別墅小區基于EPON技術的網絡設計

田曉艷（西安科技大學， 陜西 西安 710054）

1 EPON技術簡介

以太無源光網絡EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一種基于以太網方式的無源光纖接入網的新技術。它在物理層采用單纖波分復用技術（下行1490nm，上行1310nm），實現單點到多點無源光網絡的分配及傳輸，在鏈路層使用以太網協議，并以此提供多種數字業務。

在EPON 系統中，數據下行采用廣播方式，OLT( 光線路終端)發出的以太網數據通過一個或多個1：n 無源分光器傳送到每一個ONU( 用戶側光網絡單元) 。ONU 只接收目的MAC地址為自身地址的數據包, 并向下交換到各端口。數據上行則采用波分復用方式，將來自每個ONU 發出的數據包以時分復用模式通過無源分光器耦合到同一根光纖，最終送到局端OLT(光線路終端) 接收端。由于無源光合路器的方向特性，任何一個ONU發出的數據包只能到達OLT，而不能到達其他的ONU。為了避免數據沖突, 實現信號的同步, OLT 和ONU 之間要實現自動測距, 并根據各個用戶的服務水平協議進行帶寬和時隙分配。其網絡傳輸如圖1 所示。

2 EPON產品簡介

2.1 光線路終端設備(OTL)

圖1 EPON網絡傳輸原理

光線路終端OLT（Optical Line Terminal）是一個交換機或路由器，同時又是一個多業務提供平臺，它面向無源光纖網絡提供光纖接口。根據以太網向城域和廣域發展的趨勢，OLT 設備上能提供多個1Gbit／s 和10Gbit／s 的以太網接口，支持WDM 傳輸，實現網絡集中和接入的功能。OLT除了提供上述功能外，還能針對不同用戶的QoS要求進行帶寬分配、網絡安全及管理配置。圖2是一款中小容量、體積緊湊的高密度無源光接入局端設備。在3U高度的小設備內，最多可以插入5個PON板，每個PON板提供4個PON口，按照1：32的分光比，可提供最大640個ONT。能在通用的19″標準機柜內安裝，采用分布式供電方式，電源板提供主、備兩種電源。

2.2 無源分光設備(POS)

POS是無源光纖分支器，連接OLT和ONU的無源設備。它在光網路上實現分發下行數據、集中上行數據的功能，由于是無源設備，故其維護簡單、環境適應能力強。 POS的分支數大致可分為1：2、1：4、1：8、1：16、1：32五種，可進行多級級聯，需要時也可以選用2：n分支數或非均分分支數。在無源EPON光網路中，OLT與ONU之間的距離最大可達20km，如果使用光纖放大器（有源中繼器），信號傳輸距離還可以擴展。其外形如圖3。

圖2 光線路終端

圖3 無源分光設備

圖4 光網絡單元設備

2.3 光網絡單元設備(ONU)

ONU是EPON（以太無源光網絡）系統的用戶側設備，用于接收從OLT傳送來的業務。與OLT配合，ONU可向相連的用戶提供各種寬帶服務。ONU作為FTTx應用的用戶側設備，是“銅纜”過渡到“光纖”所必備的高帶寬高性價比的終端設備。如ONU支持傳統的TDM 協議，可通過支持El 接口來實現傳統TDM 話音接入。圖4是ONU實物照片，其提供的接口包括：線路側：1個PON口（SC/PC）；用戶側：4個10/100Base_T接口。

3 工程簡介

該別墅小區包括雙拼、獨棟等三層別墅，共有35棟，65戶，根據小區內道路的總體布置可將其大致分為五個區塊。在該別墅小區內不設弱電機房，利用原公建內的弱電機房，為其提供電話、電視、網絡等系統的前端信號，單體建筑至該機房的最遠距離300m左右。該別墅小區布置圖如圖5所示。

4 工程解決方案

4.1 EPON技術的優點

EPON與傳統LAN接入比較，具有如下優勢：

1）網絡結構簡單，相對成本低，容易維護、擴展及升級。OLT放置于局端機房，從機房OLT到用戶家里的ONU完全是無源的光網絡連接，在傳輸途中不需電源，僅為光纖線路。因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本低。EPON系統對局端資源占用很少，模塊化程度高，擴展容易，系統初期投入低。

圖5 某小區布置圖

2）提供高寬帶，信號傳輸距離長。EPON系統目前可以提供上、下行對稱的1.25Gb/s的 帶 寬，并且隨著以太技術的發展可升級到10Gb/s。信號傳輸距離最大可達20km，如果使用光纖放大器（有源中繼器），信號傳輸最大距離還可擴大。大大克服了傳統以太網銅線傳輸距離只有100m的限制。

3）服務范圍大。作為一種點到多點網絡，EPON技術以一種扇出的結構來節省局端OLT設別的資源，同時由于其信號傳輸距離大，故可服務于大量的用戶。

4）帶寬分配靈活。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。根據需要通過DiffServ、PQ/WFQ、WRED等技術來實現對每個用戶甚至每個端口（不同于普通交換機基于端口的速率限制）進行帶寬分配，并保證每個用戶（或端口）的服務質量（QoS）。

5）用戶業務安全可控。通過在OLT和ONU之間采用加密協議做到很好的安全控制，保證用戶業務的安全性，避免用戶之間的不安全的訪問。

EPON接入和LAN接入的比較見表1。

4.2 FTTH光網絡總體方案

考慮到本小區為高檔住宅小區的定位及傳統銅網配線子系統信道最大長度不應大于100m的要求；結合EPON技術的上述優點，故本別墅小區網絡設計采用基于EPON技術的FTTH（即光纖到戶）方式。即沿小區上、下線路采用多芯單模光纜從設于酒店弱電機房內的光線路終端設備(OTL)放射式引出兩條光纜到別墅區，在每個區塊內相對處于中心、隱蔽位置的建筑物外墻上設置室外分光器箱；然后通過室外單芯皮線光纜直埋引至用設于戶一層多媒體箱內的光網絡單元設備（ONU）；最后采用4UTP（Cat5）超五類雙絞線由光網絡單元設備（ONU）連接至各層多媒體箱內交換機或集線器（Hub）供多個設備（墻面網絡端口）使用。

表1 EPON與傳統LAN接入對比

圖6 小區網絡拓撲圖

總體光纜走向及分光器箱位置見圖5，小區網絡拓撲圖見圖6。考慮到小區以后的發展及光纜芯數的冗余，故由OTL引出的主干光纜采用四芯光纜。

4.3 戶內網絡方案

雖然該別墅小區分有雙拼、獨棟等各類型別墅，但其均為三層。其戶內的網絡結構一致，僅是墻面網絡端口數量各異。現以其中某棟別墅為例來簡單描述其網絡構成。戶內網絡采用傳統的銅LAN 方案，即設計選擇用戶側有4個10/100Base_T接口的光網絡單元設備（ONU），各層多媒體箱內設置一進n出（視墻面網絡端口多少而定）的交換機或集線器（Hub），擴充網絡端口以達到用戶數據接入的使用要求。光網絡單元設備與交換機之間通過4UTP（Cat5）超五類雙絞線采用放射型結構引至。戶內網絡拓撲圖見圖7。

圖7 戶內網絡拓撲圖

圖8 戶內網絡布線圖

參考建設單位的意見在每個臥室、書房、客廳設置一個語音點和信息點。戶內點位布線僅以一層平面為例，如圖8所示。設計時如建設單位有IPTV業務需求，則應在電視墻位置設置網絡接口。另外在廚房、餐廳預留網絡接口以滿足用戶日后信息擴展需求。應視用戶需要布設HDMI（高清晰度多媒體接口）及音頻等擴展線路和接口。

5 結束語

本文主要論述了一種新的接入方式—EPON（無源光網絡）技術在某別墅小區的運用，從理論上闡述了光纖接入的概念、FTTx技術及EPON的優點等。隨著信息化時代的到來，EPON 技術應用到小區寬帶接入網是時代發展的必然。EPON 技術將逐漸成為一種主流寬帶接入技術，為高檔小區用戶提供高帶寬、多業務的通信解決方案，使得高帶寬、高智能化的下一代數字小區成為可能。同時為運營商節約光纜、電纜和設備的建設和維護成本，是實現“三網融合”的有效手段。

[1] 張喜云．寬帶接入網技術[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2009.110-142.

[2] 吳寰，王金雪.基于EPON技術的FTTH組網與設計[J].建筑電氣，2011，30(10) ： 49-57.

[3] 華三通信技術有限公司. H3C產品目錄[DB/OL].http://h3c.torchchina.com.