小区EPON接入规划设计方案

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二○○年月

摘要

近年来，骨干网的能力进一步增强，与此同时接入网方面却没有大的改进。接入网的能力的增长远远落后于Internet 流量的快速增长，因而接入网成为高效的LAN 和骨干网发展的瓶颈，又被称为“最后一公里”。EPON由于集中了以太网设备价格低廉和光纤能够提供高带宽的优点，成为下一代接入网的最佳选择。

本论文首先从接入网的基本概念出发，对接入网的定义与定界和拓扑结构进行介绍，然后介绍了目前流行的几种宽带接入技术，引出EPON 接入技术，并对EPON 技术的产生背景、网络结构、工作原理和技术特点作进一步介绍；进而从EPON 业务接入出发，分析EPON 系统支持的业务类型以及需求，设计了一套支持多业务的接入解决方案；最后从EPON 的应用角度，阐述EPON 接入网的组网原则，运用EPON技术对滑县英民小区进行接入组网。

关键词：接入网，EPON，多业务。

ABSTRACT

In recent years, the capability of Backbone Network has been more increased, the access network has not much improvement in the mean time. The rate of increase of capability of the access network is far behind the flow of Internet, so the access network has become the bottleneck of the development of the high efficiency LAN and Backbone Network, and it goes the name of “the last one kilometer”. Due to EPON is a tec hnology with the advantages of the low-price Ethernet equipments and fiber which can provide high bandwidth, it becomes the best choice of the next access network. .

The article proceed from the basic concept of access network, introduces the definition and demarcation/opological structure of access network, then introduces some Broadband access techenologies that are popular now, to draw the access technology of EPON, and futher introduces the background of generation/ network structure/theory of operation/technique feature of EPON; And proceed from the service access of EPON, analyze the service types and demands which EPON system supports, design a access scheme which can support different services; finally, from the application angle of EPON, expatiate the meshing principle, and aim at different kinds of users, separate select campus network/commercial client/denizen user these representative user, base on EPON and use access technologies with yingmin uptown.

Key words: :Access Network, EPON，Different Services

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (4)

第二章 EPON的基本概念和原理 (6)

2.1 EPON 的产生的背景 (6)

2.2 EPON 的网络结构图 (6)

2.3EPONG工作原理 (7)

2.4 EPON 的技术特点 (8)

第三章 EPON接入的可行性和必要性 (10)

3.1 PON技术优势 (10)

3.2EPON 系统支持的业务类型及需求分析 (10)

第四章英民小区EPON接入规划设计方案 (12)

4.1 基于英民小区EPON的宽带接入网方案的设计原则 (12)

4.1.1组网原则 (12)

4.1.2 ONU 的选址原则 (12)

4.1.3 pos的选址原则 (12)

4.1.4 光缆网络结构 (13)

4.1.5 基于 EPON的混合接入技术选用原则 (13)

4.2 英民小区EPON组成 (13)

4.3EPON网络结构设计 (14)

4.3.1 OLT部署位置 (15)

4.3.2 ONU部署建议 (16)

4.3.3 分光器部署 (16)

4.4EPON 网络规划部署 (19)

4.5 ODN光链路衰减计算 (19)

第五章后期工程故障及维护方法 (22)

5.1 EPON运维解决方案分类： (22)

5.2故障告警、诊断和恢复 (22)

参考文献 (24)

第一章绪论

随着信息社会的到来，人们对电信业务的需求日益增大。电信业务逐渐由过去的单一的语音业务发展到语音、数据、图像、多煤体等多种业务。电信网络的信息流量也空前高涨。这对提供业务的通信网络提出了更高的要求。整个电信网的功能组成如图 1.1 所示,包括交换网，传输网和接入网三大部分。目前的传输网已基本实现了数字化、光纤化；交换网也基本实现了程控化、数字化：与此同时接入网即人们通常所说的用户网则相对发展缓慢。

图 1.1 电信网简单示意图

作为电信网的重要组成部分，接入网是信息传递通道的“最后一公里”，它主要解决如何将图像、数据、语音等多种业务综合传送到用户的问题。接入网在电信网中占有重要地位，不仅投资大，而且对当前及未来业务的发展及网络资源的配置利用有密切的关系。接入网的出现和不断发展，使整个电信网路的发展更加合理，网路资源的利用更加充分，同时也为不断出现的电信新业务奠定了技术基础。如何更好地实现接入网的数字化、宽带化、业务综合化，同时实现更低成本的接入解决方案，则是当今接入网发展所面临的主要问题。基于EPON系统的以太网接入方式则是当前最经济，最有效的宽带接入解决方案之一。

基于千兆以太网的宽带无源光网络系统（EPON）是当代网络技术发展的必然结果。

随着网络技术的日益发展，网络向客户提供的业务逐渐从分离的业务向 IP为基础的综合业务过渡，形成综合的多媒体环境，可向用户提供从窄带到宽带的多种业务服务。现有的大部分业务是通过双绞线网传输，有线电视业务通过同轴电缆网传播。随着 DWDM 技术及计算技术的迅猛发展，核心网和用户网已经得到了如同雨后春笋般的发展。而建立一个新的与之相对应的网络“最后一公里”的网络,成为网络发展的迫切要求。为了有效满足社会对综合业务的需求，迅速开发一种能够大规模推广以降低成本、能够与 IP 业务紧密结合的以保护投资、能尽量有效地利用已有信息基础设施以减少重复投资、还能够便于未来网络升级的宽带业务接入网平台已成为摆在我国和其它各国面前的紧迫课题。 EPON就是这个热点领域的热点技术。EPON 就是

利用 PON 的光网络结构实现以太网的接入。在光接入网技术中，无源光网络是一种很有吸引力的纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。近几年，由于 IP 的迅速崛起，以太网取代 ATM 成了最理想的链路层协议，而 PON 作为接入网物理层仍然是比较理想的，于是依据强强联合的原则，将链路层的以太网和物理层的PON 技术结合在一起，有助于开发出新一代的无源光网络 EPON 兼具了无源光网络独特的网络结构优势和以太网的低成本优势。EPON 与现有以太网的兼容性因而容易被市场接受：以太网技术，是迄今为止最成功和成熟的局域网技术。EPON只是对现有IEEE802.3协议作一定的补充，基本上是与其兼容的。考虑到以太网的市场优势，EPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。以太网技术也是不断更新和发展的。百兆/千兆以太网是继承原来以太网的核心遗传因子，使得以太网的速率提高了一两个数量级。EPON的思想也是继承以太网的核心遗传因子，将以太网最核心的最本质部分保存下来，添加多址接入和远距离传送的成分，使得传输距离和接入拓扑上取得突破。

在 EPON 出现之前，已有称为 APON 的宽带 PON 技术出现，而且在 1998年由 ITU－T制定了标准，但由于技术复杂、成本高、带宽有限、APON系统并未如预期的那样发展起来，而 EPON 以以太网为基础，具有低成本，高带宽，更适应数据业务传输等特点可以更彻底地解决宽带接入的问题。EPON与 APON的主要不同之处在于链路层协议，APON 的链路层协议采用 ATM，EPON 的链路层采用以太网协议，而它们都采用 PON 作为接入物理层，事实上，EPON 是在与 APON类似的结构和 G.983 的基础上，设法保留 APON的精华部分---PON，而以以太网代替 ATM 作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体—EPON。

第二章 EPON的基本概念和原理

2.1 EPON 的产生的背景

目前，网络通信技术的发展呈现两个趋势：一个是光纤技术从主干网向广域网、城域网甚至局域网方向扩展；另一个是以太网技术从局域网向城域网、广域网方向发展。两个趋势的融合导致了一种新的接入网技术——以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Networks , EPON)的产生。它比 APON(ATM Passive Optical Networks)更被业界看好。以太网占有局域网绝大部分的市场份额 ,IEEE继 1999 年推出 1Gbps 的以太网标准802.3z 以来 ,又于 2002 年推出10Gpbs 的以太网标准 IEEE 802.3ae 另一方面 ,Internet的发展和普及对接入网提出了对带宽、综合业务的更高要求。也正是看到了以太网在接

入网中的前景， IEEE 802.3 工作组于2000年11月成立了 EFM(Ethernet in the First Mile)研究组，专门从事以太网技术在接入网中应用标准的制订,旨在解决“最后一英里”网络瓶颈 ,IEEE802.3ah 已于 2004 年 6 月正式颁布。为了更加显示用户需求的重要性 , IEEE 将通常所讲的“最后一英里”(Last Mile) 改称为“第一英里”(First Mile) 。

2.2 EPON 的网络结构图

图 2.1 EPON的网络结构

一套典型的EPON系统由 OLT，ONU，POS和 EMS组成，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务平台，提供 EPON系统与业务供应商的核心数据、视频和电话网络间的接口。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供 GE(Gigabit Ethernet)。10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT 还支持 ATM，FR 以及 OC3/12/48/192 等速率的SDH/SONET 的接口标准。OLT通过支持 E1

接口来实现传统的 TDM 话音的接入。

在 EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在OLT 上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表网络安全控制、通过读取 MIB 库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。EMS(Electronic Management System)管理PON的不同元素，提供进入业务供应商的核心运营网络的接口，其管理职责包括全程故障查找、配置、计费、性能和安全功能。

ODN由 POS和光纤构成，POS是一个连接 OLT和 ONU 的无源设备，可以置于全天候的环境中，它分发下行数据并集中上行数据，一般一个POS的分线比为 8、16、32。并可有多连接ONU(Optical Network Unit)放在用户驻地侧CPE(Custom Premier Equipment)。ONU提供客户的数据、视频转换为客户需要的形式，如以太网、IP多播、POTS、T1等。EPON的独特之处是，ONU除了终接和转换光信号外，还提供第二层和第三层交换功能，允许在ONU上实现企业数据流的内部路由。

2.3 EPONG工作原理

在 EPON中，数据采用IEEE 802. 3的帧格式传输，长度最大可达到 1518 字节，比APON 更有利于传输IP数据包，因为APON中传输的是 53 字节的信元，其中每个信元中都有 5 个字节的信元头和 48 个字节的净荷，如果用来传输长度最长可达 65536 字节的 IP 包，拆分的量大，不但费时而且网络流量的浪费也很严重。在 EPON 中，数据从OLT到 ONU的传送(下称“下行”)和从 ONU到 OLT 的传送(下称“上行” )是不一样的，这与 IEEE802. 3的以太网有点区别。EPON工作原理-帧结构。

如图 2.2，下行方向的传输与通常的光千兆以太网物理层传输一样，采用的是类似于以太网的广播技术，OLT发出的是以太网（信宿为各 ONU）帧经过 8B/10B编码后的连续的比特流；速率为 1.25Gbps；到达光分路器被分路到各个支路光纤上，各支路光纤上仍是 OLT 发给所有ONU 的比特流，但信号光功率/幅度由于分路而变小；ONU 接收到 OLT发给所有 ONU的比特流8B/10B解码后根据以太网帧前导码中的 LLID （逻辑连接标识）取出本 ONU 的以太网送上层进一步处理。

图 2.2 下行帧结构

如图 2.3，上行方向 OLT授权各 ONU的送时刻和发送时间的长短，在OLT指定的发送时

间里， ONU也是发送符合光千兆以太网物理层要求（除前导码外）、速率1.25Gbps的比在特流。EPON系统的上下行传输是全双工工作的。

图 2.3 上行帧结构

基于802.3帧格式

新增LLID ：用于在OLT上标识ONU

逻辑链接标识（LLID）LLID是EPON系统分配给通过点到点仿真子层（P2PE Sublayer）建立起来的逻辑链接的一种数字标识，每一个逻辑链接都会分配到不同的LLID.

2.4 EPON 的技术特点

EPON属于无源光网络 PON的一种。 PON 是一种点对多点的光纤传输和接入技术。 PON 之所以称为无源是因为除了中心局CO 和用户端使用有源设备外，在整个接入网络中都利用现有的网络资源；使用无源设备。EPON 的技术特点主要表现在 :

(1) EPON技术利用单纤组网，采用波分复用技术就可以完成上下行数据的传输，可大量节省光纤和中心局端所需的激光器数目 ,可以充分

(2)在局端到用户点的整个传输线路中不使用有源器件，仅采用无源光分路器进行一点到多点的延伸，网络结构简单。无源光器件由于无需供电，无需建设专门的小区机房，可以加快建网速度，节省建网成本。无源光器件寿命长、可靠性高，也大大降低了长期的网络管理和维护的

成本。

(3) EPON的无源和点到多点结构使得网络升级扩容更方便灵活。在已有网络基础上增加新的光网络单元 ONU，只需从分光器处引出光缆到用户处即可，无需像其他系统那样，要中断业务、截断光缆、重新熔接。现有的EPON 系统只要更换终端设备，就可以使网络升级到10 Gbit/ s 或者更高速率，满足将来发展的需要；

(4) EPON系统能够提供非常高的带宽，物理层编码方式采用 8 B /10 B码，能够提上下行对称的 1. 25Gbit/ s带宽，这一带宽基本能适应现在及将来10 年内用户对带宽的需求，并且随着以太网技术的发展可以升级到10 Gbit/ s 甚至40 Gbit/ s 的带宽。高带宽和低成本使EPON能够很好地满足市场对宽带接入的需求；

(5) EPON采用以太网技术，帧格式与现有的以太网相兼容，无需传输协议转换就可统结构；承载 IP业务，实现 ONU对用户数据的透明传送，大大简化了系，实现综合

业务

(6) EPON可以在同一个平台上提供数据、语音和视频应用，不仅能综合现有的模拟电视、数据和话音业务，还能兼容未来的数字电视、Vo IP 和 VOD 等业务接入，使得运营商在同一个网络上就可以满足不同用户的需求，无需重复建设网络；实现

(7) EPON提供了全新的 OAM 网络管理机制，在中心局可以实现到网络末端设备的统一管理，提高维护效率，降低维护成本。EPON 可以对每个用户的带宽实现集中分配，用户的差别接入。

第三章 EPON接入的可行性和必要性

3.1 PON技术优势

相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大

无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。

PON系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高

提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。

服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。

带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。可以实现用户级的SLA。

3.2 EPON 系统支持的业务类型及需求分析

在诸多的 FTTH技术方案中，目前能够在成熟程度、成本等各方面满足运营商要求业务的仍主要是 EPON。传统观念认为，EPON 是单纯提供以太网业务的接入平台，对于多业务，尤其是对实时业务的支持能力比较弱，因而业界的许多EPON 设备是为支持纯数据业务设计的。显然，仅针对承载数据业务而设计的 EPON 产品很难满足运营商对于将 FTTH 作为综合业务接入平台的要求，因此探讨基于 EPON 系统实现多业务接入的相关技术是非常有意义的。

EPON系统支持的业务类型：

(1)数据业务：在为用户提供高带宽的数据业务的同时，可采用 DBA 技术来对整个系值带宽、提高系统的带宽利用率。统带宽进行动态调配，使用户可以享用更高的峰

(2)语音业务：目前应用最多的仍然是普通电话业务(POTS)，其物理接口为 RJ11这是用户必需的一种基本业务。当前，软交换技术的引入和普及将改变电话业务的提供方式，但是对用户而言，这种实现方式的改变将是透明的，接入网应能灵活适应这种变化。从今后的发展趋势

来看，各种智能终端将有可能逐步被市场接受，这些智能终端将直接通过 RJ45 接口接入，这需要相应的接入网能够提供具有QoS 保障能力的以太网接入功能。

(3)视频业务：当前个人用户所使用的主流视频业务是由广电部门提供的 CATV，但今后将迅速向 DTV转移。受限于政策因素，上述业务和通信网络运营商关联不是很大因而目前各通信网络运营商真正关注的是 IPTV业务。对于 IPTV业务来说，接入网主要负责提供业务所需的信息通道，因而带宽问题是开展 IPTV业务的核心问题。另外，相应通道的QoS保证能力也是必须关注的一个重要方面。

(4)TDM 专线业务：TDM 专线业务主要是指 E1，V.35 业务。从实际需求看，企业用户中存在对这种业务的需求，而个人用户则通常没有。

第四章英民小区EPON接入规划设计方案

4.1 基于英民小区EPON的宽带接入网方案的设计原则

4.1.1组网原则

1、组网指导思想

满足用户当前迅速增长的多种业务需求。提供网络能力、优化网络结构、加强网管

功能、完善支撑系统和业务平台，同时为应用层面的业务拓展提供基础保证。保证

网络的可靠性和可管理性。

2、组网基本原则

宽带光纤接入网规划应结合现有光缆网络结构，以近、中期相结合为原则。在现阶区和城市内各区域发展不平衡，对业务需求不一，并且用户比较分散，呈现不确定性。考虑到占领市场和投资的经济，针对用户类型和地型特点，采用基于 EPON 多种接入技术混合接入方式，实现现阶段的最优化接入。

4.1.2 ONU 的选址原则

OLT一般都位中心机房，这里就不再讲述。一般 ONU 节点设置选址主要遵循以下原则：

(1)根据用户的分散程度、业务量大小和设备配置情况灵活掌握，在用户比较密集、业务量大

的区域减少 ONU 节点收容用户数量；反之，在用户比较分散、业务量小的区域增加小区节点收容用户数量；

(2)(2) 对于实现 FTTH 的用户 ONU 直接放置于家；对于利用 EPON 实现 FTTX+LAN的用户要

考虑五类线的传输距离一般不能超过 100 米；对于采用 EPON+xDSL 的用户，要与ip-Dslan 的位置结合起

(3)(3) ONU节点应尽量靠近所连接用户的中心位置，以减少铜线资源，节省成本，同时方便

管理和维护；

(4)ONU 的位置应便于光缆的出入；

(5)ONU 的位置应便于布线，如要考虑部分高档办公室要求到布线美观等问题；

(6)ONU 的位置应避免有腐蚀性气体、易遭雷击、高压输电线下及其它易遭破坏的地方，设备

必须放在室内或配线箱内。

4.1.3 pos的选址原则

(1)POS 应尽量接近用户，同时靠近所连接的 ONU 的中心位置，减少主干段光缆长度，节省成本；

(2)POS 位置的布置应要在考虑现有用户规模和业务量大小的同时，兼顾潜在用户的需求以及分散程度；

(3) 置应便于光缆的出入；

(4)POS 的位置应避免有腐蚀性气体、易遭雷击、高压输电线下及其它易遭破坏的地方，设备必须放在室内或配线箱内；

(5)对于一些要求共享 POS 保护的节点，还要结合具体环境考虑相邻两个 POS 之间的距离，在考虑独立布置 POS 位置的基础上寻求一个适当的结合点。

4.1.4 光缆网络结构

在规划中，光缆敷设采用一步到位方式。宽带接入网网络结构的选择应结合宽带接入点分布的特点、跟帖情况及业务要求，综合考虑、适当选择。既要充分考虑到网络的经济性和技术性，又要顾及发展的需求，宽带接入网光缆网络结构，可以树型－分支型为主，如采用 ONU 下挂交换机的形式，下挂 LAN 可以采用星型方式为主，小区节点到楼节点，楼节点到楼层节点或用户节点，构成有源星型结构，该结构的优点是：结构简单、容易规划。

4.1.5 基于 EPON的混合接入技术选用原则

(1)EPON的应用首先应从加强利用现有的铜线和同轴电缆资源开始。即目前采用EPON+XDSL、EPON＋Cable Modem或 EPON＋LAN接入等方式实现 FTTH、FTTB、FTTC结构是经济有效的方案；

(2)辅助接入方式的选用必须符合该接入地地形特点，充分考虑经济成本和升级、维护等各方面因素。

(3)辅助接入方式的选用还须考虑与以太网的兼容性，必须与 EPON 接入系统有可用的接口。

4.2 英民小区EPON组成

EPON（Ethernet Passive Optical Network）基于以太网的无源光网络

组成部分——

OLT--光线路终端

ONU—光网络单元

ODN--光分配网络

EMS--网元管理系统

网络定位——接入层、汇聚层

ODN含义

注：ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联ODN是OLT和ONU PON接口之间的所有线路以及设施的总称，

不等同于分路器;包括分路器,线缆,ODF架,交接箱,分线盒等;

4.3 EPON网络结构设计

决定 ODN 网络构架的要素：

1. OLT 的设置

2. 光分配点的设置

3. ONU 的设置

ODN 网络的设计原则：

1. 经济实用

2. 结构简单：

网络可靠性高

施工效率高

便于运维和管理

3. 符合国情

参考要素：

1. 住宅类型及其特点

2. 网络路由的特点

3. 劳动力成本的特点

4. 建设模式与用户开通率之间的关系

4.3.1 OLT部署位置

集中设置：覆盖多个用户片区（一般小区或商业区），可简单对应机楼或大接入点；分散设置：覆盖单个用户片区，可简单对应小区接入;

OLT部署示意图：

OLT部署位置比较

OLT部署建议

1尽量利用现有机房（原有机楼或接入点）集中设置，尽量不为OLT 的设置新建机房。现有机房须根据光缆路由就近位于接入网主干光缆（环）上;

2小区/接入机房已具备，FTTH用户容量较大的情况下，将OLT下移到小区/接入机房，以节省主干光纤的投资。但不建议为部署OLT而新建接入机房;

OLT覆盖区域

OLT 覆盖范围建议在5km 之内,考虑因素:

1 ODN 光通道损耗;

2 接入光缆网络的分层结构;

4.3.2 ONU部署建议

1 FTTB 应用:选择将ONU 设置在大楼楼道或竖井内机柜、室外光交接箱等不同位置集中放置;

2 FTTH 应用，应尽量将ONU 设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。对普通公众客户，可将ONU 设置在用户终端智能盒内提供保护，或者放置于桌面（采用光纤信息插座）;

ONU供电；

1 原则上采用本地供电方式，尽量不采用远端供电方式;

2 引导运营商采用其新业务方式回避此问题;

3 特殊要求可以配置电池模块提供断电保护;

4.3.3 分光器部署

?分光器部署原则

–尽量一级分光

–相对集中

–靠近用户

（到OLT和ONU距离比：12:1原则)

?分光器部署位置

–局端机房

–小区机房

–楼宇智能箱

–光交接箱

分光采用一级分光集中部署模式为宜

一级分光位置

一级分光图示

二级分光

原则：组网尽量采用一级分光方式、不超过二级分光方式、集中设置并尽量靠近用户;

4.4EPON 网络规划部署

高速率用户数

需要提供的业务：

1） 1路高清

2） 2路标清IPTV

3）高速上网

4） 2路IP话音业务

用户带宽16M;

保证高速率客户各业务的服务质量，

单个PON 口下带的宽带用户数最大为128 户中低速率用户数

需要提供的业务：

1） 2路标清IPTV

2）高速上网

3） 2路IP话音业务

用户带宽 8M

保证高速率客户各业务的服务质量，

单个PON 口下带的宽带用户数最大为512 户4.5 ODN光链路衰减计算

ODN 光通道模型