EPON技術優勢及其在有線電視通信中的應用

白 冰

（河北廣電信息網絡集團股份有限公司廊坊分公司，河北 廊坊 065000）

0 引 言

EPON技術即以太無源光網絡，能節約光纖資源，被廣泛應用于光接入網。EPON技術通過融合以太網和PON技術，同時繼承了以太網的優勢和PON技術的優勢。該技術保留了APON的物理層PON，但卻將ATM技術發展為Ethernet技術，提升了帶寬，降低了成本，增強了業務能力[1]。實踐研究表明，在有線電視通信中合理運用EPON技術，優勢較大，值得深入研究。

1 EPON技術的組成和優勢

1.1 EPON技術系統的組成

研究發現，可利用ONU、OLT及網管系統來劃分EPON技術系統。一般在用戶端或者樓房等安裝ONU，其主要職能為接入用戶端寬帶，將相應功能提供給用戶，并借助光網絡向OLT傳送業務。一般在前端機房或者分前端機房安裝OLT，向上提供核心網高速接口和接入網高速接口，向下提供一點對應多點接口，OLT適配過各路數據后，向EPON傳輸層導入。網管系統的主要功能是全方位監測、管理EPON技術系統，以保證EPON技術系統的正常穩定運行。

1.2 EPON技術的優勢

第一，EPON技術傳輸速度較快，上、下行具有千兆以上的平均速度。其中，上行利用時分復用技術，下行運用廣播的傳輸方式，通過共享寬帶滿足用戶的寬帶需求。該技術能結合用戶需求差異，靈活合理地分配寬帶。第二，EPON技術功能較強大，可勝任任何速度和類型的業務，包括視頻點播、電子政務及PITV等，通過適配后，即可高速傳輸。第三，EPON技術運用單纖波分復用技術，在OLT和光纖的支持下，能達到20 km左右的傳輸距離。同時，合理設置光分路器，可覆蓋數十個用戶，顯著降低了網絡建設成本。第四，EPON技術運用以太網格式，不僅繼承了以太網的簡單性優勢，而且保留了PON的效率優勢。由于EPON采用的是無源設備，可顯著降低造價成本和運營維護成本。第五，EPON技術運用樹形拓撲結構，在升級擴容系統時，只需增加ONU數量即可滿足用戶的需求。初期建設時，僅考慮實際需求即可，后期逐步實施擴容升級策略，可節約資源，提升投資回報率[2]。

2 EPON的關鍵技術

2.1 測距技術

EPON運用點對多點的特殊結構，各ONU對OLT的時延存在較大差異，易在上行信道發生信號碰撞問題，且無法確定信號達到OLT的時間。因此，需運用測距技術，以有效補償傳輸時間差異。一般情況下，導致傳輸時延出現的因素包括物理距離差異和環境溫度變化。測距過程中，也需從兩個方面開展。第一，結合物理距離差異的影響，將靜態粗測實施于新ONU的注冊階段。第二，為有效應對環境溫度變化帶來的影響，將動態精測實時開展于通信過程中。

2.2 攪動技術

通過將攪動技術運用于EPON系統，可保證信息安全。通過攪動下行數據，能有效隔離用戶信息，確保只有目的ONU能接收下行數據。通過攪動上行數據，則可避免非法人員偽造MAC控制幀和OAM幀等，進而避免系統配置遭到更改。

2.3 時鐘提取技術

快速同步是實現系統高速率的基礎。通常借助鎖相環提取下行信號中的時鐘；利用幀同步自檢測技術，有效實現幀同步。

2.4 突發數據接收技術

一旦ONU部分以突發方式向OLT部分傳輸數據，上行數據信息就會消失，不確定性增強。由于OLT和ONU兩部分間的傳輸距離不同，OLT部分接收的ONU信號強度會存在較大差異。因此，要結合ONU實際傳輸信號強度情況，適時調整OLT對接收機判斷門限值，以快速準確復原ONU發送出的數據信息。

3 EPON技術在有線電視通信中的應用

3.1 EPON技術在有線電視網絡中的應用模式

一般情況下，可采取兩種方式將EPON網絡構建于有線電視網絡中。第一，單纖三波模式。該模式主要是將三種波長信號搭載于一根光纖中。其中，EPON網絡上行、下行及有線電視網絡分別采用一種光波。該模式的構建實踐中，需將波分復用器添加于分前端，以有效復用合成有線電視光信號和EPON光信號。同時，將波分復用器添加于光節點，以有效分離EPON光信號和有線電視光信號。光纖和光分路器則共同使用。第二，雙纖三波模式。該模式利用兩根光纖分別傳輸EPON數據信號和有線電視射頻信號[3]。目前，廣泛應用雙纖三波模式，無需將有源設備設置于光線路終端和光網絡單元之間，可靠性較高，擴容較簡單。

3.2 EPON技術在有線電視網絡中的實際應用

研究發現，一般采取兩種方案將EPON技術應用于有線電視網絡。

第一，EPON+EOC方案。該方案是將EPON網絡添加于有線電視光纖網，以實現光纖網雙向傳輸目標；將EOC技術運用于有線電視電纜網，以滿足雙向傳輸需求。具體應用方案如圖1所示。

圖1 EPON+EOC方案

圖1中的陰影部分為EPON網絡，有線電視傳輸網絡和EOC網絡分別位于圖1的上面和右邊。通常分中心機房設置OLT設備，每一個PON口可接入不大于32個的ONU。運用二級分光，分別在分前端機房和小區光交箱內設置兩級光分器。嚴格控制光分器的功率。對于一些農村地區，EPON系統光功率預算和接入距離要求都滿足的前提下，可運用不等分光分路器，科學分配不同線路的光功率。建議每個光節點覆蓋100個左右的有線電視用戶。具體實踐中，需考慮用戶上網帶寬和在線并發率等因素，合理確定服務小區內的數據光節點和ONU設備數量等。

第二，FTTH方案。本方案主要是使EPON光纖和有線電視光纖共同入戶，具體方案如圖2所示。

一般情況下，FTTH方案可劃分為兩個部分。第一，EPON數據網絡。在分中心機房設置機柜式OLT設備，將64個ONU下掛于每個PON口，即可有效覆蓋64個用戶。在小區交接箱和樓棟分纖箱內分別放置不同功率的分路器。如果帶寬接入率、互動電視接入率及在線率等符合相關標準，且用戶端應用的是百兆ONU，那么可順利實現每戶接入帶寬100 M的目標。第二，電視射頻網絡。將1 550 nm的光發射機設置于機房，進行分光處理后，對光放大器進行驅動，每個光放大器的輸出端口可有效覆蓋128個用戶。運用兩級分光，分別在小區交接箱和樓棟分纖箱中放置不同功率的分路器。

圖2 FTTH方案

4 EPON技術在有線電視網絡中應用的注意問題

4.1 EPON傳輸距離

根據研究發現，ONU的發現窗口是EPON協議的重要內容，為滿足新上電ONU的上線需求，經過一段時間后，OLT就會將一定時隙分配過來。時隙分配過程中，需考慮光纖的傳輸時延，但是不能確定未上線的ONU的傳輸距離，若過大設置ONU的發現窗，就會大量占用EPON的傳輸帶寬。因此，EPON協議中，將20 km作為ONU的差分距離。由于借助光纖進行光傳輸，將出現損耗，進而制約光信號的傳輸距離，所以EPON的傳輸距離要控制在20 km以內。

4.2 EPON光鏈路損耗

由于EPON應用雙向傳輸模式，就會出現兩方面損耗，即上行光鏈路損耗和下行光鏈路損耗。其中，光纖衰減、活動連接器衰減及光分器衰減等都屬于上下行光鏈路損耗。上下行光鏈路損耗只是具有不同的光纖衰減，其他方面基本相同。由于接收光功率和設備發送性能等會影響上下行光鏈路損耗，因此實踐應用中，需全面認真分析所用設備的各項指標，科學計算和明確上下行光鏈路損耗允許值，合理規劃和嚴格控制上下行光鏈路損耗，以便更好地實現EPON的雙向通信功能。

5 結 論

EPON技術綜合了PON和以太網技術的優勢，在有線電視通信中應用較大。實際應用中，相關工作人員需深入分析EPON技術的特征，結合實際建設需求，合理設計通信方案。此外，需全面考慮傳輸距離和光鏈路損耗等，以充分發揮EPON技術的優勢，顯著提升有線電視通信質量。