小議EPON技術在小區寬帶網絡中的應用

馬廣海

摘 要：本文從"寬帶中國"戰略的電信行業大環境下出發，通過對EPON技術特點進行分析，結合作者自身工程經驗，從而為大家在小區家庭網絡建設中提供一種解決思路。

關鍵詞：小區寬帶 EPON 光纖

一、研究背景

隨著“寬帶中國”戰略的推進與實施，我國寬帶網絡覆蓋范圍不斷擴大，傳輸和接入能力不斷增強，寬帶網絡成為新時期我國經濟社會發展的戰略性公共基礎設施。小區LAN接入方式的網絡已漸漸無法滿足今天高帶寬、大數據、實時互動類業務的需求。

二、EPON技術介紹

1、EPON技術簡介

EPON（Ethernet Passive Optical Network以太網無源光網絡），在IEEE802.3標準中定義了以太網的兩種基本操作模式。第一種模式采用載波偵聽多址訪問/沖突檢測（CSMA/CD）協議而應用在共享媒質上；第二種模式為各個站點采用全雙工的點到點的鏈路通過交換機連接到一起。

EPON媒質的性質是共享媒質和點到點網絡的結合。在下行方向，擁有共享媒質的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網絡。下行方向：OLT發出的以太網數據報經過一個1：n的無源光分路器或幾級分路器傳送到每一個ONU。N的典型取值在4～64之間（由可用的光功率預算所限制）。在下行方向，因為以太網具有廣播特性，與EPON結構和匹配：OLT廣播數據包，目的ONU有選擇的提取。上行方向：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。EPON在上行方向上的行為特點與點到點網絡相同。但是，不同于一個真正的點到點網絡，在EPON中，所有的ONU都屬于同一個沖突域—來自不同的ONU的數據包。

2、EPON技術特點

2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發布了EPON標準——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005標準）。在該標準中將以太網和PON技術相結合，在無源光網絡體系架構的基礎上，定義了一種新的、應用于EPON系統的物理層（主要是光接口）規范和擴展的以太網數據鏈路層協議。

在物理層，IEEE 802.3-2005規定采用單纖波分復用技術（下行1490 nm，上行1310 nm）實現單纖雙向傳輸，同時定義了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D兩種PON光接口。

在數據鏈路層，多點MAC控制協議（MPCP）的功能是在一個點到多點的EPON系統中實現點到點的仿真，支持點到多點網絡中多個MAC客戶層實體，并支持對額外MAC的控制功能。

利用其下行廣播的傳輸方式，EPON定義了廣播LLID（LLID=0xFF）作為單拷貝廣播（SCB）信道，用于高效傳輸下行視頻廣播/組播業務。

EPON系統采用WDM技術，實現單纖雙向傳輸。其中上行波長1310nm，下行波長1490nm，用于傳遞數據業務。

三、EPON技術在小區寬帶網絡改造中的應用

現筆者將結合自身工作實際，來具體介紹某小區LAN接入方式改造為EPON光網接入方式的經驗。

1、改造前的網絡結構及存在問題

某小區由18棟樓組成，網絡建設為十余年前的小區LAN接入方式，樓內經過經過樓層交換機匯聚到某棟或某幾棟樓的小匯聚交換機，后小匯聚交換機再匯聚到小區內的核心交換機，具體拓撲結構如圖1所示

在實際運維過程中，以上網絡結構存在以下問題：

（1）網絡設備啟用時間較久，設備老化嚴重，絕大部分超出了廠家建議使用年限，已經進入故障高發期。

（2）寬帶網絡為100M多級樹狀結構，網絡拓撲復雜，層級多，影響網絡的運行效率。另用戶私接路由設備的現象普遍，用戶之間相互影響的情況也時有發生。

（3）在高峰時段，現有交換機上聯端口流量超過80Mb，交換能力已不足以滿足業務增加的需求。

（4）除小區核心交換機外，其余交換設備均無法進行網管，加大了運維人員及時發現和處理故障的難度。

2、改造后的網絡結構及特點

針對以上問題，我們提出基于EPON技術的小區LAN接入改造方案。通過核心機房部署EPON的OLT設備，通過PON口引三路光纖接至某小區機房，在某小區機房將三路光纖分別用1：8分光器進行一級分光，所分24路光纖分別連接至小區內1棟至18棟樓，在每棟樓再通過1：8分光器進行二級分光。PON交換機的上聯PON口連接二級分光后的光纖，下聯網口保留原來用戶線，改造后網絡拓撲如圖2所示：

通過以上改造后我們可以明顯看出，改造后相比之前有了明顯優勢：

（1）提供給用戶更高的帶寬，實現高質量的數據接入業務、IPTV流媒體等業務，提高網絡運行穩定性，保持技術上的領先。

（2）優化了網絡結構，系統在可靠性、標準適用性、安全性、擴展性、SLA&QoS;、可管理性等方面有充分保證 。

（3）EPON設備的網管能力遠遠超過傳統的傳輸接入設備。通過EPON強大的網管能力可以實現更加靈活的遠程管理，運維成本大幅度降低。

（4）此次改造部分線纜得到了利舊，同時改造過程中對用戶是完全透明的，而且由于EPON網絡的兼容性良好，可以和現有網絡很好的融合。

3、系統健壯性考慮

在系統健壯性方面的考慮，可考慮傳輸網用戶端設備由雙ONU接入，在傳輸過程中光纖傳輸需要考慮傳輸路徑的雙路由，而在局端接入部分，考慮由一臺設備的不同PON口，或是由兩臺不同的局端OLT設備接入，從而確保傳輸網安全可靠。

四、總體評價

通過以上的論述，我們可以看出：EPON無源光網接入技術在系統在可靠性、標準適用性、安全性、擴展性等方面相比傳統小區LAN接入均有一定的優勢，通過以上基于某小區的施工改造為我單位下一步的網絡升級或改造提供了更為簡單和有效的方法，也為后續其他小區寬帶改造升級提供經驗，希望本文能夠為大家在小區家庭網絡建設中提供一種解決思路。