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EPON技术浅析及应用
1引言随着电信市场竞争的日益激烈，现有的以铜缆为传输介质、基于非对称数字用户线(ADSL)技术为基础的宽带接入建设模式将不能适应未来开展高清视频、安全监控等高速率带宽业务的需求。“光进铜退”作为实施网络转型和固网宽带化的有效措施，在提高接入带宽，提升网络对业务的支撑能力，增强运营商的核心竞争能力方面将发挥重要作用。作为接入网新技术，基于以太网技术的无源光网络(EPON)有效缓解了当前铜缆被盗严重、价格上涨较快、建设成本不断增加的状况。
2EPON技术介绍
2.1EPON概述
IEEE802．3ah工作小组从11月开始进行基于以太网的无源光网络（EPON）的标准化工作。
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。
2.2EPON结构原理
一个典型的EthernetoverPON系统由OLT、ONU、POS（ODN）组成。其系统结构如图2-1所示。
图2-1EPON系统结构图
OLT（OpticalLineTerminal）放在中心机房，ONU（OpticalNetworkUnit）放在网络接口单元附近或与其合为一体。POS（PassiveOpticalSplitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。
OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口。根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个Gbit／s和10Gbit／s的以太接口，支持WDM传输。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的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。
POS是无源光纤分支器，连接OLT和ONU的无源设备，实现分发下行数据、集中上行数据的功能，由于是无源操作，环境适应能力强，维护简单，POS的分支数一般为2、4、8、16，可进行多级级联。
在EPON中，OLT到ONU间的距离最大可达20km，如果使用光纤放大器（有源中继器），距离还可以扩展。ONU支持传统的TDM协议，通过支持E1接口来实现传统TDM话音接入。
EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。ITU-T定义的TDMPON允许采用双纤，但现实中很少采用。波长分配方案普遍遵循ITU-TG.983.3标准。如图2-2所示。
图2-2EPON波长分配方案
EPON下行数据以变长信息包的`形式从OLT下行广播到多个ONU，依据是IEEE802.3协议，信息包的长度最长为1518字节。每个信息包带有一个EPON包头，惟一标识该信息包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3的。也可标示为广播信息包发给所有ONU的或发给特定的ONU组的。当数据到达ONU时，ONU通过地址匹配，接受并识别发给它的信息包，丢弃发给其他ONU的信息包。例如，ONU-1接收信息包1、2、3，但只将信息包1传输给最终用户1。如图2-3所示。
图2-3EPON下行工作原理
EPON上行数据传输采用时分复用技术，每个ONU上行数据分配一个专用时隙，使得在数据汇合到公共光纤的时候，从ONU来的信息包不会互相干扰。例如，ONU-1信息包在第一个时间间隙传输，ONU-2信息包在第二个非重叠的时间间隙传输，而ONU-3信息包在第三个非重叠的时间间隙传输。
图2-4EPON上行工作原理
2.3EPON技术优势
EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率目前可达到10Gb/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽10Gb/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。由于以太网的广泛应用，EPON一经出现就受到了众多设备厂商的青睐。EPON技术与APON、GPON技术相比有众多优势，见表2-1所示。
技术种类APONEPONGPON
特点ATM内核Ethernet内核GFP或者ATM
QOS高低高
成本（相对）高低不详
带宽中高高
成熟度高高中
其它无无供货厂家太少
表2-1EPON技术与APON、GPON技术比较
3目前应用
利用EPON技术是实现FTTN（光纤到节点）的有效网络解决方案，根据目前各运营商对于信息化的需求来看，大致可分为小区、工业区和边远地区几种接入方式，下面将逐一进行分析。
3.1在小区接入中的应用
在小区接入中，ONU可设置在用户端（FTTH）或楼道（FTTB），光分路器可设置在楼道或小区机房。
对于FTTH模式，由于用户数不确定，为了提高设备的利用率、降低成本及方便维护，光分路器的设置应相对集中，采用一级分光，可选择在小区机房或者小区内的光交接箱。采用这种方式建设，无论用户数多或少，设备的利用率都是最大化的，但是用户数较多时对接入光缆的需求量相对较大。网络结构如图3-1所示。
图3-1光纤在小区介入中的应用
对于FTTB模式，ONU设置在楼道，一般需要配合楼道交换机进行业务的接入，光分路器的设置建议与FTTH方式相同。
3.2在工业区接入中的应用
工业区一般均为企业用户，建议将ONU设置在企业的接入机房，结合其内部交换机完成各类业务的接入。这种模式类似于小区接入中的FTTB模式，建议在工业区所属区域设置合适的接入汇聚节点，将OLT放置在接入汇聚节点；在工业区范围内，可采用树型结构，沿着主干道选择合适的点（机房或光交接箱）放置一级光分路器，再根据企业的分布情况布设二级分路器和ONU，以最大限度地节省光缆。网络结构如图3-2所示。
图3-2光纤在工业区接入中的应用
考虑到分路器的多级设置，每个分路器将覆盖一定范围内的企业用户，因此建议多设置光交接箱。若无法设置较多的光交接箱，则建议增大光缆芯数，便于未来大量企业的接入。此外，如果需要采用EPON的环路保护，则需要将从汇聚点引出的骨干光纤以成环方式建设。
3.3在边远地区接入中的应用
对于距离已有传输接入点较远、用户相对集中的边远地区，采用EPON技术将能够很好地发挥其技术优势。将OLT设置在汇聚节点，在用户集中的区域设置光分路器，ONU设置在用户接入点，利用ONU丰富的接口就可以利用极少量的光缆解决众多用户的各类业务需求。网络结构如图3-3所示。
图3-3光纤边远地区接入中的应用
这种模式适用于各运营商的信息化村通接入，将OLT设置在接入汇聚节点，光分路器放置在需要重点接入的区域，就可以在只占用2芯接入层光缆的情况下解决多个乡镇、村庄的语音和信息化接入。不过，考虑到EPON的接入距离一般在20km以内，如果需要大范围地使用EPON接入，则需要将OLT的位置往用户侧靠近，因此需要设置多个接入汇聚节点。
4结束语
尽管EPON技术仍存在着诸如资源管理、设备维护等问题，但我们有理由相信，随着技术的不断成熟，设备价格的不断下降EPON技术定会在未来高速信息化建设中发挥巨大的作用。
可以预见，通信接入网领域将出现完全基于广泛使用的光纤和以太网技术的设备。这种基于以太网的光传输结构将会成为在单一网络中捆绑传输话音、数据和图像业务（即三网合一）的主要方式。同时，这一技术会产生新的合作和战略伙伴，内容提供商、业务提供商、网络运营商和设备制造商都将使用EthernetPON这种前所未有的方式传输通信业务。
参考文献
1 陈洁.PON技术标准的发展和演进[J].电信技术,,(9):15-18.
2 陈雪.无源光网络技术[M].北京:北京邮电出版社,
3 阎德升等.EPON——新一代宽带光接入技术与应用[M].北京:机械工业出版社,.
4 EPON技术应用探讨[EB/OL].
浅谈EPON技术及其发展论文
摘要:FTTH技术以及利用快速发展,已经经成为国际规模内的技术热门,中国电信运营商也踊跃投入到EPON的实验以及建设,通过运营商的“光进铜退”建设思路,在综合布线领域中,EPON技术正在逐渐接替传统铜缆技术利用,通过对于EPON技术的介绍及其发展利用,使咱们更为了解EPON和在智能化系统中的利用。
症结词:EPON、ONU、OLT、光分路器、技术工作原理、技术优势、建设模式
跟着时期的发展,人们对于带宽需求的不断增添,对于于通讯领域而言,光纤作为接入的承载介质已经成为必然趋势,其不受电磁干扰、雷电的困扰,信号质量好,保护工作小,传输距离远等特色无比合适通讯系统,跟着最近几年来传输网的迅猛发展,从传统的SDH到多业务MSTP平台,和最近迅猛发展起来的基于MPLS-TP的传输网络技术,传输带宽、速率、多业务特性都患上到了快速的发展,因而,EPON技术的发生就成为了通讯系统领域发展的必然趋势。
1、甚么是EPON
甚么是EPON?EPON(Ethernet Passive Optical Network)是PON技术中最新的1种,由IEEE八0二.三 EFM(Ethernet for the First Mile)提出。EPON技术采取点到多点网络结构、无源光纤传输方式,是1种能够提供多种综合业务的宽带接入技术。其典型机构为树形结构,如下图所示,主要由终端(OLT)、光分配网络(ODN)、光网络单元(ONU)3部份组成。
EPON网络结构
OLT位于网络侧,放在中心机房,完成业务汇聚处理、ONU接入节制、带宽分配管理、保护管理、系统监控等功能。ONU位于用户端,完成用户综合业务的接入(数据、语音、IPTV等),依据ONU的类型,可以分别放置在路边、楼道、家庭,形成FTTC、FTTB、FTTH等典型利用。ODN全体由无源光分路器组成,使患上网络布放更为灵便、无需机房以及电源,节省人工保护本钱。
2、EPON技术工作原理
EPON技术采取WDM技术,实现单纤双向传输,下行采取一四九0nm波长,上行采取一三一0nm波长,如果集成CATV播送电视业务,则可以在下行方向增添一五五0你们波上进行波分复用。
EPON下行传输方式-播送方式(TDM)
EPON上行传输方式-TDMA
EPON基本工作原理
EPON基本工作原理(结合播送电视业务)
3、EPON技术优势
尽管目前EPON的接入本钱适中,然而综合EPON可达一.二五gbit/s的上下行相等的高带宽,且跟着一0g以太技术的成熟,最大速度可达一0gb/s;可以支撑一0km以及二0km两种最大传输距离,而adsl只能笼盖半径为五km的区域,且最高速率只有八mbps,且在实际环境中要遭到路线、距离等许多因素的制约;光纤传输质量高、可靠性高、抗电磁干扰的许多特机能够实现带宽的动态分配。结合这些机能,EPON的性价比是无比拥有竞争性的,在与其他宽带接入技术(如adsl二、vdsl、lan等)的竞争中能显示出更充沛的优势。
一、业务能力提供优势
从上图可以患上知:
(一)EPON技术通过优秀的带宽提供能力,可以轻松知足Multi Play所需的带宽,消除接入网的带宽瓶颈问题。
(二)PON系统可以通过WDM方式将CATV/DTV等业务合并到系统中统1承载,真正实现“1纤入户,业务全开”。
二、本钱优势
EPON方式与P二P方式的材料占用对照
从上图可以患上知:采取EPON方式,比采取P二P方式可节俭大量的光纤资源以及光模块数量,从而节俭了大量的本钱投资。
三、保护优势
从上图可以看到:
(一)EPON属于无源光学网,网络中无有源电子器件,这象征着保护本钱将显着降低。
(二)因为网络组件数量少,因而故障点也将相应减少,进而运营支出也会最大程度地降低。
4、EPON建设模式分析
从上图可以看到:
(一)对于于高端居民用户,为创立运营商品牌形象需要,建议采取FTTH技术;
(二)对于于新增普通居民小区,为节制本钱,建议采取FTTB LAN技术;
(三)对于于原有用户提速改造,为充沛应用原有资源,建议采取FTTN DSL技术;
(四)对于于郊区以及农村信息化,为节制本钱以及防盗问题,建议采取FTTH DSL技术;
(五)此外还有对于于办公楼来讲的FTTO技术以及在视频接入技术中的利用等。
(1)FTTH建设模式
ONU直接放在用户家里,业务的接入可采取两种方案。
(一)ONU提供FE、POTS、CATV视频接口等用户接口;
(二)ONU提供FE接口,下挂家庭网关实现接入。
(2)FTTB/FTTN建设模式
ONU安装在楼层装备间综合机柜/网络箱内,业务的`接入可以采用四种方案。
(一)ONU提供FE、POTS、CATV视频接口等用户接口,采取多用户ONU集中放置;
(二)ONU下挂Mini-DSLAM,提供数据接入;
(三)ONU下挂IAD、2层以太网交流机,通过IAD、L二交流机实现综合业务接入;
(四)ONU下挂小型AG,通过AG实现综合业务接入。
(3)FTTO建设模式
商业用户的综合接入可以依据业务需求、用户范围的不同,采用不同的施行模式:如FTTO。依据施行模式、接入方式的不同,运营商可以采用五种施行方案。
(一)ONU提供FE、POTS等用户接口,可施行FTTO模式;
(二)ONU下挂Mini-DSLAM,提供数据接入;
(三)ONU下挂PBX交流机或者路由器等装备,提供专线接入,可施行FTTO模式;
(四)ONU下挂IAD、2层以太网交流机,通过IAD、L二交流机实现综合业务接入
(五)ONU下挂小型AG,通过AG实现综合业务接入。
(4)EPON技术在视频监控技术中的利用
跟着技术的发展,EPON技术正在逐渐的运用到视频监控技术中,比如说城市动态治安监控系统、全世界眼监控系统等。
5、收场语
跟着时间的推移,技术的发展和EOPN技术本身的优势,相信EPON技术会在通讯系统建设中大显身手,同时因为TCP/IP协定在智能化领域中的普及化,和新技术新知识的不断涌现,相信EPON技术终究不单单只在通讯领域中蛟龙得水,终究会逐渐运用到智能化系统中的各个子系统,为智能化领域中的新技术、新产品的出生起到推波助澜的作用。
摘要：互联网信息技术的飞速发展，极大制约了有线电视网络的发展与应用，因此，为提高有线电视网络在市场上的竞争力，国内部分地区已经开始了“有线电视网络+宽带网络”的模式，而在建设宽带网络的同时，EPON技术亦得到了良好发展。本文简要介绍了EPON技术的概念，之后重点分析了EPON技术在有线电视网络上建设宽带网络的应用，并提出几点具有科学性、可形性的应用建议方案。
关键词：EPON技术；有线电视；宽带；网络
虽然互联网信息技术已经成为民众的第一选择，制约了有线电视网络的发展及应用，但其依然是我国用户群众基数最大的网络之一。因此，作为我国最重要的网络系统组成成分之一，目前，有线电视网络在提升专业技术应用的基础上，展开了建设宽带网络的方案，逐渐改善与增添了更多基础功能。对此，基于满足更多用户的体验需求，本文将对EPON技术在有线电视网络宽带建设中的应用方案进行研究与分析。
1EPON技术的概述
EPON技术，其实际上也是无源光网络技术，通常被应用于网络接入时的技术。具体来说，便是一点对多点的光纤传送与接收技术，其上行是多地址方式，而下行便是传统意义上的广播方式。应用EPON技术所组成的网络是多样化的，是根据用户选择进行建设的，比如树状型、星星型等。而其技术也较简单化，只需要技术人员在光分支的节点上，设置好光分路器即可，此种方式能够有效节省光缆资源，实现信息资源共享目标。如今，我国最常使用的'网络接入技术有两种，第一种是ATM-PON技术（简称为APON技术，是一种基于ATM上的无源光网络技术），以及Ethernet-PIN（简称为EPON技术，其是一种以太网为基石的无源光网络技术）[1]，而第二种技术便是有线电视网络在宽带建设中的第一选择。我国的EPON技术，是由光线路终端、分路器、以及光网络单元所构成的，选择的是树型拓扑结构模式。光线路终端通常会被设置在网络中心的局端，其重点负责分配与控制信道链接工作，且同时具有实时监督与维修管理作用。光网络单元则是被设置于用户端口，是由分路器将其与光线路终端联结起来的，从而构成了一个最基本的完整网络系统。与传统的光线带宽相较而言，EPON技术具有双向传输的特点，能够实现上信号与下信号不同波长传输的目标，因此，其普遍被应用于有限电视网络宽带建设的工作中。
由于有线电视网络的局限性日益凸显，因此，越来越多地区开始在其基础上，通过EPON技术建设宽带网络，其中有两种主要方式：第一，技术人员直接把EPON网络接入有线电视网络，即EPON-HFC宽带网络建设；第二，EPON+C-Switch网络建设，其详细的建设方案如下。
2.1EPON-HFC宽带网络建设
国内现存的有线电视网络是HFC网络，其与EPON网络有着相同之处，即皆是一点对多点的树型结构，因而在利用EPON技术建设宽带网络时，技术人员只需要把下行光信号发送到中心前端，并设置一个光线路终端装置。其次需要在光节点的部位设置光网络单元，然后在网络结构上安装一个1310/1490/1550纳米的波分复用器，如此一来，便能够在不对有线电视信号传输造成影响的基础上，扩大网络干线的数据，从而接入宽带网络信号，其带宽最多可达到1000M以上，极大满足了家庭宽带网络的运营需求。虽然将EPON网络直接接入有线电视网络的方式看上去很简单，但在其建设过程中仍然会遭遇到许多复杂的问题，而在此方案中的用户侧同缆共享，所引发的上行带宽问题，也并未得出一个有效的解决方法。此外，在利用EPON技术接入宽带网络时，是否会对现存有线电视网络造成不良影响，亦是值得我们深思的。但随着科学技术的发展，此种方案不仅变成了一个既简单又具有可行性的建设措施，而且在促进网络融合方面也起到了积极的促进作用。目前，有些地区利用EPON-HFC技术对有线电视进行改造，并用此技术建设宽带网络，形成了基于IP的无源光网络[2]，便可以看出此效果是不错的。例如，山东德州地区在对有线电视网络进行改造时，便是在其先前的HFC网络基础上，在其上行通道与下行通道上分别搭建了两条光缆，用于传输上下行信号。其中，之前建好的第一根网线，主要负责数字电视广播信号的传输工作，而后建成的网线则是负责EPON网络信息的传送工作，不但完美保留了原有的数字信号前端，而且满足了宽带网络建设条件，因此，越来越多用户开始选择较方便的有线电视宽带。
2.2EPON+C-Switch宽带网络建设
虽然EPON-HFC宽带网络建设方案的经济成本较低，也能在最短时间内形成一个完整的宽带网络，但其却有一个不可回避的难题，即EPON-HFC宽带网络无法从根本上实现网络融合的建设目的，并且其带宽问题亦是一个亟待解决的难题，因此，基于上述种种原因，我国部分地区在对有线电视网络进行改造与创新时，开始逐步尝试采用建设EPON+C-Switch宽带网络的方案，而其在实际运用中主要有下述三种类型：一纤三波、二纤三波（1550纳米模拟光发）、以及二纤三波（1310纳米模拟光发）[3]。这些方案皆是以光纤数量与模拟光发长度进行区分，在第一种建设方案中，技术人员无需再重新建立新的光纤，而是只需要在有线电视网络基础上，利用宽带网络中的分光器和家庭中有线电视的光接收机，将有线电视、数字电视以及宽带网络进行同步传输。这可以说是一纤多用的建设方案，节省了不少的光纤使用量，从而降低了有线电视网络宽带建设的经济成本。其余两种建设方案，是在HFC网络基础上，建立一个全新的宽带光纤网络，因此，其建设成本相对更高。一般而言，所应用的光纤数量不同，便会呈现出不一样的建设效果，但实际上大体还是可以分为1550nm模拟光发、1310nm模拟光发这两种类型。另外，用户在选择建设EPON+C-Switch宽带网络时，可以根据实际需求，选取最适合自己的网络接入方式，比如：过分配器方式，其是指在用户的有线电视网络中安置一个分配器，将RF信号重新分配后再接入，但不会改变其宽带网络信号的数据重量与传输能力；后分配方式，则是指用户的有线电视网络中安装D-box系统，通过交换机接收多路数据线，并将多个房间的CATV信号接入，同时不会影响到宽带信号的传输等。
3结语
总而言之，随着互联网信息科学技术的过快发展，有线电视网络承受着越来越多的发展压力，也面对着更多的挑战与机遇。因此，为提高其核心竞争力，技术人员可以在现存HFC网络基础上建设宽带网络，而EPON技术不但发展成熟，投入成本相对较低，且可以在很大程度上满足宽带网络建设条件，对此，便需要在深入了解EPON技术的原理后，从专业性与科学性角度出发，进一步做好中心系统各网络层的建设方案，提高宽带网络建设效果。
参考文献：
[1]袁建.有线电视网络中的EPON技术应用分析[J].中国新通信,(14).
[2]张建军.有线电视通信中EPON技术应用研究[J].技术与市场,2018(4).
[3]刘强.EPON技术在有线电视网络中的应用分析[J].科技展望,(36).
EPON宽带接入网DBA技术的研究
本文介绍了无源光网络(PON)系统框架体系,重点对目前正在进行研究的EPON宽带接入网的'几种动态带宽分配算法(DBA),进行了对比分析,最后讨论了EPON网络技术的发展和进一步的研究工作.
作 者：帅千钧 李鉴增 SHUAI Qian-jun LI Jian-zeng 作者单位：中国传媒大学,信息工程学院,北京100024 刊 名：中国传媒大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF COMMUNICATION UNIVERSITY OF CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 17(1) 分类号：N945.2 关键词：EPON TDM DBA MPCP QoS★ 蓝牙技术的应用
