浅谈EPON在小区通信网中的应用

王鸿麟

【摘 要】随着今年中国政府提出“宽带中国”的战略，国内EPON的发展进入快速部署的快车道。而新建小区可以提前考虑EPON的部署，对已建小区如何利用现有资源接入EPON，并与现有业务、未来业务相融合，给运营商提出了课题，也给企业通信部门提出了课题。本文简要介绍EPON原理和发展趋势，从企业小区实际情况出发，提出企业小区现有网络如何改造成EPON网络，改造后的优点，及下一步升级到FTTH的构想。

【关键词】小区、EPON、FTTB、FTTH

【中图分类号】TN929.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0053-01

一、EPON的技术发展

1、发展历程

20世纪90年代初提出PON概念至今，已经历了几个发展阶段。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能更好的满足接入网市场需求。随着PON的发展，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点，在光接入网中扮演者越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过三十几年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。

2、EPON工作的模式

IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波监听多路接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应有在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特点就如同点到点的网络。

3、EPON技术特点

EPON技术是在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理（OAM）机制，以实现必要的运行管理和维护功能。

在物理层，EPON系统采用单纤波分复用技术，下行1490nm，上行1310nm，提供CATV业务时，下行增加1550nm，实现单纤双向传输。同时定义了两种光接口，分别支持10km和20km的最大距离传输。在物理编码子层。EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1Gbit/s数据速率。

并为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：

下行数据流采用广播技术；

上行数据流采用TDMA技术。

在数据链路层，多点MAC控制协议（MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计ONU本地拥塞状态的汇报等。

二、EPON在企业小区的应用

1、EPON在企业小区应用的技术优势

①EPON局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，局端资源占用很少，系统初期投入低，可有效节省建设和维护成本，且投资回报率高。

②EPON采用以太网的传输格式，同时小区网络也是以太网，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；却比以太网更便于维护，而且故障率低 ；

③EPON可以提供高速宽带，充分满足小区用户的带宽需求，并可方便灵活的根据小区用户需求的变化，动态分配带宽；还可以灵活扩展通信业务，实现IPTV、CATV、VoIP、以太网等业务；并且随着技术的发展可以升级到10Gb/s。

2、EPON在企业小区应用的模式

目前企业小区网络以实现光纤到楼铜缆到户（FTTB+LAN）的以太网模式，语音以实现NGN软交换模式，承载网都是IP网络，以具备“三网合一”的条件。另外，网络拓扑中，中心机房到小区汇聚，小区汇聚

改造EPON的FTTB模式需在中心机房增加EPON OLT设备，中心机房到小区汇聚利用现有管道布放大芯数光缆（可考虑将来FTTH的需求一次布放到位），小区汇聚交换机和光电收发器更换为光分路器，而小区汇聚到每栋楼现布放的四芯光缆无需改造，每栋楼可根据用户数量安装1-4台ONU（一台ONU可包括网络、电话和电视接口，其他ONU不包括电视接口），到用户终端的网线、两芯电话线和同轴电缆无需改造，就可实现“三网合一”的EPON网络。如下图：

改造后的EPON拓扑结构只有中心机房和每栋楼ONU是有源设备，而光分配网络中是无源设备基本不用维护，降低了维护人员的维护点，充分体现EPON的优点。

三、EPON的发展前景

据统计，在美国，2010年-2011年的住宅带宽需求达到了150Mbps，不久将达到200Mbps，在国内也将面临同样的需求。此外，使用光纤接入的用户持续增长，2009年，全球FTTH用户只占所有宽带接入用户的11%，预计到2016年将占到30%左右，其中一半的用户来自中国。同时，2012年9月中国政府将公布“宽带中国战略”实施方案，对EPON接入影响深远，FTTH的发展将更加普及。随着FTTH的普及对EPON的带宽提出了新的要求。

目前10G EPON技术已经成熟，10G EPON与EPON技术具备天生的衔接性，可以基于现有的EPON设备实施扩容升级至10G EPON，从而有效满足用户对于20M以上大带宽传输需求。将来随着更多业务的加入，带宽需求会不断提升，相信EPON的带宽会越来越宽，40G、100G都在研发中，而EPON技术良好的衔接性将是其最大优点。

参考文献：

[1]中国电信集团公司.EPON＼GPON技术问答.人民邮电出版社.2010

[2]朗为民/郭东生.EPON＼GPON从原理到实践.人民邮电出版

社.2010