陳勇強

【摘要】 隨著IPTV/VOD、NGN（Next Generation Network）、網(wǎng)絡(luò)視頻、高清電視、多媒體互動等新型業(yè)務(wù)的迅猛推廣，用戶對網(wǎng)絡(luò)接入寬帶的需求持續(xù)快速增長，傳統(tǒng)的非對稱數(shù)字用戶線路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line），的寬帶接入方式已經(jīng)很難滿足用戶對寬帶日益增長的需求?；贓PON的FTTx技術(shù)的引入，改變了傳統(tǒng)的寬帶接入方式，能夠在很大程度上給用戶提供更高寬帶的全光網(wǎng)絡(luò)。所以，對EPON接入網(wǎng)如何進行建設(shè)與部署是一個至關(guān)重要的問題。本文簡單首先淺析了FTTx的相關(guān)概念以及實現(xiàn)的技術(shù)，并對通信業(yè)務(wù)的發(fā)展及其對帶寬的要求進行簡單分析，最后對基于以太網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON的FTTx接入技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)等問題進行研究。

【關(guān)鍵詞】 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò) 通訊業(yè)務(wù) 光纖到用戶端 光纖到戶 寬帶接入

一、引言

隨著寬帶應(yīng)用越來越多，尤其是IPTV、在線娛樂、高清圖像傳輸和VOD等網(wǎng)絡(luò)新型業(yè)務(wù)應(yīng)用的興起，人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美，每個用戶的帶寬需求在3-5年內(nèi)將達到20～50Mb/s，而在10年內(nèi)將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統(tǒng)的技術(shù)將無法勝任，因此需要更高寬帶和穩(wěn)定性的寬帶光接入技術(shù)。由此，基于EPON的FTTx接入技術(shù)運用應(yīng)運而生。本文將對FTTx的相關(guān)概念以及實現(xiàn)的技術(shù)進行簡單探討，分析有關(guān)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展及其對帶寬的要求，并且對基于以太網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)EPON的FTTx接入技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)等問題進行研究，為相關(guān)研究拋磚引玉。

二、FTTx的概念

Fiber-to-the-x （FTTx）是將用戶接入網(wǎng)絡(luò)光纖化的統(tǒng)稱，是新一代的光纖用戶接入網(wǎng)，用于連接典型運營商和終端用戶。作為利用光纖為傳輸介質(zhì)的光纖接入網(wǎng)在實際應(yīng)用中，帶寬傳輸大，傳輸距離也相對較長，并且可靠性和穩(wěn)定性有較好的表現(xiàn)。其能夠在很大程度上滿足用戶日益增長的更高帶寬業(yè)務(wù)的需求，基于EPON的FTTx接入技術(shù)及其由此產(chǎn)生巨大的技術(shù)優(yōu)勢必將成為未來寬帶固定接入的發(fā)展方向。FTTx作為光纖用戶接入平臺的一種，支持數(shù)據(jù)、語音、視頻、上網(wǎng)等多種應(yīng)用及業(yè)務(wù)，其覆蓋范圍從電信機房的局端設(shè)備到普通用戶的終端設(shè)備。

按照ONU在接入網(wǎng)中所處的位置不同，可將光接入網(wǎng)劃分為：光纖到小區(qū)/路邊（FTTC），光纖到駐地（FTTP），光纖到樓 （FTTB），光纖到用戶（FTTH），F(xiàn)TTO （ 光纖到辦公室），F(xiàn)TTSA（ 光纖到服務(wù)區(qū)）等幾種應(yīng)用類型。這些光接入網(wǎng)中，光纖到戶（FTTH）是一種和未來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置和相關(guān)電信運營業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型息息相關(guān)的戰(zhàn)略應(yīng)用型技術(shù)，也是FTTx最終的發(fā)展目標。

三、FTTx的實現(xiàn)技術(shù)

3.1 P2P & PON

用光纖實現(xiàn)用戶接入網(wǎng)絡(luò)主要有兩種方式，一種方式是點對點形式拓撲（Point to Point； P2P），用光纖直接連接到用戶，從局端或是遠端機房到每個用戶都用一根或一根獨立的光纖，這種點到點的傳輸方式可以使得每個用戶的實際上行帶寬和下行帶寬達到100Mbit/s，甚至可以達到1000Mbit/s。雖有利于寬帶的擴展，但光纖和光學器件等耗材的成本相對較高。另外一種方式是使用點對多點形式拓撲方式（P2MP）的無源光網(wǎng)絡(luò)（PON），即用無源器件Splitter（光分路器）將光信號進行分支，使用一根光纖為多個用戶提供通信服務(wù)。在這一點上，采用點到多點的方案，將光信號分路廣播給各用戶終端設(shè)備ONU/T大大地降低了光收發(fā)器的數(shù)量和光纖用量，降低了中心局所需的機架空間，與此同時節(jié)省了光纜資源以及其他建置成本，在成本投入上有著明顯的優(yōu)勢。因此，PON成為了當前FTTH技術(shù)應(yīng)用的熱門技術(shù)。在實際應(yīng)用中，PON主要包括BPON（APON）、EPON、GPON。

3.2 PON的技術(shù)優(yōu)勢

目前PON是解決接入網(wǎng)“最后一公里”、實現(xiàn)FTTx的最具優(yōu)勢的技術(shù)。當前業(yè)界的“無源”主要指的是不含任何有源電子器件和電源模塊的光分配網(wǎng)（ODN），全部由Splitter（光分路器）等無源器件組成，因此其管理維護的成本較低，很大程度上節(jié)省局端光模塊和光纖，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)機房、設(shè)備維護及大量光纜資源等建設(shè)成本。這是PON在接入網(wǎng)發(fā)展中最具吸引力的一面。

四、EPON的應(yīng)用現(xiàn)狀

基于EPON技術(shù)研究實現(xiàn)用戶到運營商寬帶接入的最后一英里光纖接入解決方案，即FTTx（光纖到用戶端）。無論是從設(shè)備的穩(wěn)定成熟程度還是從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度和設(shè)備的價格來看，F(xiàn)TTx的合理經(jīng)濟實現(xiàn)方式還是EPON?；贓PON的FTTx接入技術(shù)，作為一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，具有帶寬資源共享、覆蓋范圍廣、設(shè)備安全性高、傳輸速率高、實現(xiàn)簡單、相對成本低、維護簡單、容易擴展和易于升級等優(yōu)點，可以通過單一的光網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)相應(yīng)的語音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及帶寬要求更高的視頻業(yè)務(wù)，在實際工作中是針對當前固帶寬化和實施網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的有效措施，并且能夠提高接入寬帶的速率，對網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)支撐力的有效提升有非常有效的作用。這些優(yōu)勢和應(yīng)用特點也使得其成為運營商增強自我競爭能力的一種重要手段。

EPON通過將Ethernet和PON結(jié)合，實現(xiàn)了一種采用點到多點的樹形拓撲結(jié)構(gòu)，該方案擁有無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，并且可以提供多種業(yè)務(wù)寬帶的接入技術(shù)。在實現(xiàn)上，該技術(shù)在物理層上采用相應(yīng)的PON技術(shù)，在鏈路層上則基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且采用了PON的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入。因此，EPON是一種綜合了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)點和PON技術(shù)優(yōu)點，具有靈活快速、帶寬極高、成本較低和擴展性優(yōu)良的服務(wù)重組，成為了當前光接入網(wǎng)領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。

目前，EPON技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：經(jīng)過個權(quán)威標準化的組織、設(shè)備和運營商等的共同努力，當前的EPON技術(shù)已經(jīng)相對成熟穩(wěn)定。在中國電信運營商的的主導(dǎo)和推進下，EPON系統(tǒng)級和相應(yīng)的芯片級已經(jīng)完成了相應(yīng)的互通測試。

并且，在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和發(fā)展上，當前的EPON產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷地發(fā)展和成熟，相關(guān)的軟件、硬件的建設(shè)成本也在進一步下降，形成了較好的、合理的市場競爭格局，達到了規(guī)?；逃盟?。

五、基于EPON的FTTx接入技術(shù)

5.1 應(yīng)用場景及提供業(yè)務(wù)

此處探討項目基于實現(xiàn)的電信網(wǎng)絡(luò)。當前新建的小區(qū)通?？梢圆捎肊PON配合LAN實現(xiàn)FTTB，通過多用戶共用一個ONU實現(xiàn)免市話電纜光纖的通信。而基于EPON的FTTx接入技術(shù)可以在實際中通過與開發(fā)商協(xié)商實現(xiàn)小區(qū)的通信優(yōu)化，通過EPON技術(shù)直接實現(xiàn)FTTH。

5.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建設(shè)計

如上所述PON 系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的OLT和ODN以及用戶側(cè)的ONU組成。PON系統(tǒng)可能包括相應(yīng)的FTTB相關(guān)應(yīng)用。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，ODN的通道衰減全程可以達到26dB（具體需要看實施的環(huán)境）。分光比的減小會增大相應(yīng)的覆蓋范圍，最大可以到達20KM。因此這要求我們在設(shè)計過程中可以計算投入實施的無源光分配網(wǎng)絡(luò)中最遠的終端信道衰減，并且通過相應(yīng)的最壞值法核算其信道衰減。

在組網(wǎng)方式上，可以有一級分光和二級分光。前者應(yīng)用與商務(wù)樓、小區(qū)比較集中的地區(qū)，后者則廣泛應(yīng)用與住宅小區(qū)比較匱乏的地區(qū)。普通的PON系統(tǒng)保護可以采用全保護、饋線光纖保護等。

OLT的設(shè)計原則主要考慮匯聚和傳送作用。一般可以提供不少于32個PON口，并且采用GE上連電路。最新的技術(shù)可以實現(xiàn)10GE接口。具體的配置需要結(jié)合端局當前小區(qū)的數(shù)量以及規(guī)模。OLT的設(shè)備節(jié)點設(shè)置可以在城域網(wǎng)一級匯聚節(jié)點中選擇，并且根據(jù)實際場景確定相應(yīng)的覆蓋范圍。光分路器的設(shè)置原則可以根據(jù)相應(yīng)的光分路比進行，主要考慮光路的信道衰減以及用戶的帶寬需求。光分路器原則上級聯(lián)不應(yīng)該超過兩級，并且基于EPON的接入最好在一級和二級的分路比乘積小于32。

ONU設(shè)計原則主要采用本地供電，優(yōu)先采用物業(yè)提供的防護系統(tǒng)。對于語音業(yè)務(wù)可以實現(xiàn)相應(yīng)的IP電話或者在ONU內(nèi)集成相應(yīng)的IAD，當然，后者費用相對昂貴。保障斷電語音業(yè)務(wù)可以根據(jù)需要配置相應(yīng)的斷電保護模塊。ONU可以實現(xiàn)跨樓道實施，這種需求常見于設(shè)備數(shù)量有限去樓道有線路可以利用。主要的選型方面則考慮實際安裝率，參照樓道住戶數(shù)的60%對ONU的型號進行選擇。線路設(shè)計上主要考慮住戶數(shù)量以及實際光纜芯數(shù)，安裝100%或者30%的冗余進行實施。

5.3 EPON的組播技術(shù)

實際工作中，具有點到多點的拓撲設(shè)計的EPON網(wǎng)絡(luò)在具體實施上可以采用OLT通過廣播LLID信道，復(fù)制相應(yīng)的內(nèi)容并與此同時分發(fā)到相應(yīng)的ONU。這種組播傳輸數(shù)據(jù)的方式可以在帶寬資源的利用上達到系統(tǒng)的最佳性能，提高帶寬利用率。以實例為例，項目設(shè)計中通過一臺OLT設(shè)備提供PON口4個，上接口8個并且同時為64臺ONU提供上述的接入網(wǎng)服務(wù)。實際實施中通過OLT連接組播服務(wù)器，提供視頻組播業(yè)務(wù)。

在EPON系統(tǒng)設(shè)置中，EPON還可以提供對ONU用戶對于組播的接收權(quán)限的設(shè)置功能，例如用戶1對于組播244.1.1.1，組播VLAN為4000的組播流權(quán)限為預(yù)先對于VLAN為4005的則權(quán)限可以設(shè)置為允許、預(yù)覽、禁止，動態(tài)可控組播基于多端口ONU。

六、結(jié)束語

本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗以及相關(guān)技術(shù)理論對FTTx接入技術(shù)的相關(guān)概念、實踐技術(shù)以及EPON的應(yīng)用現(xiàn)狀進行淺析，進一步結(jié)合實際項目對基于EPON的FTTx接入技術(shù)進行探討和分析，為相關(guān)研究提供一種參考和借鑒。

參 考 文 獻

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[3] 陸金紅，徐國仁. EPON技術(shù)在FTTx接入網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 電信網(wǎng)技術(shù). 2009（12）