以太无源光网络的技术应用

2014-04-29李立阁

中国电子商情 2014年2期

李立阁

引言：以太无源光纤网络简称EPON网络。本文介绍了以太无源光网络的工作原理，并对其技术进行分析。

一、以太无源光网络（EPON）工作原理

EPON是英特网与光网络结构的结合。EPON 采用端到端的结构，无源光纤网络，在以太网基础上提供多个网络服务。现在，因特网基本占据整个局域网市场，EPON 是与因特网结合使用的，其包括了因特网基本框架结构，网络传输协议，从而成为接入网终端的最直接、最有效的通信方法。EPON 中，无需复杂的协议转换，光信号就能准确地传送到终端接入用户，来自用户的数据通过光信号传送到网络。

一个典型的Ethernet over PON系统包括OLT、ONU、POS三部分。OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）以及POS（无源光分配器）等单元端到端网络，其网络架构采用星型或树型分支结构，下行方向采用广播方式，ONU将接收的下行信息，根据各自地址提取相关信息；上行方向使用分布式共享系统，通过控制机制将多个ONU 有序接入。在EPON中，OLT不光是路由器，也是多业务提供平台（MSPP），可作为无源光纤网络的光纤接口。参照以太网的发展趋势，OLT将提供10Gbit/s的网络接口，同时为保证其他网络协议的正常工作，OLT还支持ATM、FR等速率的通信。

OLT主要实现网络集中和接入的功能，还可以按照不同用户的要求带宽分配带宽、网络安全和管理策略。POS是一个无源，可以置于任何环境中，OLT通过POS 连接多个ONU。一个POS的分线率为8、16或32，可实现多级连接。OLT到ONU间的连接距离可达20km，如果使用光纤放大器（有源中继器），可扩展连接距离。

EPON中采用应用广泛的以太网协议。通过ONU单元实现以太网第二层第三层交换功能，采用以太协议可以更方便的实现网络通信，所以传输过程中无需协议转换，ONU还支持其他的TDM协议。对于光纤到户（FTTH）的接入方式，ONU和NIU可以集成在一起，从而给终端用户分配足够的带宽，同时保证极低的成本。远程业务分配控制管理可以针对用户不同的带宽需求做出响应操作，从而大大提高带宽的使用效率。中心管理系统可以对OLT、ONU等网络设备进行设置及用户可管理的CPE业务。PON系统可以方便、灵活地为用户进行动态分配带宽，根据用户的要求，为其灵活分配。

二、EPON中的核心技术

（一）信道复用技术

信道复用技术是EPON的一个重要技术，通过一条光纤中同时传输多个波长的光信号，而每个光信号可以承载多路电信号（包括数字和模拟两种）。WDM原理是在发送端将不同波长的光信号整理到一起，并放在光缆线路中的一条光纤中进行传输，在接收端将这些信号按照各自波长的不同进行分解和处理，最终发送到不同的用户终端。在整个过程中，发送端与接收端是WDM的重要组成部分，其工作性能直接决定了网络传输质量的好坏。一般情况下，为保证传输质量，我们在选择发送与接收设备时，设备损耗应控制在1.0～2.5db以内，同时，不同信道间的相互干扰也是影响传输质量的重要因素，值得我们注意。

从发展现状看，多数EPON采用DWDM及TDMA技术。EPON 在IEEE802.3以太网的数据帧格式上进行必要的修改，通过波分复用技术，可同时处理双向信号传输，在同一根光纤中，上、下行两个信号分别使用不同的波长。上行采用时分多址接入（TDMA）技术，下行采用纯广播的方式。在下行传输过程中，OLT为ONU分配相应的PON-ID，每个ONU监测收到数据的PON-ID，如果接收数据的PON-ID和自身PON-ID一致，则接收数据，否则丢弃。

另一方面，PON系统采用“同纤异波”的传输方式，系统中的OLT和ONU之间采用上下行双向传输的单模光纤，上行使用1255nm～1355nm波长（标称1310nm），下行使用1480nm～1500nm波长（标称1490nm），而1540nm～1560nm波长（标称1550nm）则预留给CATV服务。

（二）光链路损耗测量

OLT及ONU都支持光功率测量功能，OLT对其接收到的ONU上行光功率进行测量，误差控制在±1dB，ONU对来自OLT的下行光功率进行测量，误差控制在±2dB。

前面说过，PON系统主要由OLT、POS以及ONU三部分组成，其中POS（无源光分配器）的损耗直接影响PON的使用性能。因此，分析研究PON中的POS损耗是一个很重要的环节。影响POS的因素主要有：光纤损耗、无源分配器损耗、接头损耗。

（三）系统同步

系统同步是指为防止各个ONU 上行数据发生碰撞，按照EPON上行为多点到一点的组织结构，每个ONU发送的时间间隙必须与OLT的系统分配的时间间隙一致。为实现ONU与OLT的时钟信号同步，EPON采用时间标签方式。在OLT端设有一个全局计数器，下行方向OLT发送数据时插入时钟标签，ONU根据收到数据的时钟标签调整本地计数器，完成两端时间同步；上行方向ONU发送数据时插入时钟标签，OLT根据收到数据的时钟标签进行调整，实现同步。

三、EPON应用特点

（1）EPON所使用的光无源器件，无冗余电源、无需过多的维护人员，有效降低运营成本；

（2）EPON采用广泛应用的以太网技术，二者能够更好的融合，消除了复杂的传输协议转换所带来的建设成本因素；

（3）采用波分復用技术，传输距离可达20公里，通过添加放大器，可增加传输距离，传输范围远远超过其他网络。光分路器可最大配置32个用户，大大降低成本；

（4）上下行均具备高速率，下行方向采用广播方式共享系统，上行方向使用分布式共享系统，可方便灵活的为用户分配带宽；

（5）端对端的结构，通过增加ONU数量，有效地对系统进行升级，方便实现；

（6）EPON具有多种能力，可传输TDM、IP数据和视频广播，通过扩展第三个波长，可实现视频业务广播传输。

结语

随着技术的不断成熟，EPON 技术定会在未来高速信息化建设中发挥巨大的作用；有理由相信，在未来几年的发展中，EPON的地位将显得尤为重要；相信在我国"三网"融合的发展过程中EPON 的重要作用将会变得更加明显；相信EPON 技术的未来会更加光明。

参考文献

[1]黄彩明，PON技术分析及应用[J].新闻天地（下半月刊），2010.12.

[2]陈雪.无源光网络技术[J].北京：北京邮电出版社，2006.