EPON技术及工作原理

EPON技术工作原理及应用

1.1 PON技术发展

光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。

图1 PON的两个主要标准体系

APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。

为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps速率的EPON系统也常被称为GEPON。100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。 EPON是几种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由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbps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公里的解决方案。

在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用

户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时

在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU)与

光线路终端(OLT)之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用

成熟的全双工以太技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰

撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802.1p来提

供与APON/GPON类似的QoS。

在EFMA提出EPON概念的同时，FSAN又提出了GPON，FSAN与ITU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1.25Gbps和2.5Gbps下行速率，和155M、622M、1.25Gbps、

2.5Gbps几种上行速率，并具有较强的OAM功能。如果不考虑EPON可以看得到的不久将

提升到10Gbps速率（10G以太网已经成熟），当前在高速率和支持多业务方面，GPON有优

势，但技术的复杂和成本目前要高于EPON，产品的成熟性也逊于EPON。

光纤接入从90年代初就走上了舞台，总的说来是一种“说得多，做得少”的技术。PON系

统无疑是其中佼佼者，EPON与GPON，两种技术各有千秋，无论是EPON技术还是GPON技术，

其应用在很大程度上决定于光纤接入成本的快速降低和业务需求，而价格则是最核心因素，

ADSL的发展就充分证明了这一点。

实现全光纤的FTTH是宽带接入的发展方向，但是实现全部的光纤接入，需要一个过程。设

备、光纤、工程成本和应用的业务需求，都是其广泛推广与使用的关键因素。第一步从FTTB

开始，充分利用PON的技术，和现有的以太网的优势（成本底、使用广），然后逐步过渡到

FTTH是一条比较合理的选择。

1.2 EPON的基本原理

与其它PON技术一样，EPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、

语音和视频的全业务接入的目的，主要由OLT、ODN、ONU三个部分构成，如下图2。

图2：EPON的网络结构

其中OLT作为整个网络/节点的核心和主导部分，完成ONU注册和管理、全网的同步

和管理以及协议的转换、与上联网络之间的通信等功能；

ONU作为用户端设备在整个网络中属于从属部分，完成与OLT之间的正常通信并为终

端用户提供不同的应用端口；

ODN在网络中的定义为从OLT－ONU的线路部分，包括光缆、配线部分以及分光器

（Splitter）全部为无源器件，是整个网络信号传输的载体。其中光缆部分选用G.652、G.657

系列的全部型号光纤，分光器可以从1:2－1:32可选（1:64的分光器因成本原因基本上在现

网上没进行使用，OLT到ONU之间的传输距离一般10km-20km,原则上是10KM用1:32的

分光器，20KM用1:16,因为分光器分光比例越高，光衰耗越大。OLT（Optical Line Terminal）

放在中心机房，ONU（Optical Network Unit）放在用户设备端附近或与其合为一体。OND

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。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，

下行波长：1490nm，另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长，来传递模拟电视信

号）。

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（PON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1 Gbps和

10Gbps的以太接口，可以支持WDM传输。OLT还支持ATM、FR以及OC3／12／48／192

等速率的SONET的连接。如果需要支持传统的TDM话音，普通电话线（POTS）和其他类

型的TDM通信（T1／E1）可以被复用连接到出接口，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。OLT

根据需要可以配置多块OLC（Optical Line Card），OLC与多个ONU通过POS（无源分光器）

连接，POS是一个简单设备，它不需要电源，可以置于相对宽松的环境中，一般一个POS

的分光比为8、16、32、64，并可以多级连接，一个OLT PON端口下最多可以连接的ONU

数量与设备密切相关，一般是固定的。在EPON中系统，OLT到ONU间的距离最大可达20km。

在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT，采用广播方式，通过

ODN中的1：N无源分光器分配到PON上的所有ONU单元。在上行方向，来自各个ONU

的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1：N无源分光器耦合到同一根光纤，最终送到

位于局端OLT接收端。

根据ONU在所处位置的不同，EPON的应用模式又可分为FTTC（光纤到路边）、FTTB（光

纤到大楼）、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家(FTTH)等多种类型。

在FTTC结构中，ONU放置在路边或电线杆的分线盒边，从ONU到各个用户之间采用双绞

线铜缆；传送宽带图像业务，则采用同轴电缆。FTTC的主要特点之一是到用户家里面部分

仍可采用现有的铜缆设施，可以推迟入户的光纤投资。从目前来看，FTTC …… 此处隐藏：3106字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……