EPON是一種基于光纖傳送網的長距離的以太網接入技術。EPON采用點對多點架構,一根光纖承載上下行資料信号,經過1:N分光器将光信号等分成N路,以光分支覆寫多個接入點或接入使用者。
EPON網絡結構
EPON在傳統上還有GEPON的叫法,這裡并不是表述錯誤。業界早期的EPON裝置是基于FE總線的,在基于GE總線的EPON裝置推出後,為了區分稱之為GEPON,目前業界的EPON裝置基本上都是基于GE總線。目前基本上統稱EPON。
一套典型的EPON 系統由OLT、ONU、ODN組成。EPON的網絡結構如圖1所示。
OLT放在中心機房,它可以看作是一個L2交換機或者L3路由交換機。在下行方向,OLT提供面向無源光纖網絡(ODN)的光纖接口;在上行方向,OLT将提供了GE光/電接口,将來
10Gbit/s的以太網技術标準定型後,OLT也會支援類似的高速接口。為了提供多業務接入,OLT還可支援E1以及OC3等接口,來實作傳統話音的接入或電路中繼業務。
在EPON的網管方面,OLT是主要的控制中心,内置OAMP Agent,可以管理其下的ONU終端裝置,實作網絡管理的五大功能。EPON網管可以通過在OLT上通過定義使用者帶寬參數來控制使用者業務品質,通過編寫通路控制清單來實作網絡安全控制,通過讀取MIB庫擷取系統狀态以及使用者狀态資訊等,還能提供有效的使用者隔離。
ODN是光分發網,由無源光纖分支器和光纖構成。無源光纖分支器是連接配接OLT和ONU的無源裝置,它的功能是分發下行資料和集中上行資料。無源分光器的部署相當靈活,由于是無源器件,幾乎可以适應于所有環境。一般無源光纖分支器的分光比有1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64等。一般建議采用一級分光,最多不能超過二級分光。
ONU是放在使用者駐地側的終端裝置,EPON中的ONU采用以太網協定,實作了成本低廉的以太網第二層交換功能。由于使用以太網協定,在通信的過程中就不再需要協定轉換,實作ONU對使用者資料的透明傳送。OLT到ONU之間采用加密協定保證使用者資料的安全性。
基于EPON的FTTH 的優勢在于其強大的覆寫能力,最遠覆寫可達20公裡(1:32的分路比),從端局出發,經過ODN連接配接各光接入點。傳統的光接入網,光纖的延伸範圍一般到網絡接入點截止,要實作光纖入戶,就需要在接入點配置大量的光口接入層交換機,成本昂貴。随着無源光網絡技術的出現、成熟,尤其是現在的EPON技術,可以提供光纖直接到使用者末梢的經濟可行方案,FTTH成為高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解決方案中,如何解決光纜到大樓、小區的引入,規劃OLT、ODN、室内使用者終端(OUN)的光纖連接配接成為關鍵所在。
EPON的上下行技術
EPON在OLT和ONU間采用單根光纖提供對稱1.25Gbps帶寬,受實體接口限制,實際提供1Gbps帶寬,可傳輸資料、語音和視訊業務。EPON 在單芯光纖上采用波分複用技術,上下行資料流分别在不同的頻段傳輸。其中,
下行 1490nm ;
上行 1310nm ;
1550nm 可選用于CATV。
下行的資料流采用廣播方式,OLT将802.3格式的以太網幀資料流通過單點傳播複制的方式推送到所有的ONU處;ONU通過判斷以太網幀幀頭裡的由OLT配置設定的LLID(Logical Link ID)來判斷是否接收,接收屬于自己的資料幀,将不屬于自己的資料幀丢棄。如圖2所示。
上行的資料流采用時分多址(TDMA)技術,把上行的時間分成了許多的時間片,根據ONU配置設定的帶寬和業務的優先級給ONU的上行資料流配置設定不同的時間片,每個時間點上光纖上隻傳送一個ONU的上行資料流。通過OLT和ONU之間協商,避免了ONU上行資料流之間的沖突,不會造成資料丢失。如圖3所示。
EPON與ADSL的比較
ADSL經過幾年的大力發展,目前已經成為中國固網營運商最普及的寬帶接入手段。ADSL利用傳統的銅線資源的傳送寬帶資料,充分利用了固網營運商的銅線資源,對中國電信和中國網通這樣的營運商來說,是早期發展寬帶接入的一種最佳選擇。
ADSL/ADSL2+業務是一種不對稱傳輸的寬帶接入技術,上行帶寬有限,小于1M,下行帶寬最大到26Mbps,實際商用中覆寫不超過3km的距離,一般提供512Kbps到2Mbps的下行帶寬,主要應用為公衆上網。
然而随着各種新業務,尤其是視訊業務的興起,使用者的帶寬要求越來越高。随着部落格、線上遊戲、即時通訊、寬帶電話、視訊電話、個人相冊共享等應用的快速增長,使用者對上行帶寬的需求也越來越大。
中國電信和中國網通在其寬帶網的規劃中,未來個人使用者的雙向帶寬将達到10M~20M。ADSL的帶寬嚴格受到傳送距離的限制,較高的帶寬隻能在短距離實作,即便經過“光進銅退”改造,縮短ADSL的覆寫範圍,這也隻能在一定時間段内、一定程度上滿足帶寬要求。
基于光纖的接入網,其帶寬理論上是可以無限擴充的。是以随着EPON技術的成熟,其高帶寬、長距離的覆寫範圍,使得EPON取代ADSL技術将成為技術發展的必然選擇。
相對ADSL,EPON在初期建設的支出比較高,包括前期的裝置費用和光纖鋪設費用。但由于采用無源光網絡技術組網,基于光纖的PON技術在營運維護方面的費用要大大低于ADSL和銅線。
通過後期營運維護成本的降低,提供更高帶寬和更遠距離的業務覆寫能力,并由此帶來的提供更多新業務的能力,帶來更多的業務收入,可以相對抵消在裝置和線路成本上的投入。目前光纖的成本已經很低,FTTX已進入一個黃金發展期,裝置的費用也将在建設中不斷降低。是以,營運商通過部署EPON可以增強在包括寬帶接入在内的全面業務方面的競争力,由此穩定使用者資源,甚至帶來流失使用者的回流,這都會為營運商帶來更多的業務收入,使營運商長期受益。
EPON的技術優勢
随着EPON技術的成熟,業界主流的營運商已經開始大規模部署EPON系統,展開FTTX應用,并在此基礎上實作Triple Play(三重播放,提供語音、資料和視訊業務),建構三網合一的接入平台。
自2004年起,在FTTH最發達的日本、南韓、台灣以及美國、歐洲等國家和地區,EPON技術得到了大規模的應用,并進一步刺激了IPTV業務的繁榮。在中國市場,目前EPON産品已經在所有省份都有了試點和商用。
EPON技術采用波分複用(WDM)技術在單根光纖上實作對稱1Gbps的帶寬,并且且可以在接近客戶段實作分光下行,大量節省了骨幹光纖資源。目前達到的最大分光比是1:64。EPON系統的另一個優勢在于其強大的覆寫能力,在1:32的分路比下最遠覆寫可達20 km,在1:64分光比下,最遠覆寫範圍是10km,這充分保證了裝置的覆寫範圍。在1:32分光比下,每個ONU使用者的平均帶寬可達30M以上,使得視訊業務得到了足夠的帶寬保證。
無源光分支器的使用,節省了大量的維護資源,節省了機房、電源配套等資源,整體降低了FTTX網絡的建設成本和維護成本。近年來的光纖成本的下降,為FTTX提供了纜線配套成本的下降。
目前各營運商提供的寬帶接入業務主要是ADSL和LAN接入兩種,此外,随着帶寬需求的不斷增加,VDSL也逐漸成為一種選擇。其它的接入方式,如Cable Modem,電力線接入等由于市場占有量不大并且受行業資源限制。