EPON技術(shù)分析

　　1、EPON技術(shù)簡介

　　EPON技術(shù)由IEEE 802.3 EFM工作組進行標準化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作組發(fā)布了EPON標準——IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005標準)。在該標準中將以太網(wǎng)和PON技術(shù)相結(jié)合，在無源光網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，定義了一種新的、應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的物理層(主要是光接口)規(guī)范和擴展的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，以實現(xiàn)在點到多點的PON中以太網(wǎng)幀的TDM接入。此外，EPON還定義了一種運行、維護和管理(OAM)機制，以實現(xiàn)必要的運行管理和維護功能。EPON系統(tǒng)的協(xié)議參考模型如圖1所示。

　　圖1　EPON系統(tǒng)的協(xié)議參考模型

　　在物理層，IEEE 802.3-2005規(guī)定采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490 nm，上行1310 nm)實現(xiàn)單纖雙向傳輸，同時定義了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D兩種PON光接口，分別支持10 km和20 km的最大距離傳輸。在物理編碼子層，EPON系統(tǒng)繼承了吉比特以太網(wǎng)的原有標準，采用8B/10B線路編碼和標準的上下行對稱1 Gbit/s數(shù)據(jù)速率(線路速率為1.25 Gbit/s)。

　　在數(shù)據(jù)鏈路層，多點MAC控制協(xié)議(MPCP)的功能是在一個點到多點的EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真，支持點到多點網(wǎng)絡(luò)中多個MAC客戶層實體，并支持對額外MAC的控制功能。圖1示意了EPON協(xié)議參考模型及多點MAC控制協(xié)議的位置。MPCP主要處理ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊，多個ONU之間上行傳輸資源的分配、動態(tài)帶寬分配，統(tǒng)計復(fù)用的ONU本地擁塞狀態(tài)的匯報等。

　　利用其下行廣播的傳輸方式，EPON定義了廣播LLID(LLID=0xFF)作為單拷貝廣播(SCB)信道，用于高效傳輸下行視頻廣播/組播業(yè)務(wù)。EPON還提供了一種可選的OAM功能，提供一種諸如遠端故障指示和遠端環(huán)回控制等管理鏈路的運行機制，用于管理、測試和診斷已激活OAM功能的鏈路。此外，IEEE 802.3-2005還定義了特定的機構(gòu)擴展機制，以實現(xiàn)對OAM功能的擴展，并用于其他鏈路層或高層應(yīng)用的遠程管理和控制。

　　相對于BPON和GPON，EPON協(xié)議簡單，對光收發(fā)模塊技術(shù)指標要求低，因此系統(tǒng)成本較低。另外，它繼承了以太網(wǎng)的可擴展性強、對IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)適配效率高等優(yōu)點，同時支持高速Internet接入、語音、IPTV、TDM專線甚至CATV等多種業(yè)務(wù)綜合接入，并具有很好的QoS保證和組播業(yè)務(wù)支持能力，是目前建設(shè)高質(zhì)量接入網(wǎng)的重要備選技術(shù)之一。

　　2、EPON技術(shù)現(xiàn)狀

　　自EFMA(Ethernet First Mile Alliance，第一公里以太網(wǎng)聯(lián)盟)在2004年6月發(fā)布EPON技術(shù)規(guī)范IEEE 802.3 ah以來，EPON技術(shù)得到快速發(fā)展，目前相關(guān)的芯片和設(shè)備均已基本成熟，并有較大規(guī)模的應(yīng)用。在日本，NTT、KDDI、YahooBB等運營商從2004年開始部署EPON，采用FTTH、FTTB/C+VDSL/ADSL2+等多種組網(wǎng)方式，為用戶提供高帶寬互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。目前，日本市場上已經(jīng)部署了超過500萬線的EPON設(shè)備，而且每月新增的FTTH用戶數(shù)已經(jīng)超過了DSL用戶。在韓國，KT也在2005年左右開始EPON的商用部署，并在2006年一次性采購了80萬線EPON設(shè)備，估計目前韓國的EPON規(guī)模也已超過 100萬線。國內(nèi)運營商非?？春肊PON的應(yīng)用前景，紛紛開展現(xiàn)場試驗，2006年，國內(nèi)的EPON市場規(guī)模已達到10萬線左右。

　　目前，EPON技術(shù)已經(jīng)成熟，主要體現(xiàn)在以下方面：經(jīng)過各標準化組織、設(shè)備和芯片制造商、運營商的共同努力，EPON商用芯片和光模塊已經(jīng)成熟，在中國電信的主導(dǎo)下，已經(jīng)實現(xiàn)了EPON芯片級和系統(tǒng)級的互通測試;EPON產(chǎn)業(yè)鏈也在進一步成熟，形成了良性的市場競爭格局，設(shè)備成本進一步下降，已達到規(guī)模商用水平。

　　3、EPON技術(shù)的應(yīng)用

　　綜合考慮EPON的技術(shù)特點、成熟度、投資成本、業(yè)務(wù)需求、市場競爭等多方面的因素，基于EPON的FTTx系統(tǒng)近期主要應(yīng)用于以下場景。

　　3.1　公眾客戶綜合接入

　　對于公眾用戶來說，可以采用FTTH和FTTB/C/Cab等應(yīng)用模式。

　　●FTTH應(yīng)用

　　ONU直接安裝在用戶家中，業(yè)務(wù)的接入可以采取兩種方案，如圖2所示。

　　圖2　公眾客戶FTTH應(yīng)用模式

　　方案一：ONU提供FE、POTS、CATV等用戶接口(圖2中的家庭1、2)。

　　方案二：ONU提供FE接口，下掛家庭網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)接入(圖2中的家庭3、4)。

　　●FTTN/B/C/Cab應(yīng)用

　　ONU安裝在樓層/設(shè)備間的綜合機柜內(nèi)，可以采取4種方案實現(xiàn)業(yè)務(wù)接入，如圖3所 示。

　　圖3　公眾客戶FTTN/B/C/Cab應(yīng)用模式

　　方案一：ONU提供FE、POTS、CATV等用戶接口，可采用多用戶ONU或?qū)⒍鄠€單用戶ONU集中放置。

　　方案二：ONU下掛Mini-DSLAM，提供數(shù)據(jù)接入，可通過家庭網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)綜合接入。

　　方案三：ONU下掛IAD、二層以太網(wǎng)交換機，通過IAD、二層交換機實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。

　　方案四：ONU下掛小型AG，通過AG實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。

　　3.2　大客戶、商業(yè)客戶綜合接入

　　對于商業(yè)用戶，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求和用戶規(guī)模的不同，采取不同的實施模式，如FTTO、FTTB或FTTC。根據(jù)實施模式、接入方式的不同，可以采取5種實施方案，如圖4所示。

　　圖4　大客戶、商業(yè)客戶應(yīng)用模式

　　方案一：ONU提供FE、POTS等用戶接口，可采用FTTO模式。

　　方案二：ONU下掛Mini-DSLAM，提供數(shù)據(jù)接入，可采用FTTB/C模式。

　　方案三：ONU下掛PBX交換機或路由器等設(shè)備，提供專線接入，可采用FTTO模式。

　　方案四：ONU下掛IAD、二層以太網(wǎng)交換機，通過IAD、二層交換機實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入，可采用FTTO或FTTB/C模式。

　　方案五：ONU下掛小型AG，通過AG實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入，可采用FTTO/B/C模式。

　　3.3　“全球眼”等高帶寬接入

　　“全球眼”等對帶寬(特別是上行帶寬)要求比較高的應(yīng)用可以采用EPON作為接入手段，具體組網(wǎng)方式如圖5所示。PON替代了原來模擬組網(wǎng)方案中的二/三層交換機，同時還節(jié)省大量的光纖收發(fā)器，并且不需要視頻光端機設(shè)備。

　　圖5　PON在視頻監(jiān)控全數(shù)字方式中的應(yīng)用

　　3.4　村村通接入

　　在光纖資源短缺的情況下，如村村通工程中，可采用多級分光且分光功率不等的光分路器方案，即在只有一芯或幾芯光纜資源的情況下采用功率不等光分路器逐點匯聚，如圖6所示。

　　圖6　PON在村村通接入中的應(yīng)用