淺談EPON在小區(qū)通信網(wǎng)中的應(yīng)用

王鴻麟

【摘 要】隨著今年中國政府提出“寬帶中國”的戰(zhàn)略，國內(nèi)EPON的發(fā)展進入快速部署的快車道。而新建小區(qū)可以提前考慮EPON的部署，對已建小區(qū)如何利用現(xiàn)有資源接入EPON，并與現(xiàn)有業(yè)務(wù)、未來業(yè)務(wù)相融合，給運營商提出了課題，也給企業(yè)通信部門提出了課題。本文簡要介紹EPON原理和發(fā)展趨勢，從企業(yè)小區(qū)實際情況出發(fā)，提出企業(yè)小區(qū)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)如何改造成EPON網(wǎng)絡(luò)，改造后的優(yōu)點，及下一步升級到FTTH的構(gòu)想。

【關(guān)鍵詞】小區(qū)、EPON、FTTB、FTTH

【中圖分類號】TN929.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0053-01

一、EPON的技術(shù)發(fā)展

1、發(fā)展歷程

20世紀90年代初提出PON概念至今，已經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段。電信運營商和設(shè)備制造商開發(fā)了多種協(xié)議和技術(shù)，以便使PON能更好的滿足接入網(wǎng)市場需求。隨著PON的發(fā)展，它具有節(jié)省光纖資源、對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明的特點，在光接入網(wǎng)中扮演者越來越重要的角色。同時，以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)經(jīng)過三十幾年的發(fā)展，以其簡便實用，價格低廉的特性，幾乎已經(jīng)完全統(tǒng)治了局域網(wǎng)，并在事實上被證明是承載IP數(shù)據(jù)包的最佳載體。隨著IP業(yè)務(wù)在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升，以太網(wǎng)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(wǎng)上滲透。而以太網(wǎng)與PON的結(jié)合，便產(chǎn)生了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）。它同時具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點，正成為光接入網(wǎng)領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。

2、EPON工作的模式

IEEE802.3定義了以太網(wǎng)的兩種基本操作模式。第一種模式采用載波監(jiān)聽多路接入/沖突檢測（CSMA/CD）協(xié)議而應(yīng)有在共享媒質(zhì)上；第二種模式為各個站點采用全雙工的點到點的鏈路通過交換機連接到一起。相應(yīng)的，以太網(wǎng)MAC可以工作于這兩種模式之一：CSMA/CD模式或全雙工模式。

EPON媒質(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點到點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特點就如同點到點的網(wǎng)絡(luò)。

3、EPON技術(shù)特點

EPON技術(shù)是在無源光網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，定義了一種新的、應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的物理層（主要是光接口）規(guī)范和擴展的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，以實現(xiàn)在點到多點的PON中以太網(wǎng)幀的TDM接入。此外，EPON還定義了一種運行、維護和管理（OAM）機制，以實現(xiàn)必要的運行管理和維護功能。

在物理層，EPON系統(tǒng)采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，下行1490nm，上行1310nm，提供CATV業(yè)務(wù)時，下行增加1550nm，實現(xiàn)單纖雙向傳輸。同時定義了兩種光接口，分別支持10km和20km的最大距離傳輸。在物理編碼子層。EPON系統(tǒng)繼承了吉比特以太網(wǎng)的原有標準，采用8B/10B線路編碼和標準的上下行對稱1Gbit/s數(shù)據(jù)速率。

并為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：

下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)；

上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)。

在數(shù)據(jù)鏈路層，多點MAC控制協(xié)議（MPCP）的功能是在一個點到多點的EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真，支持點到多點中多個MAC客戶層實體，并支持對額外MAC的控制功能。MPCP主要處理ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊，多個ONU之間上行傳輸資源的分配、動態(tài)帶寬分配，統(tǒng)計ONU本地擁塞狀態(tài)的匯報等。

二、EPON在企業(yè)小區(qū)的應(yīng)用

1、EPON在企業(yè)小區(qū)應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)勢

①EPON局端（OLT）與用戶（ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護人員，因此，局端資源占用很少，系統(tǒng)初期投入低，可有效節(jié)省建設(shè)和維護成本，且投資回報率高。

②EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式，同時小區(qū)網(wǎng)絡(luò)也是以太網(wǎng)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素；卻比以太網(wǎng)更便于維護，而且故障率低 ；

③EPON可以提供高速寬帶，充分滿足小區(qū)用戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)小區(qū)用戶需求的變化，動態(tài)分配帶寬；還可以靈活擴展通信業(yè)務(wù)，實現(xiàn)IPTV、CATV、VoIP、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)；并且隨著技術(shù)的發(fā)展可以升級到10Gb/s。

2、EPON在企業(yè)小區(qū)應(yīng)用的模式

目前企業(yè)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)光纖到樓銅纜到戶（FTTB+LAN）的以太網(wǎng)模式，語音以實現(xiàn)NGN軟交換模式，承載網(wǎng)都是IP網(wǎng)絡(luò)，以具備“三網(wǎng)合一”的條件。另外，網(wǎng)絡(luò)拓撲中，中心機房到小區(qū)匯聚，小區(qū)匯聚

改造EPON的FTTB模式需在中心機房增加EPON OLT設(shè)備，中心機房到小區(qū)匯聚利用現(xiàn)有管道布放大芯數(shù)光纜（可考慮將來FTTH的需求一次布放到位），小區(qū)匯聚交換機和光電收發(fā)器更換為光分路器，而小區(qū)匯聚到每棟樓現(xiàn)布放的四芯光纜無需改造，每棟樓可根據(jù)用戶數(shù)量安裝1-4臺ONU（一臺ONU可包括網(wǎng)絡(luò)、電話和電視接口，其他ONU不包括電視接口），到用戶終端的網(wǎng)線、兩芯電話線和同軸電纜無需改造，就可實現(xiàn)“三網(wǎng)合一”的EPON網(wǎng)絡(luò)。如下圖：

改造后的EPON拓撲結(jié)構(gòu)只有中心機房和每棟樓ONU是有源設(shè)備，而光分配網(wǎng)絡(luò)中是無源設(shè)備基本不用維護，降低了維護人員的維護點，充分體現(xiàn)EPON的優(yōu)點。

三、EPON的發(fā)展前景

據(jù)統(tǒng)計，在美國，2010年-2011年的住宅帶寬需求達到了150Mbps，不久將達到200Mbps，在國內(nèi)也將面臨同樣的需求。此外，使用光纖接入的用戶持續(xù)增長，2009年，全球FTTH用戶只占所有寬帶接入用戶的11%，預(yù)計到2016年將占到30%左右，其中一半的用戶來自中國。同時，2012年9月中國政府將公布“寬帶中國戰(zhàn)略”實施方案，對EPON接入影響深遠，F(xiàn)TTH的發(fā)展將更加普及。隨著FTTH的普及對EPON的帶寬提出了新的要求。

目前10G EPON技術(shù)已經(jīng)成熟，10G EPON與EPON技術(shù)具備天生的銜接性，可以基于現(xiàn)有的EPON設(shè)備實施擴容升級至10G EPON，從而有效滿足用戶對于20M以上大帶寬傳輸需求。將來隨著更多業(yè)務(wù)的加入，帶寬需求會不斷提升，相信EPON的帶寬會越來越寬，40G、100G都在研發(fā)中，而EPON技術(shù)良好的銜接性將是其最大優(yōu)點。

參考文獻：

[1]中國電信集團公司.EPON＼GPON技術(shù)問答.人民郵電出版社.2010

[2]朗為民/郭東生.EPON＼GPON從原理到實踐.人民郵電出版

社.2010