淺析EPON技術及其應用

摘要：隨著電信市場競爭的日益激烈，現有的以銅纜為傳輸媒質、基于不對稱數字用戶線(ADSL)技術為基礎的寬帶接入建設模式將不能適應未來開展高清視頻、安全監控等高速率帶寬業務的需求。作為接入網新技術，基于以太網技術的無源光網絡(EPON)有效緩解了當前銅纜被盜嚴重、價格上漲較快、建設成本不斷增加的狀況。EPON將以太網技術與無源光網絡(PON)技術結合起來，其目標是用最簡單的方式實現一個點到多點拓撲結構的千兆以太網光纖接入網絡。EPON降低了初始成本和運行成本，可以大量采用以太網技術成熟的芯片，實現簡單，相對成本低，維護簡單，容易擴展和易于升級，本文結合實踐，探討了EPON技術的原理與特點，并分析了EPON技術的具體應用策略。

關鍵詞：EPON 技術 應用 原則 策略

光纖接入從技術上可分為兩大類：有源光網絡(AON，Active Optical Network)和無源光網絡(PON，Passive Optical Network)。無源光網絡(PON)的業務透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號。由于消除了局端與客戶端之間的有源設備，它能避免外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設備的故障率，提高系統可靠性，同時可節省維護成本，它在光接入網中扮演著越來越重要的角色。同時，以太網(Ethernet)技術經過二十年的發展，以其簡便實用，價格低廉的特性，幾乎已經完全統治了局域網，并在事實上被證明是承載IP數據包的最佳載體。隨著IP業務在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升，以太網也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進，逐漸向接入、城域甚至骨干網上滲透。而以太網與PON的結合，便產生了以太網無源光網絡(EPON)。它同時具備了以太網和PON的優點，正成為光接入網領域中的熱門技術。

1 EPON技術的基本原理

與其它PON技術一樣，EPON技術采用點到多點的用戶網絡拓撲結構，利用光纖實現數據、語音和視頻的全業務接入的目的。

一個典型的EPON系統由OLT、ONU、POS組成。OLT(Optical Line Terminal)放在中心機房，ONU(Optical Network Unit)放在用戶設備端附近或與其合為一體。POS(Passive Optical Splitter)是無源光纖分支器，是一個連接OLT和ONU的無源設備，它的功能是分發下行數據，并集中上行數據。EPON中使用單芯光纖，在一根芯上轉送上下行兩個波(上行波長：1310nm，下行波長：1490nm，另外還可以在這個芯上下行疊加1550nm的波長，來傳遞模擬電視信號)。OLT既是一個交換機或路由器，又是一個多業務提供平臺，它提供面向無源光纖網絡的光纖接口(PON接口)和以太接口，可以支持WDM傳輸，支持ATM、FR以及SONET的連接。如果需要支持傳統的TDM話音，普通電話線(POTS)和其他類型的TDM通信(T1/E1)可以被復用連接到出接口。OLT除了提供網絡集中和接入的功能外，還可以針對用戶的QOS/SLA的不同要求進行帶寬分配，網絡安全和管理配置。OLT根據需要可以配置多塊OLC(Optical Line Card)，OLC與多個ONU通過POS(無源分光器)連接。POS是一個簡單設備，它不需要電源，可以置于相對寬松的環境中，一般一個POS的分光比為8、16、32、64，并可以多級連接，一個OLT PON端口下最多可以連接的ONU數量與設備密切相關，一般是固定的。在EPON系統中，OLT到ONU間的距離最大可達20km。在下行方向，IP數據、語音、視頻等多種業務由位于中心局的OLT，采用廣播方式，通過ODN中的1：N無源分光器分配到PON上的所有ONU單元。在上行方向，來自各個ONU的多種業務信息互不干擾地通過ODN中的1：N無源分光器耦合到同一根光纖，最終送到位于局端OLT接收端。

2 EPON的技術優點

EPON的優點主要表現在以下幾方面：

①相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。EPON結構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節省很大；EPON系統對局端資源占用很少，模塊化程度高，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高；EPON系統是面向未來的技術，大多數EPON系統都是一個多業務平臺，對于向全IP網絡過渡是一個很好的選擇。提供帶寬高：EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gbps的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10Gbps。

②服務范圍大，EPON作為一種點到多點網絡，可以利用局端單個光模塊及光纖資源，服務大量終端用戶。

③帶寬分配靈活，服務有保證。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。EPON可以通過DBA(動態帶寬算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來實現對每個用戶進行帶寬分配，并保證每個用戶的QoS。

3 EPON技術應用可行性分析

3.1 EPON技術設備初步成熟

自從2004年IEEE802.3ah定稿后，EPON技術獲得了快速發展。目前市場上已經有多款芯片可供選擇，主流電信設備廠商均推出了相關產品。在日本、韓國已經獲得了較多的應用。從國內外應用和廣東電信FTTH現場試驗的情況來看，EPON技術已經基本成熟。

3.2 EPON技術經濟可用

根據中國電信FTTH-EPON現場試驗中對EPON的各種應用模式的成本分析可以看出：

①采用EPON實現FTTH目前的成本仍然遠高于DSL、LAN等方式。因此對于普通公眾客戶，FTTH目前尚不具備大規模商用的條件；

②對于商業客戶，FTTH/O的建設成本相對于光纖直連（MC）已經可以接受，甚至有一定的成本優勢，所以可以針對有需求的企業客戶實施FTTO或者FTTB；

③采用EPON系統實現FTTB+DSL/LAN接入的方式中，綜合成本與現有DSL和LAN的建設模式相比已經非常接近，已經具備商用的經濟條件。

4 EPON技術應用策略

4.1 EPON技術應用總體原則

根據前面的研究和分析，EPON設備和技術初步成熟，但實現FTTH仍成本較高，因此，近期EPON的應用建議遵循“需求明確、成本不敏感、嚴格管理和控制”的總體原則。具體而言：

①EPON設備還具有互通性未解決等欠成熟的地方，故在使用時應注意控制規模，不能盲目推廣，必須在有明晰的業務需求時才能使用；

②EPON設備選用時應考慮經過測試和評估的廠家設備；

③目標用戶對成本敏感度相對較低；

④利用EPON系統實現FTTH/FTTO時，要重視FTTH商業模式研究和分析，加強與地方政府、房地產商、建筑行業的合作。

4.2 EPON技術應用場景建議

根據分析，我們認為，EPON設備近期應主要用于以下場景。

4.2.1 EPON+LAN或EPON+DSL應用場景

①新建LAN接入小區，采用EPON+LAN的方式實現FTTB，逐步減少光纖收發器在FTTB+LAN網絡中的使用；

②在ADSL寬帶提速的網絡改造中，可使用EPON系統實現更為分散的DSLAM設備的可靠上聯，實現FTTC/B+DSL；

4.2.2 EPON實現FTTH、FTTO的應用場景

①需求明顯的商務寫字樓、連鎖網吧等，采用EPON系統實現FTTO；并充分利用FTTH網絡提供綜合解決方案的特點，通過差異化服務、個性化業務管理等方面，提高商業客戶的滿意度和忠誠度；

②新建高檔別墅小區或高檔樓盤，房地產商有FTTH建設意向的前提下，可直接采用EPON技術實現光纖到用戶；

③競爭需求的場景（對方運營商已經開始采用EPON實現FTTH，且已經獲得用戶的認同）；

④少量大帶寬需求的場景（尤其是上行帶寬需求大時，現有DSL網絡無法滿足）如視頻監控等。