EPON接入技術(shù)原理與組網(wǎng)應(yīng)用

　　EPON網(wǎng)絡(luò)是采用FTTB方式組建網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)基本單元為OLT和ONU。OLT為局端設(shè)備提供豐富的PON口，用于連接ONU設(shè)備；ONU是用戶端設(shè)備提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)和語音接口，實現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)的接入。對于不同業(yè)務(wù)的接入實現(xiàn)主要是采用對不同用戶不同業(yè)務(wù)打不同的VLAN標(biāo)簽來透明傳輸?shù)较鄳?yīng)的業(yè)務(wù)接入服務(wù)器，并將相應(yīng)的VLAN標(biāo)簽剝離后送入IP承載網(wǎng)傳輸。

　　1．EPON網(wǎng)絡(luò)介紹

　　EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新興的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它是采用點到多點結(jié)構(gòu)、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(wù)的寬帶接入技術(shù)。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(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活快速的服務(wù)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(wù)的融合。EPON系統(tǒng)主要由OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）、ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端）和ODN（光分配網(wǎng)）組成，它處于網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)層面，主要適用于寬帶業(yè)務(wù)的光纖接入。

　　有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括中心局機(jī)架設(shè)備（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）給用戶提供數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)與PON之間的接口。ONU最初的作用是接收光路信號，然后轉(zhuǎn)換成用戶所需的格式（以太網(wǎng)、IP廣播、電話、T1/E1等）。OLT設(shè)備則通過光纖連接到IP核心網(wǎng)絡(luò)。光接入網(wǎng)的引入，其覆蓋范圍達(dá)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(luò)結(jié)構(gòu)，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(wù)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(jìn)成為現(xiàn)實。

　　2．EPON網(wǎng)絡(luò)基本原理

　　EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，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(wù)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(hù)功能。ONU放置在用戶側(cè)，OLT與ONU間通過無源的光分配網(wǎng)絡(luò)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(fù)用技術(shù)。

　　1）下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)。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(biāo)識該信息包是發(fā)給ONU-1、ONU-2還是ONU-3。也可標(biāo)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(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)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(shù)。OLT接收數(shù)據(jù)前比較LLID注冊列表；每個ONU在由局端設(shè)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(shù)）補(bǔ)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(luò)組網(wǎng)開發(fā)及應(yīng)用

　　在當(dāng)前FTTB網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，運營商重組網(wǎng)絡(luò)融合推進(jìn)的大背景下，采用EPON接入技術(shù)的組網(wǎng)也開始規(guī)模化商用。對于新建小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的部署規(guī)劃通過EPON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實現(xiàn)小區(qū)數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)的全面接入，能夠了解現(xiàn)有運營網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和演進(jìn)方向，掌握現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件和軟件調(diào)試，熟悉網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式等。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(jī)房（如交換機(jī)房、數(shù)據(jù)機(jī)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(yuǎn)端中心機(jī)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。

　?、蹜敉鈾C(jī)房或小區(qū)機(jī)房，其特點為節(jié)省光纖，但管理和維護(hù)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(yīng)用場景，一般建議將OLT放置于中心機(jī)房，以便于維護(hù)與管理，節(jié)省成本，同時便于資源共享。在網(wǎng)絡(luò)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(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時要保證光功率在正常收發(fā)范圍之內(nèi)。

　　EPON網(wǎng)絡(luò)在確定了OLT和ONU的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布放后，應(yīng)主要考慮網(wǎng)絡(luò)線路的設(shè)計，在光纖網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中應(yīng)重點考慮光纖的衰耗設(shè)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(shè)備正常的收發(fā)光功率，在實際工程設(shè)計中要確保網(wǎng)絡(luò)光功率衰耗值在相應(yīng)設(shè)備的收發(fā)光功率范圍之內(nèi)。

　　根據(jù)ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）布放原則，EPON網(wǎng)絡(luò)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(luò)建設(shè)。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(nèi)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(jī)或集線器（HUB）供多個設(shè)備連接。

　　2）FTTB方式。

　　該方式適用于在單棟商務(wù)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(wù)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(jī)為樓內(nèi)用戶提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。在這種情況下，建設(shè)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(shù)，盡量使用長的雙絞線，以提高ADSL接入復(fù)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(hù)成本。

　　4．EPON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及業(yè)務(wù)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(yīng)用有足夠的帶寬保證。

　　2）VoIP。面向未來的NGN，提供網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)。

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

　　面對小區(qū)用戶寬帶業(yè)務(wù)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(wù)，同時為后期將要開展的VOIP業(yè)務(wù)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)做好準(zhǔn)備。對于建成的網(wǎng)絡(luò)將可以為用戶提供足夠的帶寬，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)、VOIP業(yè)務(wù)、IPTV流媒體業(yè)務(wù)。同時網(wǎng)絡(luò)要具備良好的擴(kuò)展和升級能力，在未來可以有效支持三網(wǎng)合一的業(yè)務(wù)需求。