EPON技术及链路设计方法浅析

[摘要]文章以epon技术为基础进行简要分析，探讨EPON网络结构及其工作原理，并介绍光分路器及光链路设计原则，重点对EPON光链路进行了设计。

[关键词]OLTODNONUAPON

随着互联网技术的飞速发展，网络向客户提供的业务逐渐从分离的业务向以IP为基础的综合业务过渡，可向用户提供从窄带到宽带的多种业务服务。以传统的铜线为基础的ADSL技术已不能满足用户对飞速发展的业务与带宽的要求。EPON技术应运而生，成为这个热点领域的热点技术。

1EPON技术概述

EPON出现之前，已有称为APON的宽带PON技术，但由于技术复杂、成本高、带宽有限、APON系统并未如预期那样发展起来，而EPON以以太网为基础，具有低成本，高带宽，更适应数据业务传输等特点而得到广泛应用。

第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了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，将来速率还能升级到10Gbps。EPON产品得到了更大程度的商用，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Gbit/s速率的EPON系统也常被称为GE-PON。

1.1 EPON网络结构

EPON网络结构与其它PON技术相似，主要包括光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）、光网络单元（ONU）三部分。EPON网络结构图如图1所示。

图1EPON网络结构示意图

ONU：ONIJ位于用户和ODN之间，实现OAN的用户接入，为用户提供通往ODN的光接口。

OLT：位于ODN与核心网之间，实现核心网与用户间不同业务的传递功能，它可以区分交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，同一个OLT可连接若干个ODN。

ODN：位于ONU和OLT之问，为多个ONU到OLT的物理连接提供光传输媒质，完成光信号的传输和功率分配任务。通常ODN是由光连接器、光分路器、光衰减器和光纤光缆等无源光器件组成的。

1.2 EPON原理

EPON系统中采用光分路器连接OLT和ONU，所以下行方向的光信号被以TDM方式广播到所有ONU，通过过滤机制，ONU仅接收属于自己的数据帧，如图2所示。上行方向通过TDMA方式进行业务传输，ONU根据OLT发送的带宽授权发送上行业务，如图3所示。

图2EPON下行方向工作原理图

图3EPON上行方向工作原理图

2EPON光链路设计

2.1 光分路器简介

分路器是EPON系统中不可缺少的无源光纤分支器件。它把由馈线光纤输入的光信号按功率分配到若干输出用户线光纤上，一般有1分2、1分4、1分8等多种分支比。对于1分2的分支比，功率会有平均分配和非平均分配两种类型。而对于其他分支比，功率会平均分配到若干输出用户光纤去。对于上行传输，分光器把用户线光纤上传光信号耦合到馈线光纤并传输至OLT。

光分路器部署宜遵循一级分光、集中放置的原则，农村等用户稀疏地区方可二次分光；分光器宜放置在小区光交接箱内，或小区接入网机房；EPON分光比宜采用1：16，最大不能超过1：32。表1为分支比为1：2光分路器的规格型号。其它分支比的光分路器在此不作介绍。

表1分光器规格型号(分支比为1:2)

工作波长

范围 分

支

比 功率分配比 最大插入损耗（单位：dB） 外形尺寸（mm） 连接类型

1310±40

1520±40 1：2 5：95 15.0dB(5%)

0.6dB(95%) 小于90mm×20mm×10mm SC/PC

1310±40

1520±40 1：2 50：50 3.8 小于90mm×20mm×10mm SC/PC

1520±40

1310±40 1：2 40：60 5.0db(40%)

3.0db(60%) 小于90mm×20mm×10mm SC/PC

1310±40

1520±40 1：2 25：75 7.2dB(25%)

1.9dB(75%) 小于90mm×20mm×10mm SC/PC

2.2 光链路设计原则

EPON光路是否合格，是否满足传输需要只有一条规则：实际工程结束后，所有ONU接收侧的光功率在－8dBm到－24dBm之间。

根据这条规则细化几条注意点：

（1）一般不能光纤直接接ONU，需要添加分光器或衰减器，避免ONU接收的光强度超过ONU光接收饱和光功率－3dBm;

（2）光衰减最大的地方，光功率不能小于－24dBm。否则光功率小于ONU的接收灵敏度，OLT无法发现ONU。注意这些地方不一定是最远处，是光衰减不完全和距离相关。

（3）光路工程验收非常关键，强烈建议要做。确保符合我们的规则，因为实际工程往往不规范，会造成过多的光路损耗;

（4）实际验收之前可以先根据下面的理论计算，预判组网是否正确。

2.3 光链路设计

光链路设计可以根据以下公式进行计算。

光路损耗理论计算公式：

ONU接收侧光功率＝ OLT发射光功率―光路损耗

光路损耗=所有分光器插损值之和+光纤长度（km）×0.3+熔纤点数目×0.1+法兰盘个数×0.2

0.35dB是1310nm波长光每公里衰减值；0.3dB是1490nm波长光每公里衰减值,我们取0.3dB；

每个熔纤点会造成0.1dB的衰减；

每个法兰盘会造成0.2dB的衰减；

举例：EPON组网结构图如图4所示，是判断改组网能否正常工作。

图4EPON组网结构图

假设到每个ONU处光路上只有2个法兰盘，没有其它熔纤点，这样的插损值有2×0.2个dB。

ONU1光路衰减: 15+4.5×0.3+2×0.2=16.75dB

（15是5％分光器的插损值，4.5×0.3是光纤本身衰减值）

ONU2光路衰减: 0.6+15+3.8+8×0.3＋2×0.2=22.2dB（0.6是95％分光器的插损值）

ONU3光路衰减: 0.6+15+3.8+(8＋1)×0.3+2×0.2=22.5dB

ONU4光路衰减: 0.6×2+3.8+(8+8)×0.3+2×0.2=10.2dB

ONU5光路衰减: 0.6×2+3.8+(8+8+9)×0.3+2×0.2=12.9dB

20km OLT发光功率在2~7dBm，减去光路衰减，可以满足－8～－24dBm的要求。

上述光链路设计经理论计算合格，所有ONU应能正常上线。

3结束语

随着光纤接入网的不断普及，相信EPON技术定能得到大范围的使用。因此，在光网络布放建设初期，计算好光网络的覆盖范围及容量情况显得尤为重要，这样能降低后期的成本投入，减少不必要的浪费。

参考文献：

[1] 王庆,胡卫,程博雅,徐继晖.光纤接入网规划设计手册[M].北京：人民邮电出版社,2009.

[2] 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,2007.

[3] EPON系统光链路ODN设计方法[EB/OL].www.txrjy. com/viewthread.php?tid=331197&extra=page%3D2,2009-5-12.