淺談校園EPON接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

蔡妙琪

（安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，安徽 淮南 232001）

1 EPON技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

目前由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的確立以及EPON芯片技術(shù)的發(fā)展，EPON產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)內(nèi)外均有符合標(biāo)準(zhǔn)的成熟商用產(chǎn)品問(wèn)世，部分網(wǎng)絡(luò)公司在進(jìn)行有線電視網(wǎng)絡(luò)改造時(shí)已經(jīng)把它作為改造的方案之一考慮，如杭州、北京、武漢等城市已經(jīng)開(kāi)始大量使用EPON系統(tǒng)。

另外，我國(guó) FTTX（Fiber-To-The-X）用戶獲得了快速發(fā)展。而EPON和GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò))是實(shí)現(xiàn)FTTX的兩種主要技術(shù)。與GPON相比，EPON具有產(chǎn)業(yè)鏈更完整、成本更低的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)開(kāi)始采用EPON技術(shù)進(jìn)行FTTX的測(cè)試和試點(diǎn)工作，在EPON實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題并采取了相應(yīng)解決辦法。未來(lái)XPON將向10Gbit/s更高速發(fā)展，容量和分光比進(jìn)一步提高，單位成本進(jìn)一步降低，XPON將引發(fā)一場(chǎng)全球性技術(shù)革命。

2 接入網(wǎng)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，為了滿足用戶的需求，通信運(yùn)營(yíng)商需要提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合通信業(yè)務(wù)，使得用戶實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)字化多媒體通信，以滿足快節(jié)奏、高效率經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，同時(shí)又開(kāi)發(fā)了可視電話機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、電子數(shù)據(jù)交換、電子信箱、會(huì)議電視、可視圖文、數(shù)字點(diǎn)播電視以及遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)、電視購(gòu)物等新技術(shù)、新業(yè)務(wù)、新設(shè)備。但是，以雙絞線構(gòu)成的電纜為物理載體的接入技術(shù)不能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)、圖像、視頻等寬帶業(yè)務(wù)的需求，以致成為時(shí)下通信網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。

2.1 整個(gè)通信網(wǎng)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、接入網(wǎng)，接入網(wǎng)（AN,Access Network）是由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI,Service Node Interface）和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體所組成，它是一個(gè)為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng)，可以經(jīng)Q3接口進(jìn)行配置和管理。接入網(wǎng)由傳輸媒介、線路終端（LT,Line Terminal）、分配單元（DU,Distribution Unit）、網(wǎng)絡(luò)單元（NU,Network Unit）以及網(wǎng)絡(luò)終端（NT,Network Terminal）構(gòu)成。

接入網(wǎng)所覆蓋的范圍可由三個(gè)接口來(lái)定界，既網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（SN）相連，管理方面經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)（TMN,Telecom Management Network）相連。業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)是提供業(yè)務(wù)的實(shí)體，可提供規(guī)定業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)有本地交換機(jī)、租用線業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)或特定配置的點(diǎn)播電視和廣播電視業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)等。

業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）是接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的接口。按照特定SN類型所需要的能力以及根據(jù)所選接入類型、接入承載能力和業(yè)務(wù)要求，可以規(guī)定合適的SNI。

用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）是用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的接口。在單個(gè)UNI的情況下，ITU-T所規(guī)定的UNI應(yīng)該用于AN中，以便支持目前所提供的接入類型和業(yè)務(wù)。

接入網(wǎng)的分類方法很多：按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分，可以分為樹(shù)形、總線型等；按業(yè)務(wù)帶寬可分為窄帶和寬帶；按傳輸媒介可分為有線和無(wú)線；一般地，接入網(wǎng)分有線接入網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)兩大類。有線接入網(wǎng)又分為銅線接入網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)和混合接入網(wǎng)；無(wú)線接入網(wǎng)分為固定無(wú)線接入網(wǎng)和移動(dòng)無(wú)線接入網(wǎng)兩種，包括蜂窩通信、地面微波通信和衛(wèi)星通信等不同形式。

2.2 基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)自20世紀(jì)80年代以來(lái)已經(jīng)經(jīng)過(guò)多個(gè)發(fā)展階段，起初人們認(rèn)為將ATM技術(shù)與PON技術(shù)相結(jié)合的APON/BPON技術(shù)是實(shí)現(xiàn)綜合接入的理想模式，但由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)，ATM技術(shù)暴露出效率不高、協(xié)議復(fù)雜等弱點(diǎn)，因而未能大規(guī)模應(yīng)用。在這種背景下，兩個(gè)引人注目的PON新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，其中一個(gè)是有ITU/FSAN負(fù)責(zé)制定用來(lái)代替APON/BPON標(biāo)準(zhǔn)的GPON標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是有IEEE802.3ah工作組負(fù)責(zé)制定的EPON標(biāo)準(zhǔn)。

EPON利用波分復(fù)用技術(shù)（WDM，Wavelength Division Multiplexing）在同一根光纖內(nèi)采用兩個(gè)不同的波長(zhǎng)（上行：1310nm，下行1490nm）為上下行信道提供了全雙工的通信方式。OLT是為光接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)之間的接口并經(jīng)一個(gè)或多個(gè)ODN與用戶側(cè)ONU通信，OLT與ONU的關(guān)系為主從通信關(guān)系。OLT可以分離交換和非交換業(yè)務(wù)，管理來(lái)自O(shè)NU的信令和監(jiān)控信息，為ONU提供維護(hù)和供給功能。ODN則是一個(gè)連接OTL和ONU的無(wú)源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。一般是由無(wú)源光元件，如光纖光纜、光連接器和光分路器等組成純無(wú)源的配線網(wǎng)絡(luò)，呈樹(shù)形分支結(jié)構(gòu)。因?yàn)槭菬o(wú)源光分路器和光纖構(gòu)成，所以具有光波長(zhǎng)、透明性、互換性和光纖兼容性等光特性。

ONU為光接入網(wǎng)提供直接或遠(yuǎn)端的用戶側(cè)接口，位于ODN的用戶側(cè)。而ONU的主要功能則是終結(jié)來(lái)自O(shè)DN的光纖處理信號(hào)并為多個(gè)小企業(yè)用戶和居民住宅用戶提供業(yè)務(wù)接口。由于ONU的網(wǎng)絡(luò)側(cè)是光接口而用戶側(cè)是電接口，所以O(shè)NU還需要有光/電和電/光轉(zhuǎn)換等功能，并完成對(duì)語(yǔ)聲信號(hào)的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、復(fù)用、信令處理和維護(hù)管理。

技術(shù)特點(diǎn)有三點(diǎn)：

1）低成本

（1）局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等無(wú)源光器件，無(wú)需租用機(jī)房、配備電源、配備有源設(shè)備維護(hù)人員，節(jié)省了建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。（2）EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式，也是用戶局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者有天然的融合性，消除了傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來(lái)的成本因素。（3）采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行 1490nm，上行 1310nm)，僅需一根主干光纖和一個(gè)OLT，傳輸距離可達(dá)20km，大大降低了OLT和主干光纖的成本壓力。

2）高帶寬

從目前的技術(shù)上看，EPON的下行行道為每秒幾百/幾千兆比特的廣播方式；上行行道為用戶共享的每秒幾百/幾千兆比特行道。這比目前其他接入方式都要高很多，充分滿足了接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活地根據(jù)用戶需求的變化動(dòng)態(tài)分配帶寬。

3）易兼容

以太網(wǎng)是目前最成熟的局域網(wǎng)技術(shù)，且EPON有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)的格式傳輸，輔以電信級(jí)的網(wǎng)管系統(tǒng)，基本上是與其兼容可保證傳輸質(zhì)量。通過(guò)擴(kuò)展第三個(gè)波長(zhǎng)(通常為1550nm)即可實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸，真正方便實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”。。

3 EPON技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用

根據(jù)光纖到用戶的距離來(lái)分類，可分成光纖到交換箱(FTTN)、光纖到大樓（FTTB）及光纖到戶（FTTH）等服務(wù)形態(tài)。不同的居民用戶有不同的需求特點(diǎn)，需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景確定有針對(duì)性的應(yīng)用方案。

3.1 FTTH組網(wǎng)解決方案

FTTH實(shí)現(xiàn)了“全光接入、全程無(wú)銅”，一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)用戶，不同種類的ONT提供多種接口滿足不同業(yè)務(wù)接入的需求，ONT可以放在室內(nèi)也可以放在室外，用戶獲得的帶寬以及業(yè)務(wù)能力最強(qiáng)，減少后期重復(fù)布線的麻煩（故障定位更加準(zhǔn)確），但建設(shè)成本也較高，適應(yīng)于新建小區(qū)、別墅小區(qū)、小區(qū)網(wǎng)絡(luò)改造。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商采用光纖接入到戶，再通過(guò)網(wǎng)線接入用戶每個(gè)房間，為每家每戶提供帶寬通常是1000Mbps或100Mbps。

3.2 FTTN+DSL解決方案

FTTN+DSL解決方案是“光纖到小區(qū)（村）、銅不出小區(qū)（村）”，運(yùn)營(yíng)商將光纜部署到小區(qū)（村）內(nèi)，在小區(qū)（村）機(jī)房或室外柜設(shè)置少量甚至唯一節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)小區(qū)（村）內(nèi)用戶的業(yè)務(wù)覆蓋，其接入帶寬與業(yè)務(wù)能力相對(duì)稍弱，但可滿足近2～3年的用戶業(yè)務(wù)需求，是城區(qū)改造及農(nóng)村“光進(jìn)銅退”的主流解決方案。

3.3 FTTO/B+LAN接入解決方案

FTTB實(shí)現(xiàn)了“光纖到樓、銅不出樓”，采用光纜延伸到大樓，并將接入節(jié)點(diǎn)部署在樓道，再通過(guò)原來(lái)樓內(nèi)的綜合布線系統(tǒng)接入用戶家，為整幢樓提供共享帶寬，并通過(guò)該節(jié)點(diǎn)覆蓋樓內(nèi)所有用戶的業(yè)務(wù)需求，用戶接入帶寬與業(yè)務(wù)能力仍然很高，是面向新建小區(qū)的主流解決方案。

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