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EPON技术浅析及应用

更新时间:2015-1-1:  来源:毕业论文
EPON技术浅析及应用
摘要:文章从目前接入网的现状出发,介绍了EPON技术结构、工作原理及本身所固有的优势,最后就EPON技术应用进行了详细介绍。
论文关键词:技术,浅析,应用
  1引言
  随着电信市场竞争的日益激烈,现有的以铜缆为传输介质、基于非对称数字用户线(ADSL)技术为基础的宽带接入建设模式将不能适应未来开展高清视频、安全监控等高速率带宽业务的需求。“光进铜退”作为实施网络转型和固网宽带化的有效措施,在提高接入带宽,提升网络对业务的支撑能力,增强运营商的核心竞争能力方面将发挥重要作用。作为接入网新技术,基于以太网技术的无源光网络(EPON)有效缓解了当前铜缆被盗严重、价格上涨较快、建设成本不断增加的状况。
  2EPON技术介绍
  2.1EPON概述
  IEEE802.3ah工作小组从2001年11月开始进行基于以太网的无源光网络(EPON)的标准化工作。
  EPON(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在http://www.lwfree.cn物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。
  2.2EPON结构原理
  一个典型的EthernetoverPON系统由OLT、ONU、POS(ODN)组成。其系统结构如图2-1所示。
  
  图2-1EPON系统结构图
  OLT(OpticalLineTerminal)放在中心机房,ONU(OpticalNetworkUnit)放在网络接口单元附近或与其合为一体。POS(PassiveOpticalSplitter)是无源光纤分支器,是一个连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据并集中上行数据。
  OLT既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,它提供面向无源光纤网络的光纤接口。根据以太网向城域和广域发展的趋势,OLT上将提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以太接口,支持WDM传输。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。
  POS是无源光纤分支器,连接OLT和ONU的无源设备,实现分发下行数据、集中上行数据的功能,由于是无源操作,环境适应能力强,维护简单,POS的分支数一般为2、4、8、16,可进行多级级联。
  在EPON中,OLT到ONU间的距离最大可达20km,如果使用光纤放大器(有源中继器),距离还可以扩展。ONU支持传统的TDM协议,通过支持E1接口来实现传统TDM话音接入。
  EPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输。ITU-T定义的TDMPON允许采用双纤,但现实中很少采用。波长分配方案普遍遵循ITU-TG.983.3标准。如图2-2所示。
  
  图2-2EPON波长分配方案
  EPON下行数据以变长信息包的形式从OLT下行广播到多个ONU,依据是IEEE802.3协议,信息包的长度最长为1518字节。每个信息包带有一个EPON包头,惟一标识该信息包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3的。也可标示为广播信息包发给所有ONU的或发给特定的ONU组的。当数据到达ONU时,ONU通过地址匹配,接受并识别发给它的信息包,丢弃发给其他ONU的信息包。例如,ONU-1接收信息包1、2、3,但只将信息包1传输给最终用户1。如图2-3所示。
  
  图2-3EPON下行工作原理
  EPON上行数据传输采用时分复用技术,每个ONU上行数据分配一个专用时隙,使得在数据汇合到公共光纤的时候,从ONU来的信息包不会互相干扰。例如,ONU-1信息包在第一个时间间隙传输,ONU-2信息包在第二个非重叠的时间间隙传输,而ONU-3信息包在第三个非重叠的时间间隙传输。
  
  图2-4EPON上行工作原理
  2.3EPON技术优势
  EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以以太网为载体,采用点到多点结构、无源光纤传输方式,下行速率目前可达到10Gb/s,上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外,EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽10Gb/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。由于以太网的广泛应用,EPON一经出现就受到了众多设备厂商的青睐。EPON技术与APON、GPON技术相比有众多优势,见表2-1所示。
  技术种类
 APON
 EPON
 GPON
 
特点
 ATM内核
 Ethernet内核
 GFP或者ATM
 
QOS
 高
 低
 高
 
成本(相对)
 高
 低
 不详
 
带宽
 中
 高
 高
 
成熟度
 高
 高
 中
 
其它
 无
 无
 供货厂家太少
 
表2-1EPON技术与APON、GPON技术比较
  3目前应用
  利用EPON技术是实现FTTN(光纤到节点)的有效网络解决方案,根据目前各运营商对于信息化的需求来看,大致可分为小区、工业区和边远地区几种接入方式,下面将逐一进行分析。
  3.1在小区接入中的应用
  在小区接入中,ONU可设置在用户端(FTTH)或楼道(FTTB),光分路器可设置在楼道或小区机房。 对于FTTH模式,由于用户数不确定,为了提高设备的利用率、降低成本及方便维护,光分路器的设置应相对集中,采用一级分光,可选择在小区机房或者小区内的光交接箱。采用这种方式建设,无论用户数多或少,设备的利用率都是最大化的,但是用户数较多时对接入光缆的需求量相对较大。网络结构如图3-1所示。
  
  图3-1光纤在小区介入中的应用
  对于FTTB模式,ONU设置在楼道,一般需要配合楼道交换机进行业务的接入,光分路器的设置建议与FTTH方式相同。
  3.2在工业区接入中的应用
  工业区一般均为企业用户,建议将ONU设置在企业的接入机房,结合其内部交换机完成各类业务的接入。这种模式类似于小区接入中的FTTB模式,建议在工业区所属区域设置合适的接入汇聚节点,将OLT放置在接入汇聚节点;在工业区范围内,可采用树型结构,沿着主干道选择合适的点(机房或光交接箱)放置一级光分路器,再根据企业的分布情况布设二级分路器和ONU,以最大限度地节省光缆。网络结构如图3-2所示。
  
  图3-2光纤在工业区接入中的应用
  考虑到分路器的多级设置,每个分路器将覆盖一定范围内的企业用户,因此建议多设置光交接箱。若无法设置较多的光交接箱,则建议增大光缆芯数,便于未来大量企业的接入。此外,如果需要采用EPON的环路保护,则需要将从汇聚点引出的骨干光纤以成环方式建设。
  3.3在边远地区接入中的应用
  对于距离已有传输接入点较远、用户相对集中的边远地区,采用EPON技术将能够很好地发挥其技术优势。将OLT设置在汇聚节点,在用户集中的区域设置光分路器,ONU设置在用户接入点,利用ONU丰富的接口就可以利用极少量的光缆解决众多用户的各类业务需求。网络结构如图3-3所示。
  
  图3-3光纤边远地区接入中的应用
  这种模式适用于各运营商的信息化村通接入,将OLT设置在接入汇聚节点,光分路器放置在需要重点接入的区域,就可以在只占用2芯接入层光缆的情况下解决多个乡镇、村庄的语音和信息化接入。不过,考虑到EPON的接入距离一般在20km以内,如果需要大范围地使用EPON接入,则需要将OLT的位置往用户侧靠近,因此需要设置多个接入汇聚节点。
  4结束语
  尽管EPON技术仍存在着诸如资源管理、设备维护等问题,但我们有理由相信,随着技术的不断成熟,设备价格的不断下降EPON技术定会在未来高速信息化建设中发挥巨大的作用。
  可以预见,通信接入网领域将出现完全基于广泛使用的光纤和以太网技术的设备。这种基于以太网的光传输结构将会成为在单一网络中捆绑传输话音、数据和图像业务(即三网合一)的主要方式。同时,这一技术会产生新的合作和战略伙伴,内容提供商、业务提供商、网络运营商和设备制造商都将使用EthernetPON这种前所未有的方式传输通信业务。
参考文献
1 陈洁.PON技术标准的发展和演进[J].电信技术,2008,(9):15-18.
2 陈雪.无源光网络技术[M].北京:北京邮电出版社,2006
3 阎德升等.EPON——新一代宽带光接入技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2007.
4 EPON技术应用探讨[EB/OL].
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