ＥＰＯＮ技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造中實(shí)踐應(yīng)用

摘要：本文闡述了基于EPON雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)的原理，分析7EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，并詳細(xì)論述了某小區(qū)廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造工程中EPON技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：EPON；雙向網(wǎng)絡(luò)；有線電視

一、廣電網(wǎng)絡(luò)面臨挑戰(zhàn)及存在的問題

隨著信息社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)信息的依賴程度越來越高，對(duì)信息量的需求越來越大。以及人們對(duì)以高清晰度、互動(dòng)電視為代表的高帶寬信息的需求越來越大，新型的寬帶傳輸技術(shù)將越來越多的要替代傳統(tǒng)的窄帶傳輸技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)具有寬帶支持多種業(yè)務(wù)模式，這對(duì)目前的廣電網(wǎng)絡(luò)提出了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，時(shí)代賦予了它新的內(nèi)涵和使命。

單向、漏斗噪聲制約著廣電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模發(fā)展。廣電HFC(Hybrid Fiber Coaxial)網(wǎng)絡(luò)是由光纖和同軸電纜網(wǎng)絡(luò)混合組成的，以星型或者樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為特點(diǎn)。從前端(Headend)到光節(jié)點(diǎn)采用光纖傳輸，如果要構(gòu)成雙向網(wǎng)絡(luò)，則每個(gè)光節(jié)點(diǎn)另外單獨(dú)需要1根光纖來實(shí)現(xiàn)雙向通信；當(dāng)然，如果采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，上行就必須采用1310nm波長，下行采用1550rim波長。但是要引入光放大器提升下行總功率，需要采用高隔離度的波分復(fù)用器件。所以，如果構(gòu)建雙向HFC網(wǎng)絡(luò)，開展寬帶接入業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)回傳則需要很多根光纖，而且光信號(hào)到了前端后，前端需要很多回傳光接收機(jī)，同時(shí)匯聚噪聲會(huì)十分明顯。如何解決廣電網(wǎng)絡(luò)自身從在的問題以及適應(yīng)信息革命帶來的挑戰(zhàn)，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)成為一種很好技術(shù)方案。它具有傳輸帶寬寬、對(duì)業(yè)務(wù)透明、易于維護(hù)和管理、升級(jí)便利、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

二、EPON及其特點(diǎn)

EPON系統(tǒng)由OLT(光線路終端-OpticalLine Termination)、ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元－Optical Network Unit)和光纖配線單元組成，系統(tǒng)使用以太網(wǎng)協(xié)議。我們稱從OLT經(jīng)過1：N光無源分路器到0NU的為下行信號(hào)，從ONU到OLT的為上行信號(hào)。EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過不定長的數(shù)據(jù)包傳輸，數(shù)據(jù)包長度依照IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議，最長為1518字節(jié)。下行信息采用廣播方式從OLT發(fā)給多個(gè)ONU。每個(gè)包攜帶的信頭唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)所要到達(dá)的特定ONU，此外有一些包發(fā)給所有的ONU，稱為廣播包，還有一些包是發(fā)給一組ONU的，稱為多播包。數(shù)據(jù)流通過光分路器后分為N路獨(dú)立的信號(hào)，每路信號(hào)都含有發(fā)給所有特定ONU的數(shù)據(jù)包。當(dāng)ONU接收到數(shù)據(jù)流時(shí)，只提取發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包，將發(fā)給其他ONU的數(shù)據(jù)包丟棄。從各個(gè)ONU到OLT的上行數(shù)據(jù)通過時(shí)分多址(TDMA)方式共享信道進(jìn)行傳輸，OLT為每個(gè)ONU都分配一個(gè)傳輸時(shí)隙。這些時(shí)隙是同步的，因此當(dāng)數(shù)據(jù)包耦合到一根光纖中時(shí)，不同ONU的數(shù)據(jù)包之間不會(huì)產(chǎn)生碰撞。

同HFC網(wǎng)絡(luò)一樣，PON網(wǎng)絡(luò)也有總線型、樹形、星型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PON系統(tǒng)一般采用無源單(雙)星形拓?fù)?，分路比可以達(dá)到1：16－1：32，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)可與數(shù)十個(gè)到數(shù)百個(gè)用戶端設(shè)備(CPE)相連。它的參考結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、EPON技術(shù)在某小區(qū)廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造中實(shí)踐應(yīng)用

1、應(yīng)用EPON技術(shù)網(wǎng)絡(luò)物理層改造

廣電HFC(Hybrid Fiber Coaxial)網(wǎng)絡(luò)是由光纖和同軸，電纜網(wǎng)絡(luò)混合組成的。網(wǎng)絡(luò)物理層改造首先增加光纖數(shù)，保證光信號(hào)樓棟與機(jī)房間的雙向傳輸，敷設(shè)5+5E多媒-體數(shù)據(jù)線，連接用戶和樓棟低層交換機(jī)，確?；?dòng)、數(shù)據(jù)信號(hào)在數(shù)據(jù)線的通路，廣播電視信號(hào)在5同軸電纜線的廣播傳輸。

2、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及數(shù)據(jù)信號(hào)流程

機(jī)房信號(hào)：由城域網(wǎng)路由器提供，通過中心機(jī)房與區(qū)域機(jī)房間的光纜將IP信號(hào)送入?yún)^(qū)域機(jī)房的匯聚交換機(jī)，EPON設(shè)備頭端OLT的數(shù)據(jù)接入由區(qū)域機(jī)房交換機(jī)提供(通常為GE接口，在沒有GE電路的情況下也可以臨時(shí)用FE口代替)。

用戶信號(hào)：OLT設(shè)備通過PON口將信號(hào)送入住宅小區(qū)，從在機(jī)房我們將光信號(hào)分為兩路(因?yàn)楸拘^(qū)分兩片)，住戶多的一片采用1：16光分路器，用戶少的采用1：8光分路器。ONU信號(hào)到樓洞口后與交換機(jī)連接，用戶信號(hào)由交換機(jī)提供。如果有的單元用戶少，可直接用ONU所帶的FE口提供電路。

通過上述情況可以看到EPON系統(tǒng)對(duì)小區(qū)環(huán)境的要求與其在使用中的易用性在所有現(xiàn)有的IP數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備中是最易用的，也是最適合于廣電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕M網(wǎng)方式。

3、工程實(shí)施

(3.1)設(shè)備簡介

在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)雙向改造中，應(yīng)用到兩家公司的EPON設(shè)備，這些設(shè)備功能相同。下面以其中的一種為例，在網(wǎng)絡(luò)雙向改造中的實(shí)踐應(yīng)用做介紹：

OLT設(shè)備：

提供1個(gè)PON接口、1個(gè)千兆以太網(wǎng)上行接口光/電接口(可選)和16個(gè)2048kbit/s電接口(E1)；OLT設(shè)備的電源是220V交流電源，最大功率25W；可放置在城域網(wǎng)邊緣或社區(qū)接入網(wǎng)出口，收斂接入業(yè)務(wù)并分別傳遞到IP網(wǎng)，PSTN網(wǎng)和有線電視網(wǎng)絡(luò)。OLT設(shè)備可支持多種業(yè)務(wù)模式，可適應(yīng)多種工作環(huán)境?？梢詾橛脩籼峁┫盗蠪TTX解決方案。

OLT設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

寬窄帶一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)支持寬帶和窄帶業(yè)務(wù)

與MST一起，組成一個(gè)分布式二層交換網(wǎng)絡(luò)，能開展基于二層的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，提供IP專線、VLAN VPN、透明LAN等增值服務(wù)

通過OLT提供傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)和其他數(shù)字專線等TDM業(yè)務(wù)

作為網(wǎng)元，向網(wǎng)管系統(tǒng)提供完善的日志和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

ONU設(shè)備：

ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)是EPON(千兆無源光網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)的用戶側(cè)設(shè)備，通過PON用于終結(jié)從OLT(光線路終端)傳送來的業(yè)務(wù)，與OLT配合，ONU可向相連的用戶提供各種寬帶服務(wù)。

(3.2)本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

符合國際IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)和國家信產(chǎn)部擬定的EPON標(biāo)準(zhǔn)草案；

系統(tǒng)可同時(shí)承載基于電路交換的模擬話音、數(shù)字專線業(yè)務(wù)和基于包交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；

PON接口傳輸速率為上下行對(duì)稱1.25Gbps，實(shí)際為1Gbps系統(tǒng)支持光分路比為1：32時(shí)的20公里傳輸(最優(yōu)環(huán)境模式下)；

支持全面的二層以太網(wǎng)交換功能；

四、結(jié)論

小區(qū)工程接入用戶為996戶，在工程完工后可開展模擬電視、數(shù)字電視、互動(dòng)電視(IPTV)、INTERNET接入等數(shù)項(xiàng)業(yè)務(wù)，還可以開展語音電話服務(wù)與VOIP服務(wù)。在經(jīng)過8個(gè)月的測試后發(fā)現(xiàn)，EPON系統(tǒng)擁有絕對(duì)的高可靠性(氣溫由室外+35℃至－5℃工作環(huán)境)，除光路割接受到過影響外未出現(xiàn)過任何異常情況，這說明EPON系統(tǒng)已經(jīng)是一套成熟的系統(tǒng)，特別在在端口的隔離、VLAN劃分、Q0s保證等這些二層設(shè)備所必須具有的功能上都具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，在EPON設(shè)備中加入相應(yīng)的模塊或與其他設(shè)備對(duì)接，就可以為用戶提供電話、VOIP、E1電路等新業(yè)務(wù)，超強(qiáng)的擴(kuò)展性也是EPON的一大特色。