基于EPON的光接入网设计

摘要面对传统语音业务运营收入的不断下降，提供宽带业务正迅速变成每个运营商商业模式的一个基石，光纤接入是成功的宽带策略所必需的。近来，因网运营商均积极转向提供整合语音、数据、视频的Triple-play业务，而现有宽带接入网升级将成为当务之急。各大运营商纷纷加大光纤的部署力度。虽然市场需求、价格和政策是影响FTTx发展的主要因素，但选择正确的技术，FTTx结构和商业模式是运营商进行大规模部署FTTx时首先要考虑的问题。基于EPON的FTTx网络是一种新兴的接入网络，它不仅使带宽提高、业务种类增加，更改变了传统意义的接入网络，实现了真正的多业务综合接人,必然会有广阔的发展前景。通过基于EPON的光接入，可以实现语音通话，高速宽带互联网数据传送，IPTV,CATV等业务，而这些业务正是EPON在发展中最主要的业务。选择合适的ONU、OLT和分光器设备，接入互联网、IP网或者公共电话网，实现上述的几种业务。关键词:EPON接入网目录1光接入网技术_____________________________________________________11.1接入网技术____________________________________________________11.2光接入网的几种实现技术________________________________________11.3光接入网实现技术的比较分析____________________________________22几种PON技术的对比________________________________________________42.1PON技术发展史_________________________________________________42.2PON系统概述___________________________________________________42.3EPON与GPON的对比_____________________________________________42.4基于PON技术的接入网应用场景__________________________________52.5目前PON的应用模式____________________________________________53EPON的基本原理和传输原理_________________________________________63.1EPON的基本原理________________________________________________63.2EPON的技术优点______________________________________________73.3EPON的传输原理______________________________________________83.4EPON的层次模型_____________________________________________104EPON组网规划____________________________________________________114.1组网规划_____________________________________________________114.2VLAN规划___________________________________________________114.3EPON方案举例_________________________________________________12结论____________________________________________________________13参考文献___________________________________________________________14基于EPON的光接入网设计11光接入网技术1.1接入网技术光接入网是指从用户网络接口到相关的业务节点接口之间，全程以光纤作为传输媒质，或者以光纤作为主干传输媒质，以铜线或者无线作为用户末端传输媒质，采用各种宽带承载技术的一系列信息传送实体所组成的，对用户以及用户相关的信令透明；可以支持现有宽带业务、窄带业务以及扩展支持未来宽带业务开展所需承载能力的实施系统；并可经由网络管理接口进行配置和管理。它所具有的以下一些主要特征，决定了必将以无可比拟的优势成为下一代接入网。图1接入网技术全程以光纤作为传输媒质或者光纤作为主干传输媒质，以金属线或无线作为用户末端传输媒质。具有高带宽、长距离的传送能力。支持多业务接入，包括各种窄带业务、宽带业务以及对未来业务的扩展支持能力和上述业务的同时接入。支持分组方式承载上层业务，可以作为下一代网的接入层网络。⑤支持接入网络的平滑演进。1.2光接入网的几种实现技术光接入技术可以简单地划分为光有线接入技术和光无线接入技术，在光有线接入技术中又可以划分为无源光接入技术和有源光接入技术，其划分的基本标志是在局端设备和用户设备之间是否采用有源设备实现多光口的用户接入。一、有源光网络技术有源光网络接入网用SDH系统，有源光网络的局端设备（CE）和远端设备（RE）通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术，但以SDH技术为主。远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，局端设备基于EPON的光接入网设计2还向网络管理系统提供网管接口。在实际的接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星型或环行。在接入网中应用SDH（同步光网络）的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH固有的灵活性使对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合。当然，考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性，适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑，低功耗和低成本的新型系统，其市场应用前景看好。二、无源光网络接入技术对于无源光网络,目前已经广泛讨论的技术方案包括GPON、APON和EPON。GPON的基本思想和工作方式非常类似于广泛讨论的MSTP技术,采用了GFP实现多种业务映射封装;而APON和EPON分别基于ATM的传送方式和以太网的传送方式。鉴于以太网已经广泛地应用于用户侧的网络之中,纯粹以太网业务接入为EPON提供了机会,直接将以太帧封装到物理层是非常有利的选择。由于目前TDM业务还是运营商主要盈利方式,对于光纤到楼或光纤到户的应用模式,PON技术与前面提及的MSTP技术相比并没有绝对的优势;以PON技术为主的光接入技术应该首先应用于接入点分散、光纤资源紧张的区域,通过树状结构实现多点无源接入。三、光无线接入技术光无线接入(OPTICALWIRELESS)技术是近几年发展起来的边缘技术,具有光通信技术和无线通信技术的双重特征。光无线技术的应用是对光有线接入方式的重要补充,对于施工难度大、成本高的地区,或者是临时性的热点地区都是非常重要的接入方式。目前全天候的光无线接入也已经问世,并投入商用。运营商可以在光纤不能到达或难于到达、微波干扰严重而且需要申请频率许可证、高速率时微波成本太高、用户需要在几天内快速接入以及在临时或应急通信的环境下,考虑选择光无线接入系统。1.3光接入网实现技术的比较分析有源光网络AON技术简单，易于实现，组网能力强，但考虑到有源设备仍然无法完全摆脱电磁干扰和雷电影响以及有源设备固有的维护问题，因而不是接入网的长远解决方案。P0N作为无源系统，易于扩容和展开业务，维护、运营成本低，是光纤接人的发展方向。在PON的基础上发展起来的APON、WDMPON、EPON等技术已经越来越引起人们的关注，有的已经形成了规模应用。虽然EPON和APON都采用PON结构作为物理层的传输访问技术，然而两者在许多方面存在着差异。与ATM-PON比较，EPON的速率可以达到更高的一个数量级。基于信元的无源光网络(ATM-P0N)的优点是时间延迟较小，对于实时业务十分有利，但是交换和排队的成本过高。同时由于G.983标准的制定过多地基于EPON的光接入网设计3考虑了与ATM有关的灵活性，使得光突发接收的器件成本较高；从总带宽上来说，EPON更具适应性，APON能支持的相对少一些；EPON提供不同带宽控制的IP业务，个别产品还可以做到双向限制、最高、最低用户使用带宽，这对于目前以相对经济的方式提供有带宽限制的接入工程网络是一种很有效的手段；EPON下行时的采用点对多点结构，通过时分复用(TDM)或WDM技术可以轻松加载模拟或数字视频信号，以实现广播业务。有源光交换网络和EPON无源光网络都是利用以太网技术，采用光纤+双绞线的方式对小区进行综合布线。EPON无源光网络与传统有源光交换网络对比最大的优势如下：1)服务质量有保障，OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面；EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态／动态分配，并保证每个用户的QoS。2)OAM＆P能力强，EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏0AM手段的缺陷。3)系统成本低，EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源；节约了近50％的光收发模块。4)多网融合,技术上支持宽带上网、有线电视(CATV)、接入和传统固定电话接入，实现三网合一。因而，EPON因其灵活的网络拓扑结构、广泛的适应性和经济性成为一种最有效、最具前景的技术，其优势将主要体现在为本地接入网最后一公里提供经济、有效的支撑平台。基于EPON的光接入网设计42几种PON技术的对比2.1PON技术发展史PON技术研究起源于1995年,1998年10月，ITU通过了FSAN组织(全业务接入网)所倡导的基于ATM的PON技术标准——G.983。也被称为BPON(BroadbandPON).速率为155Mbps,可选择支持622Mbps速率。GPON(Gigabit-CapablePON)由FSAN组织于2002年9月提出,2003年3月ITU通过了G.984.1和G.984.2协议。G.984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定；G.984.2对GPON的ODN(OpticalDistributionNetwork)物理媒质相关子层进行了规定；2004年6月ITU又通过了G.984.3,它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。图2PON的两个主要标准体系2.2PON系统概述PON是无源光网络的简称，由光线路终端OLT、光网络单元ONU和无源分光器POS组成。所渭“无源”，就是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成，不包括有源器件。PON系统为点到多点(P2MP)的拓扑结构，采用WDM技术，实现单模光纤双向传输，下行数据采用广播技术，上行数据采用TDMA技术。PON系统优势在于无源光器件不易受雷电损坏和辐射干扰、网络结构灵活易于扩展、共享馈线段光纤可节约铺设成本、业务透明性好、多业务支持能力、易于管理维护、具有较为完善的加密机制等。目前，PON的两大主流技术为EPON和GPON技术。2.3EPON与GPON的对比EPON和GPON作为光网络接入的两个主力成员,在本次设计中为何选择EPON而不是GPON，这是有原因的,下面在各个方面对它们作个比较:基于EPON的光接入网设计5EPON适合数据业务为主的居民用户接入，GPON在大客户接入的场合则有自己的优势。在对于现在EPON更适合于“光纤到户、三网合一”的应用场合。EPON相对于GPON更能方便、透明的与用户家中的计算机、家庭网关、IPTV机顶盒等用户设备连接。由于IP技术的大规模应用，GPON的成本远远高于EPON，因此EPON也大幅度降低电信运营商的网络建设成本。2.4基于PON技术的接入网应用场景目前，宽带用户大致可以分为商业用户、高端用户、普通用户，下