EPON技术在开滦家庭宽带网络中的应用

摘 要：　叙述基于Ethernet的无源光网络，总结目前的FTTx技术，简要叙述EPON的工作原理和技术优势。针对开滦集团家庭宽带目前存在的问题，提出将EPON应用于小区的方案，FTTB+DSL方式是比较合理的选择，这种接入方式的建设成本与ADSL方式成本基本相同，但系统效率得到明显提高，可以实现逐渐替代ADSL的接入方式。

关键词：　小区改造；EPON；FTTB+DSL；家庭宽带应用

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110128-02

0　前言

开滦通信网络，是为开滦集团办公和职工家庭提供信息服务的煤炭专用通信网络。近年来，互联网的应用越来越广泛，网上的信息越来越丰富，更多的人开始使用互联网，使得对互联网的要求也越来越高。此次改造的凤东小区有15栋住宅楼，用户相对集中，原来采用大对数主干通信电缆实现电话及宽带的应用，由于主干电缆使用时间较长，老化现象严重，加之在几次市政工程中电缆受到影响多次进行改接，中间接头较多，目前的坏线率在10%以上，影响各项业务的开展，重新布放电缆成本较高，也不符合目前光进铜退的趋势，而且现有用户对于宽带数据业务的需求增长很快，更多的用户开始体验和使用这些宽带的新业务：大型3D网游、在线视频播放、视频聊天互动和IPTV等，这些新业务的迅猛发展，使用户对带宽的需求由原来的一兆上升为四兆，甚至十兆、二十兆。但是目前的宽带技术已经无法满足这种互联网新业务对的带宽需求，在这种条件下，EPON技术以其技术成熟、结构简单、成本低廉而在城域/接入网中大量应用，为重新设计开滦家庭宽带网络提供了新的技术支持。

本文对开滦凤东小区家庭宽带网的现状、业务需求进行了分析，并分析了凤东小区宽带网目前存在的问题。结合EPON技术的理念和方法，提出了新的优化改造方案和解决办法。

1　EPON技术的基本原理

EPON技术是几种最佳的技术和网络结构的结合，它采用点到多点的结构、无源光纤传输方式，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。EPON在保留传统以太网体系结构的基础上定义了新的应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范、MAC多点控制协议（MPCP）以及运营维护和管理（OAM）机制，以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入。它同时具备了以太网和PON的优点，已经成为光接入网领域中的热门技术。

一套典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成。各个网络单元功能如下：

1.1　OLT（Optical　Line　Terminal）

在一个EPON系统中，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供物理的光纤接口。它是EPON系统的核心部件，OLT根据IEEE802.3协议将数据以可变长度的数据包广播给所有的ONU，每一个数据包携带一个有传输目的地址标识的信头，标识指定该数据包是发给ONU-1、ONU-2还是ONU-3的，也可标识为广播信息包发给所有ONU或发给特定的ONU组。当数据到达时，ONU通过标识地址配对，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、ONU-2、ONU-3都接收信息包2，但只有ONU-2将信息包2传输给USER-2。如下图所示。

OLT是EPON的核心部分，其主要完成以下功能：以广播方式向ONU发送以太网数据包；发起并控制测距过程，并记录测距信息；发起并控制ONU功率控制；为ONU分配带宽支持EPON系统的统一网管。

1.2　ONU（Optical　Network　Unit）

ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口，它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的网路终端是光接口，而其用户端是电接口。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。

ONU的主要作用是：选择接收OLT发送的广播数据；响应OLT发出的测距及功率控制命令，并根据命令做出调整；提供多种业务接口，对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT配备的发送窗口中向上行方向发送。

1.3　POS（Passive　Optical　Splitter）

POS叫做无源光纤分路器，是在OLT和ONU中间的无源连接设备。它的作用是集中和分发上、下行数据。无源分路器的分配非常灵活。一般无源光纤分路器的分线率为8、16、32或64，并可以进行多级连接。

2　应用分析

EPON的接入方式目前有FTTH、FTTB+LAN、FTTB+DSL、FTTO、FTTC等模式，经过比较分析FTTB+DSL方式比较适合凤东小区的现状，FTTH方式投资过高，FTTB+LAN方式需重新布放网线，因为小区楼内所有用户的电话线刚刚进行过更换，所以采用FTTB+DSL方式最为实际。此次改造采用中兴的EPON设备，OLT设备为ZXA10　C220一台：提供4个远程EPON口，2电2光上联IP口；ZXECS　IBX1000一台，提供PSTN1000线的接入，该设备放置在信控中心通信机房，由通信机房布放12芯光缆至凤东小区原电缆交接箱位置，在原交接箱位置旁安装室外机柜，将ONU设备放入机柜中，ONU设备采用中兴的9806H，9806H是一款提供ADSL或VDSL用户线路的调制解调、多种宽带业务综合接入功能的一体化设备。可以满配4块用户板，可最多支持96路ADSL2/2+POTS用户。适合ONU节点、宅区、企业等小容量接入的应用。

整体设备的供电由凤东15楼接220V市电至室外机柜，在机柜中安装ZXD800通信电源一台及电池组，提供不间断供电，满足断电后电话的正常使用，保障语音通信的畅通。整个系统示意图如下所示：

对语音业务，中兴的EPON系统主要面向新的网络NGN，这符合从长远考虑，将来的语音业务要接入NGN网络，采用VoIP的解决方式，从OLT设备以下各种业务都采用同样的基于以太网的承载，协议简单，统一，便于与NGN网络的各协议配合，可以平滑升级到软交换网络。用户端的ONU设备直接发起VoIP呼叫，这点符合NGN网络扁平化的原则，采用支持SIP/MGCP/H.248等的信令协议，OLT处汇聚所有VoIP业务流量，通过FE/GE接口上联到软交换话音平台。

宽带数据业务接入，通过用户端ONU的FE接口接入，通过OLT汇聚后由GE接口上联到信控中心宽带出口。EPON系统支持用户认证和设备认证两级认证方式，用户认证方式也可以采用如PPPoE的其它方式。中兴的9806H设备支持对PPPoE数据包的透传，这样此次EPON改造宽带用户的认证和管理方式就可以与目前的方式保持一致。

3　结论

以EPON为代表的光纤接入技术已经吹响了“光进铜退时代”的号角。EPON技术具有传输速率高、覆盖范围广、采用无源光分配网减少故障点、采用点对多点结构节省主干光缆等特点，可以有效地解决现网存在的主干光缆紧张、DSL传输速率及距离有限等问题，能够为用户提供更高带宽、更丰富的业务。此次基于EPON解决方案的小区改造成本取得了显著的降低，同时又提高了带宽，为信控中心下一步小区通信改造指明了方向，通过EPON整体解决方案以其多场景、多业务、可运营可管理的特点为开滦集团“光进铜退”网络建设带来以下进步：

1）综合运维：完善的故障定位设计，能快速定位故障，在减少维护成本的情况下，提升了客户满意度和忠诚度；在传统的线路维护基础上，增加了用户终端远程诊断、业务等功能，节省了运维成本。

2）集中管理：软交换、数据、DSLAM、综合接入、xPON、SHLR等产品统一管理，节省了网管投资，降低了运维难度；光进铜退后，节点大大增多，完善的远程监控、升级、维护和管理设计，大大节省了维护投入。

3）多业务承载：综合一体化产品设计，DSL、POTS、TDM、IPTV、CATV技术的产品级融合，在降低设备成本的同时，简化了组网，提升了网络可靠性，满足电信级解决方案标准；基于光纤承载，减少了主干铜缆的投资比例，大大节省了线路投资成本。

4）丰富的室外应用设计：系列化的室外机柜减少了机房基础配套设施的投入，节省了网络投资成本；室外机柜满足配线、传输、电源、防雷、防尘、防潮、防盗、防鼠等，完全满足电信级设备应用要求。

无源光接入系统在开滦集团当前宽带提速、宽带接入节点下移，项目中进行了规模部署，使用效果良好，适应当前业务发展环境，符合企业信息服务的发展建设思路，满足信息化的整体需求。

参考文献：

[1]陈雪，无源光网络技术，北京邮电学院出版社，2006年1月.

[2]近期宽带光接入（FTTX）及PON的发展策略，中国电信发文，2006年.

[3]陈雪，基于以太网的无源光网络，北京邮电学院出版社，2007年5月.

[4]基于EPON技术的光接入网/小区宽带接入网解决方案，2009年.