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EPON接入技術(shù)

EPON是一種基于光纖傳送網(wǎng)的長距離的以太網(wǎng)接入技術(shù)。EPON采用點對多點架構(gòu)，一根光纖承載上下行數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過1：N分光器將光信號等分成N路，以光分支覆蓋多個接入點或接入用戶。

　　EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　EPON在傳統(tǒng)上還有GEPON的叫法，這里并不是表述錯誤。業(yè)界早期的EPON設(shè)備是基于FE總線的，在基于GE總線的EPON設(shè)備推出后，為了區(qū)分稱之為GEPON，目前業(yè)界的EPON設(shè)備基本上都是基于GE總線。目前基本上統(tǒng)稱EPON。

　　一套典型的EPON 系統(tǒng)由OLT、ONU、ODN組成。EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　

 

　　圖1 EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　OLT放在中心機房，它可以看作是一個L2交換機或者L3路由交換機。在下行方向，OLT提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)(ODN)的光纖接口;在上行方向，OLT將提供了GE光/電接口，將來10Gbit/s的以太網(wǎng)技術(shù)標準定型后，OLT也會支持類似的高速接口。為了提供多業(yè)務(wù)接入，OLT還可支持E1以及OC3等接口，來實現(xiàn)傳統(tǒng)話音的接入或電路中繼業(yè)務(wù)。

　　在EPON的網(wǎng)管方面，OLT是主要的控制中心，內(nèi)置OAMP Agent，可以管理其下的ONU終端設(shè)備，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的五大功能。EPON網(wǎng)管可以通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數(shù)來控制用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過編寫訪問控制列表來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全控制，通過讀取MIB庫獲取系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶狀態(tài)信息等，還能提供有效的用戶隔離。

　　ODN是光分發(fā)網(wǎng)，由無源光纖分支器和光纖構(gòu)成。無源光纖分支器是連接OLT和ONU的無源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。無源分光器的部署相當靈活，由于是無源器件，幾乎可以適應(yīng)于所有環(huán)境。一般無源光纖分支器的分光比有1：2、1：4、1：8、1：16、1：32、1：64等。一般建議采用一級分光，多不能超過二級分光。

　　ONU是放在用戶駐地側(cè)的終端設(shè)備，EPON中的ONU采用以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)了成本低廉的以太網(wǎng)第二層交換功能。由于使用以太網(wǎng)協(xié)議，在通信的過程中就不再需要協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)ONU對用戶數(shù)據(jù)的透明傳送。OLT到ONU之間采用加密協(xié)議保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。

　　基于EPON的FTTH 的優(yōu)勢在于其強大的覆蓋能力，遠覆蓋可達20公里(1:32的分路比)，從端局出發(fā)，經(jīng)過ODN連接各光接入點。傳統(tǒng)的光接入網(wǎng)，光纖的延伸范圍一般到網(wǎng)絡(luò)接入點截止，要實現(xiàn)光纖入戶，就需要在接入點配置大量的光口接入層交換機，成本昂貴。隨著無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)、成熟，尤其是現(xiàn)在的EPON技術(shù)，可以提供光纖直接到用戶末梢的經(jīng)濟可行方案，F(xiàn)TTH成為高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解決方案中，如何解決光纜到大樓、小區(qū)的引入，規(guī)劃OLT、ODN、室內(nèi)用戶終端(OUN)的光纖連接成為關(guān)鍵所在。

　　EPON的上下行技術(shù)

　　EPON在OLT和ONU間采用單根光纖提供對稱1.25Gbps帶寬，受物理接口限制，實際提供1Gbps帶寬，可傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻業(yè)務(wù)。EPON 在單芯光纖上采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，上下行數(shù)據(jù)流分別在不同的頻段傳輸。其中，

　　下行 1490nm ;

　　上行 1310nm ;

　　1550nm 可選用于CATV。

　　下行的數(shù)據(jù)流采用廣播方式，OLT將802.3格式的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)流通過單播復(fù)制的方式推送到所有的ONU處;ONU通過判斷以太網(wǎng)幀幀頭里的由OLT分配的LLID(Logical Link ID)來判斷是否接收，接收屬于自己的數(shù)據(jù)幀，將不屬于自己的數(shù)據(jù)幀丟棄。如圖1所示。

 

　　圖1 EPON下行數(shù)據(jù)流

　　上行的數(shù)據(jù)流采用時分多址(TDMA)技術(shù)，把上行的時間分成了許多的時間片，根據(jù)ONU分配的帶寬和業(yè)務(wù)的優(yōu)先級給ONU的上行數(shù)據(jù)流分配不同的時間片，每個時間點上光纖上只傳送一個ONU的上行數(shù)據(jù)流。通過OLT和ONU之間協(xié)商，避免了ONU上行數(shù)據(jù)流之間的沖突，不會造成數(shù)據(jù)丟失。如圖2所示。

　　圖2 EPON上行數(shù)據(jù)流

　　EPON與ADSL的比較

　　ADSL經(jīng)過幾年的大力發(fā)展，目前已經(jīng)成為中國固網(wǎng)運營商普及的寬帶接入手段。ADSL利用傳統(tǒng)的銅線資源的傳送寬帶數(shù)據(jù)，充分利用了固網(wǎng)運營商的銅線資源，對中國電信和中國網(wǎng)通這樣的運營商來說，是早期發(fā)展寬帶接入的一種佳選擇。

　　ADSL/ADSL2+業(yè)務(wù)是一種不對稱傳輸?shù)膶拵Ы尤爰夹g(shù)，上行帶寬有限，小于1M，下行帶寬大到26Mbps，實際商用中覆蓋不超過3km的距離，一般提供512Kbps到2Mbps的下行帶寬，主要應(yīng)用為公眾上網(wǎng)。

　　然而隨著各種新業(yè)務(wù)，尤其是視頻業(yè)務(wù)的興起，用戶的帶寬要求越來越高。隨著博客、在線游戲、即時通訊、寬帶電話、視頻電話、個人相冊共享等應(yīng)用的快速增長，用戶對上行帶寬的需求也越來越大。中國電信和中國網(wǎng)通在其寬帶網(wǎng)的規(guī)劃中，未來個人用戶的雙向帶寬將達到10M～20M。ADSL的帶寬嚴格受到傳送距離的限制，較高的帶寬只能在短距離實現(xiàn)，即便經(jīng)過“光進銅退”改造，縮短ADSL的覆蓋范圍，這也只能在一定時間段內(nèi)、一定程度上滿足帶寬要求。

　　基于光纖的接入網(wǎng)，其帶寬理論上是可以無限擴展的。因此隨著EPON技術(shù)的成熟，其高帶寬、長距離的覆蓋范圍，使得EPON取代ADSL技術(shù)將成為技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

　　相對ADSL，EPON在初期建設(shè)的支出比較高，包括前期的設(shè)備費用和光纖鋪設(shè)費用。但由于采用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)，基于光纖的PON技術(shù)在運營維護方面的費用要大大低于ADSL和銅線。通過后期運營維護成本的降低，提供更高帶寬和更遠距離的業(yè)務(wù)覆蓋能力，并由此帶來的提供更多新業(yè)務(wù)的能力，帶來更多的業(yè)務(wù)收入，可以相對抵消在設(shè)備和線路成本上的投入。目前光纖的成本已經(jīng)很低，F(xiàn)TTX已進入一個黃金發(fā)展期，設(shè)備的費用也將在建設(shè)中不斷降低。因此，運營商通過部署EPON可以增強在包括寬帶接入在內(nèi)的全面業(yè)務(wù)方面的競爭力，由此穩(wěn)定用戶資源，甚至帶來流失用戶的回流，這都會為運營商帶來更多的業(yè)務(wù)收入，使運營商長期受益。

　　EPON的技術(shù)優(yōu)勢

　　隨著EPON技術(shù)的成熟，業(yè)界主流的運營商已經(jīng)開始大規(guī)模部署EPON系統(tǒng)，展開FTTX應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)Triple Play(三重播放，提供語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù))，構(gòu)建三網(wǎng)合一的接入平臺。

　　自2004年起，在FTTH發(fā)達的日本、韓國、臺灣以及美國、歐洲等國家和地區(qū)，EPON技術(shù)得到了大規(guī)模的應(yīng)用，并進一步刺激了IPTV業(yè)務(wù)的繁榮。在中國市場，目前EPON產(chǎn)品已經(jīng)在所有省份都有了試點和商用。

　　EPON技術(shù)采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)在單根光纖上實現(xiàn)對稱1Gbps的帶寬，并且且可以在接近客戶段實現(xiàn)分光下行，大量節(jié)省了骨干光纖資源。目前達到的大分光比是1：64。EPON系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢在于其強大的覆蓋能力，在1:32的分路比下遠覆蓋可達20 km，在1：64分光比下，遠覆蓋范圍是10km，這充分保證了設(shè)備的覆蓋范圍。在1：32分光比下，每個ONU用戶的平均帶寬可達30M以上，使得視頻業(yè)務(wù)得到了足夠的帶寬保證。

　　無源光分支器的使用，節(jié)省了大量的維護資源，節(jié)省了機房、電源配套等資源，整體降低了FTTX網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護成本。近年來的光纖成本的下降，為FTTX提供了纜線配套成本的下降。

　　目前各運營商提供的寬帶接入業(yè)務(wù)主要是ADSL和LAN接入兩種，此外，隨著帶寬需求的不斷增加，VDSL也逐漸成為一種選擇。下面將對EPON和這三種接入方式進行技術(shù)和經(jīng)濟性的比較。其它的接入方式，如Cable Modem，電力線接入等由于市場占有量不大并且受行業(yè)資源限制。

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