【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 APON可以通過利用 ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用， 再結(jié)合無源分路器對(duì)光纖和光線路終端的共享作用，使成本比傳統(tǒng)的以電路交換為基礎(chǔ)的 PDH/SDH接入系統(tǒng)低 20～ 40%。下行傳輸?shù)氖沁B續(xù)的 ATM流，比特率為 b/s或 b/s:上行傳輸?shù)氖峭话l(fā)形式的 ATM信元，速率為155M。在數(shù)據(jù)流中插有專門的物理層運(yùn)行管理維護(hù) (PLOAM)信元，因此 .具有豐富的管理維護(hù)功能。 BPON的特點(diǎn)在于多業(yè)務(wù)和靈活的組網(wǎng)。 BPON對(duì)多業(yè)務(wù)的支持可以表現(xiàn)在豐富的業(yè) 務(wù)接口方面，它可以支持 TDMEl/DS3,ATMDS3/ P的 10/100BASET接口 。 BPON系統(tǒng)靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體現(xiàn)了設(shè)備在擴(kuò)容和升級(jí)方面的靈活性，可組建星型、 樹型或者總線型的網(wǎng)絡(luò)。 然而， BPON系統(tǒng)有兩大缺點(diǎn)，一是數(shù)據(jù)傳送效率低，二是在 ATM層上適配和提供業(yè)務(wù)復(fù)雜。用 BPON傳送數(shù)據(jù)還需在 IP和 ATM信元及 SONET/SDH格式之間來回轉(zhuǎn)換，效率低、技術(shù)復(fù)雜、成本高，不適合向所有用戶推廣應(yīng)用。 (2) Ether PON(EPON) EPON是基于以太網(wǎng)、利用無源光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸承載多種業(yè)務(wù)的以太網(wǎng)信號(hào)的一種網(wǎng)絡(luò)形式，即 PON光纖中傳輸?shù)氖情L(zhǎng)度變化的以太網(wǎng)幀信號(hào)。 EPON是由 2020年 11月成立的 EFM (Ethenretin the First Mile)研究小組提出的。 EPON是廉價(jià)、高效、成熟的以太網(wǎng)技術(shù)和 PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合。 EPON以以太網(wǎng)為載體，采 用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，下行速率為 IGb it/s，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。另外， EPON也提供一定的運(yùn)行維護(hù)和管理 (OAM)功能 。 由于 EPON繼承以太網(wǎng)的核心遺傳因子，使得 EPON成本具有巨大優(yōu)勢(shì) .和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比， EPON主要增加了兩部分功能 :位于媒體接入控制 (MAC)層之下的仿真子層和被作為 MAC層一部分的多點(diǎn)控制協(xié)議 (MPCP)。仿真子層使得下面的點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在協(xié)議上層看來象是多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，這一點(diǎn)是通過在每一個(gè)分組的開始加上邏輯鏈路標(biāo)識(shí) (LL1D)以取代 2個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)來實(shí) 現(xiàn)的。增加的多點(diǎn)控制協(xié)南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 議 (MPCP)則實(shí)現(xiàn)了局端設(shè)備對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備接入時(shí)隙的控制，為 EPON提供多種業(yè)務(wù)提供了條件。通過選擇合適的接入控制算法，使得 EPON可以傳送 TDM等時(shí)間敏感性業(yè)務(wù)。 EPON遵從 。目前業(yè)界在 EPON的產(chǎn)品化方面做得還不錯(cuò)，有多個(gè)廠家有產(chǎn)品推出，從廠家數(shù)量看， EPON產(chǎn)品的成熟度較高，達(dá)到了實(shí)用化的水平。 由于最早的 EPON標(biāo)準(zhǔn)基于 100M快速以太網(wǎng)傳送，市場(chǎng)上很多被稱為 EPON的產(chǎn)品實(shí)際上都是基于百兆以太網(wǎng) PON技術(shù)，為區(qū)別于原有的技術(shù)和產(chǎn)品，一般基于千兆 以 太網(wǎng)的 PON技術(shù)被稱為 GEPON。 EPON的缺點(diǎn)在于采用單一的基于以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)，處理話音時(shí)可能會(huì)產(chǎn) QoS問題 ,“ EPON稅 ” 也會(huì)使 EPON的總體效率極低。但通過一些新技術(shù)的采用，以太網(wǎng)絡(luò)也可以提供類似 ATM的 QoS服務(wù)。如 Salira公司 Salira 2020 EPON平臺(tái)就具有較完善的 QoS和基于用戶端口級(jí)的服務(wù)等級(jí)協(xié)議。 (3) Gigabit PON(GPON) 2020年 9月， FSAN集團(tuán)提出了具有高達(dá) ，能以原有格式和極高的效率 (90%以上 )傳送多種業(yè)務(wù) (TDM和數(shù)據(jù) )的 GPON(Gigabit PON). GPON幀結(jié)構(gòu)不基于指定格式，對(duì)用戶各種信號(hào)進(jìn)行原有格式封裝，采用新的傳輸匯聚層協(xié)議 “ 通用成幀協(xié)議 ” ( Protocol)，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)碼流的通用成幀規(guī)程封裝。 GPON仍然是一個(gè) TDMA系統(tǒng)，繼承了 BPON的動(dòng)態(tài)帶寬分配等 OAM機(jī)制。 GPON采用了 125us定長(zhǎng)的幀結(jié)構(gòu)，每秒 8千幀。一個(gè) TC幀可包含多個(gè) ATM信元及 GEM幀。 GEM (GPON Encapsulation Method)是 GPON定義的專有的適配協(xié)議，它的提出源于 GFP的通用成幀 思想。 比較其他的 PON,GPON具有以下優(yōu)點(diǎn) : 多業(yè)務(wù)支持 :GPON標(biāo)準(zhǔn)反映了傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商保護(hù)原有投資的努力。 GPON對(duì) TDM業(yè)務(wù)信號(hào)的天然適應(yīng)性是因?yàn)槠洳捎妹棵?8千幀， 125us幀長(zhǎng)的模式 .我們看 SDH幀，同樣采用每秒 8千幀， 125us幀長(zhǎng)，是 TDM的基本格式，它當(dāng)然與 TDM幾乎無縫適應(yīng)。抖動(dòng)和延時(shí)指標(biāo)都容易滿足。 速率 : 上行 。下行 。 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 傳送效率 :GPON系統(tǒng)物理層都使用擾碼作線路碼，其機(jī)理與 SONET或 SDH一樣，由于只改變碼，不增加碼，所以沒有線路編碼帶寬損失其效 率超過 97%. GPON是 ITU提出的 G比特級(jí)的無源光網(wǎng)絡(luò)。 ITU在 2020年正式通過并頒布了GPON標(biāo)準(zhǔn)系列中的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn) :, 。由于 GPON標(biāo)準(zhǔn)是 ITU在APON標(biāo)準(zhǔn)之后推出的，因此 G984標(biāo)準(zhǔn)系列不可避免的沿用了 G983標(biāo)準(zhǔn)的很多思路。 GPON與 EPON都是千兆比特級(jí)的 PON系統(tǒng)，與 EPON力求簡(jiǎn)單的原則相比， GPON更注重多業(yè)務(wù)和 QOS保證，因此更受運(yùn)營(yíng)商的青睞。但由于 GPON標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜且開發(fā)較晚，技術(shù)尚不成熟，因此目前 GPON產(chǎn)品還未到商品化階段，仍處在宣傳和 培 養(yǎng)市場(chǎng)階段，只有 flexlightworks公司聲稱符合最新的 )，離普遍應(yīng)用還有相當(dāng)一段距離。 (4) P2PEther P2PEther是最直接的以太網(wǎng)接入技術(shù)。每個(gè)用戶通過一根 I對(duì)光纖直接連接到局端以太網(wǎng)交換機(jī)的一個(gè)用戶光接口。在 P2PEther方式中，通過擴(kuò)充的以太網(wǎng) OAM協(xié)議，可以通過局端交換機(jī)對(duì)用戶端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，從而提供電信級(jí)可運(yùn)營(yíng)、可管理的以太網(wǎng)接入方式 . P2PEther接入方式的優(yōu)點(diǎn) : 接入帶寬高，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方便 。 網(wǎng)絡(luò)層次簡(jiǎn)單，接 入網(wǎng)和用戶網(wǎng)絡(luò)無縫連接 。 以太網(wǎng)交換機(jī)放在大樓、小區(qū)或者局端機(jī)房，局端和用戶端之間直接通過光纖連接，中間沒有其他設(shè)備，整個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。 適合分散用戶接入，業(yè)務(wù)開通率高，投資回收快 。 通過局端交換機(jī)可以對(duì)用戶端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，在局端就可以輕松進(jìn)行線路檢測(cè)、故障定位，降低了維護(hù)難度。 P2PEther接入方式的缺點(diǎn) :需要重新鋪設(shè)光纖線路 。每個(gè)用戶占用一根 1對(duì)光纖，光纖數(shù)量多，施工較困難 。提供 TDM業(yè)務(wù)比較困難 :增加管理功能時(shí)，需大量支持可管理的設(shè)備，成本急劇上升 。維護(hù)成本很高。 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 不同 FTTH 方案的比較 以上介紹的幾中 FTTH 方式各有優(yōu)缺 點(diǎn)，如下表 1 12 所示。 表 11 幾種 FTTH 技術(shù)功能比較表 項(xiàng)目 BPON EPON GPON P2PETH 可維護(hù)性 好 好 好 一般 可擴(kuò)展性 困難，自身幀結(jié)構(gòu)不同，速率不兼容 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 局設(shè)備管理 好 較好 較好 一般 終端管理 具備 具備 具備 具備 TDM 業(yè)務(wù) 支持 仿真支持 仿真支持 仿真支持 動(dòng)態(tài)帶寬 支持 支持 支持 支持 QoS 好 一般 好 一般 安全性 好 好 好 好 傳輸總效率 一般 較 低 高 一般 線路碼型 擾碼 NRZ 8B/10B 擾碼 NRZ 8B/10B 表 12 幾種 FTTH 技術(shù)性能、成本比較表 項(xiàng)目 BPON EPON GPON P2PETH QoS 好 中等 好 較差 安全性 好 好 好 較差 下行速率 , , 可到 10Gbps 上行速率 , 622M, , 可到 分支 數(shù) 16 或 32 16 64 （邏輯上 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 128） 傳輸總效率 較低 較高 高 較高 局設(shè)備成本 高 低 高 低 終端成本 高 低 高 低 ODN 成本 一般 一般 一般 線路成本 低 低 低 高 光模塊成本 高 高 高 低 芯片成本 高 較高 暫無調(diào)用芯片 低 升級(jí)成本 高 低 低 低 對(duì)比幾種不同的 FTTH技術(shù)，從技術(shù)成熟度、成本、產(chǎn)品商用化程度等方面看，比較有生命力的是 PTPEhter和 EPON，但考慮到功能、性能方面的優(yōu)勢(shì)，基于EPON技術(shù)的 FrrH方案應(yīng)是目前最有潛力的 FTTH解決方案。 本課題研究的內(nèi)容 本課題研究主要包括了以下內(nèi)容 : (1)分析 了 四種光纖到戶的技術(shù) BPON(ATMPON),EPON (EtherPON),GPON (GigabitPON), P2PEthemet各自的優(yōu)缺點(diǎn)和 EPON技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。 (2)介紹了 EPON技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸基本原理。 (3)重點(diǎn)介紹了基于 EPON技術(shù)實(shí)現(xiàn) 接入網(wǎng)絡(luò)的 解決方案，以及該方案在 裕民家園小區(qū) 中的應(yīng)用實(shí)例。 (4)結(jié)合 對(duì)裕民家園小區(qū) 30幢居民樓， 74個(gè) 6 2單元，共計(jì) 888戶 具體情況，給 出 EPON在小區(qū)通信接入中的兩種應(yīng)用模式（即 FTTH和 FTTB+LAN）的方案設(shè)計(jì)。 (5)給出了 兩種方案設(shè)計(jì)在裕民家園小區(qū)中的應(yīng)用情況，從 綜合考慮用戶需求、投資回報(bào)、客戶類別以及當(dāng)前業(yè)務(wù)現(xiàn)狀 等方面對(duì)兩種應(yīng)用模式進(jìn)行比較。 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 章 EPON 的系統(tǒng)架構(gòu) EPON 技術(shù)特點(diǎn) 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò) (Ether Passive Optical Network:EPON)是當(dāng)今世界上新興的覆蓋最后一公里的寬帶光纖接入技術(shù)。中間采用光分路等無源設(shè)備，單纖接入各個(gè)用戶點(diǎn) (ONU)，更多地節(jié)省光纜資源，并具有帶寬資源共享、節(jié)省機(jī)房投資、設(shè)備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)典型的 EPON系統(tǒng)由 OLT,ONU,POS組成。 OLT( Optical Line Terminal)放在中心機(jī)房 (CO，Central Office),ONU(Optical Network Unit)放在網(wǎng)絡(luò)接口單元 (NIU:Network Interface Unit)附近或與其合為一體。 POS(Passive Optical Splitter)是無源光纖分支器，是一個(gè)連接 OLT和 ONU的無源設(shè) 備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。 EPON技術(shù)的特點(diǎn)可以簡(jiǎn)單綜述如下 : (1)與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性 :以太網(wǎng)技術(shù)，是迄今為止最成功和成熟的局域網(wǎng)技術(shù) .EPON只是對(duì)現(xiàn)有 ，基本上是與其兼容的?？紤]到以太網(wǎng)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)， EPON與以太網(wǎng)的兼容性是其最大的優(yōu)勢(shì)之一。 (2)高帶寬 :根據(jù)目前的討論， EPON的下行信道為百兆 /千兆的廣播方式，而上行信道為用戶共享的百兆 1千兆信道。這比目前的接入方式，如 Modem,ISDN, ADSL甚至 ATM PON(下行 622/155Mbps，上行共享 155Mbps)都要高得多。 (3)低成本 :首先，由于采用 PON的結(jié)構(gòu)， EPON網(wǎng)絡(luò)中減少了大量的光纖和光器件以及維護(hù)的成本。其次，以太網(wǎng)本身的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，如廉價(jià)的器件和安裝維護(hù)使 EPON具有 ATM PON所無法比擬的低成本。 網(wǎng)絡(luò)參考模型 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò) (EPON)是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（ P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹型或星型，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的 OLT、光分配網(wǎng) (ODN)和用戶側(cè)的 ONU 組成，如圖 1 所示，圖 2 為 EPON 協(xié)議分層和 OSI 參考模型間的關(guān)系。 根據(jù) ONU 擺放的 位置， EPON 系統(tǒng)可能的應(yīng)用包括 FTTH、 FTTO、 FTTB、 FTTC等場(chǎng)合。 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 2－ 1 EPON 系統(tǒng)參考模型 圖 2－ 2 EPON 協(xié)議分層和 OSI 參考模型間的關(guān)系 PON 系統(tǒng) 對(duì) ODN 的基本要求 PON 系統(tǒng)信號(hào)傳送方式 PON 系統(tǒng)采用單纖雙向方式。上行使用 1310nm 波長(zhǎng)，下行使用 1490nm 波長(zhǎng)。當(dāng)采用波分復(fù)用方式提供 CATV 業(yè)務(wù)時(shí)，下行增加使用 1550nm 波長(zhǎng)。 在下行方向(OLT 到 ONU)， OLT 發(fā)送的信號(hào)通過一個(gè) 1:N(或 2:N)的光分路器 (或幾個(gè)分路器ONU1 ONU2 ONUn OLT SNI S/R R/S UNI 光分配網(wǎng)（ ODN） 局端 用戶端 OBD 南京郵電大學(xué) 2020 級(jí)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 的級(jí)聯(lián) )到達(dá)各個(gè) ONU；在上行方向 (ONU 到 OLT)， 各 ONU 根據(jù) OLT 指定的時(shí)間發(fā)送信息。 ONU 發(fā)送的信號(hào)只會(huì)到達(dá) OLT，而不會(huì)到達(dá)其他 ONU。 (a)上行 (b)下行 PON 接口基本要求 PON 接口應(yīng)符合 。其物理接口應(yīng)采用 1000BASEPX20，其特性為 ： 1） 1000BASEPX20 為點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖傳輸； 2） 1000BASEPX20 上下行方向使用同一根光纖。 1000BASEPX20