別墅小區(qū)基于EPON技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

田曉艷（西安科技大學， 陜西 西安 710054）

1 EPON技術(shù)簡介

以太無源光網(wǎng)絡(luò)EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一種基于以太網(wǎng)方式的無源光纖接入網(wǎng)的新技術(shù)。它在物理層采用單纖波分復用技術(shù)（下行1490nm，上行1310nm），實現(xiàn)單點到多點無源光網(wǎng)絡(luò)的分配及傳輸，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，并以此提供多種數(shù)字業(yè)務(wù)。

在EPON 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)下行采用廣播方式，OLT( 光線路終端)發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通過一個或多個1：n 無源分光器傳送到每一個ONU( 用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元) 。ONU 只接收目的MAC地址為自身地址的數(shù)據(jù)包, 并向下交換到各端口。數(shù)據(jù)上行則采用波分復用方式，將來自每個ONU 發(fā)出的數(shù)據(jù)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(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達OLT，而不能到達其他的ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突, 實現(xiàn)信號的同步, OLT 和ONU 之間要實現(xiàn)自動測距, 并根據(jù)各個用戶的服務(wù)水平協(xié)議進行帶寬和時隙分配。其網(wǎng)絡(luò)傳輸如圖1 所示。

2 EPON產(chǎn)品簡介

2.1 光線路終端設(shè)備(OTL)

圖1 EPON網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)提供平臺，它面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)提供光纖接口。根據(jù)以太網(wǎng)向城域和廣域發(fā)展的趨勢，OLT 設(shè)備上能提供多個1Gbit／s 和10Gbit／s 的以太網(wǎng)接口，支持WDM 傳輸，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(shè)備。在3U高度的小設(shè)備內(nèi)，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(nèi)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(shè)備(POS)

POS是無源光纖分支器，連接OLT和ONU的無源設(shè)備。它在光網(wǎng)路上實現(xiàn)分發(fā)下行數(shù)據(jù)、集中上行數(shù)據(jù)的功能，由于是無源設(shè)備，故其維護簡單、環(huán)境適應(yīng)能力強。 POS的分支數(shù)大致可分為1：2、1：4、1：8、1：16、1：32五種，可進行多級級聯(lián)，需要時也可以選用2：n分支數(shù)或非均分分支數(shù)。在無源EPON光網(wǎng)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(shè)備

圖4 光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備

2.3 光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備(ONU)

ONU是EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)的用戶側(cè)設(shè)備，用于接收從OLT傳送來的業(yè)務(wù)。與OLT配合，ONU可向相連的用戶提供各種寬帶服務(wù)。ONU作為FTTx應(yīng)用的用戶側(cè)設(shè)備，是“銅纜”過渡到“光纖”所必備的高帶寬高性價比的終端設(shè)備。如ONU支持傳統(tǒng)的TDM 協(xié)議，可通過支持El 接口來實現(xiàn)傳統(tǒng)TDM 話音接入。圖4是ONU實物照片，其提供的接口包括：線路側(cè)：1個PON口（SC/PC）；用戶側(cè)：4個10/100Base_T接口。

3 工程簡介

該別墅小區(qū)包括雙拼、獨棟等三層別墅，共有35棟，65戶，根據(jù)小區(qū)內(nèi)道路的總體布置可將其大致分為五個區(qū)塊。在該別墅小區(qū)內(nèi)不設(shè)弱電機房，利用原公建內(nèi)的弱電機房，為其提供電話、電視、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)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(qū)布置圖如圖5所示。

4 工程解決方案

4.1 EPON技術(shù)的優(yōu)點

EPON與傳統(tǒng)LAN接入比較，具有如下優(yōu)勢：

1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)連接，在傳輸途中不需電源，僅為光纖線路。因此容易鋪設(shè)，基本不用維護，長期運營成本和管理成本低。EPON系統(tǒng)對局端資源占用很少，模塊化程度高，擴展容易，系統(tǒng)初期投入低。

圖5 某小區(qū)布置圖

2）提供高寬帶，信號傳輸距離長。EPON系統(tǒng)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(shù)的發(fā)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(tǒng)以太網(wǎng)銅線傳輸距離只有100m的限制。

3）服務(wù)范圍大。作為一種點到多點網(wǎng)絡(luò)，EPON技術(shù)以一種扇出的結(jié)構(gòu)來節(jié)省局端OLT設(shè)別的資源，同時由于其信號傳輸距離大，故可服務(wù)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(jù)需要通過DiffServ、PQ/WFQ、WRED等技術(shù)來實現(xiàn)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(wù)質(zhì)量（QoS）。

5）用戶業(yè)務(wù)安全可控。通過在OLT和ONU之間采用加密協(xié)議做到很好的安全控制，保證用戶業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)總體方案

考慮到本小區(qū)為高檔住宅小區(qū)的定位及傳統(tǒng)銅網(wǎng)配線子系統(tǒng)信道最大長度不應(yīng)大于100m的要求；結(jié)合EPON技術(shù)的上述優(yōu)點，故本別墅小區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用基于EPON技術(shù)的FTTH（即光纖到戶）方式。即沿小區(qū)上、下線路采用多芯單模光纜從設(shè)于酒店弱電機房內(nèi)的光線路終端設(shè)備(OTL)放射式引出兩條光纜到別墅區(qū)，在每個區(qū)塊內(nèi)相對處于中心、隱蔽位置的建筑物外墻上設(shè)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(shè)于戶一層多媒體箱內(nèi)的光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備（ONU）；最后采用4UTP（Cat5）超五類雙絞線由光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備（ONU）連接至各層多媒體箱內(nèi)交換機或集線器（Hub）供多個設(shè)備（墻面網(wǎng)絡(luò)端口）使用。

表1 EPON與傳統(tǒng)LAN接入對比

圖6 小區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

總體光纜走向及分光器箱位置見圖5，小區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖見圖6?？紤]到小區(qū)以后的發(fā)展及光纜芯數(shù)的冗余，故由OTL引出的主干光纜采用四芯光纜。

4.3 戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)方案

雖然該別墅小區(qū)分有雙拼、獨棟等各類型別墅，但其均為三層。其戶內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一致，僅是墻面網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)量各異。現(xiàn)以其中某棟別墅為例來簡單描述其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)采用傳統(tǒng)的銅LAN 方案，即設(shè)計選擇用戶側(cè)有4個10/100Base_T接口的光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備（ONU），各層多媒體箱內(nèi)設(shè)置一進n出（視墻面網(wǎng)絡(luò)端口多少而定）的交換機或集線器（Hub），擴充網(wǎng)絡(luò)端口以達到用戶數(shù)據(jù)接入的使用要求。光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備與交換機之間通過4UTP（Cat5）超五類雙絞線采用放射型結(jié)構(gòu)引至。戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖見圖7。

圖7 戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

圖8 戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布線圖

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

5 結(jié)束語

本文主要論述了一種新的接入方式—EPON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)在某別墅小區(qū)的運用，從理論上闡述了光纖接入的概念、FTTx技術(shù)及EPON的優(yōu)點等。隨著信息化時代的到來，EPON 技術(shù)應(yīng)用到小區(qū)寬帶接入網(wǎng)是時代發(fā)展的必然。EPON 技術(shù)將逐漸成為一種主流寬帶接入技術(shù)，為高檔小區(qū)用戶提供高帶寬、多業(yè)務(wù)的通信解決方案，使得高帶寬、高智能化的下一代數(shù)字小區(qū)成為可能。同時為運營商節(jié)約光纜、電纜和設(shè)備的建設(shè)和維護成本，是實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”的有效手段。

[1] 張喜云．寬帶接入網(wǎng)技術(shù)[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(shù)的FTTH組網(wǎng)與設(shè)計[J].建筑電氣，2011，30(10) ： 49-57.

[3] 華三通信技術(shù)有限公司. H3C產(chǎn)品目錄[DB/OL].http://h3c.torchchina.com.