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EPON接入技術
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摘要:   EPON是一種基于光纖傳送網的長距離的以太網接入技術。EPON采用點對多點架構,一根光纖承載上下行數(shù)據(jù)信號,經過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。
Abstract:
Key words :

  EPON是一種基于光纖傳送網的長距離的以太網接入技術。EPON采用點對多點架構,一根光纖承載上下行數(shù)據(jù)信號,經過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網絡結構

  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設備是基于FE總線的,在基于GE總線的EPON設備推出后,為了區(qū)分稱之為GEPON,目前業(yè)界的EPON設備基本上都是基于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的網絡結構如圖1所示。

  

EPON的網絡結構

 

  圖1 EPON的網絡結構

  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絡(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的以太網技術標準定型后,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。

  在EPON的網管方面,OLT是主要的控制中心,內置OAMP Agent,可以管理其下的ONU終端設備,實現(xiàn)網絡管理的五大功能。EPON網管可以通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數(shù)來控制用戶業(yè)務質量,通過編寫訪問控制列表來實現(xiàn)網絡安全控制,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,由無源光纖分支器和光纖構成。無源光纖分支器是連接OLT和ONU的無源設備,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,最多不能超過二級分光。

  ONU是放在用戶駐地側的終端設備,EPON中的ONU采用以太網協(xié)議,實現(xiàn)了成本低廉的以太網第二層交換功能。由于使用以太網協(xié)議,在通信的過程中就不再需要協(xié)議轉換,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,最遠覆蓋可達20公里(1:32的分路比),從端局出發(fā),經過ODN連接各光接入點。傳統(tǒng)的光接入網,光纖的延伸范圍一般到網絡接入點截止,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。隨著無源光網絡技術的出現(xiàn)、成熟,尤其是現(xiàn)在的EPON技術,可以提供光纖直接到用戶末梢的經濟可行方案,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、室內用戶終端(OUN)的光纖連接成為關鍵所在。

  EPON的上下行技術

  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。EPON 在單芯光纖上采用波分復用(WDM)技術,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格式的以太網幀數(shù)據(jù)流通過單播復制的方式推送到所有的ONU處;ONU通過判斷以太網幀幀頭里的由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。

  

EPON下行數(shù)據(jù)流

 

  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,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。

  

EPON上行數(shù)據(jù)流

 

  圖2 EPON上行數(shù)據(jù)流

  EPON與ADSL的比較

  ADSL經過幾年的大力發(fā)展,目前已經成為中國固網運營商最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),充分利用了固網運營商的銅線資源,對中國電信和中國網通這樣的運營商來說,是早期發(fā)展寬帶接入的一種最佳選擇。

  ADSL/ADSL2+業(yè)務是一種不對稱傳輸?shù)膶拵Ы尤爰夹g,上行帶寬有限,小于1M,下行帶寬最大到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,主要應用為公眾上網。

  然而隨著各種新業(yè)務,尤其是視頻業(yè)務的興起,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。中國電信和中國網通在其寬帶網的規(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、一定程度上滿足帶寬要求。

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

  相對ADSL,EPON在初期建設的支出比較高,包括前期的設備費用和光纖鋪設費用。但由于采用無源光網絡技術組網,基于光纖的PON技術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)務覆蓋能力,并由此帶來的提供更多新業(yè)務的能力,帶來更多的業(yè)務收入,可以相對抵消在設備和線路成本上的投入。目前光纖的成本已經很低,F(xiàn)TTX已進入一個黃金發(fā)展期,設備的費用也將在建設中不斷降低。因此,運營商通過部署EPON可以增強在包括寬帶接入在內的全面業(yè)務方面的競爭力,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)務收入,使運營商長期受益。

  EPON的技術優(yōu)勢

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

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

  EPON技術采用波分復用(WDM)技術在單根光纖上實現(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。目前達到的最大分光比是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的分路比下最遠覆蓋可達20 km,在1:64分光比下,最遠覆蓋范圍是10km,這充分保證了設備的覆蓋范圍。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網絡的建設成本和維護成本。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和經濟性的比較。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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