基于EPON系統的三網合一解決方案

摘 要：隨著近些年三網合一概念的提出，FTTx技術也隨之應運而生，作為其主要網絡技術，EPON系統依靠其帶寬大、經濟型等諸多特點目前被廣泛采用。本文介紹了EPON系統的構成及原理，并對其業務承載和應用做了簡單介紹。

關鍵詞：三網合一；FTTx；EPON

1 引言

1.1 三網合一的概念

所謂三網合一即原先獨立設計運營的傳統電信網、計算機互聯網和有線電視網將趨于相互滲透和相互融合。相應地，三類不同的業務、市場和產業也將相互滲透和相互融合，以三大業務來分割三大市場和行業的界限逐步變得模糊，逐漸形成一個統一的網絡系統，并以全數字化的網絡設施來支持包括數據、話音和視頻圖像在內的所有業務的通信。

1.2 FTTx技術的出現

原有成熟的DSL技術是建立在銅線基礎上的寬帶接入技術，隨著銅纜價格大幅上漲，繼續使用銅原料增加帶寬成本太高，而光纖光纜和光收發模塊的價格卻逐步降低，并且光纖接入技術與其他接入技術的最大優勢在于可用帶寬大，同時光纖接入網還有傳輸質量好、傳輸距離長、抗干擾能力強、網絡可靠性高、節約管道資源等特點，FTTx技術的發展也源于此背景。

FTTx技術的目標就是使用光纖替代傳統銅線，使用光纖做為傳輸媒介直接接到用戶的設備終端，實現真正意義上全程的“全光網絡”。FTTx的主要網絡技術是以太無源光網EPON。

2 EPON的構成及原理

2.1 EPON的構成

EPON是以太無源光網（Ethernet Passive Optical Network）的簡稱，它是光接入網（Optical Access Network）中的一種。

EPON的構成如圖1。它由置于通信局端的光線路終端OLT、置于用戶端的光網絡單元ONU及兩者之間的1：N光纖分配網 ODN組成，（其中N=2n，n為正整數且n≤6）。N個ONU共享一個OLT和長達10-20km的光纖干線，并利用波分復用器（WDM）工作于單纖雙向傳輸方式。下行傳輸（OLT到ONU）波長為1490nm，上行傳輸（ONU到OLT）波長為1310nm。ONU安裝在用戶所在的樓宇，系統是光纖到樓（FTTB），ONU安裝在用戶家庭，系統是光纖到家（FTTH）。

無源光網PON具有一點到多點的物理拓撲，這種結構是優秀的，因為它拋棄了傳統接入網的從局端到用戶端的點對點結構，節省了大量的光纖和光收發器，特別是用無源光分路器取代了傳統結構中的野外交換機房，免去了建房、供電、設備和維護等一系列費用，因此 PON的系統投資少、網絡可靠性高。

2.2 EPON的工作原理

在下行方向，變長以太包組成的連續的數據流以廣播的形式從OLT到達多個ONU，如圖2所示。每個以太包帶有邏輯鏈路標識符LLID，標明該以太包是發給哪個ONU的。某些以太包還可能是發給所有ONU的廣播包或發給特定的ONU組的多播包。當數據到達一個ONU時，該ONU接受專門發給它的以太包而丟棄發給其他ONU的以太包。例如，ONU-1接收以太包1、2、3，但只將以太包 1傳輸給最終用戶1。

與傳統點對點以太網相比，EPON工作的特殊點主要在上行方向，如圖3。上行工作于時分多址（TDMA）方式。OLT為每個 ONU分配一個時隙，讓它們輪流發送。只有一個時隙到來時，某 ONU才打開激光器發送數據，否則關閉激光器。各個時隙都保持同步，彼此間并留有間隙，使得各個ONU的數據匯合到公共光纖的時候，不會發生碰撞。

在注冊以后，每個ONU在OLT預先安排的時隙報告自己的用戶數據隊列情況（服務等級、隊列長度等），OLT根據各個ONU的報告及既定策略給每個ONU安排發送時隙的起點和長度，實現動態帶寬分配（DBA）。

3 EPON的業務匯聚和應用

3.1 數據業務

EPON是傳輸以太幀的數據網，以太幀包含著IP幀，任何封裝在IP幀中的數據都能順利地通過EPON，這就為各種基于 IP的業務，例如Internet瀏覽、Email、網絡游戲、VoIP、IP-TV，提供了自然的平臺。

3.2 電視業務

在電話、數據、電視三大類信號中，電視信號占據的頻帶最寬，因此視頻傳送是FTTx的首要業務。視頻傳送的方法分成兩類：IP載送的視頻（Video over IP）射頻疊加的視頻（RF overlay），又分別稱為IP-TV和RF-TV。

IP-TV是把經過MPEG-2或H.264壓縮編碼的視頻/音頻傳送流封裝進IP數據包，通過IP網傳送到用戶，然后用IP機頂盒解碼，還原為視頻/音頻信號，在電視機上觀看，也可以用個人電腦解碼接收。

有線的RF-TV就是平常所說的有線電視（CATV），包括模擬和數字視頻廣播。CATV是一個單向廣播網，它的優點在于帶寬有效性、成熟性、對調制格式透明（既可傳模擬視頻，又可傳數字視頻）、可標度性和靈活性。

4 基于EPON的三網合一解決方案

利用EPON技術，迎合世界FTTx的潮流，利用自主開發的設備，采用成熟的光纖入戶布線方案，可以實現三網合一。

其中OLT對上可接入多個上聯業務端口，對下可通過1：N的分光器提供多個ONU接入端口；分光器提供1：16或1：32的分支能力；ONU可放至用戶家內，采用桌面式的，能夠提供4個RJ45接口和2個RJ11接口，RJ45接口給用戶提供數據業務和VoIP業務，也支持視頻電話。RJ11接口給用戶提供普通電話接口。BNC接口提供有線電視的業務，由于使用光信號接入，能夠獲得清晰、穩定的高質量的視頻信號。

5 結語

三網合一的實質是建成國家信息高速公路，實現網絡傳輸、接入、交換各個層面的寬帶化。FTTx光接入網是信息高速公路最初一英里的根本解決方案，是電話、電視、數據業務融合的最后歸宿。以太無源光網（EPON）把光纖傳輸的高帶寬、點到多點 PON結構的經濟性與以太協議的普及率結合在一起，目前是十分看好的技術。這些技術的出現是歷史的必然，它們的普及對于推進人類社會信息化將具有重要的意義。

[參考文獻]

[1]胡保民，劉德明，黃德修.EPON：下一代寬帶光接入網[J].光通信研究，2002.

[2]閻德升，邊恩炯.EPON關鍵技術.機械工業出版社，2010.