基于EPON系統(tǒng)的三網(wǎng)合一解決方案

摘 要：隨著近些年三網(wǎng)合一概念的提出，F(xiàn)TTx技術(shù)也隨之應(yīng)運(yùn)而生，作為其主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，EPON系統(tǒng)依靠其帶寬大、經(jīng)濟(jì)型等諸多特點(diǎn)目前被廣泛采用。本文介紹了EPON系統(tǒng)的構(gòu)成及原理，并對(duì)其業(yè)務(wù)承載和應(yīng)用做了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：三網(wǎng)合一；FTTx；EPON

1 引言

1.1 三網(wǎng)合一的概念

所謂三網(wǎng)合一即原先獨(dú)立設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)的傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)將趨于相互滲透和相互融合。相應(yīng)地，三類不同的業(yè)務(wù)、市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)也將相互滲透和相互融合，以三大業(yè)務(wù)來(lái)分割三大市場(chǎng)和行業(yè)的界限逐步變得模糊，逐漸形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并以全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來(lái)支持包括數(shù)據(jù)、話音和視頻圖像在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)的通信。

1.2 FTTx技術(shù)的出現(xiàn)

原有成熟的DSL技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，隨著銅纜價(jià)格大幅上漲，繼續(xù)使用銅原料增加帶寬成本太高，而光纖光纜和光收發(fā)模塊的價(jià)格卻逐步降低，并且光纖接入技術(shù)與其他接入技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于可用帶寬大，同時(shí)光纖接入網(wǎng)還有傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)可靠性高、節(jié)約管道資源等特點(diǎn)，F(xiàn)TTx技術(shù)的發(fā)展也源于此背景。

FTTx技術(shù)的目標(biāo)就是使用光纖替代傳統(tǒng)銅線，使用光纖做為傳輸媒介直接接到用戶的設(shè)備終端，實(shí)現(xiàn)真正意義上全程的“全光網(wǎng)絡(luò)”。FTTx的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以太無(wú)源光網(wǎng)EPON。

2 EPON的構(gòu)成及原理

2.1 EPON的構(gòu)成

EPON是以太無(wú)源光網(wǎng)（Ethernet Passive Optical Network）的簡(jiǎn)稱，它是光接入網(wǎng)（Optical Access Network）中的一種。

EPON的構(gòu)成如圖1。它由置于通信局端的光線路終端OLT、置于用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU及兩者之間的1：N光纖分配網(wǎng) ODN組成，（其中N=2n，n為正整數(shù)且n≤6）。N個(gè)ONU共享一個(gè)OLT和長(zhǎng)達(dá)10-20km的光纖干線，并利用波分復(fù)用器（WDM）工作于單纖雙向傳輸方式。下行傳輸（OLT到ONU）波長(zhǎng)為1490nm，上行傳輸（ONU到OLT）波長(zhǎng)為1310nm。ONU安裝在用戶所在的樓宇，系統(tǒng)是光纖到樓（FTTB），ONU安裝在用戶家庭，系統(tǒng)是光纖到家（FTTH）。

無(wú)源光網(wǎng)PON具有一點(diǎn)到多點(diǎn)的物理拓?fù)?，這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)秀的，因?yàn)樗鼟仐壛藗鹘y(tǒng)接入網(wǎng)的從局端到用戶端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了大量的光纖和光收發(fā)器，特別是用無(wú)源光分路器取代了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的野外交換機(jī)房，免去了建房、供電、設(shè)備和維護(hù)等一系列費(fèi)用，因此 PON的系統(tǒng)投資少、網(wǎng)絡(luò)可靠性高。

2.2 EPON的工作原理

在下行方向，變長(zhǎng)以太包組成的連續(xù)的數(shù)據(jù)流以廣播的形式從OLT到達(dá)多個(gè)ONU，如圖2所示。每個(gè)以太包帶有邏輯鏈路標(biāo)識(shí)符LLID，標(biāo)明該以太包是發(fā)給哪個(gè)ONU的。某些以太包還可能是發(fā)給所有ONU的廣播包或發(fā)給特定的ONU組的多播包。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)一個(gè)ONU時(shí)，該ONU接受專門發(fā)給它的以太包而丟棄發(fā)給其他ONU的以太包。例如，ONU-1接收以太包1、2、3，但只將以太包 1傳輸給最終用戶1。

與傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以太網(wǎng)相比，EPON工作的特殊點(diǎn)主要在上行方向，如圖3。上行工作于時(shí)分多址（TDMA）方式。OLT為每個(gè) ONU分配一個(gè)時(shí)隙，讓它們輪流發(fā)送。只有一個(gè)時(shí)隙到來(lái)時(shí)，某 ONU才打開激光器發(fā)送數(shù)據(jù)，否則關(guān)閉激光器。各個(gè)時(shí)隙都保持同步，彼此間并留有間隙，使得各個(gè)ONU的數(shù)據(jù)匯合到公共光纖的時(shí)候，不會(huì)發(fā)生碰撞。

在注冊(cè)以后，每個(gè)ONU在OLT預(yù)先安排的時(shí)隙報(bào)告自己的用戶數(shù)據(jù)隊(duì)列情況（服務(wù)等級(jí)、隊(duì)列長(zhǎng)度等），OLT根據(jù)各個(gè)ONU的報(bào)告及既定策略給每個(gè)ONU安排發(fā)送時(shí)隙的起點(diǎn)和長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配（DBA）。

3 EPON的業(yè)務(wù)匯聚和應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

EPON是傳輸以太幀的數(shù)據(jù)網(wǎng)，以太幀包含著IP幀，任何封裝在IP幀中的數(shù)據(jù)都能順利地通過(guò)EPON，這就為各種基于 IP的業(yè)務(wù)，例如Internet瀏覽、Email、網(wǎng)絡(luò)游戲、VoIP、IP-TV，提供了自然的平臺(tái)。

3.2 電視業(yè)務(wù)

在電話、數(shù)據(jù)、電視三大類信號(hào)中，電視信號(hào)占據(jù)的頻帶最寬，因此視頻傳送是FTTx的首要業(yè)務(wù)。視頻傳送的方法分成兩類：IP載送的視頻（Video over IP）射頻疊加的視頻（RF overlay），又分別稱為IP-TV和RF-TV。

IP-TV是把經(jīng)過(guò)MPEG-2或H.264壓縮編碼的視頻/音頻傳送流封裝進(jìn)IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)IP網(wǎng)傳送到用戶，然后用IP機(jī)頂盒解碼，還原為視頻/音頻信號(hào)，在電視機(jī)上觀看，也可以用個(gè)人電腦解碼接收。

有線的RF-TV就是平常所說(shuō)的有線電視（CATV），包括模擬和數(shù)字視頻廣播。CATV是一個(gè)單向廣播網(wǎng)，它的優(yōu)點(diǎn)在于帶寬有效性、成熟性、對(duì)調(diào)制格式透明（既可傳模擬視頻，又可傳數(shù)字視頻）、可標(biāo)度性和靈活性。

4 基于EPON的三網(wǎng)合一解決方案

利用EPON技術(shù)，迎合世界FTTx的潮流，利用自主開發(fā)的設(shè)備，采用成熟的光纖入戶布線方案，可以實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一。

其中OLT對(duì)上可接入多個(gè)上聯(lián)業(yè)務(wù)端口，對(duì)下可通過(guò)1：N的分光器提供多個(gè)ONU接入端口；分光器提供1：16或1：32的分支能力；ONU可放至用戶家內(nèi)，采用桌面式的，能夠提供4個(gè)RJ45接口和2個(gè)RJ11接口，RJ45接口給用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和VoIP業(yè)務(wù)，也支持視頻電話。RJ11接口給用戶提供普通電話接口。BNC接口提供有線電視的業(yè)務(wù)，由于使用光信號(hào)接入，能夠獲得清晰、穩(wěn)定的高質(zhì)量的視頻信號(hào)。

5 結(jié)語(yǔ)

三網(wǎng)合一的實(shí)質(zhì)是建成國(guó)家信息高速公路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸、接入、交換各個(gè)層面的寬帶化。FTTx光接入網(wǎng)是信息高速公路最初一英里的根本解決方案，是電話、電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的最后歸宿。以太無(wú)源光網(wǎng)（EPON）把光纖傳輸?shù)母邘?、點(diǎn)到多點(diǎn) PON結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性與以太協(xié)議的普及率結(jié)合在一起，目前是十分看好的技術(shù)。這些技術(shù)的出現(xiàn)是歷史的必然，它們的普及對(duì)于推進(jìn)人類社會(huì)信息化將具有重要的意義。

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