XPON網絡技術在四平鐵通的應用

劉共旭

（中國鐵通四平分公司，吉林 四平 136000）

1 前言

隨著移動合并鐵通，聯通、電信、網通三家并兩家的電信市場最后融合，互補聯合后的電信業競爭更加激烈。固話網現有的以銅纜為傳輸媒質的ADSL技術下的寬帶數據接入模式不能適應未來高帶寬業務的需求。制約了電信新業務的拓展應用，并且當前銅纜被盜嚴重、價格上漲較快、建設成本不斷增加。

一項接入網新技術，基于以太網技術的無源光網絡（XPON）有效解決了上述問題，“光進銅退”作為實施網絡轉型和固網寬帶化的有效措施，在提高接入帶寬、提升網絡對業務的支撐能力、增強運營商的核心競爭能力方面將發揮重要作用。

2 XPON技術介紹

XPON是指當前發展極為迅速的寬帶接入技術EPON和GPON。GPON（Gigabit－Capable PON）技術是基于ITU－TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優點，GPON下行最大速率為2.5 Gbps，上行為1.25 Gbps，分光比最大為1∶64。EPON（Ethernet Passive Optical Network）是由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First M ile）提出。是將以太網技術與無源光網絡（PON）技術相結合，實現一個點到多點拓撲的千兆以太網光纖接入網絡。不但降低了初始成本和運行成本，實現簡單，維護簡單，相對成本低，且易于后期業務擴展和升級，也是一種能夠提供多種綜合業務的寬帶接入技術。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25 Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10 Gb/s。

2.1 組成單元

PON應用于固網運營商中心局端到前端，或者以點到點（POP）方式到商務或小區節點的通信，組成最后1 km的通信結構。EPON是一種結合了Ethernet和PON的寬帶接入技術，典型的EPON系統由OLT、ONU、ODN/POS組成。EPON的組成單元，見圖1。

光信號通過分光器把光纖線路終端（OLT）一根光纖下行的信號分成多路給每一個光網絡單元（ONU），每個ONU上行的信號通過光耦合器合成在一根光纖里送達OLT。因而EPON中包括無源網絡設備和有源網絡設備。無源網絡設備包括單模光纜、無源分光器/耦合器、適配器、連接器和熔接頭等。它一般放置于局外，稱為局外設備。無源網絡設備簡單、穩定可靠、壽命長、易于維護、價格低。

有源網絡設備包括中心局機架設備（OLT）、光網絡單元（ONU）和設備管理系統（EMS）。中心局機架上插裝光纖線路終端、網絡界面模塊（NIM）以及交換模塊（SCM），因此以上 3種設備也統稱為中心局機架設備。中心局機架設備提供XPON系統與服務提供商核心的數據、視頻和話音網絡的接口。它也通過設備管理系統與服務提供商的核心運行網絡相連接。

光網絡單元（ONU）給用戶提供數據、視頻和電話網絡與PON之間的接口。ONU最初的作用是接收光路信號，轉換成用戶所需的格式（以太網、IP廣播、電話、T1/E1等）。XPON系統的 ONU除了終結和轉換光信號外，還具有二層或三層交換功能，它允許在 ONU中內置企業級路由器，也可用第三個波長傳送模擬有線電視（CATV）信號或IP視頻。

圖1 基于以太網技術的無源光網絡的組成單元

2.2 XPON工作原理

XPON由光纖線路終端、光分配網絡（ODN）和光網絡單元組成，采用的是樹形拓撲結構。使用上行1 310 nm和下行1 490 nm波長傳送數據和語音，CATV業務則使用1 550 nm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絡按照1∶16/1∶32/1∶64等分光比進行連接，見圖2。

EPON網絡采用一點至多點的拓撲結構，大大節省了光纖的用量和管理成本。無源網絡設備代替了傳統的 ATM/SONET寬帶接入系統中的中繼器、放大器和激光器，減少了中心局端所需的激光器數目，并且OLT由許多ONU用戶分擔。OLT放在中心機房，它可以是一個L2交換機或者L3路由器。在下行方向，它提供面向無源光纖網絡的光纖接口；在上行方向，OLT將提供了 GE（Gigabit Ethernet）。為了支持其他流行的協議，OLT還支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標準。OLT通過支持E1口來實現傳統的TDM話音的接入。在EPON的統一網管方面，OLT是主要的控制中心，實現網絡管理的五大功能。如通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數來控制用戶業務質量、通過編寫訪問控制列表來實現網絡安全控制、通過讀取M IB庫獲取系統狀態以及用戶狀態信息等，還能提供有效的用戶隔離。此外EPON利用以太網技術，采用標準以太幀，可以方便的承載IP業務。因此EPON十分簡單、高效、建設費用低、維護費用低，最適合寬帶接入網需求。

圖2 EPON系統原理圖

在EPON中，從OLT到多個ONU下行傳輸數據的過程采用數據廣播方式發送。數據以變長信息包的形式從OLT下行廣播到多個ONU。依據IEEE802.3協議，信息包最長為1 518 Byte。每個信息包帶有一個 EPON包頭，惟一標識該信息包是發給ONU－1、ONU－2還是ONU－3。也可標識為廣播信息包發給所有ONU或發給特定的ONU組（多點傳送信息包）。當數據到達ONU時，ONU通過地址匹配，接受并識別發給它的信息包，丟棄發給其他ONU的信息包。ONU放在用戶駐地側CPE，EPON中的ONU主要采用以太網協議，ONU對用戶數據透明傳送，從OLT到ONU之間可以實現高速的數據轉發。

2.3 XPON技術的特點

長距離，高寬帶（20 km，1.25 G或2.5 G）是XPON的一大優點。非常適合于FTTB和FTTO模式（非常有利于光纖在大樓內的布線和用戶擴容），光纖直接到商業用戶。同時支持遠端設備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網絡擴容便利，且局端設備和用戶端設備為統一網管，對運營商來說可以大大降低運營維護費用。

XPON是面向未來的技術，它是一個多業務平臺，可以同時提供IP業務和傳統的TDM業務。QoS可以完全保證，而且完全遵循 IEEE802.3ah的標準。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上可以根據用戶的要求隨時開通所需要的多種業務，而且較容易向IP業務網絡過渡。

帶寬分配靈活，服務有保證也是XPON不可忽視的方面。MS－EPON可以根據需要對每個用戶甚至每個端口實現基于連接的帶寬分配（區別于普通交換機的基于端口的速率限制），并可根據業務合約保證每個用戶連接的QoS。

XPON技術使在新一代網絡上實現語音、視頻、數據等綜合業務（三網合一）成為了可能。

3 XPON技術在四平鐵通的應用

隨著技術的發展和用戶對于數據傳輸帶寬需求的不斷提高，原有的以電纜為傳輸媒質的XDSL技術不能滿足用戶的需求，并且銅的不斷漲價，電纜成本越來越高，以光纜為傳輸媒質的高帶寬接入服務被提到日常工作中來。對新建小區的寬帶接入和既有小區的寬帶化改造，在成本日益緊張的四平鐵通，尋求一種低投入、可擴展、接入靈活、適應發展的新的光接入技術是建設工作的重點，EPON技術以其自身的特點被四平鐵通選為首選建設方案，用以實現四平鐵通寬帶小區接入和既有小區的寬帶化改造，以及對集團客戶、特殊客戶的接入服務。經過一年的接入實踐，取得了較好的發展。

根據四平市城市建設的特點，四平鐵通EPON接入技術采用通信機房安置OLT，通過輻射狀分布，在各接入小區設ODN，下掛ONU，實現小區寬帶接入和小區光纜寬帶化改造。在各接入小區選定位置（一般在室外）放置 ODN設備，通過光纜與各樓宇單元內的ONU設備進行聯接，ONU設備為有源設備，需要引入樓宇市電作為供電系統。在各ONU節點，通過5類線接入用戶電腦，不僅實現高帶寬接入，而且取消了XDSL接入的用戶終端設備，節約了成本。

四平鐵通EPON網絡接入拓撲示意圖，見圖3。

圖3 四平鐵通EPON網絡應用拓撲示意圖

四平鐵通經過1年的EPON小區建設和發展，共接入居民小區24個、高檔社區4個、重點集團客戶26個，實現覆蓋用戶34 500戶。產生直接經營效益223萬元，為四平鐵通分公司的發展提供了后臺支撐和技術保障。EPON網絡接入技術為四平鐵通以技術優勢搶市場，以優質服務創品牌立下汗馬功勞。

1 陳運清等編著.城域網組網技術與業務運營[M].北京：人民郵電出版社，2009.2.1