用EPON技术构建我区高速光纤接入网研究（二）
近年来，光纤接入以其抗干扰能力强、传输距离长等优势，越来越受到人们的青睐。光纤接入网可分为无源接入和有源接入两种，其中无源光网络(PON)是一种极具吸引力的接入方式，其主要特点是：成本低，显著减少光纤和光收发模块，初期投资可被多个终端用户分摊；整个光传输通道为光纤和无源光器件，可有效避免电磁干扰和雷电影响，提高了系统的可靠性；ODN单元可挂在路边，无需远程供电和机房，降低了运行维护成本；对业务透明，便于系统升级、管理和引入新业务；带宽大、传输距离长(可达20km)
。基于无源光网络(PON)技术的接入方案将成为宽带光接入的首选技术。
目前PON技术主要有三种类型：以ATM为传输平台的A（B）PON，以以太网技术为传输平台的EPON，以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。
EPON是将以太网(Ethernet)与无源光网络(PON)结合在一起形成的能很好适应IP数据业务的接入方式。
（注意，在下文中还提到GEPON，是EPON的一种，是基于千兆以太网的无源光网络，与GPON不是一码事。）
表2-1是依据相关标准规范描述的A(B)PON、EPON和GPON的主要特征。
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A(B)PON
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GPON
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EPON
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下行线路速率(Mbit/s)
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155/622/1 244
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1 244/2 488
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1 250
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上行线路速率(Mbit/s)
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155/622
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155/622/1 244/2 488
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1 250
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线路编码
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NRZ
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NRZ
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8B/10B
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分路比
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32
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64-128
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32-64
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最大传输距离(km)
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20
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60
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20
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TDM支持能力
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TDM over ATM
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TDM over ATM或TDM over Packet
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TDM over Ethernet
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上行可用带宽(Mbit/s)
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500(在上行622M bit/s速率情况下)
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1100(在上行1244M bit/s速率情况下)
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760-860
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OAM
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有
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有
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有
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表2-1 APON、GPON和EPON的技术参数
（OAM即操作(Operation)、管理(Administration)、维护(Maintenance)，通过OAM可以创建、删除、查询OAM下的各组件的配置，启动、终止或测试组件的运行，以及接收从组件发出的告警等事件通知。）
从应用情况来看，GPON由于技术实现复杂，成熟的商业产品还很少，目前还没有规模的商用系统应用，APON在欧美等ATM设备较多的国家和地区使用较多，EPON在亚洲地区，尤其是日本使用较多。
EPON通常采用点到多点的树型拓扑结构。在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由OLT采用广播方式，通过ODN中的无源光分配器分配到所有ONU单元。在上行方向，来自各个ONU的多种业务信息互不影响地汇集到同一根光纤，最终送到OLT接收端。EPON的系统结构如图所示。
图2-1 EPON典型的组网结构
EPON系统主要由以下几部分组成：
（1）OLT
（Optical Line
Terminal，光纤线路终端）位于局端，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoS的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。
（2）ONU（Optical Network Unit，光纤网络单元）或ONT （Optical Network
Terminal，光纤网络终端），位于用户端，其区别为ONT直接位于用户端，而ONU与用户之间还有其它网络，如以太网。
（3）ODN（Optical Distributed
Network光分配网）包含由一个或数个光分路器和光纤线路，用来连接OLT和ONU。光分路器是一个简单的无源设备，不需要电源，光分路器可以多级连接。OLT到ONU间的距离最大可达20km。
（4）EMS（Element Management System）网元管理系统，该系统直接接入运营管理网络，通过它可以对OLT
和各个ONU 设备进行管理。
EPON接入系统具有如下特点：
（1）局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，容易铺设，无需机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，建设维护成本低，可有效节省建设和运营维护成本；
（2）EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了传输协议转换带来的成本因素；
（3）采用单纤波分复用技术（下行1 490 nm，上行1 310
nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，极大的节省了光纤的资源；
（4）上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽；
（6）点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地有些增加用户，还可以通过增加
PON接口卡，提高速率来实现平滑扩容；
（7）EPON具有支持高速Internet 接入、语音、IPTV、TDM 专线等多业务综合接入；
（8）具有一定的QoS 保证和组播能力。
（9）具有ONU
远程管理能力。
由于以太网技术的高速发展，把简单经济的以太网技术与PON的传输结构结合起来的 Ethernet over
PON概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。
2000年11月IEEE（电气电子工程师协会）802.3工作组成立 EFM（Ethernet for the First
Mile第一英里以太网）研究小组提出EPON的概念，开始了EPON的标准化工作。
2001年5月，IEEE成立了EFM研究组，同年7月，IEEE802 LMSC（LAN/MAN Standards
Committee局域网/城域网标准委员会）批准了IEEE EFM小组提出的项目授权请求。9月，IEEE成立IEEE 802.3ah
EFM Task Force（第一英里以太网工作组），在802.3协议框架内，起草EPON标准。
2002年，EPON标准草案出台，许多关键技术的研发都进入突破。
2003年，EPON标准的制定工作进入到文稿整理阶段，标准即将推出。
2004年6月，正式通过IEEE 802.3ah为EPON的国际标准。
以下标准是格林威尔公司产品所遵循的标准，其它厂家也应如此。
IEEE802.3ah EPON标准；
IEEE
802.3/802.3u 10/100M Ethernet port；
IEEE802.1d
网桥协议；
IEEE802.1S
多生成树协议；
IEEE802.1X
基于端口的访问控制；
IEEE
802.1q
VLAN；
IEEE802.3ad
链路汇聚功能；
IEEE
802.3z
Gigabit Ethernet port；
IEEE802.3x
全双工流控和半双工背压机制；
ITU-T
G.703
系列数字接口的物理/电特性
YDN
021-1996 本地数字交换机和接入网之间的V5.2接口技术规范
采用EPON实现企业用户数据接入，有如下特点：
1、 大带宽
双向1G的带宽能力，充分保证用户业务发展对带宽的需求。
2、 全光网络
光纤入户，不仅信号质量更好，而且为未来新业务发展搭建了优良的基础设施平台。
3、 终端融合
终端融合宽带上网、IPTV、VOIP、以及智能小区以太网通道四种业务综合接入能力，减少用户端设备数量，美观，且便于开通、维护、管理。
4、 网络层级简单
OLT—ONU，只有一级，和MC＋LAN方式相比，网络层次简洁，故障点少，见图2-2。
图2-2
EPON和MC组网方式比较
5、 集成度高
一般情况下，一台1U高的OLT机架可插入8个PON口，可提供256个接入点，有的厂商还生产占用7U高的机架，插5个EPON板卡（每卡有8个PON口），可提供最大1280个ONU接入。同样的需求，如果采用MC＋LAN方式，则需要在机房放1280个光纤收发器，节省空间，节省电费明显。
6、 节省光纤
一台1U高的OLT机架可插入8个PON口，按每个PON口1：32分光计算，8个PON口，从局端出8根光纤，可接入256个用户。和MC＋LAN方式相比，相当于11台24口的二层交换机，和256台光纤收发器，需要256X2=512根纤芯，而一个标准ODF架只能配接504芯光纤，需要一个多标准ODF机架。
7、 升级容易
随着用户数的增加，网络可平滑升级，如用户总带宽不够，需增加带宽，办法有多种，最简单的办法就是增加一个OLT模块，使接入ONU减少一半，带宽增加一倍。
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