基于EPON的光通信技術研究

周東方+趙勇

摘要：隨著科學技術的發展，光通信技術發展速度越來越快，同時保證了光通信的傳輸質量。結合當前光通信技術的發展情況來看，目前EPON技術在光通信中占據較大比例，已經成為連接入網最終用戶的有效通信方法，必須及時對其進行研究。

關鍵詞：EPON；光通信技術；實際應用

中圖分類號：TN929.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0016-02

EPON是一宗應用點到點網絡結構、基于高速以太網、無源光纖傳輸及TDM時分MAC媒體訪問控制所提供了多種綜合寬帶接入技術，具有維護簡單、升級便捷及成本低等特點，已經成功應用到光通信中。本次主要介紹了EPON的技術原理，并介紹了該技術在光通信中的應用，希望可以同行學者提供借鑒。

1 概述

EPON為以太無源光網絡，PON為其縮寫，該技術屬于新型的光纖接入網技術，屬于點到多點應用的光接入技術，主要使用無源光纖及多點結構傳輸，可以滿足以太網的多種業務需求。無源光網絡主要由光線路終端（OLT）、光網絡單位（ONU）及光分配網絡（ODN）組成，可以將其本質特點看作ONU所有均由無源器件組成，信號可通過分光器將光纖傳輸給用戶。從系統特點上分析，該系統與客戶端及傳統中心局端差異較大，而且源電子設備設置在接入網中間，因此將其稱之為無源光網絡[1]。無源光不僅具有節省光纖資源的優勢，還可以簡化網絡系統操作與維護難度，有效控制了成本費用，而且純光結構及透明光纖帶網絡保證了業務擴展安全。EPON技術成功結合了以太網技術與PON技術，可采用點到多點方式進行以太網光纖接入。經分析發現，EPON應用的主要結構方式是點到多點的拓撲結構，上行應用TDMA，下行為廣播方式，此種結構方式的主要特點是滿足了數據雙向傳輸需求。

2 分析EPON的組成及特點

EPON屬于點到多點光纖接入技術，無源光網絡（PON）主要由用戶側光網絡（ONU）與光分配網絡（ODN）組成[2]。

2.1 組成

（1）OLT。OLT絕大多數都放置在中心機房位置，下行方向給無源光纖網絡提供光纖接口，下行滿足10Base-T、100BaseT及10GBase-T等接口，而且OLT支持EI接口進行的TDM話音接入。（2）ODN。ODN屬于無源光線分支器，屬于連接ONU與OLT的無源設備，主要特點是可完成下行數據與集中上行數據的分發。從特點上分析，由于主要進行無源操作，因此部署方式較靈活，可滿足多種環境的應用。通常每個POS分線率為8、16、32或64，同時可進行多級連接。（3）ONU/ONT。ONU/ONT主要根據以太網協議完成了數據透明傳送。OLT與ONU之間可進行告訴的數據轉發。

2.2 EPON的技術特點

經過對此種技術與傳統以太網相比，主要具有幾方面特點[3]：（1）OLT與ONU使用光分路器、光纖等連接，不需要有源設備維護人員、機房及配置電源，節省了較多的建設成本，實際應用效果較顯著；（2）上下均使用單纖波分復用技術操作，只需光纖和OLT就可得到理想的傳輸距離。在ONU側，可應用光分路器將其傳輸給各個用戶，減輕了光纖耗費成本。（3）EPON具有傳輸IP數據、TDM及視頻廣播的能力，其中IP 與TDM主要應用IEEE 802.3采用以太網方式操作，并設置有網管輔助系統，提高了傳輸質量。（4）上下行均為千兆速率，上行應用時分復用共享帶寬，下行使用用戶加密方式共享帶寬，高帶寬有效滿足了接入網客戶需求，而且可結合用戶需求合理的分配帶寬。（5）點對多點結構一般采用增加ONU 數量及設置用戶側光纖方式實現系統升級，保證了運營商的投資安全。

3 了解EPON核心技術

3.1 動態帶寬分配的DBA

動態帶寬分配算法表示實時改變EPON各OUN的帶寬機制。如果EPON帶寬為靜態分配，此時就不能進行數據通信業務變速，如果采用峰值速度靜態分配帶寬，容易在短期內用盡帶寬，而且降低了帶寬利W率。從另一方面分析，動態帶寬分配的實現提高了了系統帶寬利用率。一般可利用DBA實現ONU業務要求，在ONU之間開展動態調節帶寬可有效提升PON的上行帶寬效率。隨著效率的提升，可以給PON 上增加跟多W用戶，用戶可W到的帶寬峰值完全超過傳統固定分配帶寬。動態控制經常進行集中控制，該種方式可讓發送所有ONU上行信息，而且都必須給LOT提出帶寬申請，然后OLT結合ONU等相關要求滿足帶寬W授權，分配準則的主要思想是，任意一個ONU都可分割實習信元到達的時間分布，并能進行帶寬請求操作，OLT可根據ONU 要求合理、公正的分配帶寬，并能處理好細細亂碼、超載及信元丟失等情況[4]。

3.2 收發突發信號

OLT負責每個ONU突發信號的接收工作，因此要求其必須在短時間內完成相位同步操作，之后再接受數據。此時要求ONU與OLT均支持突發信號元器件。絕大多數器件均為在此方面提出嚴格要求。為了得到理想的突發模式，要求接收端均要使用特殊技術操作。此時光突發電路還要在短時間內完成關閉與開啟操作，迅速建立信號，此種情況下傳統電光轉換與反饋自動功率控制已經不能滿足實際要求，不限要響應更快的激光器。接收端所接受的用戶信號光功率具有較大差異，而且處于長期變化中，要求突發電路每次接收新信號時，必須調整好接受電平門限。

3.3 OLT測距、延時補充技術及ONU即插即用技術

TDMA是EPON上行信道所應用的方式，多點接入令導致數據幀延時有所差異，要求采用測距跟延時補償技術控制數據時域發生的膨脹，而且要使用測距跟時延補償技術實現全網時隙同步，此時數據包主要根據DBA算法了解時隙的達到情況，并能實現即插即用。同時還可以精確測量任意一個ONU距離OLT的距離，利用調整ONU發送時延的方式減少ONU與發送窗口的間隔，進而提升上行道利用率，并減少時延。開展EPON測距時，可根據ONU即插即用與OLT通過時間內完成[5]。endprint

3.4 上行信道復用技術

現階段上行信號復用技術主要應用時分多址服用方式操作，目前主要采用隨機接入、固定時隙多址服用及統計時分多址服用等方式操作，但是M定時隙分多址服用依然存在很多缺陷。例如，當內部時隙未使用時，占據了較多貸款，直接影響了突發率業務適應力；要求ONU必須應用多種隨機接入方式合理控制接入時間。因此對兩者存在問題進行比較后，可應用統計時分多址服用操作。上行信號開展傳輸時，可在ONU分配到時隙中成功發送以太網幀，統計復用可根據數據量所提供的大小進行時隙改變。

4 小區光纖通信中的應用

一般在接入小區情況下，ONU 主要設置在用戶端與樓道。在FTTH模式下，用戶數不穩定，此時為了提高設備利用率，降低成本并促進維護工作的開展，可以將光分路器設置在比較集中的位置，主要應用一級分光操作，一般將其設置在小區光交接箱與小區機房中。通常采用此種方法建設后，無論用戶如何變化，都可以最大效率的應用并使用設備，需要注意的是，用戶較多的情況下，接入光纖需求量也要適當增加。FTTB模式，OMU等均設置在樓道，光分路器設置與FTTH設置方式相同，此種接入主要在樓道交換機操作[6]。

5 分析EPON技術在通信技術應用中存在的問題

雖然EPON技術的結構與體系已經完整，而且利用其獨特的特點已經廣泛應用到網絡通信等各個領域中，但是在實際應用中該技術依然存在很多問題，而且這些問題均是在實際驗證中得到的，因此必須及時對該技術進行改進，充分發揮該技術的作用[7]。

5.1 了解光分路器與光路終端位置

經分析發現，設備防止位置對光纜布局與成本具有很強影響，例如在光路終端布置時，會占用較多的主干光纜，影響了布線區域資源的應用，同時由于用戶不同，如果均使用相同空間布放，就會出現布局不合理等問題，嚴重時將會耗費較多的資源。所以實際操作中應該將其放置在局端，并應用多級級聯方式介于投資成本，并結合布局區域特點合理選擇設備布置位置，區別對待密集型與分散型用戶群。

5.2 運行維護及業務發展

從EPON當前的實際應用情況來看，EPON具有較強的整合各網連接能力，受其自身優勢作用，得到了理想的降低成本作用。但是今后應用中，必須讓EPON技術減少對以太網的以來，及時克服各種缺陷，如提供IP服務或進行多業務介入時，要求使用網絡層以上實現端到端的服務保證。同時目前互通性依然存在很多問題，要求建設初期不能引入各類型設備。實際應用中還要管理并控制好資源系統，提高資源管理力度，給業務維護及開發提供方便。

5.3 光纜網絡的組織

使用EPON時，要求從光纜布放方案、光纜選擇及入戶方式等三方面進行考慮，避免影響入網投資、設備或光纜利用率。目前用戶主要使用EPON技術連接寬帶，要求開展用戶組網時，必須提升對小區光纜布網的壓力。如果是寬帶用戶，獨立取一條光纜后，將導致整個區域光纜需求直線增加，進而提高了用戶成本。因此進行布線建設時，必須做好用戶規劃工作，并合理利用資源避免造成資源浪費。

6 結語

在寬帶網絡通信的發展下，EPON技術以其覆蓋面廣、上下行高速率及高校光傳送等特性，節省了較多的光纖資源，可以結合多種業務情況給其制定合適的體系架構，而且適應環境性較強，可靠性較高，已經成為帶寬接入網絡的最佳技術，將會成為未來發展的主流技術。但是實際應用中依然存在很多問題，必須對其進行驗證和開發，給該技術提供較廣的發展空間。

參考文獻

[1]林志鵬.基于EPON技術的配網光通信網絡建設[J].科技創新與應用，2017（01）：209.

[2]蔣新平.光通信技術在電力通信系統中的應用與組網方案研究[J].中小企業管理與科技，2015（12）：265-266.

[3]黃志.基于EPON技術分析配網光通信的組網模式[J].數字技術與應用，2012（8）：25.

[4]覃琰.基于EPON技術的電力配用電自動化系統遠程信道設計[D].上海交通大學，2011.

[5]張浩，卜憲德，郭經紅.EPON技術在用電信息采集系統中的應用[J].電力系統通信，2010（7）：42-45.

[6]王順興.光通信技術在電力通信系統中的應用與組網方案研究[D].北京郵電大學，2010.

[7]毛謙.我國光通信技術和產業的最新發展[J].光通信研究，2014（1）：1-4.endprint