【正文】 每棟樓宇都有 14 層，每層 10 戶(hù)，這樣小區(qū)內(nèi)共有 14x11x10=1540 戶(hù)，小區(qū)的平面結(jié)構(gòu)如圖所示。不管是小區(qū)還是老式住宅， OLT 都適宜放置于中心機(jī)房，分光方式適宜采用等功率分光方式，一般采用一級(jí)分光，若需求比較分散，也可以采用二級(jí)分光。 五、組網(wǎng)選擇 利用 EPON 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)光纖到駐地（ FTTP）的有效網(wǎng)絡(luò)解決方案，根據(jù)目前各運(yùn)營(yíng)商對(duì)于信息化地需求來(lái)看，大致可分為住宅小區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)等，相對(duì)應(yīng)的也有幾種接入方式，但是根據(jù)本文的實(shí)際情況著重研究住宅小區(qū)的接入方式。 2． FTTB 方式 FTTB 方式適用于在單棟商務(wù) 樓用戶(hù)相對(duì)數(shù)量不多、帶寬要求不高的場(chǎng)景，一般的組網(wǎng)方式為從局端 OLT 引出光纜到商務(wù)樓附近的光纜交接箱，在光纜交接箱中放置分光器，從交接箱因光纜至大樓， ONU 放置在大樓交換間，通過(guò)交換機(jī)為樓內(nèi)用戶(hù)提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，在這種情況下，建設(shè)時(shí)需要根據(jù)用戶(hù)帶寬需求及數(shù)量選擇合理的分路比。 四、光網(wǎng)絡(luò)單元布放原則 根據(jù) ONU 布放 的位置，可將 EPON 分為以下幾種 場(chǎng)景：光纖到戶(hù)（ FTTH）、光纖到樓（ FTTB）、光纖到點(diǎn)（ FTTN）等。 分光器放置于遠(yuǎn)端中心機(jī)房，集中分光，便于安裝；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；用戶(hù)密度比較高時(shí)，總的建設(shè)費(fèi)用較低。 對(duì)于城市住宅小區(qū)等環(huán)境的應(yīng)用，由于業(yè) 務(wù)分布比較均勻，一般采用等功率分光，對(duì)于農(nóng)村、礦區(qū)、沿?；蚝哟驳酿B(yǎng)殖基地、商業(yè)街等特殊環(huán)境的應(yīng)用，由于業(yè)務(wù)分布不均勻，可采用不等功率分光。 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 （ 3） 多級(jí)分光，適用于稀疏型布局。 （ 2） 二級(jí)分光，適用于稀疏型布局。 二、分光器分光方式 分光器可采用一級(jí)或多級(jí)分光，分光方式一般采用等功率方式，也可采用不等功率的方式，主要取決于地 形和潛在用戶(hù)分布等因素的影響。 （ 3） 戶(hù)外機(jī)房或小區(qū)機(jī)房，其特點(diǎn)為節(jié)省光纖，但管理和維護(hù)困難，覆蓋范圍比較小，需要解決供電問(wèn)題，一般不建議采用這種方式。便于操作和管理，適于早期用戶(hù)比較少或集中管理的場(chǎng)景?；谝蕴夹g(shù)的寬帶接入網(wǎng)應(yīng)該具有高度的信息安全性、網(wǎng)絡(luò)可靠性、強(qiáng)大的網(wǎng)管功能，并且能保證用戶(hù)的接入帶寬。另一種技術(shù)是帶寬預(yù)留技術(shù)，提供一個(gè)開(kāi)放的高速通道，不傳輸數(shù)據(jù)，而專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳輸語(yǔ)音業(yè)務(wù)，以便確保 POTS 業(yè)務(wù)的質(zhì)量。首先，從實(shí)現(xiàn)方法入手，例如對(duì)于不同的業(yè)務(wù)采用不同的優(yōu)先權(quán)等級(jí)。如何確保實(shí)時(shí)語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)，在一個(gè)傳輸平臺(tái)上以與 ATM 和 SDH 的 QoS 相同的性能分送到每個(gè)用戶(hù)，是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。 大動(dòng)態(tài)范圍光功率的接收 由于 EPON 上各個(gè) ONU 到 OLT 的距離各不相同，所以各個(gè) ONU 到 OLT的路徑傳輸損耗也互不相同，在各個(gè) ONU 的發(fā)送光功率相同的情況下，到達(dá)OLT 后的光功率就 互不相同， OLT 的上行光接收機(jī)不能采用傳統(tǒng)的 AGC 辦法，而必須采用特殊辦法來(lái)保證能夠接收足夠大的動(dòng)態(tài)范圍光功率。 同步時(shí)鐘提取和突發(fā)同步 上行采用 TDMA 方式，這就要求光線(xiàn)路終端 (OLT)的上行方向采用突發(fā)光接收機(jī)，以便能從接收到的突發(fā)脈沖串中的前幾個(gè)比特，快速地提取出同步時(shí)鐘，進(jìn)行突發(fā)同步，況且 EPON 上行速率由 l55Mbps 提高到 。因此討論焦點(diǎn)是 TDMA 的實(shí)現(xiàn)方式，即如何使用 TDMA 的方法，使上行信道的帶寬利用率 (bandwidth utilization characteristics)、時(shí)延 (delay)和時(shí)延抖動(dòng)(jitter)等達(dá)到要求。 上行信道的復(fù)用技術(shù) 上行信道的復(fù)用技術(shù)是 EPON 的技術(shù)核心，大多數(shù)方案都使用了 DWDM＋TDMA 的復(fù)用方法。 二、 EPON 的技術(shù)難題 基于以太技術(shù)的 EPON 寬帶接入網(wǎng)，與傳統(tǒng)的用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的以太網(wǎng)技術(shù)不同，它僅僅采用了以太網(wǎng)的幀接口，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理完全不同。與傳統(tǒng)的局域網(wǎng)不同，在第一英里的終端用戶(hù)不是按 照以太網(wǎng)業(yè)務(wù)提供者的要求而配置的，第一英里包括局端設(shè)備 (OLT)和遠(yuǎn)端設(shè)備 (ONU)，因此，局端設(shè)備必須要有能力監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)駐地網(wǎng)之間的物理鏈路和設(shè)重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 備的一些重要的信息。OTL 根據(jù)與該 ONU 簽署的服務(wù)等級(jí)協(xié)議和該 ONU 的帶寬請(qǐng)求，利用特定的算法計(jì)算并給該 ONU 發(fā)布上行帶寬授權(quán)，以動(dòng)態(tài)控制每個(gè) ONU 的上行帶寬。 EPON 系統(tǒng) DBA 的實(shí)現(xiàn)基于兩種 MPCP 幀： GATE 消息和 REPOTR 消息。 動(dòng)態(tài)帶寬分配 (Dynamic Bandwidth Allcation， DBA)就是 OLT 根據(jù) ONU 的實(shí)時(shí)帶寬請(qǐng)求獲取各 ONU 的流量信息，通過(guò)特定的算法為 ONU 動(dòng)態(tài)分配上行帶寬，保證各 ONU 上行數(shù)據(jù)幀互不沖突 。 動(dòng)態(tài)帶 寬分配 在 EPON 系統(tǒng)的上行方向，采用 TDMA 方式實(shí)現(xiàn)多個(gè) ONU 對(duì)上行帶寬的多址接入，其帶寬分配方案可分為靜態(tài)帶寬分配和動(dòng)態(tài)帶寬分配，靜態(tài)帶寬分配方式的原理是 OTL 周期性地為每個(gè) ONU 分配固定的時(shí)隙作為上行發(fā)送窗口。如果注冊(cè)授權(quán)的周期為 1s，那么發(fā)生沖突的 ONU可隨機(jī)延時(shí) 1~8s（系統(tǒng)可配置），然后繼續(xù)等待注冊(cè)授權(quán)。采用隨機(jī)延遲時(shí)間的方法可以縮短 ONU 加入系統(tǒng)的時(shí)間，但是需要增大注冊(cè)開(kāi)窗的長(zhǎng)度，這樣會(huì)降低系統(tǒng)的帶寬利用率。 3． ONU 的自動(dòng)識(shí)別 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 ONU 自動(dòng)加入目的是通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，不需人工干預(yù)的完成對(duì)新 ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)，使新 ONU 能夠自動(dòng)加入到 EPON 系統(tǒng)而不影響其他 ONU 運(yùn)行。測(cè)距的程序可以分為粗測(cè)和精測(cè)兩種。 2． 測(cè)距技術(shù) 由于各個(gè) ONU 信號(hào)到達(dá) OLT 的時(shí)間不確定，并且到達(dá) OLT 的時(shí)延也不同，各個(gè) ONU 的上行幀可能會(huì)發(fā)生碰撞，因此必須采用測(cè)距技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。 EPON 時(shí)鐘同步采用時(shí)間標(biāo)簽方式。 EPON 就是通過(guò)這些簡(jiǎn)單成熟的協(xié)議來(lái)提供聲音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)，控制和優(yōu)化各 ONU 與 OLT 之間突發(fā)性數(shù)據(jù)通信和實(shí)時(shí)的語(yǔ)音通信。采用 MPCP（ Multi Point Control Protocol 多點(diǎn)控制協(xié)議）使點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的拓?fù)溥m用于以太網(wǎng)，該協(xié)議是 MAC 控制子層的一項(xiàng)功能。 LLC 主要體現(xiàn)為 ，后則在 802 的 標(biāo)準(zhǔn)中有 （ CSMA/CD）、 （ Token Bus）、 等。包含物理協(xié)議相關(guān)子層 PHY（ Physical Layer Protocol）和物理媒質(zhì)相關(guān)子層 PMD（ Physical Medium Dependence Protocol）兩大子層功能。從網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議上來(lái)看， EPON 屬于 L2 的協(xié)議， EPON 的協(xié)議棧模型如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)示意圖 1． 物理層 物理定義了 EPON 的電器特性、機(jī)械特性、規(guī)程特性、功能特性等四大特性，基本上采用 Ether 的標(biāo)準(zhǔn)。 EPON 的上行數(shù)據(jù)傳輸采用的是 TDMA 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 三、 EPON 的工作原理 1． EPON 的工作原理 —— 上行 數(shù)據(jù) 圖 上行數(shù)據(jù)示意圖 ? OLT 在接收數(shù)據(jù)前會(huì)比較 LLID 注冊(cè)列表； ? 每個(gè) ONU 在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀； ? 分配的時(shí)隙補(bǔ)償了各個(gè) ONU 距離的差距，避免了各個(gè) ONU 之間的碰撞； 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 2． EPON 的工作原理 —— 下行數(shù)據(jù) EPON 的下行數(shù)據(jù)傳輸采用的是 TDM 廣播的方式： 圖 下行數(shù)據(jù)示意圖 ? 在 ONU 注冊(cè)成功后分配一個(gè)唯一的 LLID； ? 在每一個(gè)分組開(kāi)始之前添加一個(gè) LLID，替代以太網(wǎng)前導(dǎo)符的最后兩個(gè)字節(jié)； ? OLT 接收數(shù)據(jù)時(shí)比較 LLID 注冊(cè)列表， ONU 接收數(shù)據(jù)時(shí)，僅接收符合自己的 LLID 的幀或者廣播幀。由于是無(wú)源操作，幾乎可以適應(yīng)于所有環(huán)境。 （ 3） POS（光分離器） /ODN（光分配節(jié)點(diǎn)） POS/ODN 無(wú)源光纖分支器，是一個(gè)連接 OLT 和 ONU 的無(wú)源設(shè)備。 整 個(gè)系統(tǒng)工作過(guò)程圖如下： 圖 系統(tǒng)工作過(guò)程圖 （ 1） OLT（ 光線(xiàn)路終端） OLT 作為 EPON 的核心，主要實(shí)現(xiàn)以下功能： ? 向 ONU 以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù) ? 發(fā)起并控制測(cè)距過(guò)程，并記錄測(cè)距信息 ? 發(fā)起并控制 ONU 功 率 ? 為 ONU 分配帶寬 ? 支持 EPON 的統(tǒng)一網(wǎng)管， OLT 是主要的控制中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的五大功能 （ 2） ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元） /ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端） ONU/ONT（區(qū)別為 ONT 直接接用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)， ONU 與用戶(hù)之間還有其他的網(wǎng)絡(luò)連接）， EPON 中的 ONU 主要采用以太網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn) ONU 對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)的透明傳送， OLT重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 到 ONU 之間可實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。從目前的研究來(lái)看，大多數(shù)方案都使用了 DWDM+TDMA 的復(fù)用方法，每個(gè) ONU 在 OLT分配給它的時(shí)隙到來(lái)時(shí)以突發(fā)的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。上、下行的數(shù)據(jù)都采用 的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式，并且新增 LLID 用于在 OLT 上標(biāo)識(shí) ONU 如圖： 圖 EPON 數(shù)據(jù)幀格式 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 二、 系統(tǒng)工作過(guò)程 上行數(shù)據(jù)流用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的突發(fā)發(fā)送、突發(fā)接收的方式。 第二節(jié) EPON的工作原理 一、數(shù)據(jù)幀格式 EPON 是一種新型的多業(yè)務(wù)寬帶光纖接入技術(shù)，采用與當(dāng)前電信網(wǎng)絡(luò) IP 化相一致的協(xié)議，上下行的數(shù)據(jù)流使用波分復(fù)用技術(shù)，在同一根光纖中傳送，下行使用 1490nm 波長(zhǎng)，上行使用 1310nm 波長(zhǎng)?？晒芾矶鄠€(gè)EPON 系統(tǒng) 。配置管理、計(jì)費(fèi)和安全等。 四、 單元管理系統(tǒng)（ EMS） EMS 管理所有 EPON 網(wǎng)元，并提供與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商核心管理網(wǎng)的接口。 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 三、 光分配網(wǎng)絡(luò)（ ODN） ODN 為 OLT 和 ONU 之間的物理連接提供光傳輸媒質(zhì)，主要功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。 ONU 的主要功能是接收光信號(hào)并 將其轉(zhuǎn)換為客戶(hù)需要的形式，如以太網(wǎng)、IP多播、 POTS、 T1 等。 ONU 與 ONT 的區(qū)別在于 ONT 直接位于用戶(hù)端，而 ONU 位于用戶(hù)間還有其他網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)。在 OLT 中必須具有 ONU 的上行接入控制、流量管理等功能塊，有些 OLT 還必須具備第二層和第三層的交換和路由、 QoS 保證等功能。由光線(xiàn)路終端（ OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元 (ONU)、光分配網(wǎng)絡(luò) (ODN)和單元管理系統(tǒng) (EMS)組成。 支持中國(guó)電信擴(kuò)展的其他 OAM，滿(mǎn)足 CTC 互通要求。 四、可靠性比較 全面的 QoS保障 每路 PON 支持多大 127 個(gè)邏輯通 路，結(jié)合 VLAN 等技術(shù)可為用戶(hù)提供良好的QoS；并可針對(duì)每個(gè)邏輯通路可以采取三重?cái)噭?dòng)加密；支持強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)帶寬分配，具有強(qiáng)大的帶寬共享能力，并能有效地提高單款利用率；具有靈活的帶寬管理能力，其基于 SLA 和優(yōu)先級(jí)的雙重管理模式能有效地保證用戶(hù)的最小指定帶寬需求和高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的低時(shí)延要求，全面保障業(yè)務(wù)的 QoS。通過(guò)以上分析可以看出，采用 EPON 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)稱(chēng)傳輸，具有天然限制廣播與沖突機(jī)制，滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)商根據(jù)靈活的資費(fèi)模式為用戶(hù)提供 1M— 1GE 的帶寬，并提供半徑 20km 接入能力，覆蓋范圍大大提高，徹底解決邊遠(yuǎn)區(qū)域的帶寬接入問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)無(wú)源設(shè)備，省電、防盜、防雷。因此，對(duì)于承建費(fèi)用要降低至少 20%，后期維護(hù)費(fèi)用要降低 50%。 影響通信技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)右蚴浅杀竞蛶挘磫挝粠捄屯度胧菦Q定因素，與 LAN 接入技術(shù)相比， EPON 不但節(jié)約光纖資源，由于節(jié)省出了局端與用戶(hù)端時(shí)間的有源設(shè)備，而且維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高，從而整體降低了網(wǎng)絡(luò)成本。 （ 2） 傳統(tǒng) LAN 模式需要多級(jí)匯聚交換機(jī)， EPON 采用無(wú)源分光器。 （ 4） 兩種方式都需要占用光纜資源。 （ 2） 中間需要匯聚點(diǎn)， LAN 模式是園區(qū)匯聚或樓宇匯聚交換機(jī)， EPON 模式是 POS。 EPON 產(chǎn)品完全繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， ONU 提供以太網(wǎng)接口，可直接為用戶(hù)提供 10/100Mbit/s 的終端接入速率。尤其是對(duì)于高密度用戶(hù)群，以太網(wǎng)的接入經(jīng)濟(jì)型也非常好，而我國(guó)由于城市居民的居住密度大，現(xiàn)有的小區(qū)以以太網(wǎng)接入為主。 FTTH 組網(wǎng)簡(jiǎn)單并且提供的帶寬高，隨著三網(wǎng)融合的推廣， EPON 在組網(wǎng)方面的優(yōu)勢(shì)明顯突出。 EPON 產(chǎn)品主要集中于 OLT 和 ONU， OLT 布置在機(jī)房端，一套 OLT 可覆蓋廣闊的區(qū)域，中間的無(wú)源設(shè)備成本低廉，可以一次部署到位，而 ONU 可以隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而擴(kuò)展，并且 ONU 在 OLT 上注冊(cè)是自動(dòng)完成的，因此當(dāng)某區(qū)域需要增加 ONU時(shí)直接加入網(wǎng)絡(luò)即可。沿馬路的狹長(zhǎng)地帶有寬帶接入需求，在每個(gè)需求點(diǎn)放置一個(gè) 1： 2 的無(wú)源分光器，規(guī)劃一定的帶寬后，繼續(xù)往前鋪設(shè)光纜，在下一個(gè)需求點(diǎn)同樣放置一個(gè) 1:2 的無(wú)源分光器，如此則可輕松接入所有的信息節(jié)點(diǎn)。若采用 EPON 技術(shù)，解決需求則快捷許多。 LAN 是系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入技術(shù)，只支持點(diǎn)到點(diǎn)信息傳遞，因此組網(wǎng)有