng)的組成包括放在用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）、放在中心機(jī)房（CO）的的光線路終端（OLT）和鏈接OLT和ONU的無源光分路（POS）。

2.1.1光線路終端（OLT）主要功能

在EPON系統(tǒng)中，作為路由器或交換器的光線路終端（OLT）也是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)（MSPP），它的主要功能有：通過廣播將以太數(shù)據(jù)發(fā)送給光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）、控制和發(fā)起測距過程，同時(shí)將測距信息記錄、掌握光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）的帶寬分配及光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送窗口大小和起始時(shí)間、對(duì)光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）的功率進(jìn)行控制和發(fā)起、其他相關(guān)以太網(wǎng)功能。

2.1.2光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）主要功能

采用了成熟技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）具有低廉成本的交換功能，它的主要功能有：將緩存的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在光線路終端（OLT）分配的窗口中進(jìn)行上行發(fā)送、對(duì)光線路終端（OLT）打出的功率控制命令和測距命令進(jìn)行響應(yīng)和調(diào)整、對(duì)光線路終端（OLT）發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性接收、其他相關(guān)以太網(wǎng)功能。

2.1.3無源光纖分路器（POS）主要功能

無源光纖分路器（POS）是用來連接光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）和光線路終端（OLT）的無源設(shè)備，具有集中上行數(shù)據(jù)和分發(fā)下行數(shù)據(jù)的功能。

2.2EPON的工作原理

與其他PON技術(shù)一樣，EPON技術(shù)也采用點(diǎn)到多點(diǎn)的用戶網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在業(yè)務(wù)方面采用單纖波分復(fù)用技術(shù)（上行1310nm，下行數(shù)據(jù)1490nm， 下行CATV1550nm）的EPON，只需要一個(gè)光線路終端（OLT）和一根主干光纖，就可以達(dá)到20公里的傳輸距離。經(jīng)過光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）的數(shù)據(jù)通過光分路器分送給各個(gè)用戶，這樣極大地降低了主干光纖和光線路終端（OLT）的成本壓力。

2.3EPON的優(yōu)點(diǎn)

EPON的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：易維護(hù)、低成本、多業(yè)務(wù)、大服務(wù)范圍、長距離、大容量等。這種端到端的特點(diǎn)，及其適合開展組播和廣播等業(yè)務(wù)。

2.3.1易維護(hù)和低成本

沒有電子部件的EPON在傳輸過程中不需要電源，及其容易鋪設(shè)，為長期運(yùn)營節(jié)約成本，不受電磁干擾和低損耗的光纖使其基本不用維護(hù)，而且也保證了傳輸信號(hào)的質(zhì)量。

2.3.2多業(yè)務(wù)和大服務(wù)范圍

EPON系統(tǒng)能開展多種業(yè)務(wù)，如有線電視、電話、NGN、IPT、寬帶上網(wǎng)等，并且不同的業(yè)務(wù)都有良好的QoS保證。作為點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的EPON利用光纖資源和局端單個(gè)光模板，擁有大量的終端用戶。

2.3.3長距離和大容量

EPON系統(tǒng)的傳輸距離可達(dá)10km-20km，同時(shí)EPON系統(tǒng)可以提供最大千兆的上下行對(duì)稱帶寬給用戶。

2.4 EPON的安全

2.4.1強(qiáng)大的 OAM 特性

EPON系統(tǒng)支持IP地址的過濾和綁定、帶寬模式、MAC地址的過濾和綁定、VLAN、可管理電信特性。同時(shí)也支持光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）的斷電自動(dòng)警告和斷纖、光網(wǎng)絡(luò)終端的自動(dòng)注冊(cè)和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、支持線路測試和認(rèn)證功能。滿足CTC的互通要求和中國電信擴(kuò)展的其他OAM。

2.4.2 全面的 QoS 保障

巨有強(qiáng)大的帶寬共享能力的EPON系統(tǒng)每路PON支持多達(dá)127個(gè)邏輯通路，高利用率的帶寬結(jié)合VLAN技術(shù)為用戶提供了良好的QoS。其基于 SLA 和優(yōu)先級(jí)的雙重管理模式能有效地保證用戶的最小指定帶寬需求和高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)（TDM）的低時(shí)延要求，全面保障業(yè)務(wù)的 QoS。

2.4.3 完備的網(wǎng)管功能

支持簡潔的本地 CLI 串口管理；支持 TELNET、TFTP 等遠(yuǎn)程管理方式；和業(yè)界保持一致的命令行風(fēng)格；內(nèi)置基于 WEB 的圖形界面網(wǎng)管；支持基于 SNMP 的圖形界面統(tǒng)一網(wǎng)管；設(shè)備支持遠(yuǎn)程在線升級(jí)；支持帶內(nèi)/帶外管理方式；支持對(duì)終端的遠(yuǎn)程診斷，快速故障定位。

3.EPON技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）布放位置的不同，EPON 有以下幾種：光纖到大樓（FTTB）、光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN）、光纖到戶（FTTH）等。

3.1 光纖到大樓（FTTB）方式

光纖到大樓（FTTB）方式是利用數(shù)字寬帶技術(shù)將光纖遷到小區(qū)，并通過雙絞線連接到各個(gè)用戶。這類方式適用寬帶要求不高和用戶數(shù)量相對(duì)不多的場景，如單棟商業(yè)樓等。商務(wù)樓附近的光纜交接箱接受局端光線路終端（OLT）引出的光纜，并與大樓的光纜相連。放置在大樓交接間的光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）通過交換機(jī)提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)給樓內(nèi)用戶，這樣數(shù)量合理的分路比變得極為重要。

3.2光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN）方式

光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN）方式采用數(shù)字用戶線技術(shù)（DSL），由于它較長的雙絞線和極少的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，極大地減少了維護(hù)的成本和投資。為了滿足用戶的寬帶需求，光纖到節(jié)點(diǎn)（FTTN）是投資與帶寬的折衷。

結(jié)束語

現(xiàn)在EPON技術(shù)仍不完美，存在著設(shè)備維護(hù)、資源管理等問題，但我堅(jiān)信，在信息技術(shù)高速發(fā)展的將來，EPON技術(shù)將不斷被完善，設(shè)備價(jià)格會(huì)不斷降低、應(yīng)用技術(shù)不斷成熟。在未幾年的發(fā)展中，EPON技術(shù)將有著極其重要的戰(zhàn)略地位。相信在我國"三網(wǎng)"融合的發(fā)展過程中 EPON 的重要作用將會(huì)變得更加明顯；相信 EPON 技術(shù)的未來會(huì)更加光明。

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