基于EPON的FTTx接入技术研究

陈勇强

【摘要】 随着IPTV/VOD、NGN（Next Generation Network）、网络视频、高清电视、多媒体互动等新型业务的迅猛推广，用户对网络接入宽带的需求持续快速增长，传统的非对称数字用户线路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line），的宽带接入方式已经很难满足用户对宽带日益增长的需求。基于EPON的FTTx技术的引入，改变了传统的宽带接入方式，能够在很大程度上给用户提供更高宽带的全光网络。所以，对EPON接入网如何进行建设与部署是一个至关重要的问题。本文简单首先浅析了FTTx的相关概念以及实现的技术，并对通信业务的发展及其对带宽的要求进行简单分析，最后对基于以太网技术的无源光网络EPON的FTTx接入技术的系统结构、工作原理、关键技术等问题进行研究。

【关键词】 以太网无源光网络 通讯业务 光纤到用户端 光纤到户 宽带接入

一、引言

随着宽带应用越来越多，尤其是IPTV、在线娱乐、高清图像传输和VOD等网络新型业务应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。在北美，每个用户的带宽需求在3-5年内将达到20～50Mb/s，而在10年内将达到70Mb/s。在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，因此需要更高宽带和稳定性的宽带光接入技术。由此，基于EPON的FTTx接入技术运用应运而生。本文将对FTTx的相关概念以及实现的技术进行简单探讨，分析有关通信业务的发展及其对带宽的要求，并且对基于以太网技术的无源光网络EPON的FTTx接入技术的系统结构、工作原理、关键技术等问题进行研究，为相关研究抛砖引玉。

二、FTTx的概念

Fiber-to-the-x （FTTx）是将用户接入网络光纤化的统称，是新一代的光纤用户接入网，用于连接典型运营商和终端用户。作为利用光纤为传输介质的光纤接入网在实际应用中，带宽传输大，传输距离也相对较长，并且可靠性和稳定性有较好的表现。其能够在很大程度上满足用户日益增长的更高带宽业务的需求，基于EPON的FTTx接入技术及其由此产生巨大的技术优势必将成为未来宽带固定接入的发展方向。FTTx作为光纤用户接入平台的一种，支持数据、语音、视频、上网等多种应用及业务，其覆盖范围从电信机房的局端设备到普通用户的终端设备。

按照ONU在接入网中所处的位置不同，可将光接入网划分为：光纤到小区/路边（FTTC），光纤到驻地（FTTP），光纤到楼 （FTTB），光纤到用户（FTTH），FTTO （ 光纤到办公室），FTTSA（ 光纤到服务区）等几种应用类型。这些光接入网中，光纤到户（FTTH）是一种和未来网络基础设置和相关电信运营业务转型息息相关的战略应用型技术，也是FTTx最终的发展目标。

三、FTTx的实现技术

3.1 P2P & PON

用光纤实现用户接入网络主要有两种方式，一种方式是点对点形式拓扑（Point to Point； P2P），用光纤直接连接到用户，从局端或是远端机房到每个用户都用一根或一根独立的光纤，这种点到点的传输方式可以使得每个用户的实际上行带宽和下行带宽达到100Mbit/s，甚至可以达到1000Mbit/s。虽有利于宽带的扩展，但光纤和光学器件等耗材的成本相对较高。另外一种方式是使用点对多点形式拓扑方式（P2MP）的无源光网络（PON），即用无源器件Splitter（光分路器）将光信号进行分支，使用一根光纤为多个用户提供通信服务。在这一点上，采用点到多点的方案，将光信号分路广播给各用户终端设备ONU/T大大地降低了光收发器的数量和光纤用量，降低了中心局所需的机架空间，与此同时节省了光缆资源以及其他建置成本，在成本投入上有着明显的优势。因此，PON成为了当前FTTH技术应用的热门技术。在实际应用中，PON主要包括BPON（APON）、EPON、GPON。

3.2 PON的技术优势

目前PON是解决接入网“最后一公里”、实现FTTx的最具优势的技术。当前业界的“无源”主要指的是不含任何有源电子器件和电源模块的光分配网（ODN），全部由Splitter（光分路器）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低，很大程度上节省局端光模块和光纤，节省了网络机房、设备维护及大量光缆资源等建设成本。这是PON在接入网发展中最具吸引力的一面。

四、EPON的应用现状

基于EPON技术研究实现用户到运营商宽带接入的最后一英里光纤接入解决方案，即FTTx（光纤到用户端）。无论是从设备的稳定成熟程度还是从整个产业链的角度和设备的价格来看，FTTx的合理经济实现方式还是EPON。基于EPON的FTTx接入技术，作为一种新型的光纤接入网技术，具有带宽资源共享、覆盖范围广、设备安全性高、传输速率高、实现简单、相对成本低、维护简单、容易扩展和易于升级等优点，可以通过单一的光网络平台实现相应的语音业务、数据业务以及带宽要求更高的视频业务，在实际工作中是针对当前固带宽化和实施网络转型的有效措施，并且能够提高接入宽带的速率，对网络实现业务支撑力的有效提升有非常有效的作用。这些优势和应用特点也使得其成为运营商增强自我竞争能力的一种重要手段。

EPON通过将Ethernet和PON结合，实现了一种采用点到多点的树形拓扑结构，该方案拥有无源光网络传输方式，并且可以提供多种业务宽带的接入技术。在实现上，该技术在物理层上采用相应的PON技术，在链路层上则基于以太网网络协议，并且采用了PON的以太网网络接入。因此，EPON是一种综合了以太网网络技术优点和PON技术优点，具有灵活快速、带宽极高、成本较低和扩展性优良的服务重组，成为了当前光接入网领域中的热门技术。

目前，EPON技术已经趋于成熟，主要体现在以下几个方面：经过个权威标准化的组织、设备和运营商等的共同努力，当前的EPON技术已经相对成熟稳定。在中国电信运营商的的主导和推进下，EPON系统级和相应的芯片级已经完成了相应的互通测试。

并且，在产业规划和发展上，当前的EPON产业链也在不断地发展和成熟，相关的软件、硬件的建设成本也在进一步下降，形成了较好的、合理的市场竞争格局，达到了规模化商用水平。

五、基于EPON的FTTx接入技术

5.1 应用场景及提供业务

此处探讨项目基于实现的电信网络。当前新建的小区通常可以采用EPON配合LAN实现FTTB，通过多用户共用一个ONU实现免市话电缆光纤的通信。而基于EPON的FTTx接入技术可以在实际中通过与开发商协商实现小区的通信优化，通过EPON技术直接实现FTTH。

5.2 网络构建设计

如上所述PON 系统可以通过网络侧的OLT和ODN以及用户侧的ONU组成。PON系统可能包括相应的FTTB相关应用。根据实际工程经验，ODN的通道衰减全程可以达到26dB（具体需要看实施的环境）。分光比的减小会增大相应的覆盖范围，最大可以到达20KM。因此这要求我们在设计过程中可以计算投入实施的无源光分配网络中最远的终端信道衰减，并且通过相应的最坏值法核算其信道衰减。

在组网方式上，可以有一级分光和二级分光。前者应用与商务楼、小区比较集中的地区，后者则广泛应用与住宅小区比较匮乏的地区。普通的PON系统保护可以采用全保护、馈线光纤保护等。

OLT的设计原则主要考虑汇聚和传送作用。一般可以提供不少于32个PON口，并且采用GE上连电路。最新的技术可以实现10GE接口。具体的配置需要结合端局当前小区的数量以及规模。OLT的设备节点设置可以在城域网一级汇聚节点中选择，并且根据实际场景确定相应的覆盖范围。光分路器的设置原则可以根据相应的光分路比进行，主要考虑光路的信道衰减以及用户的带宽需求。光分路器原则上级联不应该超过两级，并且基于EPON的接入最好在一级和二级的分路比乘积小于32。

ONU设计原则主要采用本地供电，优先采用物业提供的防护系统。对于语音业务可以实现相应的IP电话或者在ONU内集成相应的IAD，当然，后者费用相对昂贵。保障断电语音业务可以根据需要配置相应的断电保护模块。ONU可以实现跨楼道实施，这种需求常见于设备数量有限去楼道有线路可以利用。主要的选型方面则考虑实际安装率，参照楼道住户数的60%对ONU的型号进行选择。线路设计上主要考虑住户数量以及实际光缆芯数，安装100%或者30%的冗余进行实施。

5.3 EPON的组播技术

实际工作中，具有点到多点的拓扑设计的EPON网络在具体实施上可以采用OLT通过广播LLID信道，复制相应的内容并与此同时分发到相应的ONU。这种组播传输数据的方式可以在带宽资源的利用上达到系统的最佳性能，提高带宽利用率。以实例为例，项目设计中通过一台OLT设备提供PON口4个，上接口8个并且同时为64台ONU提供上述的接入网服务。实际实施中通过OLT连接组播服务器，提供视频组播业务。

在EPON系统设置中，EPON还可以提供对ONU用户对于组播的接收权限的设置功能，例如用户1对于组播244.1.1.1，组播VLAN为4000的组播流权限为预先对于VLAN为4005的则权限可以设置为允许、预览、禁止，动态可控组播基于多端口ONU。

六、结束语

本文结合实际工作经验以及相关技术理论对FTTx接入技术的相关概念、实践技术以及EPON的应用现状进行浅析，进一步结合实际项目对基于EPON的FTTx接入技术进行探讨和分析，为相关研究提供一种参考和借鉴。

参 考 文 献

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[3] 陆金红，徐国仁. EPON技术在FTTx接入网中的应用[J]. 电信网技术. 2009（12）