EPON接入技术原理与组网应用

　　EPON网络是采用FTTB方式组建网络，其组网基本单元为OLT和ONU。OLT为局端设备提供丰富的PON口，用于连接ONU设备；ONU是用户端设备提供相应的数据和语音接口，实现用户业务的接入。对于不同业务的接入实现主要是采用对不同用户不同业务打不同的VLAN标签来透明传输到相应的业务接入服务器，并将相应的VLAN标签剥离后送入IP承载网传输。

　　1．EPON网络介绍

　　EPON（以太无源光网络）是一种新兴的光纤接入网技术，它是采用点到多点结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分MAC（MediaAccessControl）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便管理等等。

　　EPON可以实现语音、数据、视频、移动业务的融合。EPON系统主要由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）、ONT（光网络终端）和ODN（光分配网）组成，它处于网络的接入网层面，主要适用于宽带业务的光纤接入。

　　有源网络设备包括中心局机架设备（OLT）和光网络单元（ONU）。光网络单元（ONU）给用户提供数据、视频和电话网络与PON之间的接口。ONU最初的作用是接收光路信号，然后转换成用户所需的格式（以太网、IP广播、电话、T1/E1等）。OLT设备则通过光纤连接到IP核心网络。光接入网的引入，其覆盖范围达到20km，保证了OLT从光接入网建网初期就可以提升到传统的城域汇聚节点处，从而简化了接入网汇聚层的网络结构，也节省了端局的数量。另外，光接入网大容量、高接入带宽、高可靠性、多业务QoS等级支持能力的特点，也使接入网向统一、融合、高效承载平台的方向演进成为现实。

　　2．EPON网络基本原理

　　EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输，用上行1310nm和下行1490nm波长传送数据和语音，CATV业务则使用1550nm波长承载。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU间通过无源的光分配网络按照1：16/1：32方式连接。

　　为了分离同一光纤上多个用户往返的信号，可采用以下2种复用技术。

　　1）下行数据流采用广播技术。在EPON中，从OLT到多个ONU下行传输数据的过程采用数据广播方式发送。数据以变长信息包的形式，从OLT下行广播到多个ONU。每个信息包带有1个EPON包头，唯一标识该信息包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3。也可标识为广播信息包发给所有ONU或发给特定的ONU组（多点传送信息包）。当数据到达ONU时，ONU通过地址匹配，接收并识别发给它的信息包，丢弃发给其他ONU的信息包。在ONU注册成动后分配1个唯一的LLID；OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。

　　2）上行数据流采用TDMA技术。OLT接收数据前比较LLID注册列表；每个ONU在由局端设备OLT统一分配的时隙中发送数据帧；分配的时隙（通过测距技术）补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。

　　3．EPON网络组网开发及应用

　　在当前FTTB网络大规模部署，运营商重组网络融合推进的大背景下，采用EPON接入技术的组网也开始规模化商用。对于新建小区网络的部署规划通过EPON网络建设实现小区数据和语音业务的全面接入，能够了解现有运营网络的结构和演进方向，掌握现有网络设备的硬件和软件调试，熟悉网络协议和业务实现方式等。根据网络光线路终端布放位置，组网一般有以下3种方式：

　　①OLT放置于中心机房（如交换机房、数据机房等），其特点为覆盖范围大，便于操作和管理，适于早期用户比较少或集中管理的场景。

　　②远端中心机房，其覆盖范围适中，便于操作和管理，可同时兼顾容量和资源。

　　③户外机房或小区机房，其特点为节省光纤，但管理和维护困难，覆盖范围比较小，需要解决供电问题，一般不建议采用这种方式。

　　OLT位置的选择，主要取决于实际的应用场景，一般建议将OLT放置于中心机房，以便于维护与管理，节省成本，同时便于资源共享。在网络组建过程中，光纤传输线路的选择需要考虑光纤衰耗的影响，在设计网络结构时要保证光功率在正常收发范围之内。

　　EPON网络在确定了OLT和ONU的网络结构布放后，应主要考虑网络线路的设计，在光纤网络的设计中应重点考虑光纤的衰耗设计要求。对于EPON工程，可根据下列光接入网常用的工程数据估算本工程ODN的传输损耗。

　　工程建议ODN衰耗为10～26db（一般为22db）；单模光纤衰耗≤0.34dB/km；光纤跳纤、尾纤插入损耗为0.1～0.3db；法兰盘插入损耗≤0.4db；1：2分光器插入衰耗为3db；1：4分光器插入衰耗为6db；1：8分光器插入衰耗为9db；1：16分光器插入衰耗为12db；1：32分光器插入衰耗为15？5db。

　　OLT光功率。接收为-1～-24db（1310nm）；发送为+2～-3db（1490nm）。

　　ONU光功率。接收为-3～-24（1490nm）；发送为-1～+4（1310nm）。

　　对于OLT和ONU设备正常的收发光功率，在实际工程设计中要确保网络光功率衰耗值在相应设备的收发光功率范围之内。

　　根据ONU（光网络单元）布放原则，EPON网络的组建模式可分为光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到节点（FTTN）3种。

　　1）FTTH方式。

　　即光纤到户方式，适用于用户居住比较分散且对带宽要求较高的区域（如别墅区），而且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心的位置放置分光器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中的ONU，同时可以根据用户需求在用户家中连接交换机或集线器（HUB）供多个设备连接。

　　2）FTTB方式。

　　该方式适用于在单栋商务楼，用户相对数量不多、带宽要求不高的场景。一般的组网方式为从局端OLT引出光缆到商务楼附近的光缆交接箱，在光缆交接箱中放置分光器，再从交接箱引光缆至大楼。ONU放置在大楼交接间，通过交换机为楼内用户提供宽带上网业务。在这种情况下，建设时需要根据用户的带宽需求及数量选择合理的分路比。

　　3）FTTN方式。

　　它是带宽与投资的折衷，FTTN在满足用户带宽需要的前提下，采用最新的数字用户线（DSL）技术，尽量使用长的双绞线，以提高ADSL接入复用器（DSLAM）节点的用户容量，从而减少节点数量，减少投资和维护成本。

　　4．EPON网络组网及业务实现

　　1）互联网接入。提供普通Internet接入，对用户上网应用有足够的带宽保证。

　　2）VoIP。面向未来的NGN，提供网络电话业务。

　　3）IPTV。实现单播或组播方式的视频业务及机顶盒方式的IPTV业务。

　　面对小区用户宽带业务需求情况的差异，工程初期首先为用户提供宽带上网和VOIP语音业务，同时为后期将要开展的VOIP业务和相应的数据增值业务做好准备。对于建成的网络将可以为用户提供足够的带宽，实现高质量的数据接入业务、VOIP业务、IPTV流媒体业务。同时网络要具备良好的扩展和升级能力，在未来可以有效支持三网合一的业务需求。