小議EPON技術(shù)在小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

馬廣海

摘 要：本文從"寬帶中國"戰(zhàn)略的電信行業(yè)大環(huán)境下出發(fā)，通過對EPON技術(shù)特點進(jìn)行分析，結(jié)合作者自身工程經(jīng)驗，從而為大家在小區(qū)家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中提供一種解決思路。

關(guān)鍵詞：小區(qū)寬帶 EPON 光纖

一、研究背景

隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的推進(jìn)與實施，我國寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，傳輸和接入能力不斷增強(qiáng)，寬帶網(wǎng)絡(luò)成為新時期我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施。小區(qū)LAN接入方式的網(wǎng)絡(luò)已漸漸無法滿足今天高帶寬、大數(shù)據(jù)、實時互動類業(yè)務(wù)的需求。

二、EPON技術(shù)介紹

1、EPON技術(shù)簡介

EPON（Ethernet Passive Optical Network以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)），在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中定義了以太網(wǎng)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(xié)議而應(yīng)用在共享媒質(zhì)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(jī)連接到一起。

EPON媒質(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點到點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點到點網(wǎng)絡(luò)。下行方向：OLT發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報經(jīng)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(yù)算所限制）。在下行方向，因為以太網(wǎng)具有廣播特性，與EPON結(jié)構(gòu)和匹配：OLT廣播數(shù)據(jù)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(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達(dá)OLT，而不能到達(dá)其他的ONU。EPON在上行方向上的行為特點與點到點網(wǎng)絡(luò)相同。但是，不同于一個真正的點到點網(wǎng)絡(luò)，在EPON中，所有的ONU都屬于同一個沖突域—來自不同的ONU的數(shù)據(jù)包。

2、EPON技術(shù)特點

2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發(fā)布了EPON標(biāo)準(zhǔn)——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005標(biāo)準(zhǔn)）。在該標(biāo)準(zhǔn)中將以太網(wǎng)和PON技術(shù)相結(jié)合，在無源光網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，定義了一種新的、應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的物理層（主要是光接口）規(guī)范和擴(kuò)展的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

在物理層，IEEE 802.3-2005規(guī)定采用單纖波分復(fù)用技術(shù)（下行1490 nm，上行1310 nm）實現(xiàn)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(shù)據(jù)鏈路層，多點MAC控制協(xié)議（MPCP）的功能是在一個點到多點的EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真，支持點到多點網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)。

EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實現(xiàn)單纖雙向傳輸。其中上行波長1310nm，下行波長1490nm，用于傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

三、EPON技術(shù)在小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)改造中的應(yīng)用

現(xiàn)筆者將結(jié)合自身工作實際，來具體介紹某小區(qū)LAN接入方式改造為EPON光網(wǎng)接入方式的經(jīng)驗。

1、改造前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及存在問題

某小區(qū)由18棟樓組成，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為十余年前的小區(qū)LAN接入方式，樓內(nèi)經(jīng)過經(jīng)過樓層交換機(jī)匯聚到某棟或某幾棟樓的小匯聚交換機(jī)，后小匯聚交換機(jī)再匯聚到小區(qū)內(nèi)的核心交換機(jī)，具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示

在實際運(yùn)維過程中，以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在以下問題：

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備啟用時間較久，設(shè)備老化嚴(yán)重，絕大部分超出了廠家建議使用年限，已經(jīng)進(jìn)入故障高發(fā)期。

（2）寬帶網(wǎng)絡(luò)為100M多級樹狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，層級多，影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。另用戶私接路由設(shè)備的現(xiàn)象普遍，用戶之間相互影響的情況也時有發(fā)生。

（3）在高峰時段，現(xiàn)有交換機(jī)上聯(lián)端口流量超過80Mb，交換能力已不足以滿足業(yè)務(wù)增加的需求。

（4）除小區(qū)核心交換機(jī)外，其余交換設(shè)備均無法進(jìn)行網(wǎng)管，加大了運(yùn)維人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障的難度。

2、改造后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點

針對以上問題，我們提出基于EPON技術(shù)的小區(qū)LAN接入改造方案。通過核心機(jī)房部署EPON的OLT設(shè)備，通過PON口引三路光纖接至某小區(qū)機(jī)房，在某小區(qū)機(jī)房將三路光纖分別用1：8分光器進(jìn)行一級分光，所分24路光纖分別連接至小區(qū)內(nèi)1棟至18棟樓，在每棟樓再通過1：8分光器進(jìn)行二級分光。PON交換機(jī)的上聯(lián)PON口連接二級分光后的光纖，下聯(lián)網(wǎng)口保留原來用戶線，改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2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(yōu)勢：

（1）提供給用戶更高的帶寬，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)、IPTV流媒體等業(yè)務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性，保持技術(shù)上的領(lǐng)先。

（2）優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在可靠性、標(biāo)準(zhǔn)適用性、安全性、擴(kuò)展性、SLA&QoS;、可管理性等方面有充分保證 。

（3）EPON設(shè)備的網(wǎng)管能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的傳輸接入設(shè)備。通過EPON強(qiáng)大的網(wǎng)管能力可以實現(xiàn)更加靈活的遠(yuǎn)程管理，運(yùn)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(wǎng)絡(luò)的兼容性良好，可以和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)很好的融合。

3、系統(tǒng)健壯性考慮

在系統(tǒng)健壯性方面的考慮，可考慮傳輸網(wǎng)用戶端設(shè)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(shè)備的不同PON口，或是由兩臺不同的局端OLT設(shè)備接入，從而確保傳輸網(wǎng)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(wǎng)接入技術(shù)在系統(tǒng)在可靠性、標(biāo)準(zhǔn)適用性、安全性、擴(kuò)展性等方面相比傳統(tǒng)小區(qū)LAN接入均有一定的優(yōu)勢，通過以上基于某小區(qū)的施工改造為我單位下一步的網(wǎng)絡(luò)升級或改造提供了更為簡單和有效的方法，也為后續(xù)其他小區(qū)寬帶改造升級提供經(jīng)驗，希望本文能夠為大家在小區(qū)家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中提供一種解決思路。