基于光纤传送网的长距离以太网接入技术EPON

网络 通信技术
EPON是一种基于光纤传送网的长距离的以太网接入技术。EPON采用点对多点架构,一根光纤承载上下行数据信号,经过1:N分光器将光信号等分成N路,以光分支覆盖多个接入点或接入用户。

EPON是一种基于光纤传送网的长距离的以太网接入技术。EPON采用点对多点架构,一根光纤承载上下行数据信号,经过1:N分光器将光信号等分成N路,以光分支覆盖多个接入点或接入用户。

EPON网络结构

EPON在传统上还有GEPON的叫法,这里并不是表述错误。业界早期的EPON设备是基于FE总线的,在基于GE总线的EPON设备推出后,为了区分称之为GEPON,目前业界的EPON设备基本上都是基于GE总线。目前基本上统称EPON。

一套典型的EPON 系统由OLT、ONU、ODN组成。EPON的网络结构如图1所示。

 

 

OLT放在中心机房,它可以看作是一个L2交换机或者L3路由交换机。在下行方向,OLT提供面向无源光纤网络(ODN)的光纤接口;在上行方向,OLT将提供了GE光/电接口,将来

10Gbit/s的以太网技术标准定型后,OLT也会支持类似的高速接口。为了提供多业务接入,OLT还可支持E1以及OC3等接口,来实现传统话音的接入或电路中继业务。

在EPON的网管方面,OLT是主要的控制中心,内置OAMP Agent,可以管理其下的ONU终端设备,实现网络管理的五大功能。EPON网管可以通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量,通过编写访问控制列表来实现网络安全控制,通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等,还能提供有效的用户隔离。

ODN是光分发网,由无源光纤分支器和光纤构成。无源光纤分支器是连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活,由于是无源器件,几乎可以适应于所有环境。一般无源光纤分支器的分光比有1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64等。一般建议采用一级分光,最多不能超过二级分光。

ONU是放在用户驻地侧的终端设备,EPON中的ONU采用以太网协议,实现了成本低廉的以太网第二层交换功能。由于使用以太网协议,在通信的过程中就不再需要协议转换,实现ONU对用户数据的透明传送。OLT到ONU之间采用加密协议保证用户数据的安全性。

基于EPON的FTTH 的优势在于其强大的覆盖能力,最远覆盖可达20公里(1:32的分路比),从端局出发,经过ODN连接各光接入点。传统的光接入网,光纤的延伸范围一般到网络接入点截止,要实现光纤入户,就需要在接入点配置大量的光口接入层交换机,成本昂贵。随着无源光网络技术的出现、成熟,尤其是现在的EPON技术,可以提供光纤直接到用户末梢的经济可行方案,FTTH成为高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解决方案中,如何解决光缆到大楼、小区的引入,规划OLT、ODN、室内用户终端(OUN)的光纤连接成为关键所在。

EPON的上下行技术

EPON在OLT和ONU间采用单根光纤提供对称1.25Gbps带宽,受物理接口限制,实际提供1Gbps带宽,可传输数据、语音和视频业务。EPON 在单芯光纤上采用波分复用技术,上下行数据流分别在不同的频段传输。其中,

下行 1490nm ;

上行 1310nm ;

1550nm 可选用于CATV。

下行的数据流采用广播方式,OLT将802.3格式的以太网帧数据流通过单播复制的方式推送到所有的ONU处;ONU通过判断以太网帧帧头里的由OLT分配的LLID(Logical Link ID)来判断是否接收,接收属于自己的数据帧,将不属于自己的数据帧丢弃。如图2所示。

 

 

上行的数据流采用时分多址(TDMA)技术,把上行的时间分成了许多的时间片,根据ONU分配的带宽和业务的优先级给ONU的上行数据流分配不同的时间片,每个时间点上光纤上只传送一个ONU的上行数据流。通过OLT和ONU之间协商,避免了ONU上行数据流之间的冲突,不会造成数据丢失。如图3所示。

 

 

EPON与ADSL的比较

ADSL经过几年的大力发展,目前已经成为中国固网运营商最普及的宽带接入手段。ADSL利用传统的铜线资源的传送宽带数据,充分利用了固网运营商的铜线资源,对中国电信和中国网通这样的运营商来说,是早期发展宽带接入的一种最佳选择。

ADSL/ADSL2+业务是一种不对称传输的宽带接入技术,上行带宽有限,小于1M,下行带宽最大到26Mbps,实际商用中覆盖不超过3km的距离,一般提供512Kbps到2Mbps的下行带宽,主要应用为公众上网。

然而随着各种新业务,尤其是视频业务的兴起,用户的带宽要求越来越高。随着博客、在线游戏、即时通讯、宽带电话、视频电话、个人相册共享等应用的快速增长,用户对上行带宽的需求也越来越大。

中国电信和中国网通在其宽带网的规划中,未来个人用户的双向带宽将达到10M~20M。ADSL的带宽严格受到传送距离的限制,较高的带宽只能在短距离实现,即便经过“光进铜退”改造,缩短ADSL的覆盖范围,这也只能在一定时间段内、一定程度上满足带宽要求。

基于光纤的接入网,其带宽理论上是可以无限扩展的。因此随着EPON技术的成熟,其高带宽、长距离的覆盖范围,使得EPON取代ADSL技术将成为技术发展的必然选择。

相对ADSL,EPON在初期建设的支出比较高,包括前期的设备费用和光纤铺设费用。但由于采用无源光网络技术组网,基于光纤的PON技术在运营维护方面的费用要大大低于ADSL和铜线。

通过后期运营维护成本的降低,提供更高带宽和更远距离的业务覆盖能力,并由此带来的提供更多新业务的能力,带来更多的业务收入,可以相对抵消在设备和线路成本上的投入。目前光纤的成本已经很低,FTTX已进入一个黄金发展期,设备的费用也将在建设中不断降低。因此,运营商通过部署EPON可以增强在包括宽带接入在内的全面业务方面的竞争力,由此稳定用户资源,甚至带来流失用户的回流,这都会为运营商带来更多的业务收入,使运营商长期受益。

EPON的技术优势

随着EPON技术的成熟,业界主流的运营商已经开始大规模部署EPON系统,展开FTTX应用,并在此基础上实现Triple Play(三重播放,提供语音、数据和视频业务),构建三网合一的接入平台。

自2004年起,在FTTH最发达的日本、韩国、台湾以及美国、欧洲等国家和地区,EPON技术得到了大规模的应用,并进一步刺激了IPTV业务的繁荣。在中国市场,目前EPON产品已经在所有省份都有了试点和商用。

EPON技术采用波分复用(WDM)技术在单根光纤上实现对称1Gbps的带宽,并且且可以在接近客户段实现分光下行,大量节省了骨干光纤资源。目前达到的最大分光比是1:64。EPON系统的另一个优势在于其强大的覆盖能力,在1:32的分路比下最远覆盖可达20 km,在1:64分光比下,最远覆盖范围是10km,这充分保证了设备的覆盖范围。在1:32分光比下,每个ONU用户的平均带宽可达30M以上,使得视频业务得到了足够的带宽保证。

无源光分支器的使用,节省了大量的维护资源,节省了机房、电源配套等资源,整体降低了FTTX网络的建设成本和维护成本。近年来的光纤成本的下降,为FTTX提供了缆线配套成本的下降。

目前各运营商提供的宽带接入业务主要是ADSL和LAN接入两种,此外,随着带宽需求的不断增加,VDSL也逐渐成为一种选择。其它的接入方式,如Cable Modem,电力线接入等由于市场占有量不大并且受行业资源限制。

责任编辑:林琳 来源: OFweek光通讯网
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