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(yōu)勢、系統(tǒng)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(fā)展與融合，我國信息基礎網絡的建設水平和現(xiàn)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(fā)展。多年來，無源光網絡（PON）一直被業(yè)界認為是接入未來發(fā)展的方向。如今快速發(fā)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(xiàn)在和未來的寬帶業(yè)務的需求，經濟便捷的PON技術被業(yè)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(tǒng)是單纖雙向系統(tǒng)，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(fā)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(fā)下行數據的無源光分路器連接，除了終端設備，PON系統(tǒng)中無需電器件，因此是無源的。

1.2以太網的快速發(fā)展和普及

隨著網絡的發(fā)展，傳統(tǒng)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(tǒng)結構

與PON系統(tǒng)相似，EPON系統(tǒng)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(tǒng)中，作為路由器或交換器的光線路終端（OLT）也是一個多業(yè)務提供平臺（MSPP），它的主要功能有：通過廣播將以太數據發(fā)送給光網絡終端（ONU）、控制和發(fā)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(fā)送數據的發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(yè)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(yōu)點

EPON的技術優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：易維護、低成本、多業(yè)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(yè)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(jié)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(yè)務和大服務范圍

EPON系統(tǒng)能開展多種業(yè)務，如有線電視、電話、NGN、IPT、寬帶上網等，并且不同的業(yè)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(tǒng)的傳輸距離可達10km-20km，同時EPON系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)、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(tǒng)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(yōu)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(yōu)先級業(yè)務（TDM）的低時延要求，全面保障業(yè)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(yè)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(tǒng)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(jié)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(qū)，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(yè)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(yè)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(jié)點（FTTN）方式

光纖到節(jié)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(jié)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(jié)點（FTTN）是投資與帶寬的折衷。

結束語

現(xiàn)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(fā)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(fā)展中，EPON技術將有著極其重要的戰(zhàn)略地位。相信在我國"三網"融合的發(fā)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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