EPON接入技術原理與組網(wǎng)應用

　　EPON網(wǎng)絡是采用FTTB方式組建網(wǎng)絡，其組網(wǎng)基本單元為OLT和ONU。OLT為局端設備提供豐富的PON口，用于連接ONU設備；ONU是用戶端設備提供相應的數(shù)據(jù)和語音接口，實現(xiàn)用戶業(yè)務的接入。對于不同業(yè)務的接入實現(xiàn)主要是采用對不同用戶不同業(yè)務打不同的VLAN標簽來透明傳輸?shù)较鄳臉I(yè)務接入服務器，并將相應的VLAN標簽剝離后送入IP承載網(wǎng)傳輸。

　　1．EPON網(wǎng)絡介紹

　　EPON（以太無源光網(wǎng)絡）是一種新興的光纖接入網(wǎng)技術，它是采用點到多點結構、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺和TDM時分MAC（MediaAccessControl）媒體訪問控制方式、提供多種綜合業(yè)務的寬帶接入技術。所謂“無源”，是指ODN中不含有任何有源電子器件及電源，全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓撲結構實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術和以太網(wǎng)技術的優(yōu)點：低成本、高帶寬、擴展性強、靈活快速的服務重組、與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性、方便管理等等。

　　EPON可以實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻、移動業(yè)務的融合。EPON系統(tǒng)主要由OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡單元）、ONT（光網(wǎng)絡終端）和ODN（光分配網(wǎng)）組成，它處于網(wǎng)絡的接入網(wǎng)層面，主要適用于寬帶業(yè)務的光纖接入。

　　有源網(wǎng)絡設備包括中心局機架設備（OLT）和光網(wǎng)絡單元（ONU）。光網(wǎng)絡單元（ONU）給用戶提供數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡與PON之間的接口。ONU最初的作用是接收光路信號，然后轉換成用戶所需的格式（以太網(wǎng)、IP廣播、電話、T1/E1等）。OLT設備則通過光纖連接到IP核心網(wǎng)絡。光接入網(wǎng)的引入，其覆蓋范圍達到20km，保證了OLT從光接入網(wǎng)建網(wǎng)初期就可以提升到傳統(tǒng)的城域匯聚節(jié)點處，從而簡化了接入網(wǎng)匯聚層的網(wǎng)絡結構，也節(jié)省了端局的數(shù)量。另外，光接入網(wǎng)大容量、高接入帶寬、高可靠性、多業(yè)務QoS等級支持能力的特點，也使接入網(wǎng)向統(tǒng)一、融合、高效承載平臺的方向演進成為現(xiàn)實。

　　2．EPON網(wǎng)絡基本原理

　　EPON系統(tǒng)采用WDM技術，實現(xiàn)單纖雙向傳輸，用上行1310nm和下行1490nm波長傳送數(shù)據(jù)和語音，CATV業(yè)務則使用1550nm波長承載。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實時監(jiān)控、管理及維護功能。ONU放置在用戶側，OLT與ONU間通過無源的光分配網(wǎng)絡按照1：16/1：32方式連接。

　　為了分離同一光纖上多個用戶往返的信號，可采用以下2種復用技術。

　　1）下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術。在EPON中，從OLT到多個ONU下行傳輸數(shù)據(jù)的過程采用數(shù)據(jù)廣播方式發(fā)送。數(shù)據(jù)以變長信息包的形式，從OLT下行廣播到多個ONU。每個信息包帶有1個EPON包頭，唯一標識該信息包是發(fā)給ONU-1、ONU-2還是ONU-3。也可標識為廣播信息包發(fā)給所有ONU或發(fā)給特定的ONU組（多點傳送信息包）。當數(shù)據(jù)到達ONU時，ONU通過地址匹配，接收并識別發(fā)給它的信息包，丟棄發(fā)給其他ONU的信息包。在ONU注冊成動后分配1個唯一的LLID；OLT接收數(shù)據(jù)時比較LLID注冊列表，ONU接收數(shù)據(jù)時，僅接收符合自己的LLID的幀或者廣播幀。

　　2）上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術。OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個ONU在由局端設備OLT統(tǒng)一分配的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時隙（通過測距技術）補償了各個ONU距離的差距，避免了各個ONU之間的碰撞。

　　3．EPON網(wǎng)絡組網(wǎng)開發(fā)及應用

　　在當前FTTB網(wǎng)絡大規(guī)模部署，運營商重組網(wǎng)絡融合推進的大背景下，采用EPON接入技術的組網(wǎng)也開始規(guī)模化商用。對于新建小區(qū)網(wǎng)絡的部署規(guī)劃通過EPON網(wǎng)絡建設實現(xiàn)小區(qū)數(shù)據(jù)和語音業(yè)務的全面接入，能夠了解現(xiàn)有運營網(wǎng)絡的結構和演進方向，掌握現(xiàn)有網(wǎng)絡設備的硬件和軟件調試，熟悉網(wǎng)絡協(xié)議和業(yè)務實現(xiàn)方式等。根據(jù)網(wǎng)絡光線路終端布放位置，組網(wǎng)一般有以下3種方式：

　?、貽LT放置于中心機房（如交換機房、數(shù)據(jù)機房等），其特點為覆蓋范圍大，便于操作和管理，適于早期用戶比較少或集中管理的場景。

　?、谶h端中心機房，其覆蓋范圍適中，便于操作和管理，可同時兼顧容量和資源。

　　③戶外機房或小區(qū)機房，其特點為節(jié)省光纖，但管理和維護困難，覆蓋范圍比較小，需要解決供電問題，一般不建議采用這種方式。

　　OLT位置的選擇，主要取決于實際的應用場景，一般建議將OLT放置于中心機房，以便于維護與管理，節(jié)省成本，同時便于資源共享。在網(wǎng)絡組建過程中，光纖傳輸線路的選擇需要考慮光纖衰耗的影響，在設計網(wǎng)絡結構時要保證光功率在正常收發(fā)范圍之內。

　　EPON網(wǎng)絡在確定了OLT和ONU的網(wǎng)絡結構布放后，應主要考慮網(wǎng)絡線路的設計，在光纖網(wǎng)絡的設計中應重點考慮光纖的衰耗設計要求。對于EPON工程，可根據(jù)下列光接入網(wǎng)常用的工程數(shù)據(jù)估算本工程ODN的傳輸損耗。

　　工程建議ODN衰耗為10～26db（一般為22db）；單模光纖衰耗≤0.34dB/km；光纖跳纖、尾纖插入損耗為0.1～0.3db；法蘭盤插入損耗≤0.4db；1：2分光器插入衰耗為3db；1：4分光器插入衰耗為6db；1：8分光器插入衰耗為9db；1：16分光器插入衰耗為12db；1：32分光器插入衰耗為15？5db。

　　OLT光功率。接收為-1～-24db（1310nm）；發(fā)送為+2～-3db（1490nm）。

　　ONU光功率。接收為-3～-24（1490nm）；發(fā)送為-1～+4（1310nm）。

　　對于OLT和ONU設備正常的收發(fā)光功率，在實際工程設計中要確保網(wǎng)絡光功率衰耗值在相應設備的收發(fā)光功率范圍之內。

　　根據(jù)ONU（光網(wǎng)絡單元）布放原則，EPON網(wǎng)絡的組建模式可分為光纖到戶（FTTH）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到節(jié)點（FTTN）3種。

　　1）FTTH方式。

　　即光纖到戶方式，適用于用戶居住比較分散且對帶寬要求較高的區(qū)域（如別墅區(qū)），而且開發(fā)商有積極性參與網(wǎng)絡建設。此時組網(wǎng)方式一般采用從局端的OLT引出光纜到別墅區(qū)，在別墅區(qū)內一個相對中心的位置放置分光器，然后通過小芯數(shù)管道光纜或新型的小芯數(shù)直埋光纜連至用戶家中的ONU，同時可以根據(jù)用戶需求在用戶家中連接交換機或集線器（HUB）供多個設備連接。

　　2）FTTB方式。

　　該方式適用于在單棟商務樓，用戶相對數(shù)量不多、帶寬要求不高的場景。一般的組網(wǎng)方式為從局端OLT引出光纜到商務樓附近的光纜交接箱，在光纜交接箱中放置分光器，再從交接箱引光纜至大樓。ONU放置在大樓交接間，通過交換機為樓內用戶提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務。在這種情況下，建設時需要根據(jù)用戶的帶寬需求及數(shù)量選擇合理的分路比。

　　3）FTTN方式。

　　它是帶寬與投資的折衷，F(xiàn)TTN在滿足用戶帶寬需要的前提下，采用最新的數(shù)字用戶線（DSL）技術，盡量使用長的雙絞線，以提高ADSL接入復用器（DSLAM）節(jié)點的用戶容量，從而減少節(jié)點數(shù)量，減少投資和維護成本。

　　4．EPON網(wǎng)絡組網(wǎng)及業(yè)務實現(xiàn)

　　1）互聯(lián)網(wǎng)接入。提供普通Internet接入，對用戶上網(wǎng)應用有足夠的帶寬保證。

　　2）VoIP。面向未來的NGN，提供網(wǎng)絡電話業(yè)務。

　　3）IPTV。實現(xiàn)單播或組播方式的視頻業(yè)務及機頂盒方式的IPTV業(yè)務。

　　面對小區(qū)用戶寬帶業(yè)務需求情況的差異，工程初期首先為用戶提供寬帶上網(wǎng)和VOIP語音業(yè)務，同時為后期將要開展的VOIP業(yè)務和相應的數(shù)據(jù)增值業(yè)務做好準備。對于建成的網(wǎng)絡將可以為用戶提供足夠的帶寬，實現(xiàn)高質量的數(shù)據(jù)接入業(yè)務、VOIP業(yè)務、IPTV流媒體業(yè)務。同時網(wǎng)絡要具備良好的擴展和升級能力，在未來可以有效支持三網(wǎng)合一的業(yè)務需求。