基于Ethernet无源光接入网关键技术的研究

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EPON网络接入技术的分析与研究

光网络。关键词：网络技术；ＥＰＯＮ
ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥＰＯＮｎｅｔｗｏｒｋａｃｃｅｓｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺｈａｎｇＫａｉ
（Ｓｈａａｎｘｉｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｌｌｅｇｅ７１２０００）
３ＥＰＯＮ工作原理
３．１ＥＰＯＮ组成及工作原理
ＥＰＯＮ是英特网与光网络结构的结合。ＥＰＯＮ采用端到端的件价格的下降和终端用户接入网带宽的增长，ＰＯＮ技术已经展结构，无源光纤网络，在以太网基础上提供多个网络服务。现在，露出经济和技术上的可行性。ＰＯＮ可以为用户提供足够的接入因特网基本占据整个局域网市场，ＥＰＯＮ是与因特网结合使用的，带宽，从而消除接网络的带宽瓶颈。ＰＯＮ网络主要有两种类型：其包括了因特网基本框架结构，网络传输协议，从而成为接入网ＡＴＭＰＯＮ和ＥｔｈｅｒｎｅｔＰＯＮ。终端的最直接、最有效的通信方法。ＥＰＯＮ中，无需复杂的协议转ｌ＿ＡＰＯＮＡＰＯＮ在９Ｏ年代由ＦｓＡＮ联盟设计完成。由于ＡＴＭ换，光信号就能准确地传送到终端接入用户，来自用户的数据通可作为支持多种通信类型的协议，ＰＯＮ是光纤网络，所以选择过光信号传送到网络。ＡＴＭ和ＰＯＮ分别作为网络协议和网络平台，即后来的ＩＴＵ的标个典型的ＥｔｈｅｒｎｅｔｏｖｅｒＰＯＮ系统包括ＯＬＴ、ＯＮＵ、ＰＯＳ准，ＩＴＵ－ＴＲｅｃ．Ｇ．９８３。然而ＡＰｏＮ并没有被广泛应用，因为各个三部分。ＯＬＴ（光线路终端）、０ＮＵ（光网络单元）以及ＰＯＳ（无源光ＡＰＯＮ厂商的产品没有统一标准，ＡＰＯＮ的发展也不如预料那么好。分配器）等单元端到端网络，其网络架构采用星型或树型分支结２．ＥＰＯＮ诸多因素致使ＡＰＯＮ从局域网舞台中推出。而ＩＰ／构，下行方向采用广播方式，ＯＮＵ将接收的下行信息，根据各自Ｅｔｈｅｒｎｅｔ却越发得到大家的关注。以太网的传输速率不断被提地址提取相关信息；上行方向使用分布式共享系统，通过控制机高，如今ｌＯＧｂｉｔ／ｓ的以太网也已经投入使用。ＤｗＭ等技术的应制将多个０ＮＵ有序接入。在ＥＰＯＮ中，０ＬＴ不光是路由器，也是多用使得ＩＰ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ强势进入ＷＡＮ和ＭＡＮ市场。许多公司达成业务提供平台（ＭＳＰＰ），可作为无源光纤网络的光纤接口。参照以共识，把Ｅｔｈｅｒｎｅｔ和Ｐ０Ｎ技术结合起来的ＥＰＯＮ可以克服ＡＰＯＮ太网的发展趋势，０ＬＴ将提供１０Ｇｂｉｔ／ｓ的网络接口，同时为保

EPON技术在接入网中的设计与应用

一、EPON技术概述
EPON技术基于以太网协议，利用无源光网络（PON）技术，实现高速、可靠的数据传输。在EPON系统中，下行数据采用广播方式发送，上行数据采用时分多址（TDMA）方式传输，具有以下特点：
1、高速度、高可靠性：EPON系统采用以太网协议，支持10Gbps的传输速率，并且具有较低的误码率和故障率，保证了数据传输的可靠性。
2、节省光纤资源：EPON系统采用无源光网络技术，不需要在局端和用户端之间设置有源设备，从而减少了光纤资源的消耗。
3、扩展性强：EPO需求。
4、维护管理方便：EPON系统采用以太网协议，与现有的以太网设备兼容，因此，维护和管理较为方便。
3、农村地区：在农村地区，EPON技术可以解决由于地理环境复杂、人口分散等原因带来的网络覆盖难题。例如，某市农村地区采用了EPON技术建设了覆盖全市的接入网，有效地推进了农村信息化进程。
四、未来展望
随着科技的不断进步和网络应用的不断发展，EPON技术将在未来迎来更多的发展机遇。以下是EPON技术的未来发展趋势：
3、光分配网：光分配网是EPON系统中最为关键的部分，其设计需要考虑光信号的衰减、噪声、干扰等因素。通常采用分光器、光纤连接器等无源器件来实现光信号的分配和传输。
4、网络安全：EPON系统支持多种网络安全机制，如认证、加密、防火墙等，可以有效地保护用户隐私和网络安全。
三、EPON技术应用
1、更高速的传输速率：随着网络技术的发展，EPON系统将支持更高速的传输速率，如10Gbps甚至40Gbps，以满足未来更高层次的网络需求。
2、更多的业务应用：EPON技术将与物联网、云计算、大数据等先进技术相结合，开拓更多的业务应用领域，如智能家居、智慧城市等。

无源光网络技术

无源光网络技术【摘要】网络技术是我国重要的技术类型之一，对我国国民经济的增长和人民生活水平的提高都有着重要的影响，无源光网络技术作为一种新的技术类型，以其独特的优势在各个领域得到了广泛的应用，因此，探讨无源光网络技术具有重要的社会现实意义。

【关键词】无源光，网络技术，分析，探讨一、前言无源光网络技术是一种比较先进的网络技术之一，在各个行业都有广泛的应用，在新的时期，加强对这种技术的分析探讨，已经具有迫切性。

二、无源光网络的概念无源光网络(PON)，是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.PON(无源光网络)技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

PON包括ATM-PON(APON，即基于ATM的无源光网络)和Ethernet-PON(EPON，即基于以太网的无源光网络)两种。

三、无源光网络的优势无源光网络(PON)是一种纯介质网络，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。

无源光网络的优势具体体现在以下几方面：1.无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。

2.无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。

3.安装方便，它有室内型和室外型。

其室外型可直接挂在墙上，或放置于”H”杆上，无须租用或建造机房。

而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。

4.无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。

EPON技术解析

EPON技术解析摘要EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。

EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。

本文介绍了EPON的概念、结构及原理，并阐述了EPON的几个关键技术，最后说明其优势及面临的挑战。

关键词EPON 光接入网结构原理关键技术随着Internet的高速发展，用户对网络带宽的需求不断地提高，传统的接入网已经成为整个网络中的瓶颈，以新的带宽接入技术取而代之已成为目前研究的热点。

正是在这种背景下，IEEE于2000年底成立了EFM工作组(Ethernet in the First Mile Study Group)，试图引入一种新的接入技术标准EPON，3Com、Alloptic等69家公司加入了这个研究组。

EPON由于使用经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。

10Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。

1、什么是EPON光纤接入网(OAN)是指在接入网中用光纤作为主要传输媒介来实现信息传送的网络形式，根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN可以划分为无源光网络(PON：Passive Optical Network)和有源光网络(AON：Active Optical Network)。

前者采用光分支器分路，后者采用电复用器分路。

通常，OAN往往指PON。

EPON(Ethernet over PON)就是利用无源光网络的拓扑结构实现承载多种业务的以太网信号传输的一种网络形式，即PON光纤中传输的是长度变化的以太网帧信号。

2、EPON的结构和原理2.1 EPON结构一个典型的EPON系统由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网络)、ONU/ONT(光网络单元)组成。

基本组网示意图如图所示。

OLT位于中心交换局的机架上，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，它通过一个EMS(网元管理系统)链接到业务供应商的网络上。

以太无源光网络EPON技术及其在军事通信中的应用

数据通信
２１．０２３
以太无源光网络ＥＯＮＰ技术及其在军事通信中的应用
金兴华纪卫华（中国电子科技集团公司第二十八研究所南京２０７１０）０
摘
要：从无源光网络ＰｏＮ的技术特点和发展出发，以太无源光网￣ＥＯＮ／对ＰＮ络组成、网络结构、网络
表１ＰＢＯＮ、ＯＮ和ＥＯＮ技术性能比较ＧＰＰ
比较内容
（ｉＭｂｔ／ｓ）
ｂｔｎＮｔｏｋ和光网络单元ＯＵ（ｐｉｌＮｔ０ｋｕｏｅｒ）ｉｗＮＯｔａｅｗｒｃ
１ＧＥ０ＯＰＮ１３２０１
．
Ｂ０ＰＮ
ＡＴＭＴＤＭｖｒａｋｔＥｔｅｅｏｅｅｅＰｈｍｔＥｈｍｅｔｅｔ
ＥＯＰＮ
有搅动或ＡＳＥ
加密
有ＡＳＩＥｊ密／Ｉ
有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有
没有定义没有定义
图１ＥＰＯＮ组成
１稿日２１—４１６ｌ收期：２０－００
８８
ｌ５／０ｌ２０１３２
．
—
５
Ｉ．．．．一
—
线路编码
ＮＲＺ
ＮＺＲ
８／ＯＢｌＢ
６Ｂ６Ｂ．４／６
８１Ｂ／０Ｂ
—
分路比最大传输距离（ｉｋ）ｎＴＭ支持能力Ｄ０ＭＡ数据加密
３４２６２０
０Ｍｂｆ。５Ｍｂｔ。（）／务提供配置及管理．并针对不同用户的ＱＳＳＡ（ｏ／Ｌ服９０ｉｓ下行吞吐量应不小于９０ｉｓ２分组务等级协议）要求进行带宽分配。包丢失率ＥＯ系统在上下行业务流量各为１ｂｔＰＮＧｉｓ／１％．下行分组包丢失率应小于５在特定流量下０％

无源光网络及其关键技术

光纤与电缆及其应用技术Op tical F iber &E lectric Cab le1998年第1期N o.1　19983男,1964年出生,博士,副教授,华中理工大学光电子工程系,武昌喻家山(430074)收稿日期:1997210224无源光网络及其关键技术杨建良3　郭照南摘　要　本文介绍了无源光网络(PON )的基本概念、功能、结构以及其多路复用与多址技术。

关键词　无源光网络　时分多址　码分多址PON and Its Key Technolog ies Yang J ian liang Guo ZhaonanAbstract T he concep t ,functi on and arch itectu re of passive op tical netw o rk (PON )are p re 2sen ted in th is paper .T he m u lti p lex ing and m u lti 2access tran s m issi on techno logies fo r PON are also described .Keywords PON TDM A CDM A1　引　言随着通信的发展及用户对业务多样化的需求,电信经营者不仅要提供基本的电话业务,还要满足用户对通信的要求,即从窄带电话、传真、数据和图像业务逐渐向可视电话、电视点播(VOD )、图文检索和高速数据等宽带新业务领域延伸,因此在已完成长途干线、局间中继、长途交换和局间交换网络数字化后的今天,电信网的“最后一公里”——用户接入网的数字化和宽带化是迫在眉睫的事。

而旧有的电缆用户网越来越难以满足要求,建立光接入网(OAN )已是发展的必然趋势[1]。

然而随着竞争的加剧,电信经营者在进行OAN 大规模投资之前,需要考虑两个非常重要的问题:一是就目前情况而言,新的宽带业务的市场还不太确定,应该有一个以提供窄带业务为主的初期的OAN 方案,它在建造费用和运行费用方面能与目前的电缆网竞争;其二是这种基于窄带业务的初期的OAN 应是今后宽带业务OAN 的基础。

无源光网络在接入网中的应用研究

无源光网络在接入网中的应用研究作者：李丽媛来源：《硅谷》2013年第21期摘要无源光网络是接入网的未来发展趋势，它一方面能够提供满足各种业务需要的带宽，另一方面投入成本较低且便于维护。

文章对无源光网络结构和应用的技术进行探讨，以期为无源光网络的应用提供参考。

关键词无源光网络；接入网；应用；研究中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-00015-02无源光网络指利用光纤和无源光器件连接用户和局端设备的一种接入网络形式，因其具有较多优点深受世界各国的高度重视。

1 无光源网络结构探讨无源光网络系统由用户侧光网络单元（ONU）、光分配网络（ODN）以及局端的光线路终端（OLT）等部分构成，是单线双向系统。

并将下行方向定义为光信号由OLN出发传输至ONU的方向，反之为上行方向。

其中下行时信号由OLT发出经过ODN传输至各个ONU中，而上行时信号从ONU中出发，途径ODN光分路器只能到达OLT。

其结构如图1所示。

图1 无源光网络参考结构2 无源光网络特点及技术2.1 无源光网络特点无源光网络网络特点主要体现在三个方面：首先，网络中无有源设备，一方面降低了投入成本，另一方面避免了雷电以及电磁干扰故障发生机率大大减少，维护成本随之降低；其次，带宽较高，具有较强的业务透明度，能够传输多数速率和制式的信号，尤其在支撑模拟广播电视业务中比较经济；最后，可靠性高，能够很好的适应IP未来发展趋势。

2.2 无源光网络重要技术无源光网络重要技术包括突发信号收发、快速比特同步以及时分多址接入控制技术等，下面逐一进行探讨。

2.2.1 时分多址接入控制技术无源光系统下行方向属于时分复用广播方式，不同的ONU能够接收所有信息帧，并能自动获得自己的信息，因此光信号在该方向的传输并不需要由OLT进行控制。

光信号在下行方向传输时，由于ODN为共享传输媒质，因此为保证ONU将信号成功且完整的传输至OLT，应对上行接入加以控制。

配网自动化中的无源光网络技术

配网自动化中的无源光网络技术摘要：随着我国经济的快速开展，给电力行业开展带来了很多益处。

在我国的电力行业中，电力配网的自动化建设是目前建设的一个方向，要把保护和控制计量以及管理和监测这些整合到一起来使得自动化可以有效推进，配网自动化的建设有效地增加的企业的效益，节约了资源，提升了配电质量。

那么无源光技术具有可靠性高、稳定性强、衰减小的特点。

基于此，本文简要介绍了无源光技术在配网自动化中的实践情况。

关键词：电力行业；配电网；无源光技术；配网自动化0引言我国经济和科学技术的大力开展对我国的电力行业的开展有着至关重要的作用，在电力系统建设中配网自动化具有十分重要的地位，也是电力系统建设中重要的组成局部。

在电力系统建设中运用无源光网络技术可以使运输质量提高，企业效益提升。

因此，本文主要介绍了无源光网络技术在配网自动化中的实践情况。

1配网自动化的理论分析电力系统的配网自动化利用了计算机和通信技术以及网络集成优化的电网结构、一定的拓扑结构和一定的电网数据，这样就可以把这种自动化的系统构造出来，就可以完成现代化管理,保证配网的平安运行。

运用无源光技术可以使配网自动化很好的开展。

配网自动化系统包括配网的终端、配网的主站、配网的子站等3局部。

配网主站是整个电力系统监控和配网自动化管理系统最主要的核心，而对于特定的柱上开关和辖区开闭所以及辖区配电的终端控制系统和监控设备大多数是由配网的子系统来进行控制的，对数据进行很好的处理和整理，向配网主站及时反应整个系统的所有信息，配网的终端主要负责的就是发挥它自身监控配电所运行状况和监控终端的作用。

在整个配网自动化的系统中，最重要的构成局部就是配网的通信系统，配网自动化是基于配网通信自动化上建立起来的。

在电力系统中一些配网工程里最主要的就是通信系统，其主要就是为了实现10kV配网子站和一些馈线终端来有效地和配网主站到达一种双向传输信息的作用。

一些配电网设备由于数量极大而且又非常分散，通过无源光网络技术就可以有效地实现在配网自动化的信息传送。

无源光网络技术EPON

一、无源光网络的概念无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

PON包括A TM-PON（APON，即基于A TM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。

二、无源光网络的优势无源光网络（PON）是一种纯介质网络，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，是移动维护部门长期期待的技术。

无源光网络的优势具体体现在以下几方面：（1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。

（2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。

（3）安装方便，它有室内型和室外型。

其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。

而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。

（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。

（5）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。

（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。

三、基于A TM的无源光网络1．APON技术简介近年来，在接入网上使用A TM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。

无源光网络的光线路相关技术研究

具有抗弯曲的性能，即在小弯曲半径的情况下仍然具有损
耗小的性能。２０年ｌ月，ＵＴ在０６２Ｉ．第十五工作组通过了Ｔ
一
个新的光纤标准——Ｇ６７光纤，名称为：用于接入网．５ “
的低弯曲损耗敏感单模光纤和光缆特性” 。在该标准中规
２用于ＰＯＮ接入网的新型光纤光缆及其
过０Ｂ的附加衰减．ｄ１
列新的光纤光缆主要包括新型的抗弯曲光纤和一系列新
型光缆。
２１新型光纤．
卓越的抗弯曲性能使Ｇ６７光纤可以像铜缆一样，．５沿着建筑物内很小的拐角安装。运营商不但可以使用非熟练
技术工人来进行安装操作，而且降低了复工率，进一步降
置光分路器。在点到多点无源光网络中，主要在光缆分配点实现光纤光功率分配。当前ＰＮ的主要实现技术包括以太网无源光网络Ｏ
用户终端
接人点以及ＯＴ用户终端。其中馈线光缆是指局端设备Ｎ
图１ＰＮ网络结构示意Ｏ
维普资讯
目前的城域光缆网的馈线光缆段、配线光缆段普遍采用Ｇ５单模。．２６对于Ｇ５单６２模光纤，ＵＴＧ５０３月Ｉ．Ｓ１于２０年３Ｔ
发布了新的Ｇ５建议，．２６该建议中包含了Ｇ５Ａ／Ｄ４．２／Ｃ种光６Ｂ／纤。其中Ｇ５Ｃ．２／６Ｄ是低水峰光纤，即消除了１８３ｍ处的水３ｎ峰，使光纤的可用波段进一步拓宽；与此相对，．２／Ｇ５ＡＢ是未６
专：ＯＮ与ＦＴＰＴＨ
（ＰＮ和吉比特无源光网络（ＰＮ两种。ＰＮ系统的ＥＯ）ＧＯ）ＥＯ上下行线路速率均为１５Ｇｉ，ＰＮ系统的上下行线．ｂ／ＧＯ２ｔｓ路速率分别为１５ｂ／和２ｂ／．ｉｓ．Ｇｉ。２Ｇｔ５ｔｓ

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6基于Ethernet无源光接入网关键技术的研究StudyontheBroadbandPassiveOpticalAccessNetworkBasedonEthernet

何兴倪振源范红(南京邮电学院)摘要以Ethernet为基础的无源光网络(Ethernet-PON)是未来实现宽带,多业务综合接入的重要技术手段。本

文分析了EPON系统的基础结构和各个组成部分,所支持的业务,实现系统所需要解决的关键技术及实现方法,同时对系统设计时所需考虑的一些重要问题进行了探讨。关键词Ethernet光接入网PON拓扑结构数据流

近年来通信的主干部分发生了巨大的变化,而在接入部分却变化很少。Internet数据流的激增加剧了接入部分的容量限制,接入网中传统的铜缆接入方式显然已无法满足通信业务增长的要求。因此,迫切需要接入网的建设实现数字化,宽带化和智能化。由于光纤具有传输频带宽,容量大,损耗低,抗干扰能力强等优点,非常适合作为高速,宽带业务的传输媒体。在光纤接入网中,无源光网络(PON)由于不采用有源节点、敷设和运行维护成本低、对业务透明和易于升级等优点而备受关注。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作为接入网的物理层仍然是比较理想的,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,基本做法是在与APON类似的结构和G.983的基础上,保留物理层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,同时省去了IP到ATM的映射的复杂性。2000年11月,在IEEE802.3的旗帜下,通过成立“第一英里以太网”(EFM)研究组的方式开始了EPON的标准化工作,69个公司计划介入这一领域的工作,其工作重点将放在EPON的MAC协议上,其余将主要参照FSAN和ITU-TG.983建议。结合IP网发展的现状和PON透明宽带传送能力,EPON将成为实现未来宽带接入乃至最终实现FTTH的主要手段。本文主要对接入网的发展过程和现状、EPON系统的结构和组成部分,所能支持的业务,实现系统所需要解决的关键问题,系统设计所需考虑的重要问题等进行了探讨和分析。

1“第一英里”(接入网)的发展过程当前的电信公司多采用DSL技术来满足接入的需要,一般是采用电话双绞线作传输媒介,同时需要在用户端有个DSLModem,在中心局有数字用户环路接入复用设备(DigitalSubscriberLineAccess

Multiplexor:DSLAM)。目前电信公司的DSL能提供的数据速率大约在128kbit/s～1.5Mbit/s。尽管DSL

提供了比普通Modem大得多的带宽,但它并不能作为宽带接入的最终方案,因为DSL并不能完全支持全业务的语音、数据和视频业务。另外,从物理域来说,中心局用DSL能覆盖的范围仅为5.5km,仅能包括大约60%的用户,因此,网络运营商正在安装远端DSLAM,以便更能接近用户,但总的说来,由于价格的

何兴南京邮电学院光学工程硕士研究生。1999年毕业于重庆邮电学院电信工程系。目前主要从事基于PON的Ethernet接入方面的研究。倪振源南京邮电学院计算机应用硕士研究生。2000年毕业于南京邮电学院电信工程系。目前主要从事基于城域网方面的研究。范红1982年毕业于南京邮电学院,现为南京邮电学院光信息技术系高级工程师。长期从事光纤通信科研和科技开发工作,在光纤计算机网络、光纤宽带综合业务网络、光接入网等方面取得了一批成果,曾获得部省科技进步二、三等奖。目前主要研究方向为光纤宽带网络技术、光纤接入网及光网络的生存性等。

广东通信技术GUANGDONGCOMMUNICATIONTECHNOLOGY2003年2月第23卷第2期

Vol.23No.2February2003通信热点

原因,运营商一般不给离交换中心较远的用户提供DSL服务。有线电视公司通过光纤同轴电缆混和混合网(HFC)来传送综合数据业务,通常在这些HFC中,数

据转发器到路边的光节点间是用光纤来传输,终端分配器到用户的设备有同轴电缆、放大器和终端耦合器。这种结构的缺点是大约2000个用户共享一个光节点,而一个光节点的带宽约为36Mbit/s,这导致了在数据高峰期时速率急剧下降。为了彻底解决带宽瓶颈问题,光纤和光节点有必要进一步向“第一英里”渗透。

2下一代接入网络光纤可以在20km范围内为用户提供大容量的语音、数据和视频业务。一个在本地接入网布置光纤的方法是采用点到点的形式,也就是在每个用户到中心局间敷设一条光纤,这是最简单也是最不可行的方法,因为这将耗费大量的光纤,同时也将在中心局增加大量的接入终端。如果考虑在离中心局Lkm处有N个用户,那么点到点的方案将需要2N个收发器和N×L

km长的光纤(假设每根光纤是双向传输的)。为了减少光纤用量,可以在靠近用户的地方增加一个路边交换设备,这可以将光纤长度减少至Lkm

(忽略远端交换设备至用户的距离),但却将收发器增

加至2N+2个,另外,路边交换设备需要有电源支持,

而通常在本地接入设备中,开销最大的就是在本地环中提供和维护供电设备。这样,很自然地将昂贵的有源路边交换设备换为便宜的无源光器件,无源光网络可以解决“第一公里”中很多重要的问题,如PON可以减少光收发器、中心局终端设备数量和光纤用量,PON就是用一根光纤及其分支实现点到多点的接入,中间没有任何有源器件。基于一根光纤的接入网仅需要N+1个收发器和Lkm的光纤。如图1所示。3EPON系统结构和传输方式EPON系统通常采用总线型(BusPON)、树型(TreePON)或环型(RingPON)拓扑结构,如图2所示。EPON主要由下面几部分构成:光线路终端(OLT),无源光分路/复用器(POS/C)和光网络单元(ONU),其基本的构成框图如图3所示。IEEE802.3标准为以太网定义了两种形式的结构,一种是在共享媒质上的载波侦听多址接入/碰撞检测(CSMA/CD),另一种情况就是通过交换来实现全双工连接。EPON的特性不能说仅仅是共享媒质或仅仅是点到点网络,而是两者兼而有之。在下行方向,Ethernet帧由OLT通过1

N的无

源分路器到达各个ONU,分路比大约在1

:4到1:

之间,这很像共享媒质网络。由于以太网本来就是通过

何兴等:基于Ethernet无源光接入网关键技术的研究第2期

通信热点

图5EPON上行数据流示意

广东通信技术2003年通信热点

广播方式传递信息的,在下行方向上,EPON的结构非常适合这种传播方式:数据包是以广播方式传播的,而且由各个ONU的媒质访问控制(MAC)地址提取出特定的数据包,如图4所示。在上行方向上,各个ONU通过TDMA的方式将数据帧传至OLT,由于无源合路器(光分路器)定向性能,各个ONU的数据帧只能到达OLT,而不是其它的ONU,从这种意义上说,EPON在上行方向的传输方式类似于点到点的传输、从各个ONU到达OLT的数据包仍有可能发生碰撞,因此,在上行方向上,ONU仍需要共享光纤的容量和资源,如图5所示。4EPON系统支持的业务和优势EPON系统具有业务的透明性,可以为居民用户和商业用户提供所有已知的业务;并且针对不断出现的新业务,能够很方便地进行拓展。系统能够满足其业务所覆盖的很宽范围的网络要求(如比特率、对称/非对称、延时要求等)。系统提供的业务包括:语音、N-ISDN和提供专用线服务等各类现存的窄带业务、非对称的宽带业务(如VOD、Internet、数字电视声音广播、远程教育、远

程医疗等)、对称的宽带业务(如为小型商业用户提供永久的VP/VC连接服务、LAN互连、远程会议谈判等)。当有更新的业务出现从而对系统的通信带宽和管理提出更高要求的时候,系统能够很方便地进行升级以满足需要;同时由于各个电信运营商所面对的市场情况各不相同,因此系统能够提供各种灵活的配置以适应不同的业务需求。EPON最大的优越性在于允许运营商放弃昂贵的ATM和SDH/SONET装置,从而使网络大为简化。传统的电信网使用多层结构传输IP业务,例如IPover

ATM、SDH/SONET和WDM,需要使用ATM交换机来构成虚链路,使用分插复用器和数字交叉连接设备管理SDH/SONET环和点对点的WDM光连接。EPON结构光网络单元取代了用户侧SDH/SONET分插复用器和路由器;光线路终端取代了端局的SDH/SONET分插复用器和ATM交换机。这种结构有几个好处:①前端的关键设备和维护费用比SONET和ATM低;②EPON的开发不需要复杂的硬件,也不需要户外的电子设备,在开发上比SONET/ATM容易;③这种网络结构很灵活,可以实现快速业务重构;④允许多层安全保证,例如封闭的用户群VLAN,还可以支持VPN、IPSec和隧道;⑤运营商可以在EPON结构上开发带宽很灵活的业务。

5EPON系统分层结构及实现所需关键技术

根据ITU-TG.983.1等建议,EPON与其它电信网络一样分为物理媒质层、传输汇聚层(TC)和通道层。其中物理媒质层位于整个网络的最底层,主要完成光纤连接、粗波分复用(可选)、电/光转换等功能。传输汇聚层位于物理媒质层的上方,对应于B-ISDN的TC子层,可进一步划分为PON传输层和适配子层。PON传输层位于TC层的下层,它在ODN上终结所要求的传输功能,主要功能有测距、信元时隙分配、带宽分配、私有性和安全性、帧定位、突发同步和比特/字节同步等。适配子层位于TC层的上层,对应于B-

ISDN的传输会聚子层,其功能参考ITU-T的I.732建议。位于整个PON最上层的是通道层,它对应于Ehternet的IP层,其功能参考I.732建议。