基于EPON的FTTx接入技術研究

陳勇強

【摘要】 隨著IPTV/VOD、NGN（Next Generation Network）、網絡視頻、高清電視、多媒體互動等新型業務的迅猛推廣，用戶對網絡接入寬帶的需求持續快速增長，傳統的非對稱數字用戶線路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line），的寬帶接入方式已經很難滿足用戶對寬帶日益增長的需求?；贓PON的FTTx技術的引入，改變了傳統的寬帶接入方式，能夠在很大程度上給用戶提供更高寬帶的全光網絡。所以，對EPON接入網如何進行建設與部署是一個至關重要的問題。本文簡單首先淺析了FTTx的相關概念以及實現的技術，并對通信業務的發展及其對帶寬的要求進行簡單分析，最后對基于以太網技術的無源光網絡EPON的FTTx接入技術的系統結構、工作原理、關鍵技術等問題進行研究。

【關鍵詞】 以太網無源光網絡 通訊業務 光纖到用戶端 光纖到戶 寬帶接入

一、引言

隨著寬帶應用越來越多，尤其是IPTV、在線娛樂、高清圖像傳輸和VOD等網絡新型業務應用的興起，人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美，每個用戶的帶寬需求在3-5年內將達到20～50Mb/s，而在10年內將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統的技術將無法勝任，因此需要更高寬帶和穩定性的寬帶光接入技術。由此，基于EPON的FTTx接入技術運用應運而生。本文將對FTTx的相關概念以及實現的技術進行簡單探討，分析有關通信業務的發展及其對帶寬的要求，并且對基于以太網技術的無源光網絡EPON的FTTx接入技術的系統結構、工作原理、關鍵技術等問題進行研究，為相關研究拋磚引玉。

二、FTTx的概念

Fiber-to-the-x （FTTx）是將用戶接入網絡光纖化的統稱，是新一代的光纖用戶接入網，用于連接典型運營商和終端用戶。作為利用光纖為傳輸介質的光纖接入網在實際應用中，帶寬傳輸大，傳輸距離也相對較長，并且可靠性和穩定性有較好的表現。其能夠在很大程度上滿足用戶日益增長的更高帶寬業務的需求，基于EPON的FTTx接入技術及其由此產生巨大的技術優勢必將成為未來寬帶固定接入的發展方向。FTTx作為光纖用戶接入平臺的一種，支持數據、語音、視頻、上網等多種應用及業務，其覆蓋范圍從電信機房的局端設備到普通用戶的終端設備。

按照ONU在接入網中所處的位置不同，可將光接入網劃分為：光纖到小區/路邊（FTTC），光纖到駐地（FTTP），光纖到樓 （FTTB），光纖到用戶（FTTH），FTTO （ 光纖到辦公室），FTTSA（ 光纖到服務區）等幾種應用類型。這些光接入網中，光纖到戶（FTTH）是一種和未來網絡基礎設置和相關電信運營業務轉型息息相關的戰略應用型技術，也是FTTx最終的發展目標。

三、FTTx的實現技術

3.1 P2P & PON

用光纖實現用戶接入網絡主要有兩種方式，一種方式是點對點形式拓撲（Point to Point； P2P），用光纖直接連接到用戶，從局端或是遠端機房到每個用戶都用一根或一根獨立的光纖，這種點到點的傳輸方式可以使得每個用戶的實際上行帶寬和下行帶寬達到100Mbit/s，甚至可以達到1000Mbit/s。雖有利于寬帶的擴展，但光纖和光學器件等耗材的成本相對較高。另外一種方式是使用點對多點形式拓撲方式（P2MP）的無源光網絡（PON），即用無源器件Splitter（光分路器）將光信號進行分支，使用一根光纖為多個用戶提供通信服務。在這一點上，采用點到多點的方案，將光信號分路廣播給各用戶終端設備ONU/T大大地降低了光收發器的數量和光纖用量，降低了中心局所需的機架空間，與此同時節省了光纜資源以及其他建置成本，在成本投入上有著明顯的優勢。因此，PON成為了當前FTTH技術應用的熱門技術。在實際應用中，PON主要包括BPON（APON）、EPON、GPON。

3.2 PON的技術優勢

目前PON是解決接入網“最后一公里”、實現FTTx的最具優勢的技術。當前業界的“無源”主要指的是不含任何有源電子器件和電源模塊的光分配網（ODN），全部由Splitter（光分路器）等無源器件組成，因此其管理維護的成本較低，很大程度上節省局端光模塊和光纖，節省了網絡機房、設備維護及大量光纜資源等建設成本。這是PON在接入網發展中最具吸引力的一面。

四、EPON的應用現狀

基于EPON技術研究實現用戶到運營商寬帶接入的最后一英里光纖接入解決方案，即FTTx（光纖到用戶端）。無論是從設備的穩定成熟程度還是從整個產業鏈的角度和設備的價格來看，FTTx的合理經濟實現方式還是EPON?；贓PON的FTTx接入技術，作為一種新型的光纖接入網技術，具有帶寬資源共享、覆蓋范圍廣、設備安全性高、傳輸速率高、實現簡單、相對成本低、維護簡單、容易擴展和易于升級等優點，可以通過單一的光網絡平臺實現相應的語音業務、數據業務以及帶寬要求更高的視頻業務，在實際工作中是針對當前固帶寬化和實施網絡轉型的有效措施，并且能夠提高接入寬帶的速率，對網絡實現業務支撐力的有效提升有非常有效的作用。這些優勢和應用特點也使得其成為運營商增強自我競爭能力的一種重要手段。

EPON通過將Ethernet和PON結合，實現了一種采用點到多點的樹形拓撲結構，該方案擁有無源光網絡傳輸方式，并且可以提供多種業務寬帶的接入技術。在實現上，該技術在物理層上采用相應的PON技術，在鏈路層上則基于以太網網絡協議，并且采用了PON的以太網網絡接入。因此，EPON是一種綜合了以太網網絡技術優點和PON技術優點，具有靈活快速、帶寬極高、成本較低和擴展性優良的服務重組，成為了當前光接入網領域中的熱門技術。

目前，EPON技術已經趨于成熟，主要體現在以下幾個方面：經過個權威標準化的組織、設備和運營商等的共同努力，當前的EPON技術已經相對成熟穩定。在中國電信運營商的的主導和推進下，EPON系統級和相應的芯片級已經完成了相應的互通測試。

并且，在產業規劃和發展上，當前的EPON產業鏈也在不斷地發展和成熟，相關的軟件、硬件的建設成本也在進一步下降，形成了較好的、合理的市場競爭格局，達到了規模化商用水平。

五、基于EPON的FTTx接入技術

5.1 應用場景及提供業務

此處探討項目基于實現的電信網絡。當前新建的小區通常可以采用EPON配合LAN實現FTTB，通過多用戶共用一個ONU實現免市話電纜光纖的通信。而基于EPON的FTTx接入技術可以在實際中通過與開發商協商實現小區的通信優化，通過EPON技術直接實現FTTH。

5.2 網絡構建設計

如上所述PON 系統可以通過網絡側的OLT和ODN以及用戶側的ONU組成。PON系統可能包括相應的FTTB相關應用。根據實際工程經驗，ODN的通道衰減全程可以達到26dB（具體需要看實施的環境）。分光比的減小會增大相應的覆蓋范圍，最大可以到達20KM。因此這要求我們在設計過程中可以計算投入實施的無源光分配網絡中最遠的終端信道衰減，并且通過相應的最壞值法核算其信道衰減。

在組網方式上，可以有一級分光和二級分光。前者應用與商務樓、小區比較集中的地區，后者則廣泛應用與住宅小區比較匱乏的地區。普通的PON系統保護可以采用全保護、饋線光纖保護等。

OLT的設計原則主要考慮匯聚和傳送作用。一般可以提供不少于32個PON口，并且采用GE上連電路。最新的技術可以實現10GE接口。具體的配置需要結合端局當前小區的數量以及規模。OLT的設備節點設置可以在城域網一級匯聚節點中選擇，并且根據實際場景確定相應的覆蓋范圍。光分路器的設置原則可以根據相應的光分路比進行，主要考慮光路的信道衰減以及用戶的帶寬需求。光分路器原則上級聯不應該超過兩級，并且基于EPON的接入最好在一級和二級的分路比乘積小于32。

ONU設計原則主要采用本地供電，優先采用物業提供的防護系統。對于語音業務可以實現相應的IP電話或者在ONU內集成相應的IAD，當然，后者費用相對昂貴。保障斷電語音業務可以根據需要配置相應的斷電保護模塊。ONU可以實現跨樓道實施，這種需求常見于設備數量有限去樓道有線路可以利用。主要的選型方面則考慮實際安裝率，參照樓道住戶數的60%對ONU的型號進行選擇。線路設計上主要考慮住戶數量以及實際光纜芯數，安裝100%或者30%的冗余進行實施。

5.3 EPON的組播技術

實際工作中，具有點到多點的拓撲設計的EPON網絡在具體實施上可以采用OLT通過廣播LLID信道，復制相應的內容并與此同時分發到相應的ONU。這種組播傳輸數據的方式可以在帶寬資源的利用上達到系統的最佳性能，提高帶寬利用率。以實例為例，項目設計中通過一臺OLT設備提供PON口4個，上接口8個并且同時為64臺ONU提供上述的接入網服務。實際實施中通過OLT連接組播服務器，提供視頻組播業務。

在EPON系統設置中，EPON還可以提供對ONU用戶對于組播的接收權限的設置功能，例如用戶1對于組播244.1.1.1，組播VLAN為4000的組播流權限為預先對于VLAN為4005的則權限可以設置為允許、預覽、禁止，動態可控組播基于多端口ONU。

六、結束語

本文結合實際工作經驗以及相關技術理論對FTTx接入技術的相關概念、實踐技術以及EPON的應用現狀進行淺析，進一步結合實際項目對基于EPON的FTTx接入技術進行探討和分析，為相關研究提供一種參考和借鑒。

參 考 文 獻

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[2] 王英明. FTTx設備及解決方案[J]. 郵電設計技術. 2009（12）

[3] 陸金紅，徐國仁. EPON技術在FTTx接入網中的應用[J]. 電信網技術. 2009（12）