無源光網絡EPON技術及應用

張慧

摘要：本文介紹PON技術與EPON技術的概念，分析在PON技術上EPON技術的優勢、系統結構以及關鍵技術。在此基礎上，對于無源光EPON技術的應用范圍進行概述。

關鍵詞：EPON技術；應用；PON技術

前言：隨著Internet的普及和人們的工作及生活質量提高，為了促進信息網絡的發展與融合，我國信息基礎網絡的建設水平和現代社會的信息化程度的提高刻不容緩。順應時代趨勢，光纖接入技術應得到大力發展。多年來，無源光網絡（PON）一直被業界認為是接入未來發展的方向。如今快速發展的以太網迅速占領了局域網的主導地位，由于其價格低廉，簡便實用的特性，在以太網基礎下的無源光網絡EPON的誕生已是必然。

1.PON技術和以太網

1.1PON技術的結構

為了滿足現在和未來的寬帶業務的需求，經濟便捷的PON技術被業界所推舉。PON是一種采用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向光接入網絡。PON系統是單纖雙向系統，它的組成包括局端的光分配網絡（ODN）、用戶側的光網絡單元（ONU）和光線路終端（OLT）。

光線路終端（OLT）發送信號在下行方向能通過光分配網絡（ODN）到達各個用戶側的光網絡單元（ONU）。各個用戶側的光網絡單元（ONU）在上行方向不會經過任何光分配網絡（ODN），而是直接到達光線路終端（OLT）。在上行方向采用TDMA多址接入方式能有效地提高網絡效率、避免數據沖突，同時對光網絡單元（ODU）的數據進行管理。在下行方向光網絡單元（ONU）通過廣播的方式接受光線路終端（OLT）的數據分組，攜帶光網絡單元（ONU）標識符的信頭的數據分組在其MAC層進行地址解析，根據信頭提取出所需的數據分組。上行方向中的光分配網（ODN）是光線路終端（OLT）和光網絡單元（ONU）間的光通道。OLT與ONU之間通過用于集中上行數據和分發下行數據的無源光分路器連接，除了終端設備，PON系統中無需電器件，因此是無源的。

1.2以太網的快速發展和普及

隨著網絡的發展，傳統標準的以太網技術已難以滿足日益增長的網絡數據流量速度需求。在1993年10月以前，對于要求10Mbps以上數據流量的LAN應用，只有光纖分布式數據接口（FDDI）可供選擇，但它是一種價格非常昂貴的、基于100Mbps光纜的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網集線器Fastch10/100和網絡接口卡FastNIC100，快速以太網技術正式得以應用。隨后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出自己的快速以太網裝置。與此同時，IEEE802工程組亦對100Mbps以太網的各種標準，如100BASE-TX、100BASE-T4、MⅡ、中繼器、全雙工等標準進行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速以太網標準（Fast Ethernet），就這樣開始了快速以太網的時代。

2.EPON技術

2.1EPON 系統結構

與PON系統相似，EPON系統的組成包括放在用戶側的光網絡終端（ONU）、放在中心機房（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系統中，作為路由器或交換器的光線路終端（OLT）也是一個多業務提供平臺（MSPP），它的主要功能有：通過廣播將以太數據發送給光網絡終端（ONU）、控制和發起測距過程，同時將測距信息記錄、掌握光網絡終端（ONU）的帶寬分配及光網絡終端（ONU）發送數據的發送窗口大小和起始時間、對光網絡終端（ONU）的功率進行控制和發起、其他相關以太網功能。

2.1.2光網絡終端（ONU）主要功能

采用了成熟技術的光網絡終端（ONU）具有低廉成本的交換功能，它的主要功能有：將緩存的以太網數據在光線路終端（OLT）分配的窗口中進行上行發送、對光線路終端（OLT）打出的功率控制命令和測距命令進行響應和調整、對光線路終端（OLT）發送的廣播數據進行選擇性接收、其他相關以太網功能。

2.1.3無源光纖分路器（POS）主要功能

無源光纖分路器（POS）是用來連接光網絡終端（ONU）和光線路終端（OLT）的無源設備，具有集中上行數據和分發下行數據的功能。

2.2EPON的工作原理

與其他PON技術一樣，EPON技術也采用點到多點的用戶網絡拓撲結構。在業務方面采用單纖波分復用技術（上行1310nm，下行數據1490nm， 下行CATV1550nm）的EPON，只需要一個光線路終端（OLT）和一根主干光纖，就可以達到20公里的傳輸距離。經過光網絡終端（ONU）的數據通過光分路器分送給各個用戶，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的優點

EPON的技術優勢主要表現在：易維護、低成本、多業務、大服務范圍、長距離、大容量等。這種端到端的特點，及其適合開展組播和廣播等業務。

2.3.1易維護和低成本

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，為長期運營節約成本，不受電磁干擾和低損耗的光纖使其基本不用維護，而且也保證了傳輸信號的質量。

2.3.2多業務和大服務范圍

EPON系統能開展多種業務，如有線電視、電話、NGN、IPT、寬帶上網等，并且不同的業務都有良好的QoS保證。作為點到多點網絡的EPON利用光纖資源和局端單個光模板，擁有大量的終端用戶。

2.3.3長距離和大容量

EPON系統的傳輸距離可達10km-20km，同時EPON系統可以提供最大千兆的上下行對稱帶寬給用戶。

2.4 EPON的安全

2.4.1強大的 OAM 特性

EPON系統支持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。同時也支持光網絡終端（ONU）的斷電自動警告和斷纖、光網絡終端的自動注冊和自動發現、支持線路測試和認證功能。滿足CTC的互通要求和中國電信擴展的其他OAM。

2.4.2 全面的 QoS 保障

巨有強大的帶寬共享能力的EPON系統每路PON支持多達127個邏輯通路，高利用率的帶寬結合VLAN技術為用戶提供了良好的QoS。其基于 SLA 和優先級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先級業務（TDM）的低時延要求，全面保障業務的 QoS。

2.4.3 完備的網管功能

支持簡潔的本地 CLI 串口管理；支持 TELNET、TFTP 等遠程管理方式；和業界保持一致的命令行風格；內置基于 WEB 的圖形界面網管；支持基于 SNMP 的圖形界面統一網管；設備支持遠程在線升級；支持帶內/帶外管理方式；支持對終端的遠程診斷，快速故障定位。

3.EPON技術的應用

根據光網絡終端（ONU）布放位置的不同，EPON 有以下幾種：光纖到大樓（FTTB）、光纖到節點（FTTN）、光纖到戶（FTTH）等。

3.1 光纖到大樓（FTTB）方式

光纖到大樓（FTTB）方式是利用數字寬帶技術將光纖遷到小區，并通過雙絞線連接到各個用戶。這類方式適用寬帶要求不高和用戶數量相對不多的場景，如單棟商業樓等。商務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絡終端（ONU）通過交換機提供寬帶上網業務給樓內用戶，這樣數量合理的分路比變得極為重要。

3.2光纖到節點（FTTN）方式

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

結束語

現在EPON技術仍不完美，存在著設備維護、資源管理等問題，但我堅信，在信息技術高速發展的將來，EPON技術將不斷被完善，設備價格會不斷降低、應用技術不斷成熟。在未幾年的發展中，EPON技術將有著極其重要的戰略地位。相信在我國"三網"融合的發展過程中 EPON 的重要作用將會變得更加明顯；相信 EPON 技術的未來會更加光明。

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