小议EPON技术在小区宽带网络中的应用

马广海

摘 要：本文从"宽带中国"战略的电信行业大环境下出发，通过对EPON技术特点进行分析，结合作者自身工程经验，从而为大家在小区家庭网络建设中提供一种解决思路。

关键词：小区宽带 EPON 光纤

一、研究背景

随着“宽带中国”战略的推进与实施，我国宽带网络覆盖范围不断扩大，传输和接入能力不断增强，宽带网络成为新时期我国经济社会发展的战略性公共基础设施。小区LAN接入方式的网络已渐渐无法满足今天高带宽、大数据、实时互动类业务的需求。

二、EPON技术介绍

1、EPON技术简介

EPON（Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络），在IEEE802.3标准中定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址访问/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1：n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域—来自不同的ONU的数据包。

2、EPON技术特点

2004年6月，IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005标准）。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范和扩展的以太网数据链路层协议。

在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术（下行1490 nm，上行1310 nm）实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口。

在数据链路层，多点MAC控制协议（MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。

利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID（LLID=0xFF）作为单拷贝广播（SCB）信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。

EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。其中上行波长1310nm，下行波长1490nm，用于传递数据业务。

三、EPON技术在小区宽带网络改造中的应用

现笔者将结合自身工作实际，来具体介绍某小区LAN接入方式改造为EPON光网接入方式的经验。

1、改造前的网络结构及存在问题

某小区由18栋楼组成，网络建设为十余年前的小区LAN接入方式，楼内经过经过楼层交换机汇聚到某栋或某几栋楼的小汇聚交换机，后小汇聚交换机再汇聚到小区内的核心交换机，具体拓扑结构如图1所示

在实际运维过程中，以上网络结构存在以下问题：

（1）网络设备启用时间较久，设备老化严重，绝大部分超出了厂家建议使用年限，已经进入故障高发期。

（2）宽带网络为100M多级树状结构，网络拓扑复杂，层级多，影响网络的运行效率。另用户私接路由设备的现象普遍，用户之间相互影响的情况也时有发生。

（3）在高峰时段，现有交换机上联端口流量超过80Mb，交换能力已不足以满足业务增加的需求。

（4）除小区核心交换机外，其余交换设备均无法进行网管，加大了运维人员及时发现和处理故障的难度。

2、改造后的网络结构及特点

针对以上问题，我们提出基于EPON技术的小区LAN接入改造方案。通过核心机房部署EPON的OLT设备，通过PON口引三路光纤接至某小区机房，在某小区机房将三路光纤分别用1：8分光器进行一级分光，所分24路光纤分别连接至小区内1栋至18栋楼，在每栋楼再通过1：8分光器进行二级分光。PON交换机的上联PON口连接二级分光后的光纤，下联网口保留原来用户线，改造后网络拓扑如图2所示：

通过以上改造后我们可以明显看出，改造后相比之前有了明显优势：

（1）提供给用户更高的带宽，实现高质量的数据接入业务、IPTV流媒体等业务，提高网络运行稳定性，保持技术上的领先。

（2）优化了网络结构，系统在可靠性、标准适用性、安全性、扩展性、SLA&QoS;、可管理性等方面有充分保证 。

（3）EPON设备的网管能力远远超过传统的传输接入设备。通过EPON强大的网管能力可以实现更加灵活的远程管理，运维成本大幅度降低。

（4）此次改造部分线缆得到了利旧，同时改造过程中对用户是完全透明的，而且由于EPON网络的兼容性良好，可以和现有网络很好的融合。

3、系统健壮性考虑

在系统健壮性方面的考虑，可考虑传输网用户端设备由双ONU接入，在传输过程中光纤传输需要考虑传输路径的双路由，而在局端接入部分，考虑由一台设备的不同PON口，或是由两台不同的局端OLT设备接入，从而确保传输网安全可靠。

四、總体评价

通过以上的论述，我们可以看出：EPON无源光网接入技术在系统在可靠性、标准适用性、安全性、扩展性等方面相比传统小区LAN接入均有一定的优势，通过以上基于某小区的施工改造为我单位下一步的网络升级或改造提供了更为简单和有效的方法，也为后续其他小区宽带改造升级提供经验，希望本文能够为大家在小区家庭网络建设中提供一种解决思路。