EPON技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其在有線電視通信中的應(yīng)用

白 冰

（河北廣電信息網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)股份有限公司廊坊分公司，河北 廊坊 065000）

0 引 言

EPON技術(shù)即以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，能節(jié)約光纖資源，被廣泛應(yīng)用于光接入網(wǎng)。EPON技術(shù)通過(guò)融合以太網(wǎng)和PON技術(shù)，同時(shí)繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)和PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)保留了APON的物理層PON，但卻將ATM技術(shù)發(fā)展為Ethernet技術(shù)，提升了帶寬，降低了成本，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)能力[1]。實(shí)踐研究表明，在有線電視通信中合理運(yùn)用EPON技術(shù)，優(yōu)勢(shì)較大，值得深入研究。

1 EPON技術(shù)的組成和優(yōu)勢(shì)

1.1 EPON技術(shù)系統(tǒng)的組成

研究發(fā)現(xiàn)，可利用ONU、OLT及網(wǎng)管系統(tǒng)來(lái)劃分EPON技術(shù)系統(tǒng)。一般在用戶端或者樓房等安裝ONU，其主要職能為接入用戶端寬帶，將相應(yīng)功能提供給用戶，并借助光網(wǎng)絡(luò)向OLT傳送業(yè)務(wù)。一般在前端機(jī)房或者分前端機(jī)房安裝OLT，向上提供核心網(wǎng)高速接口和接入網(wǎng)高速接口，向下提供一點(diǎn)對(duì)應(yīng)多點(diǎn)接口，OLT適配過(guò)各路數(shù)據(jù)后，向EPON傳輸層導(dǎo)入。網(wǎng)管系統(tǒng)的主要功能是全方位監(jiān)測(cè)、管理EPON技術(shù)系統(tǒng)，以保證EPON技術(shù)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 EPON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

第一，EPON技術(shù)傳輸速度較快，上、下行具有千兆以上的平均速度。其中，上行利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，下行運(yùn)用廣播的傳輸方式，通過(guò)共享寬帶滿足用戶的寬帶需求。該技術(shù)能結(jié)合用戶需求差異，靈活合理地分配寬帶。第二，EPON技術(shù)功能較強(qiáng)大，可勝任任何速度和類型的業(yè)務(wù)，包括視頻點(diǎn)播、電子政務(wù)及PITV等，通過(guò)適配后，即可高速傳輸。第三，EPON技術(shù)運(yùn)用單纖波分復(fù)用技術(shù)，在OLT和光纖的支持下，能達(dá)到20 km左右的傳輸距離。同時(shí)，合理設(shè)置光分路器，可覆蓋數(shù)十個(gè)用戶，顯著降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。第四，EPON技術(shù)運(yùn)用以太網(wǎng)格式，不僅繼承了以太網(wǎng)的簡(jiǎn)單性優(yōu)勢(shì)，而且保留了PON的效率優(yōu)勢(shì)。由于EPON采用的是無(wú)源設(shè)備，可顯著降低造價(jià)成本和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。第五，EPON技術(shù)運(yùn)用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在升級(jí)擴(kuò)容系統(tǒng)時(shí)，只需增加ONU數(shù)量即可滿足用戶的需求。初期建設(shè)時(shí)，僅考慮實(shí)際需求即可，后期逐步實(shí)施擴(kuò)容升級(jí)策略，可節(jié)約資源，提升投資回報(bào)率[2]。

2 EPON的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 測(cè)距技術(shù)

EPON運(yùn)用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)，各ONU對(duì)OLT的時(shí)延存在較大差異，易在上行信道發(fā)生信號(hào)碰撞問(wèn)題，且無(wú)法確定信號(hào)達(dá)到OLT的時(shí)間。因此，需運(yùn)用測(cè)距技術(shù)，以有效補(bǔ)償傳輸時(shí)間差異。一般情況下，導(dǎo)致傳輸時(shí)延出現(xiàn)的因素包括物理距離差異和環(huán)境溫度變化。測(cè)距過(guò)程中，也需從兩個(gè)方面開展。第一，結(jié)合物理距離差異的影響，將靜態(tài)粗測(cè)實(shí)施于新ONU的注冊(cè)階段。第二，為有效應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化帶來(lái)的影響，將動(dòng)態(tài)精測(cè)實(shí)時(shí)開展于通信過(guò)程中。

2.2 攪動(dòng)技術(shù)

通過(guò)將攪動(dòng)技術(shù)運(yùn)用于EPON系統(tǒng)，可保證信息安全。通過(guò)攪動(dòng)下行數(shù)據(jù)，能有效隔離用戶信息，確保只有目的ONU能接收下行數(shù)據(jù)。通過(guò)攪動(dòng)上行數(shù)據(jù)，則可避免非法人員偽造MAC控制幀和OAM幀等，進(jìn)而避免系統(tǒng)配置遭到更改。

2.3 時(shí)鐘提取技術(shù)

快速同步是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高速率的基礎(chǔ)。通常借助鎖相環(huán)提取下行信號(hào)中的時(shí)鐘；利用幀同步自檢測(cè)技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)幀同步。

2.4 突發(fā)數(shù)據(jù)接收技術(shù)

一旦ONU部分以突發(fā)方式向OLT部分傳輸數(shù)據(jù)，上行數(shù)據(jù)信息就會(huì)消失，不確定性增強(qiáng)。由于OLT和ONU兩部分間的傳輸距離不同，OLT部分接收的ONU信號(hào)強(qiáng)度會(huì)存在較大差異。因此，要結(jié)合ONU實(shí)際傳輸信號(hào)強(qiáng)度情況，適時(shí)調(diào)整OLT對(duì)接收機(jī)判斷門限值，以快速準(zhǔn)確復(fù)原ONU發(fā)送出的數(shù)據(jù)信息。

3 EPON技術(shù)在有線電視通信中的應(yīng)用

3.1 EPON技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用模式

一般情況下，可采取兩種方式將EPON網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建于有線電視網(wǎng)絡(luò)中。第一，單纖三波模式。該模式主要是將三種波長(zhǎng)信號(hào)搭載于一根光纖中。其中，EPON網(wǎng)絡(luò)上行、下行及有線電視網(wǎng)絡(luò)分別采用一種光波。該模式的構(gòu)建實(shí)踐中，需將波分復(fù)用器添加于分前端，以有效復(fù)用合成有線電視光信號(hào)和EPON光信號(hào)。同時(shí)，將波分復(fù)用器添加于光節(jié)點(diǎn)，以有效分離EPON光信號(hào)和有線電視光信號(hào)。光纖和光分路器則共同使用。第二，雙纖三波模式。該模式利用兩根光纖分別傳輸EPON數(shù)據(jù)信號(hào)和有線電視射頻信號(hào)[3]。目前，廣泛應(yīng)用雙纖三波模式，無(wú)需將有源設(shè)備設(shè)置于光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間，可靠性較高，擴(kuò)容較簡(jiǎn)單。

3.2 EPON技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，一般采取兩種方案將EPON技術(shù)應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)。

第一，EPON+EOC方案。該方案是將EPON網(wǎng)絡(luò)添加于有線電視光纖網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)雙向傳輸目標(biāo)；將EOC技術(shù)運(yùn)用于有線電視電纜網(wǎng)，以滿足雙向傳輸需求。具體應(yīng)用方案如圖1所示。

圖1 EPON+EOC方案

圖1中的陰影部分為EPON網(wǎng)絡(luò)，有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)和EOC網(wǎng)絡(luò)分別位于圖1的上面和右邊。通常分中心機(jī)房設(shè)置OLT設(shè)備，每一個(gè)PON口可接入不大于32個(gè)的ONU。運(yùn)用二級(jí)分光，分別在分前端機(jī)房和小區(qū)光交箱內(nèi)設(shè)置兩級(jí)光分器。嚴(yán)格控制光分器的功率。對(duì)于一些農(nóng)村地區(qū)，EPON系統(tǒng)光功率預(yù)算和接入距離要求都滿足的前提下，可運(yùn)用不等分光分路器，科學(xué)分配不同線路的光功率。建議每個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋100個(gè)左右的有線電視用戶。具體實(shí)踐中，需考慮用戶上網(wǎng)帶寬和在線并發(fā)率等因素，合理確定服務(wù)小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)光節(jié)點(diǎn)和ONU設(shè)備數(shù)量等。

第二，F(xiàn)TTH方案。本方案主要是使EPON光纖和有線電視光纖共同入戶，具體方案如圖2所示。

一般情況下，F(xiàn)TTH方案可劃分為兩個(gè)部分。第一，EPON數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在分中心機(jī)房設(shè)置機(jī)柜式OLT設(shè)備，將64個(gè)ONU下掛于每個(gè)PON口，即可有效覆蓋64個(gè)用戶。在小區(qū)交接箱和樓棟分纖箱內(nèi)分別放置不同功率的分路器。如果帶寬接入率、互動(dòng)電視接入率及在線率等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且用戶端應(yīng)用的是百兆ONU，那么可順利實(shí)現(xiàn)每戶接入帶寬100 M的目標(biāo)。第二，電視射頻網(wǎng)絡(luò)。將1 550 nm的光發(fā)射機(jī)設(shè)置于機(jī)房，進(jìn)行分光處理后，對(duì)光放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，每個(gè)光放大器的輸出端口可有效覆蓋128個(gè)用戶。運(yùn)用兩級(jí)分光，分別在小區(qū)交接箱和樓棟分纖箱中放置不同功率的分路器。

圖2 FTTH方案

4 EPON技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的注意問(wèn)題

4.1 EPON傳輸距離

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，ONU的發(fā)現(xiàn)窗口是EPON協(xié)議的重要內(nèi)容，為滿足新上電ONU的上線需求，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，OLT就會(huì)將一定時(shí)隙分配過(guò)來(lái)。時(shí)隙分配過(guò)程中，需考慮光纖的傳輸時(shí)延，但是不能確定未上線的ONU的傳輸距離，若過(guò)大設(shè)置ONU的發(fā)現(xiàn)窗，就會(huì)大量占用EPON的傳輸帶寬。因此，EPON協(xié)議中，將20 km作為ONU的差分距離。由于借助光纖進(jìn)行光傳輸，將出現(xiàn)損耗，進(jìn)而制約光信號(hào)的傳輸距離，所以EPON的傳輸距離要控制在20 km以內(nèi)。

4.2 EPON光鏈路損耗

由于EPON應(yīng)用雙向傳輸模式，就會(huì)出現(xiàn)兩方面損耗，即上行光鏈路損耗和下行光鏈路損耗。其中，光纖衰減、活動(dòng)連接器衰減及光分器衰減等都屬于上下行光鏈路損耗。上下行光鏈路損耗只是具有不同的光纖衰減，其他方面基本相同。由于接收光功率和設(shè)備發(fā)送性能等會(huì)影響上下行光鏈路損耗，因此實(shí)踐應(yīng)用中，需全面認(rèn)真分析所用設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)，科學(xué)計(jì)算和明確上下行光鏈路損耗允許值，合理規(guī)劃和嚴(yán)格控制上下行光鏈路損耗，以便更好地實(shí)現(xiàn)EPON的雙向通信功能。

5 結(jié) 論

EPON技術(shù)綜合了PON和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在有線電視通信中應(yīng)用較大。實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)工作人員需深入分析EPON技術(shù)的特征，結(jié)合實(shí)際建設(shè)需求，合理設(shè)計(jì)通信方案。此外，需全面考慮傳輸距離和光鏈路損耗等，以充分發(fā)揮EPON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，顯著提升有線電視通信質(zhì)量。