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广电网络EPON产品应用技术白皮书2目录1、前言………………………………………………………….32、EPON技术简介……………………………………………..43、ACE公司EPON产品简介………………………………….153.1ACE公司EPON产品………………………………………..153.2ACE公司EPON产品功能表………………………………..234、EPON方式双向改选的业务能力分析…………….................255、ACE公司EPON产品与EOC技术的无缝对接……………..266、附件1：HFC双向改造成本核算与方案选择………………..3531、前言广电网络行业主要负责有线广播电视网络建设、开发、经营和管理及有线电视节目的收转和传送。近年来广电行业的迅猛发展，建设投入的增加，其业务也逐渐扩大，逐渐形成了现有的以光纤为主的有线电视光纤、电缆混合网络。有线电视用户可通过有线广播电视光缆网收看到多套稳定、清晰的电视节目和收听多套广播电台高保真立体广播。随着用户对新业务需求的增加，使得广电网络迫切的需求在开展广播电视基本业务的同时，利用有线广播电视网的宽带网络优势，开发广播电视网络的增值业务，例如宽带IP、数字电视、广播系统等。由于EPON系统在光纤网络传输方面的天然优势，使得它在广电网络应用中存在非常大的潜力。42.无源光纤网络（PON）技术简介2.1PON的演化与分类业界多年来一直认为，PON是接入网未来的方向，它在解决宽频接入问题上普遍被看好，无论在设备或维运网管方面，它的成本相对便宜，提供的频宽足以应付未来的各种宽频业务需求。PON自从在20世纪80年代被采用至今为止已经历经几个发展阶段，电信运营商和设备制造商开发了多种协议和技术以便使PON解决方案能更好的满足接入网市场要求。最初PON标准是基于ATM的，即APON。APON是由FSAN/ITU定义了相应G..983建议，以ATM协议为载体，下行以155.52Mb/s或622.08Mb/s的速率发送连续的ATM信元，同时将物理层OAM信元插入数据流中。上行以突发的ATM的信元方式发送数据流，并在每个53字节长的ATM信元头增加3字节的物理层开销，用以支持突发发射和接收。5目前则有两个颇为引人注目的新的PON标准GPON标准——是由ITU/FSAN负责制定的用来替换APON标准的GigabitPON（GPON）标准。FSAN与ITU已对其进行了标准化，其技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有标准的上行速率。在高速率和支持多业务方面，GPON有优势，但成本目前要高于EPON，产品的成熟性也逊于EPON。EPON标准——是由IEEE802.3ah工作组负责制定的EthernetPON（EPON）标准。IEEE1998年发布完千兆以太网标准后，于2000年12月，IEEE802.3成立了第1英里以太网—EFM特别工作组，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的物理层。此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、维护（OAM），使它具有远端故障显示、远端环回和链路监测等功能。世界上有几个主要组织负责开发PON的相关标准，前面提到的EFMA/IEEE和FSAN/ITU-T就是其中的主要两个组织。1、FSAN/ITU-T：在二十世纪八十年代，世界上许多大的运营商将光接入网引到他们的网络中在1995年，7个主要的电信业务提供商发起并建立FullServiceAccessNetworks(FSAN)全业务接入网组织，以加速光接入网的商用化。6随后一些主要的设备制造商也加入到该组织中，包括：Alcatel，Agere，Broadlight，Ericsson，FlexlightNetworks，Fujitsu，Hitachi(OpNext)，Iamba，Infineon，Lucent，Mitsubishi(Paceon)，NEC(NECeLuminant)，OKI(OKINetworkTechonlogies)，OpticalSolutions，UuantumBridge，SAT，Terawave，andZonu等。FSAN收集整理BPON，APONandGPO的需求，并这此文档作为建议反馈给予ITU-T，第15研究组。其中关于APON的G..983系列建议已经被ITU-T通过采纳。目前FSAN正协助ITU-T制定GPON标准。2、EFMA/IEEE：IEEE（电气和电子工程师协会）802委员会的802.3ah工作组正在进行工作，以期于2003的9月完成EFM的标准制订。作为IEEE工作组工作的一部分，EPON是作为使用点到多点以太网接入应用而定义的。EthnetintheFirstMileAlliance(第一英里以太网联盟)则是一个支持基于802.3ah的EFM标准化的业界组织。EFMA的成员包括终端制造商、系统集成和通信运营商等，包括Alloptic，Inc.,AnalogDevices,BATMAdvancedCommunications,Calix,CiscoSystems，ElasticNetworks，Ericsson，ExtremeNetworks，Finisar,FiberintheLoop，Harmonic，HatterasNetworks，InfineonTechnologies，Intel，NTTGroup,Paradyne，PassaveTechnologies，SpirentCommunications，TexasInstruments，andWorldWidePackets等。7EFMA有4个主要目标：1、支持由IEEE802.3ah制定的第一英里以太网标准。2、致力于集中技术资源促进关于技术规范的协调和统一。3、促进业界了解、接受和推动第一英里以太网技术和产品。4、协调各个设备制造商相互协作，鼓励和推动彼此之间的合作。随着IP技术的不断完善，大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。IP与Ethernet的无缝结合和优良的可扩展性而具备很多天然优势，使得以太网技术能够提供高速Internet服务、分组话音和视频业务，而费用远远低于其他方式。从总的发展趋势看，在接入网中馈线光纤必将代替馈线电缆，直接向用户挺进，实现纯光纤接入，而同时IP与以太网的天然结合，未来基于以太网的无源光网络（EPON）的优势地位也会愈发突出。从成本上讲，EPON相双较GPON的优势还比较明显，估计至少两年内不会改变。高于EPON产品价格的15%将是客户采购GPON的一个门槛，这对GPON产品的顺利推广将是一个不小考验。先天的底气不足很有可能使APON和GPON只能眼睁睁地将未来光纤到户市场拱手相让。目前在国内多个FTTH的试点中，EPON的表现今用户非常满意。2.2EPON的发展现状目前接入网现有的解决方案和用户的需求之间存在着巨大差异。在用户侧的本地网络已经普遍拥有了支持10M和100M速率的能力，在城域网侧已经可以支持千兆和万兆的速率，但在用户侧和城域网之音的数据传送却大部分为不足1M甚至只有几十K的速充满。接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈，为了突出接入网的优先地位与重要性，IEEE802.3ah工作组把人们以前熟知的“最后1英里”接入网络段改称为“第1英里”（TheFirstMile），并在200年11月成立了EFM（EthernetintheFirstMile）研究小8组，于2001年7月开始制定IEEE802.3ahEFM标准，2003年9月完成EFM的标准制订。EPON标准IEEE802.3ah已于2004年6月正式颁布。中国信息产业部也于2005年正式制订了有关EPON的中国标准-2003H34接入网技术要求-基于以太网方式的无源光网络（EPON）。IEEE制定EPON标准的基本原则是尽量在IEEE802.3体系结构内进行EPON的标准化工作，最小程度地扩充标准以太网的MAC协议。这就最大程度的继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。EPON将以太网技术与PON技术有机结合在一起，天生具有以太网的诸多优势，如技术简单、成熟、良好的兼容性，产品价格便宜，性能价格比高等。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用以上经济和高效的结构，是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10G以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。在EPON产品方面有着领先技术的ACE公司，从2004年开始即在全力推广EPON产品在广电网络中的应用，其多业务EPON系统支持上下行对称1.25G带宽，ONU的自动加入，支持TDM业各，提供动态/静态带宽分配等功能，其独特的野外型外壳设计，符合广电要求的60V同轴电缆内供电和经过特别防雷处理的宽带开关电源等技术亮点，得到了众多广电网络的认可。ACE公司一贯坚持的高性价比政策也使其优质的EPON产品具有极强的竞争优势。在很多竞争性投标中均脱颖而出，受多众多广电客户的一致好评。2.3EPON的网络结构一个典型的EPON系统由OLT、ONU、ODU组成。OLT（OpticailineTerminal）放在中心机房，ONU(OpticalNetworkUnit)为用户端设备ODU(OpticalDistributedNetwork)是光配线网，主要由一个或数个分光器（Splitter）来连接OLT和ONU，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。9OLT即是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QOS/SLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。分光器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般典型的分光器的光分路数目为2、4、8、16或32，并可以多级连接。在EPON中，OLT到ONU间的距离最大可达30KM（注：在满足ONU光接收功率值内）。如图1，图2所示。10EPON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在多端口的ONU中集成了以太网第二层交换功能。这种类型的ONU可以为多个最终用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议，在通信的过程中，就无需协议转换，而实现ONU对用户数据的透明传送。2.4EPON的层次模型对于以太网技术而言，PON是一个新的媒质，802.3工作组定义了新的物理层。而对以太网MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON的层次模型按照2003年1月发布的IEEE802.3ahDraft1.3规定如下：EPON系统通过一条共享光纤将多个DTE连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支结构。MPCP就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制。EPON作为EFM讨论标准的一部分，建立在MPCP（Muti-pointControlProtocol多点控制协议）基础上，该协议是MACcontrol子层的一项功能。MPCP使用消息，状态机，定时器器来控制访问P2MP（点到多点）的拓扑结构。在P2MP拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用以和OLT的MPCP的一个实体相互通信。作为EPON/MPCP11的基础，EPON实现了一个P2P仿真子层，该子层使得P2MP网络拓扑对于高层来说就是多个点对点链路的集合。该子层是通过在每个数据报的前面加上一个LLD（LogicalLinkIdentification）逻辑链路标识来实现的。该LLID将替换前导码中的两个字节。PON将拓扑结构中的根结点认为是主设备，即OLT；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONU。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据