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[摘要] 本文结合多年经验,首先介绍了EPON技术简介及所具有的特点,并分析EPON系统的基本结构及工作特性。
[关键词] EPON ONU OLTODN 光纤接入
一、EPON技术简介
1、EPON技术结构
现代的接入网技术种类繁多,竞相发展,无源光纤接入(PON),特别是以太无源光网络(Ethemet Passive Optical
Networking,EPON)技术日益成熟,已经成为发展FTTH/FTTP的有效技术手段之一。
2、EPON可提供的主要业务 ,
(1)普通电话业务。直接用ONU或者ONU+IAD承载电话业务。
(2)普通宽带业务。直接用0NU或者0NU+LAN承载宽带业务。
(3)宽带专线业务。直接用ONU承载百兆以内的专线接入互联网,提供基于FE、El接口的各种速率的接人。
(4)数据专线业务。直接用ONU承载百兆以内的点对点专线,提供基于FE、E1接I:1的各种速率的接入。
3、EPON的特点及优势
EPON光接入系统具有网络部署快速灵活,多业务、高性能接入,以及性价比高的优点,因此被公认为宽带光纤化接入的理想技术之一。它的特点及优势体现在以下几方面:
(1)局端(0LT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件,无需租用机房、配备电源、配备有源设备维护人员,因此,节省了建设和运营维护成本;
(2)EPON采用以太网的传输格式,也是用户局域网/驻地网的主流技术,二者有天然的融合性,消除了传输协议转换带来的成本因素;
(3)采用单纤波分复用技术(下行1490nm,上行1310nm),仅需一根主干光纤和一个OLT,传输距离可达20km,大大降低了OLT和主干光纤的成本压力;
(4)上下行最高均为千兆速率,充分满足接入网客户的带宽需求,并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽;
(5)点对多点的结构,只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地使系统扩容升级,充分保护运营商的投资;
(6)EPON有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力,TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式传输,辅以电信级的网管系统,可保证传输质量。通过扩展第三个波长(通常为1550nm)HP可实现视频业务广播传输,真正方便实现“三网合一”。
二、EPON系统的基本结构
图1所示为一典型的由3个ONU组成的EPON系统结构图,EPON主要由三个部分构成,包括OTL(光线路终端)、ODN(光分布网络)和0NU(光网络单元)。其中,OLT位于局端,一般放在中心机房C(0);ONU位于用户端。
OLT是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信,OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT可以分离交换和非交换业务,管理来自ONU的信令和监控信息,为ONU提供维护和供给功能。同时OLT即可以直接设置在本地交换机接口处,也可以设置在远端。作为EPON系统的核心,OLT实现向ONU以广播方式发送以太网数据,支持多种业务,提供多个UNI的接口发起并控制之间的测距过程,记录测距信息等。另外,在带宽分配方面,还可为ONU侧的可用带宽与网络侧的可用带宽提供交叉连接功能。也就是说为ONU分配时隙,即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小等。
ODN则是一个连接OTL和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据和集中上行数据。一般是由无源光元件(诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等)组成纯无源的光配线网络,呈树形分支结构。因为是由无源光分路器和光纤构成,所以具有光波长、透明性、互换性和光纤兼容性等光特性。同时,既然是无源操作,所以它几乎可以适应于所有环境。一般一个ODN的分线率为8或16,并且可以进行多级连接。ONU为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口,位于ODN的用户侧。而ONU的主要功能则是终结来自ODN的光纤处理信号并为多个小企业用户和居民住宅用户提供业务接口。由于ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口,所以ONU还需要有光/电和电/光转换等功能,并完成对语声信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理。其位置同样具有很大的灵活性,既可以设置在用户住宅处,还可以设置在DP(分线盒)处甚至FP(交接箱)处,并且按照ONU在用户接入网中所处的位置不同,又可将OAN划分为三种基本不同的应用类型,即光纤到路边FTTC),光纤到楼(FTTB)以及光纤到办公室(FTTO)和光纤到户(FTTH)。最后,从EPON的功能划分可以看出,EPON中较为复杂的功能主要集中于OLT,而ONU/ONT的功能较为简单,这主要是为了尽量降低用户端设备的成本,从而提高运营商的盈利水平。
三、EPON系统的工作特性
EPON的下行方向为从OTL向ONU发送数据的方向。EPON的下行数据从OTL处以广播或多播的形式发送到各ONU,数据是标准IEEE802.3协议的分组(帧),每个分组(帧)头部都有一个LLID域来标志不同的ONU,而每个ONU则只接收与其ID相同的分组,将其他分组丢弃。
EPON上行方向为从ONU向OTL发送数据的方向。上行信道采用的是TDMA技术,每一个ONU都在相互不重叠的时隙内发送分组到ODN,在ODN处汇总后,排队到OTL,其中每一个ONU具体使用某个时隙,由OTL统一分配、控制,这样可以避免分组在ODN处发生碰撞。在EPON中各ONU之间不能直接通信,必须通过OTL才能通信。与下行方向不同,在上行方向上数据的传输则是遵循点到点的方式发送。
对于以太网技术而言,PON是一个新的媒质IEEE802.3标准定义了新的物理层。而对以太网MAC层以及MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON是IEEE802.3ah标准的一部分。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。由于EPON點对多点的物理拓扑与现有的以太网有很大的不同,EFM小组在强调尽量少的增加操作以保持同现有802.3兼容以外,还规定所有由于P2MP而与802.3的背离都是合法的。事实上,EPON在体系结构上对802.3并没有很大的变动,EPON的体系结构与OSI参考模型的对照关系如图4。EPON的分层模型仍由物理层(HEY)、媒质无关接口和数据链路层(DataLink)构成。另外,EPON在物理层上相对其它的千兆以太网增加了前向纠错层(FEC),数据链路层由调和(Rs)子层、MAC子层、MAC控制子层、OAM子层和MAC客户子层(如桥接,LLC等)。其中OAM子层是可选的,并且由于EFON是点对多点的物理拓扑,特有的MPCP(多点控制协议)就是使这种拓扑结构能够适用于现有以太网的一种控制机制。考虑到P2 (点到多点),EFM小组对现有802.3分层功能的主要改动就集中在MAC控制子层,加上多点控制协议(MPCP)和OAM功能控制子层,而其中的重点又是多点控制协议(MPCP)。
总之,EPON技术的优势是明显的,是面向未来的技术。作为一种先进的全业务接人建设方式,运营商和他们所服务的用户可以说是各得其所。用户享受到高质量的全业务服务;而运营商可以大幅度降低网络建设成本,还能够有效地简化网络维护管理。信息高速时代,EPON技术具有更为广泛的应用空间,网络世界信息服务触手可及。
[关键词] EPON ONU OLTODN 光纤接入
一、EPON技术简介
1、EPON技术结构
现代的接入网技术种类繁多,竞相发展,无源光纤接入(PON),特别是以太无源光网络(Ethemet Passive Optical
Networking,EPON)技术日益成熟,已经成为发展FTTH/FTTP的有效技术手段之一。
2、EPON可提供的主要业务 ,
(1)普通电话业务。直接用ONU或者ONU+IAD承载电话业务。
(2)普通宽带业务。直接用0NU或者0NU+LAN承载宽带业务。
(3)宽带专线业务。直接用ONU承载百兆以内的专线接入互联网,提供基于FE、El接口的各种速率的接人。
(4)数据专线业务。直接用ONU承载百兆以内的点对点专线,提供基于FE、E1接I:1的各种速率的接入。
3、EPON的特点及优势
EPON光接入系统具有网络部署快速灵活,多业务、高性能接入,以及性价比高的优点,因此被公认为宽带光纤化接入的理想技术之一。它的特点及优势体现在以下几方面:
(1)局端(0LT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件,无需租用机房、配备电源、配备有源设备维护人员,因此,节省了建设和运营维护成本;
(2)EPON采用以太网的传输格式,也是用户局域网/驻地网的主流技术,二者有天然的融合性,消除了传输协议转换带来的成本因素;
(3)采用单纤波分复用技术(下行1490nm,上行1310nm),仅需一根主干光纤和一个OLT,传输距离可达20km,大大降低了OLT和主干光纤的成本压力;
(4)上下行最高均为千兆速率,充分满足接入网客户的带宽需求,并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽;
(5)点对多点的结构,只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地使系统扩容升级,充分保护运营商的投资;
(6)EPON有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力,TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式传输,辅以电信级的网管系统,可保证传输质量。通过扩展第三个波长(通常为1550nm)HP可实现视频业务广播传输,真正方便实现“三网合一”。
二、EPON系统的基本结构
图1所示为一典型的由3个ONU组成的EPON系统结构图,EPON主要由三个部分构成,包括OTL(光线路终端)、ODN(光分布网络)和0NU(光网络单元)。其中,OLT位于局端,一般放在中心机房C(0);ONU位于用户端。
OLT是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信,OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT可以分离交换和非交换业务,管理来自ONU的信令和监控信息,为ONU提供维护和供给功能。同时OLT即可以直接设置在本地交换机接口处,也可以设置在远端。作为EPON系统的核心,OLT实现向ONU以广播方式发送以太网数据,支持多种业务,提供多个UNI的接口发起并控制之间的测距过程,记录测距信息等。另外,在带宽分配方面,还可为ONU侧的可用带宽与网络侧的可用带宽提供交叉连接功能。也就是说为ONU分配时隙,即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小等。
ODN则是一个连接OTL和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据和集中上行数据。一般是由无源光元件(诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等)组成纯无源的光配线网络,呈树形分支结构。因为是由无源光分路器和光纤构成,所以具有光波长、透明性、互换性和光纤兼容性等光特性。同时,既然是无源操作,所以它几乎可以适应于所有环境。一般一个ODN的分线率为8或16,并且可以进行多级连接。ONU为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口,位于ODN的用户侧。而ONU的主要功能则是终结来自ODN的光纤处理信号并为多个小企业用户和居民住宅用户提供业务接口。由于ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口,所以ONU还需要有光/电和电/光转换等功能,并完成对语声信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理。其位置同样具有很大的灵活性,既可以设置在用户住宅处,还可以设置在DP(分线盒)处甚至FP(交接箱)处,并且按照ONU在用户接入网中所处的位置不同,又可将OAN划分为三种基本不同的应用类型,即光纤到路边FTTC),光纤到楼(FTTB)以及光纤到办公室(FTTO)和光纤到户(FTTH)。最后,从EPON的功能划分可以看出,EPON中较为复杂的功能主要集中于OLT,而ONU/ONT的功能较为简单,这主要是为了尽量降低用户端设备的成本,从而提高运营商的盈利水平。
三、EPON系统的工作特性
EPON的下行方向为从OTL向ONU发送数据的方向。EPON的下行数据从OTL处以广播或多播的形式发送到各ONU,数据是标准IEEE802.3协议的分组(帧),每个分组(帧)头部都有一个LLID域来标志不同的ONU,而每个ONU则只接收与其ID相同的分组,将其他分组丢弃。
EPON上行方向为从ONU向OTL发送数据的方向。上行信道采用的是TDMA技术,每一个ONU都在相互不重叠的时隙内发送分组到ODN,在ODN处汇总后,排队到OTL,其中每一个ONU具体使用某个时隙,由OTL统一分配、控制,这样可以避免分组在ODN处发生碰撞。在EPON中各ONU之间不能直接通信,必须通过OTL才能通信。与下行方向不同,在上行方向上数据的传输则是遵循点到点的方式发送。
对于以太网技术而言,PON是一个新的媒质IEEE802.3标准定义了新的物理层。而对以太网MAC层以及MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON是IEEE802.3ah标准的一部分。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。由于EPON點对多点的物理拓扑与现有的以太网有很大的不同,EFM小组在强调尽量少的增加操作以保持同现有802.3兼容以外,还规定所有由于P2MP而与802.3的背离都是合法的。事实上,EPON在体系结构上对802.3并没有很大的变动,EPON的体系结构与OSI参考模型的对照关系如图4。EPON的分层模型仍由物理层(HEY)、媒质无关接口和数据链路层(DataLink)构成。另外,EPON在物理层上相对其它的千兆以太网增加了前向纠错层(FEC),数据链路层由调和(Rs)子层、MAC子层、MAC控制子层、OAM子层和MAC客户子层(如桥接,LLC等)。其中OAM子层是可选的,并且由于EFON是点对多点的物理拓扑,特有的MPCP(多点控制协议)就是使这种拓扑结构能够适用于现有以太网的一种控制机制。考虑到P2 (点到多点),EFM小组对现有802.3分层功能的主要改动就集中在MAC控制子层,加上多点控制协议(MPCP)和OAM功能控制子层,而其中的重点又是多点控制协议(MPCP)。
总之,EPON技术的优势是明显的,是面向未来的技术。作为一种先进的全业务接人建设方式,运营商和他们所服务的用户可以说是各得其所。用户享受到高质量的全业务服务;而运营商可以大幅度降低网络建设成本,还能够有效地简化网络维护管理。信息高速时代,EPON技术具有更为广泛的应用空间,网络世界信息服务触手可及。