李立閣

引言：以太無源光纖網絡簡稱EPON網絡。本文介紹了以太無源光網絡的工作原理，并對其技術進行分析。

一、以太無源光網絡（EPON）工作原理

EPON是英特網與光網絡結構的結合。EPON 采用端到端的結構，無源光纖網絡，在以太網基礎上提供多個網絡服務。現在，因特網基本占據整個局域網市場，EPON 是與因特網結合使用的，其包括了因特網基本框架結構，網絡傳輸協議，從而成為接入網終端的最直接、最有效的通信方法。EPON 中，無需復雜的協議轉換，光信號就能準確地傳送到終端接入用戶，來自用戶的數據通過光信號傳送到網絡。

一個典型的Ethernet over PON系統包括OLT、ONU、POS三部分。OLT（光線路終端）、ONU（光網絡單元）以及POS（無源光分配器）等單元端到端網絡，其網絡架構采用星型或樹型分支結構，下行方向采用廣播方式，ONU將接收的下行信息，根據各自地址提取相關信息；上行方向使用分布式共享系統，通過控制機制將多個ONU 有序接入。在EPON中，OLT不光是路由器，也是多業(yè)務提供平臺（MSPP），可作為無源光纖網絡的光纖接口。參照以太網的發(fā)展趨勢，OLT將提供10Gbit/s的網絡接口，同時為保證其他網絡協議的正常工作，OLT還支持ATM、FR等速率的通信。

OLT主要實現網絡集中和接入的功能，還可以按照不同用戶的要求帶寬分配帶寬、網絡安全和管理策略。POS是一個無源，可以置于任何環(huán)境中，OLT通過POS 連接多個ONU。一個POS的分線率為8、16或32，可實現多級連接。OLT到ONU間的連接距離可達20km，如果使用光纖放大器（有源中繼器），可擴展連接距離。

EPON中采用應用廣泛的以太網協議。通過ONU單元實現以太網第二層第三層交換功能，采用以太協議可以更方便的實現網絡通信，所以傳輸過程中無需協議轉換，ONU還支持其他的TDM協議。對于光纖到戶（FTTH）的接入方式，ONU和NIU可以集成在一起，從而給終端用戶分配足夠的帶寬，同時保證極低的成本。遠程業(yè)務分配控制管理可以針對用戶不同的帶寬需求做出響應操作，從而大大提高帶寬的使用效率。中心管理系統可以對OLT、ONU等網絡設備進行設置及用戶可管理的CPE業(yè)務。PON系統可以方便、靈活地為用戶進行動態(tài)分配帶寬，根據用戶的要求，為其靈活分配。

二、EPON中的核心技術

（一）信道復用技術

信道復用技術是EPON的一個重要技術，通過一條光纖中同時傳輸多個波長的光信號，而每個光信號可以承載多路電信號（包括數字和模擬兩種）。WDM原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號整理到一起，并放在光纜線路中的一條光纖中進行傳輸，在接收端將這些信號按照各自波長的不同進行分解和處理，最終發(fā)送到不同的用戶終端。在整個過程中，發(fā)送端與接收端是WDM的重要組成部分，其工作性能直接決定了網絡傳輸質量的好壞。一般情況下，為保證傳輸質量，我們在選擇發(fā)送與接收設備時，設備損耗應控制在1.0～2.5db以內，同時，不同信道間的相互干擾也是影響傳輸質量的重要因素，值得我們注意。

從發(fā)展現狀看，多數EPON采用DWDM及TDMA技術。EPON 在IEEE802.3以太網的數據幀格式上進行必要的修改，通過波分復用技術，可同時處理雙向信號傳輸，在同一根光纖中，上、下行兩個信號分別使用不同的波長。上行采用時分多址接入（TDMA）技術，下行采用純廣播的方式。在下行傳輸過程中，OLT為ONU分配相應的PON-ID，每個ONU監(jiān)測收到數據的PON-ID，如果接收數據的PON-ID和自身PON-ID一致，則接收數據，否則丟棄。

另一方面，PON系統采用“同纖異波”的傳輸方式，系統中的OLT和ONU之間采用上下行雙向傳輸的單模光纖，上行使用1255nm～1355nm波長（標稱1310nm），下行使用1480nm～1500nm波長（標稱1490nm），而1540nm～1560nm波長（標稱1550nm）則預留給CATV服務。

（二）光鏈路損耗測量

OLT及ONU都支持光功率測量功能，OLT對其接收到的ONU上行光功率進行測量，誤差控制在±1dB，ONU對來自OLT的下行光功率進行測量，誤差控制在±2dB。

前面說過，PON系統主要由OLT、POS以及ONU三部分組成，其中POS（無源光分配器）的損耗直接影響PON的使用性能。因此，分析研究PON中的POS損耗是一個很重要的環(huán)節(jié)。影響POS的因素主要有：光纖損耗、無源分配器損耗、接頭損耗。

（三）系統同步

系統同步是指為防止各個ONU 上行數據發(fā)生碰撞，按照EPON上行為多點到一點的組織結構，每個ONU發(fā)送的時間間隙必須與OLT的系統分配的時間間隙一致。為實現ONU與OLT的時鐘信號同步，EPON采用時間標簽方式。在OLT端設有一個全局計數器，下行方向OLT發(fā)送數據時插入時鐘標簽，ONU根據收到數據的時鐘標簽調整本地計數器，完成兩端時間同步；上行方向ONU發(fā)送數據時插入時鐘標簽，OLT根據收到數據的時鐘標簽進行調整，實現同步。

三、EPON應用特點

（1）EPON所使用的光無源器件，無冗余電源、無需過多的維護人員，有效降低運營成本；

（2）EPON采用廣泛應用的以太網技術，二者能夠更好的融合，消除了復雜的傳輸協議轉換所帶來的建設成本因素；

（3）采用波分復用技術，傳輸距離可達20公里，通過添加放大器，可增加傳輸距離，傳輸范圍遠遠超過其他網絡。光分路器可最大配置32個用戶，大大降低成本；

（4）上下行均具備高速率，下行方向采用廣播方式共享系統，上行方向使用分布式共享系統，可方便靈活的為用戶分配帶寬；

（5）端對端的結構，通過增加ONU數量，有效地對系統進行升級，方便實現；

（6）EPON具有多種能力，可傳輸TDM、IP數據和視頻廣播，通過擴展第三個波長，可實現視頻業(yè)務廣播傳輸。

結語

隨著技術的不斷成熟，EPON 技術定會在未來高速信息化建設中發(fā)揮巨大的作用；有理由相信，在未來幾年的發(fā)展中，EPON的地位將顯得尤為重要；相信在我國"三網"融合的發(fā)展過程中EPON 的重要作用將會變得更加明顯；相信EPON 技術的未來會更加光明。

參考文獻

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（作者單位：廣東省電信工程有限公司）