浅谈校园EPON接入网络技术

蔡妙琪

（安徽理工大学地球与环境学院，安徽 淮南 232001）

1 EPON技术的研究现状及发展趋势

目前由于国际标准的确立以及EPON芯片技术的发展，EPON产品已经相当成熟，国内外均有符合标准的成熟商用产品问世，部分网络公司在进行有线电视网络改造时已经把它作为改造的方案之一考虑，如杭州、北京、武汉等城市已经开始大量使用EPON系统。

另外，我国 FTTX（Fiber-To-The-X）用户获得了快速发展。而EPON和GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络)是实现FTTX的两种主要技术。与GPON相比，EPON具有产业链更完整、成本更低的优点，近年来国内运营开始采用EPON技术进行FTTX的测试和试点工作，在EPON实际应用过程中遇到了一些问题并采取了相应解决办法。未来XPON将向10Gbit/s更高速发展，容量和分光比进一步提高，单位成本进一步降低，XPON将引发一场全球性技术革命。

2 接入网技术

随着科学技术的发展和社会的进步，为了满足用户的需求，通信运营商需要提供语音、数据、图像等综合通信业务，使得用户实现端到端数字化多媒体通信，以满足快节奏、高效率经济发展需要，同时又开发了可视电话机、数字传真机、电子数据交换、电子信箱、会议电视、可视图文、数字点播电视以及远程医疗、远程教学、电视购物等新技术、新业务、新设备。但是，以双绞线构成的电缆为物理载体的接入技术不能满足用户对数据、图像、视频等宽带业务的需求，以致成为时下通信网发展的瓶颈。

2.1 整个通信网分为3部分：传输网、交换网、接入网，接入网（AN,Access Network）是由业务节点接口（SNI,Service Node Interface）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体所组成，它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可以经Q3接口进行配置和管理。接入网由传输媒介、线路终端（LT,Line Terminal）、分配单元（DU,Distribution Unit）、网络单元（NU,Network Unit）以及网络终端（NT,Network Terminal）构成。

接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界，既网络侧经由SNI与业务节点（SN）相连，管理方面经Q3接口与电信管理网（TMN,Telecom Management Network）相连。业务节点是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视和广播电视业务节点等。

业务节点接口（SNI）是接入网和业务节点之间的接口。按照特定SN类型所需要的能力以及根据所选接入类型、接入承载能力和业务要求，可以规定合适的SNI。

用户网络接口（UNI）是用户和网络之间的接口。在单个UNI的情况下，ITU-T所规定的UNI应该用于AN中，以便支持目前所提供的接入类型和业务。

接入网的分类方法很多：按拓扑结构分，可以分为树形、总线型等；按业务带宽可分为窄带和宽带；按传输媒介可分为有线和无线；一般地，接入网分有线接入网和无线接入网两大类。有线接入网又分为铜线接入网、光纤接入网和混合接入网；无线接入网分为固定无线接入网和移动无线接入网两种，包括蜂窝通信、地面微波通信和卫星通信等不同形式。

2.2 基于以太网的无源光网络（EPON）

无源光网络自20世纪80年代以来已经经过多个发展阶段，起初人们认为将ATM技术与PON技术相结合的APON/BPON技术是实现综合接入的理想模式，但由于数据业务不断增长，ATM技术暴露出效率不高、协议复杂等弱点，因而未能大规模应用。在这种背景下，两个引人注目的PON新标准出台，其中一个是有ITU/FSAN负责制定用来代替APON/BPON标准的GPON标准，另一个是有IEEE802.3ah工作组负责制定的EPON标准。

EPON利用波分复用技术（WDM，Wavelength Division Multiplexing）在同一根光纤内采用两个不同的波长（上行：1310nm，下行1490nm）为上下行信道提供了全双工的通信方式。OLT是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个ODN与用户侧ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT可以分离交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，为ONU提供维护和供给功能。ODN则是一个连接OTL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。一般是由无源光元件，如光纤光缆、光连接器和光分路器等组成纯无源的配线网络，呈树形分支结构。因为是无源光分路器和光纤构成，所以具有光波长、透明性、互换性和光纤兼容性等光特性。

ONU为光接入网提供直接或远端的用户侧接口，位于ODN的用户侧。而ONU的主要功能则是终结来自ODN的光纤处理信号并为多个小企业用户和居民住宅用户提供业务接口。由于ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口，所以ONU还需要有光/电和电/光转换等功能，并完成对语声信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理。

技术特点有三点：

1）低成本

（1）局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件，无需租用机房、配备电源、配备有源设备维护人员，节省了建设和运营维护成本。（2）EPON采用以太网的传输格式，也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者有天然的融合性，消除了传输协议转换带来的成本因素。（3）采用单纤波分复用技术(下行 1490nm，上行 1310nm)，仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20km，大大降低了OLT和主干光纤的成本压力。

2）高带宽

从目前的技术上看，EPON的下行行道为每秒几百/几千兆比特的广播方式；上行行道为用户共享的每秒几百/几千兆比特行道。这比目前其他接入方式都要高很多，充分满足了接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽。

3）易兼容

以太网是目前最成熟的局域网技术，且EPON有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式传输，辅以电信级的网管系统，基本上是与其兼容可保证传输质量。通过扩展第三个波长(通常为1550nm)即可实现视频业务广播传输，真正方便实现“三网合一”。。

3 EPON技术在网络规划中的应用

根据光纤到用户的距离来分类，可分成光纤到交换箱(FTTN)、光纤到大楼（FTTB）及光纤到户（FTTH）等服务形态。不同的居民用户有不同的需求特点，需要根据应用场景确定有针对性的应用方案。

3.1 FTTH组网解决方案

FTTH实现了“全光接入、全程无铜”，一个节点对应一个用户，不同种类的ONT提供多种接口满足不同业务接入的需求，ONT可以放在室内也可以放在室外，用户获得的带宽以及业务能力最强，减少后期重复布线的麻烦（故障定位更加准确），但建设成本也较高，适应于新建小区、别墅小区、小区网络改造。网络服务商采用光纤接入到户，再通过网线接入用户每个房间，为每家每户提供带宽通常是1000Mbps或100Mbps。

3.2 FTTN+DSL解决方案

FTTN+DSL解决方案是“光纤到小区（村）、铜不出小区（村）”，运营商将光缆部署到小区（村）内，在小区（村）机房或室外柜设置少量甚至唯一节点，实现对整个小区（村）内用户的业务覆盖，其接入带宽与业务能力相对稍弱，但可满足近2～3年的用户业务需求，是城区改造及农村“光进铜退”的主流解决方案。

3.3 FTTO/B+LAN接入解决方案

FTTB实现了“光纤到楼、铜不出楼”，采用光缆延伸到大楼，并将接入节点部署在楼道，再通过原来楼内的综合布线系统接入用户家，为整幢楼提供共享带宽，并通过该节点覆盖楼内所有用户的业务需求，用户接入带宽与业务能力仍然很高，是面向新建小区的主流解决方案。

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