【文章內(nèi)容簡介】 Inter 網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器或匯集交換機相連， 實現(xiàn)小區(qū)網(wǎng)絡(luò) 接入 Inter。 光纖交換機通過光纖和點對點第 5 頁 共 29 頁 的方式以雙工 100M 速率與放置在用戶家中的光網(wǎng)絡(luò)單元相連，實現(xiàn)用戶通過光纖接入 Inter 光纖交換機與光網(wǎng)絡(luò)單元的鏈接 。其 選擇單纖雙向方式。 解決方案如圖 23： 圖 23 EPON方案 2） GPON 的 FTTH 解決方案 GPON 繼承了 的成果，具有豐富的業(yè)務(wù)管理能力。 GPON 具有覆蓋任何出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)的適配能力，包括數(shù)字視頻 、 存儲網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)等。 GPON 具有面向未來的、可升級的多業(yè)務(wù)環(huán)境，能為將來的業(yè)務(wù)提供清晰的轉(zhuǎn)移路線 。 而不需要中斷 和改變現(xiàn)有的 GPON 設(shè)備 ， 也不需要以任何方式改變其傳輸層。 EPON 工作 原理 EPON 是一種采用點到多點結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形。 EPON 系統(tǒng)由局側(cè)的 OLT、用戶側(cè)的 ONU 和 ODN（ Optical Distribution Network， 光分配網(wǎng)絡(luò) ）組成，為單纖雙向系統(tǒng)。 EPON 系統(tǒng)采用 WDM 技術(shù)，實現(xiàn)單芯雙向傳輸（下行 1550nm，上行 1310nm）， 下行方向（ OLT 到 ONU）， OLT 發(fā)送的信號通過 ODN 到達各個 ONU； 在上行方向（ ONU 到 OLT）， ONU 發(fā)送的信號只會到達 OLT，而不會到達其 它 的 ONU。為避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用率，上行方向采用 TDMA 多址接入方式，并對各 ONU 的數(shù)據(jù)進行仲裁。 ODN 在 OLT 和 ONU 間提供光通道。 OLT 位于網(wǎng)絡(luò)側(cè)，放在中心局端，它可以是一個 L2交換機或 L3路由器 ，提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入，能完成光 /電轉(zhuǎn)換、帶寬分配和控制各信道的連接，并實時第 6 頁 共 29 頁 監(jiān)控、管理及維護功能。 ONU 位于用戶側(cè)，采用以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)以太網(wǎng)第二層第三層交換功能。 PLT與 ONU 之間通過無源光分路器連接，光分路器用于分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。除了終端設(shè)備， EPON 中無需電器件， 因此是無源的。 EPON 的工作原理如圖 24和圖 25所示： 圖 24 EPON上行工作原理 上行方向使用 TDMA（ Time Division Multiple Access， 時分 多址接入 技術(shù) ），多個 ONU 的上行信息組成一個 TDM 信息流傳送到 OLT。上行 方向通過 TDMA 方式進行業(yè)務(wù)傳輸， ONU 根據(jù) OLT 發(fā)送的帶寬授權(quán)發(fā)送上行業(yè)務(wù)。 圖 25 EPON下行工作原理 在下行方向， OLT 將數(shù)據(jù)以 可變長度的數(shù)據(jù)包廣播傳輸給所有在 EPON 上的ONU，每個包攜帶一個具有傳輸?shù)侥康牡?ONU 標(biāo)識符的信頭。當(dāng)數(shù)據(jù)到達 ONU 時，由 ONU 的 MAC 層進行地址解析，提取出屬于自己的數(shù)據(jù)包，丟棄其他的數(shù)據(jù)包。 下行方向的光信號被廣播到所有 ONU，通過過濾的機制， ONU 僅接收屬于自己的數(shù)據(jù)幀。 EPON 幀結(jié)構(gòu) EPON 下行傳輸幀結(jié)構(gòu)如圖 26： 第 7 頁 共 29 頁 圖 26 EPON下行傳輸幀結(jié)構(gòu) 由一個被分割成固定長度幀的 連續(xù) 信息流組成，其傳輸速率為 ，每幀攜帶多個可變長度的數(shù)據(jù)包（時隙）。含有同步標(biāo)識符的時鐘信息位于每幀的開頭，用于 ONU 與 OLT 的同步，每 2ms 發(fā)送一次，同步標(biāo)識符占 1個字節(jié)。按照 IEEE 組成可變 長 度 的數(shù)據(jù)包，每個 ONU 分配一個數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包由信頭、可變長度凈負(fù)荷和誤碼檢測 域 組成。 EPON 上行幀結(jié)構(gòu)如 下 圖 27： 圖 27 EPON上行傳輸幀結(jié)構(gòu) 連接于光分配器的 各 ONU 發(fā)送 上行信息流，經(jīng)過光分配器耦合到 共用 光纖，以 TDM 方式復(fù)合成一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流。此數(shù)據(jù)流以幀的形式組成，其幀長與下行幀長一樣，也是 2ms，每幀有一個幀頭，表示該幀的開始。每幀進一步分割成可變長度的時隙，每個時隙分配給一個 ONU，用于發(fā)送上行數(shù)據(jù)到 OLT。 EPON 技術(shù)特點 EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入 系統(tǒng)，它利用 PON 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)以太網(wǎng)的接入。 EPON 融合了 PON 和以太數(shù)據(jù)產(chǎn)品的優(yōu)點， EPON 系統(tǒng)能夠提供高達 1Gbit/s 的上下行帶寬。由于 EPON 采用復(fù)用技術(shù)，支持更多的第 8 頁 共 29 頁 用戶，每個用戶可以享受到更大的帶寬。 EPON 系統(tǒng)不采用昂貴的 ATM 設(shè)備，能與現(xiàn)有的以太網(wǎng)相兼容 。由于無源光器件有很長的壽命，戶外線路的維護費用大為減少。 EPON 不僅能綜合現(xiàn)有的有線電視、數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)，還能兼容 未來的業(yè)務(wù)如數(shù)字電視、 IPTV、 VoIP、電視會議和 VOD 等等，實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。 1） 局端 (OLT)與用戶 (ONU)之間僅有 光纖、光分路器件等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源設(shè)備、無需有源設(shè)備維護人員，因此，可有效節(jié)省建設(shè)和運營維護成本。 2） EPON 采用以太網(wǎng)的傳輸格式，同時以太網(wǎng)也是用戶局域網(wǎng) /駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性、消除了傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素。 3） 采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，僅需一根主干光纖 和一個 OLT，傳輸距離可達20公里。在 ONU 側(cè)通過光分路器分送給最多 32 個用戶，因此可大大降低 OLT 和主干光纖的成本壓力。 4） 上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利?TDMA 共享帶寬。高速帶寬，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活地根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬。 5） 點對多點的結(jié)構(gòu)，只需增加 ONU 數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級，充分保護運營商的投資。 6） EPON 具有同時傳輸 TDM、 IP 數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中 TDM 和 IP 數(shù)據(jù)采用 以太網(wǎng)的格式進行傳輸，輔以網(wǎng)管系統(tǒng)，來保證傳輸質(zhì)量。 7） EPON 的光路可以使用兩個波長，也可以使用三個波長。在使用兩個波長時，下行使用 1550nm，上行使用 1310nm。該系統(tǒng)可用于分配數(shù)據(jù)、語音和 IP 交換式數(shù)字視頻業(yè)務(wù)給用戶。在使用三個波長時除下行使用 1550nm，上行使用1310nm 外，可增加一個 1550nm 窗口（ 1530～ 1565nm）。該系統(tǒng)除提供兩個波長業(yè)務(wù)外，還提供 CATV 業(yè)務(wù)。 EPON 的 FTTH 技術(shù)與 xDSL 技術(shù)、 LAN 技術(shù)主要性能指標(biāo)比較 EPON 的 FTTH 技術(shù)無論是在最大帶寬還是傳送距離上都 都明顯優(yōu)于 xDSL 和現(xiàn)有的 LAN 技術(shù)，其性能指標(biāo)比較見表 21： 第 9 頁 共 29 頁 表 21 EPON的 FTTH技術(shù)與 xDSL、 LAN技術(shù)性能比較 采用技術(shù) ADSL ADSL2+ VDSL VDSL2 LAN EPON 鏈路性質(zhì) 不對稱 不對稱 對稱 不對 稱 對稱 不對稱 對稱 對稱 帶寬 (最大值 ) 上行 640k 1M 26M 100M 小于100M 多用戶共享帶寬，一般平均 4M/戶 多用戶共享 GE帶寬，保證 30M/戶，可靈活配置 下行 25M 52M 大于100M 最佳傳輸距離 1km 以內(nèi) 以內(nèi) 1km 以內(nèi) 以內(nèi) 5km 從上表可以看出 EPON 的 FTTH 傳輸距離長，可以大大節(jié)省接入點機房數(shù)量及機房配套設(shè)施，并且還可以滿足真正意義 上的 “ 三網(wǎng) 合一 ” 的帶寬 需求。 EPON 是 FTTH 的最佳解決方案 以光纖為傳輸介質(zhì)的 FTTH 在帶寬方面的巨大優(yōu)勢使它成為未來網(wǎng)絡(luò)接入發(fā)展的最終目標(biāo)。無源光網(wǎng)絡(luò)（ PON）技術(shù)因其節(jié)約線路資源、運維便捷、設(shè)備預(yù)期成本較低等多方面的優(yōu)勢而被認(rèn)為是 FTTH 的終極解決之道。 ATM 無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò) (EPON)和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò) (GPON)是目前 PON 領(lǐng)域中存在的三種技術(shù)體制。由于當(dāng)前 ATM技術(shù)整體發(fā)展受阻， ATM 在國內(nèi)逐漸退網(wǎng)，因此 APON 在國內(nèi)未獲發(fā)展。 EPON 和 GPON 誰將主導(dǎo) FTTH 大潮 并 成為 FTTH 的最佳解決方 案， 只有從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度以及是否符合國情的角度出發(fā)才能得到正確的答案。 成熟度 比較 （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)成熟度 GPON 技術(shù)是 FSAN/ITU 繼 APON 以后制定的又一寬帶 PON 標(biāo)準(zhǔn)。作為一種靈活的吉比特光纖接入網(wǎng)技術(shù)， GPON 是以 ATM 信元和 GFP（ Generic Framing Protocol， 通用成幀協(xié)議 ） 承載多業(yè)務(wù)，支持更高的速率和對稱 /非對稱工作方式， 同時還有很強的支持多業(yè)務(wù) 能力，并且對各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的 QoS保證。因此， GPON 的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)復(fù)雜，技術(shù)實現(xiàn)難度非常高。 EPON 的標(biāo)準(zhǔn)化工作 則主要由 IEEE 的 工作組來完成，其標(biāo)準(zhǔn)制定基本原則是：盡量在 EFON 的標(biāo)準(zhǔn)化工作。以 Ether 技術(shù)代替 ATM 技術(shù)作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，構(gòu)成一個可以提供更大帶寬，更低成本和更強業(yè)務(wù)能力的結(jié)合體 ，并且技術(shù)已成熟，在當(dāng)前具有很強的現(xiàn)實發(fā)展意義。 （ 2） 技術(shù)成熟度 核心芯片和光收發(fā)模塊一直是 PON 系統(tǒng)的技術(shù)核心部分 ,可以說 它 們是評第 10 頁 共 29 頁 判 PON 系統(tǒng)技術(shù)成熟與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前可提供 EPON 核心芯片的專業(yè)廠商數(shù)量眾多，如今 EPON 的核心芯片已經(jīng)發(fā)展到第三代階段。而對于 GPON 而 言，由于技術(shù)復(fù)雜，除 GPON 設(shè)備廠商自主設(shè)計的 GPON 芯片外，目前還沒有專業(yè)的芯片廠商推出商用 GPON 核心芯片。 EPON 光收發(fā)模塊技術(shù)發(fā)展也已經(jīng)較為成熟，核心控制模塊已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)，而 GPON 系統(tǒng)的相應(yīng)核心模塊還不太成熟，其核心控制模塊目前僅處于 試驗 階段，還難于實現(xiàn)規(guī)模商用。 EPON產(chǎn)業(yè)鏈 1） 產(chǎn)品逐步成熟化 由于 1EEE 的 EFON 標(biāo)準(zhǔn)化工作比 ITU— T 的 GPON 標(biāo)準(zhǔn)化工作開展得早，其。目前，適合中國運營商要求的互通規(guī)范已在制訂當(dāng)中。市場上的 EPON 產(chǎn)品正逐步 走向成熟。不少傳統(tǒng)的主流電信設(shè)備廠家如富士康、烽火、 UT 斯達康等已進入了 EPON 領(lǐng)域，并且相繼推出了 EPON全套產(chǎn)品。 2） EPON 和 GPON 定位于不同市場 從理論上分析 ， GPON 相對于 EPON 具有較大的優(yōu)勢．但是， GP0N 在功能上的優(yōu)勢很大程度是以技術(shù)和設(shè)備的復(fù)雜性為代價換來的，因此 GPON 設(shè)備成本較高。EPON 與 GPON 技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)成熟度、帶寬利用率、業(yè)務(wù)支持能力、安全性等方面的差別對于大多數(shù)家庭用戶使用來說并不十分明顯。對于普通用戶而言， GPON 的優(yōu)勢無法充分體現(xiàn)。以最低的成本支持主要業(yè)務(wù)需求比完美 但昂貴的方案更容易受到絕大多數(shù)家庭用戶的認(rèn)可，也就是因為這個原因， EPON 在全球 FTTH 戰(zhàn)役里獲得了巨大成功。越來越多的運營商和用戶接受了 EPON 作為 FTTH 的最優(yōu)解決方案。 總的說來，我們不難看到當(dāng)前 EPON 技術(shù)不僅與 GPON 技術(shù)定位不同，而且相比較起來成本更低、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈更成熟，是當(dāng)前 FTTH 的最佳解決方案。 綜合目前的種種原因， EPON 是 FTTH 的最佳解決方案。 本章小結(jié) 本章對 FTTH 和 EPON 技術(shù)進行了 論述 分析 ，包括 FTTH 的發(fā)展趨勢 ， FTTH 的主要組網(wǎng)方式，特別是 對 EPON 技術(shù)進行了詳細(xì)的闡 述 ，如 EPON 的 幀結(jié)構(gòu) 、 EPON的工作原理。最后 用 EPON 的 FTTH 技術(shù)與 DSL、 LAN 技術(shù)主要性能指標(biāo)比較， 突出了 EPON 的 FTTH 的優(yōu)越性， 并詳細(xì)闡述了 EPON 為什么能成為 FTTH 的最佳解決方案 。其技術(shù)分析 為下面具體 的 工程試驗打下了強有力的理論基礎(chǔ)。 第 11 頁 共 29 頁 3 工程 方案設(shè)計 系統(tǒng)總體方案 本次試驗地點選在 佛山市華遠西路電信宿舍樓 ， 試驗業(yè)務(wù)主要為 IPTV、 CATV和寬帶高速上網(wǎng) 。 在此 項目中， ODN（光分路器）采用 1： 32 的分路比，一次分支， 經(jīng)過二級分纖盒， 再通過室外光纜 配線 箱連接到用戶家中，以方便后期施工與維護。 考慮整體解決方案的性價比， CATV 業(yè)務(wù) 中的電視信號 采用一個獨立于 EPON的子系統(tǒng)來實現(xiàn)（即采用基于 1550 nm 窗口的 PON 系統(tǒng)傳送電視信號至用戶）。EPON 系統(tǒng) OLT 主設(shè)備單子框具有 16個線卡槽位，每個 EPON 卡提供兩個 EPON 接口，故單子框滿配能提供 32 個 EPON 接口。佛山市華盛網(wǎng)通宿舍區(qū)共計用戶 56戶，按照 1： 32 的分路比計算共需 2個 EPON 接口，因此需采用一臺 EPON 主系統(tǒng)設(shè)備， 僅需在主系統(tǒng)設(shè)備上插 1 塊 EPON 接口卡即可。 如果 佛山市 華遠西路電信宿舍樓 實驗 需要擴展 ，僅需增加 EPON 接口卡即可完成擴容 。 根據(jù) CATV 業(yè)務(wù)承載方式，有單纖和雙纖兩種方案可以實現(xiàn)佛山網(wǎng)通 EPON 的FTTH 工程“三網(wǎng)合一”的業(yè)務(wù)需求，下面就兩種方式做簡單分析比較。 單纖方案： 將 1550 nm 的 CATV 的電視 信號 經(jīng)過 EDF