浅谈EPON技术及应用

浅谈EPON技术及应用作者：吴静来源：《硅谷》2011年第01期摘要：介绍EPON的概念，基本传输原理以及应用模型，最后以EPON在某地视频监控系统解决方案为例说明EPON技术在实际中的应用。

关键词： EPON；ONU；OLT；应用中图分类号：TN913.7文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110111－011 EPON的基本原理1.1 EPON的概念EPON（Ethernet Passive Optical Network）以太网无源光网络，由IEEE802.3 EFM （Ethernet for the First Mile）提出，是PON技术中的一种，它将简单经济的以太网技术与PON的传输结构结合起来，从而实现了在以太网上提供语音、数据、视频等多种业务。

1.2 EPON网络结构EPON系统网络结构如图1所示，由OLT（Optical Line Terminal）光线路终端、ODN （Optical Distribution Network）光分配网络、ONU（Optical Network Unit）光网络单元组成。

EPON上行波长为1310nm，下行波长为1490nm，上下行速率为1.25Gb/s，传输距离是10/20km，主要用于数据和语音业务。

如果增加1550nm波长可以用来传递电视信号，则可以满足用户语音、数据和视频多业务的一线接入。

图1EPON网络结构图1）OLTOLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，一般放在中心机房。

下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光纤接口（PON接口）；上行方向，OLT提供了多个1Gb/s 和10Gb/s的高速以太接口，并支持WDM传输。

它还支持ATM、FR以及多种速率的SONET 的接口标准。

OLT通过支持T1／E1接口实现传统TDM话音的接入。

OLT是整个EPON系统的核心部分，主要完成向ONU发送以太网数据；为ONU分配带宽；发起并控制ONU的功率控制；发起并控制测距过程，并记录测距信息以及其他相关以太网功能。

2）ODNODN是由无源光分路器（Passive Optical Splitter）和光纤组成的光分配网络。

POS是无源设备，用于连接OLT和ONU的无源设备。

由于不需电源，因此POS可以适应各种环境，其主要功能是分发下行数据和集中上行数据。

一般一个POS的分光比为8、16、32、64，并可以多级连接。

3）ONUONU放在用户驻地侧，提供对用户业务的各种适配功能，即提供用户数据、图像和电话网络与PON的接口。

EPON中的ONU主要采用以太网协议，ONU选择接收OLT发送的广播数据，并将光信号并转换成用户需要的格式；响应OLT发出的测距及功率控制命令，并作响应调整。

1.3 EPON的实现原理1）上行传输原理图2EPON上行传输原理图EPON在上行传输原理如图2所示，上行传输采用TDMA传输方式。

EPON上行帧以时分复用的形式由各个ONU发送的数据包组成。

各个ONU发送的上行数据通过光分路器耦合进公用光纤，以TDM的方式复合成一个连续的数据流。

每个ONU有一个TDM控制器，它与OLT的定时信息一起控制上行数据包的发送时刻，避免复合时数据发生碰撞和冲突。

2）下行传输原理图3EPON下行传输原理图EPON下行传输原理如图3所示，采用广播传输方式，所有ONU都能收到相同数据，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。

1.4 EPON的技术优点1）低成本，易维护EPON采用一点到多点的拓扑结构，取代点到点结构，大量节约光纤，降低管理成本；无源光网络设备取代了ATM和SDH网元，设备费用低，OLT设备费用由多用户分担，建设费用。

OLT位于局端机房，易于管理维护，由于采用光纤、光分路器等光无源器件，可靠性高、维护简单。

2）高带宽，广覆盖EPON可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，可以满足不同业务的带宽需求。

EPON作为一种点到多点网络，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户，覆盖范围可达20公里。

3）多业务，高质量EPON下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行方向采用DBA（动态带宽分配），动态地为PON中的ONU分配可用上行带宽，从而支持高速Internet接入及语音、IPTV、TDM专线甚至CATV等多业务综合接入，并保证每个用户的QoS。

2 EPON应用模型目前，EPON以FTTB应用模式为主，FTTH模式正在开展大规模建设。

2.1 FTTH模式FTTH（Fiber To The Home）光纤到家庭，光分路器可以设置在小区机房或者小区内的光交接箱，ONU放置在用户住宅内，为家庭用户提供各种综合宽带业务。

网络结构如图4所示。

对于FTTH模式，业务的接入可以采取两种方案：方案一：ONU提供FE、POTS、CATV视频接口等用户接口。

方案二：ONU提供FE接口，下挂家庭网关实现接入。

图4FTTH模式2.2 FTTB模式FTTB（Fiber to The Building）光纤到楼，主要应用于综合大楼、远程医疗、远程教学及大型娱乐场所，采用光纤到楼，ONU设置在楼道内，经双绞线到户的方式实现用户的宽带接入，为商业户和企事业单位提供高速数据、电子商务等宽带业务。

目前在利用EPON进行小区接入时采用FTTB+LAN的模式将是最佳方案，网络结构如图5所示。

图5FTTB+LAN模式对于FTTB模式，业务的接入可以采取4种方案：方案一：ONU提供FE、POTS、CATV视频接口等用户接口，采用多用户ONU集中放置；方案二：ONU下挂Mini-DSLAM，提供数据接入；方案三：ONU下挂IAD、二层以太网交换机，通过IAD、L2交换机实现综合业务接入；方案四：ONU下挂小型AG，通过AG实现综合业务接入。

2.3 FTTO模式FTTO（Fiber To The Office）是光纤到办公室。

FTTO结构与FTTH结构类似，不同之处是将ONU放置在公司、政府机关、大学等终端设备处，ONU通过交换机或路由器与内部网相连。

网络结构如图6所示。

商业用户的综合接入可以根据业务需求、用户规模的不同，采取不同的实施模式：如FTTO和FTTB。

根据实施模式、接入方式的不同，运营商可以采取5种实施方案方案一：ONU提供FE、POTS等用户接口，可实施FTTO模式；方案二：ONU下挂Mini-DSLAM，提供数据接入；方案三：ONU下挂PBX交换机或路由器等设备，提供专线接入，可实施FTTO模式；方案四：ONU下挂IAD、二层以太网交换机，通过IAD、L2交换机实现综合业务接入。

方案五：ONU下挂小型AG，通过AG实现综合业务接入。

图6FTTO模式3 EPON应用实例某地区森林视频监控系统解决方案。

3.1 某地区森林视频监控系统需求某地区在建设平安工程中认为视频监控工程主要要关注以下几点：1）由于视频监控的图像数据量巨大，而监控室可能是分散或者要同时送往监控室和存储服务器，因此决定了视频监控解决方案必须要实现上行组播，以有效减少数据，节省带宽。

2）因为视频监控点位置分散而数量较多，要求业务的配置发放自动化，避免人工手工配置发放。

3）类似于森林监控系统光纤完全布放在野外，环境恶劣早已遭到破坏，因此要求此解决方案必须实现光纤链路检测，以有效监控光纤链路状态，减少故障定位排除时间。

3.2 某地区森林视频监控系统解决方案图7某地区森林视频监控系统解决方案某地采用EPON和ONU设备实现森林视频监控如图7所示。

1）局端OLT设备MA5680T部署在局端机房，采用二级分光，实现监控点的灵活布放。

MA5680T满足不同视频质量的需求带宽，为组播增值业务和组播业务管理的开展提供了基础。

2）采用ONU+解码器+摄像头作为终端组合，采用挂杆方式安装。

3）局方把上行组播数据同时送往公安局的监控室和存储服务器。

可以在监控室可以实时监控，同时把视频数据送往存储服务器，便于事后证据的采集。

4）通过N2000 BMS，可以实现业务的自动发放及终端管理，方便运营商的运营维护。

3.3 该方案的优点1）节约光纤资源；2）覆盖距离远，实现低成本的大范围覆盖；3）中间设备（接入网中心设备到监控点之间）无需维护，无需额外电源供应；4）带宽足够大，扩容简单；5）不受环境噪音（电磁波）的干扰；6）安全，不易窃听和侵入。

4 总结随着国家“三网融合”政策及加快光纤宽带网络建设指导意见的出台，PON产业链的成熟和设备价格的大幅下降为FTTH的规模部署创造了有利条件。

而EPON作为FTTH的代表技术，能够适应于几乎所有的固网宽带接入场合。

同时，基于其低成本、易维护、高带宽、广覆盖、多业务、高质量的优势，EPON能够在众多应用场合提供远超出其他接入方式的服务质量，成为现阶段国内运营商规模部署FTTx的主流选择。

参考文献：[1]陈雪、孙曙和、刘冬、盖鹏飞（译），《基于以太网的无源光网络》，北京邮电大学出版社，2007，5.[2]郎为民、郭东生，《EPON/GPON从原理到实践》，人民邮电出版社，2010，5.[3]阎德升，《EPON-新一代宽带光接入技术与应用》，机械工业出版社，2010，4.[4]何岩，《EPON技术白皮书》，武汉邮电科学研究院.作者简介：吴静（1983-），女，汉族，湖北人，硕士，助教，安徽邮电职业技术学院通信工程系，主要研究方向：数据通信、光传输。