EPON接入的FTTP网络产品应用技术探讨

罗森伯格亚太电子上海分公司　 徐虎　　

摘要:  EPON技术在宽带接入方面具有巨大优势，它不仅设备成本低廉、操作和维护简单，其发展更为运营商解决"最后一公里"提供了一种非常低廉的宽带接入解决方案，EPON技术正以前所未有的方式传输通信业务，光通信整个行业都在盯着以EPON为代表的FTTP技术和市场的发展，可承载三网融合业务的FTTP网络为电信运营商提供了更强竞争能力。

1、EPON发展现状
     光纤是传输数据、视频和语音业务最有效的媒介，能提供无限的带宽。但是将每个用户与端局之间实现点对点光纤连接，在光纤的两端安装有源电设备，在端局实现所有光纤连接的管理，其费用巨大，无法承受。EPON克服了点对点的弊端，转而采用点对多点拓扑，不需要诸如再生器、放大器和激光器等电子器件，减少了端局使用的激光器数量。点对点光纤技术适用于城域网和长距离应用，EPON适用于接入网的特殊要求。EPON比其他接入网技术更为简单，效率高，费用低。EPON将光纤延伸到最后一公里，从而获得高效、高可扩性、低维护费用、端到端的光网。

  目前接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈，接入网现有的解决方案和用户的需求之间存在着巨大差异。在用户侧的本地网络已经普遍拥有了支持10M和100M速率的能力，在城域网侧已经可以支持千兆和万兆的速率，但在用户侧和城域网之间数据的传送却大部分为不足1M甚至只有几十K的速率。为了突出接入网的优先地位与重要性，IEEE 802.3 工作组把人们以前熟知的"最后１英里"接入网络段改称为"第1英里（The First Mile），并在 2000 年 11 月成立了 EFM (Ethernet in the First Mile)研究小組，于2001 年 7 月开始制定 IEEE 802.3ah EFM 标准，2003年9月完成EFM的标准制订。Ethernet in the First Mile Alliance (第一英里以太网联盟)则是一个支持基于802.3ah的EFM标准化的业界组织。EFMA的成员包括终端制造商、系统集成和通信运营商等，包括 Alloptic, Inc., Analog Devices, Hatteras Networks, Infineon Technologies, Passave Technologies, Spirent Communications, Texas Instruments, and World Wide Packets等。

在EPON方面现在领先的有国际上有Salira，Alloptic等新兴公司，也有一些老牌公司如Nokia Broadband，Quantum Bridge等，国内在EPON方面研发比较领先有格林威尔公司，华中理工，武汉烽火等。其中格林威尔公司的多业务EPON (MS_EPON)系统最有特点，其系统支持上下行对称1.25G带宽，支持ONU的自动加入，支持TDM业务，提供动态/静态带宽分配、弹性保护倒换等功能。

近几年，主要的电信运营商都宣布将大规模配置FTTP网络的策略。EPON技术的另外一个主要厂商富士通也通过和长城宽带的合作抢食了这一市场的第一块蛋糕。2003年第二季度，中国网通宣布在北京和长沙率先采用EPON设备开通L2TPVPN业务以及VoIP、VOD等业务，可谓是中国运营商首个FTTP合同，意义非同寻常，国内主要的EPON设备供应商Salira盛立亚宣布获得中国网通FTTP设备订单。2004年，ADC，康宁，TYCO，FONS，Pirelli,Sumitomo开始为Verizon通讯公司高速高容量FTTP系统实验性铺设提供光纤光缆和户外设备。国内格林威尔公司已经完成多业务江苏徐州EPON试验网，覆盖率已达4000点左右。

2、EPON的结构
   Ethernet PON的无源器件位于光分布网络中，包括单模光纤光缆、无源光分束器/耦合器、连接器和接头。光线路终端和多个光网络单元位于PON的终端。光信号通过PON下行传输时，经过分束器分发到多条光纤，上行信号由分束器/耦合器合并到同一根光纤中。无源光网络利用光纤点对多点树，在树枝上连接用户。PON也可以使用保护环结构来实现商业应用，对于校园网和多个租用用户群则可以使用总线结构。

   光网络单元提供用户数据、图像和电话网络与PON的接口。ONU的基本功能是接收光信号，并将其转换成用户需要的格式(以太网、IP多播、POTS、T1)。Ethernet PON一个特有的性能是ONU除了接收光信号并进行转换之外，还提供第2、3层的交换功能，允许企业业务在ONU内部实现路由。Ethernet PON还可以利用第3个波长来传输图像业务。

   由于ONU位于每个FTTB和FTTH应用的用户位置，其费用将由多个用户共同分摊，ONU的设计和费用是建造EPON系统的关键因素。通常ONU的费用占FTTB的70％，在FTTH中，ONU的成本占接近80％。

3、EPON的应用特点
   3.1. 方便扩容，运营维护费用低廉。大楼内无需占用机房和供电设施，支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，对于运营商来可以大大降低运营维护费用。

   3.2．光纤在大楼内的布线简单化。长距离，宽带宽（20km，1.25G），光纤的接入和传输，光纤化的ONU/ONT，非常适合于FTTB和FTTO模式，光纤直接到商业用户。EPON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务，将非常有吸引力。

   3.3．带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，可以根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配（区别于普通交换机的基于端口的速率限制），并可根据业务合约保证每个用户连接的QoS。

   3.4．EPON是面向未来的技术，它是一个多业务平台，可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。QoS可以完全保证，而且完全遵循IEEE 802.3ah的标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向全IP业务网络过渡。

4、光纤预连接技术及FTTP配置结构
4.1光纤预连接技术
EPON是FTTP的理想技术，它充分结合了以太网技术的简便和光纤传输的高带宽。光通信整个行业都在盯着以EPON为代表的FTTP技术和市场的发展，而可承载三网融合业务的FTTP网络为电信运营商则提供了更强竞争能力。随着万兆网络的运行，在我们传统布线系统中，铜缆系统的使用范围缩小了，越来越多的终端用户在他们的网络中使用光纤产品，同时光系统也在逐渐进入智能小区和桌面应用，EPON接入对网络结构的配置，设备的安装施工提出更高的技术要求。

针对FTTP网络光纤光缆的安装的复杂性、安全性、不稳定性等诸多不便因素，根据TIA/EIA 568 B和IEEE802标准，汇同ISO11801所推荐的光产品，FTTP网络可采用全光系列包括经济型通用光缆和高端免维护预连接光缆（如图1），客户可以根据需要选择普通PVC或LSZH的室内或室外光缆；传输模式；连接器部位安装保护管（图2）目的在于施工、安装过程中对光缆进行充分的保护，保证客户投资的安全性，这样的思路一样体现在其他的产品中，以提高网络的安全性，解决客户使用的后顾之忧。

4.2光纤预连接的可靠性与安全性
预连接光缆就是利用光纤预连接技术，在客户订购光缆时，交到用户手中的光缆是除大家通常看到的光缆之外，在光缆的两端，已经预先安装了客户需要的光纤连接器，并且光纤是带ф2.0或ф3.0加强护套，这些方面不同于我们过去在工程中经常看到的裸光纤，它避免了由于裸纤和接头的脆弱可能引起的故障和中断。这样的方式可以取代过去通常采用的熔接方式或现场研磨端接方式，在园区的建筑物主干或大楼的垂直主干系统中使用，不仅使用户的系统结构变的简单、易于安装，更对用户网络系统的可靠性和安全性起到很好的作用。

根据权威机构统计的数据显示，网络的安全性主要表现在硬件方面，故障率一直是最高的，而在硬件故障中，由硬件连接所直接或间接导致的，又是最高的，所以网络的安全与硬件连接的关系变的非常重要，那么，预连接光缆就是为了确保网络的可靠性和灵活性，针对光纤连接易于发生故障的情况而做出的高品质产品，在提高安全性的同时，也力求经济性和操作的便利性，让用户得到的是性价比最优，关于可靠性、安全性的优势，可以分别体现在以下几个方面。

4.2.1 保护网络的有效性和安全性
预连接光缆的特殊组成对集成商在施工的前期对工程概况和实际现场勘察的能力提出更高要求，这样做的目的在于减少在安全区域的熔接安装时间，避免项目投资和材料浪费。

4.2.2 工程施工
熔接过程所增加的附属设备与制造预连接光缆所增加的费用相差不多，因为需要昂贵的机器、熔接费用、冗长的接续时间和人员成本等，从总体上看，预连接方式使得工程施工更为简单化。各个系统统一施工，周期短，节省大量时间及人力、物力。

4.2.3操作简便、易于安装、节约安装时间
只需按照需要,即插即用 (图3安装略图)。

4.2.4已经完成损耗测试，质量稳定，使用可靠
工厂100%预先测试,安装完成后不需要再测试。不需要再花费
大量时间、购买昂贵的机器去检查安装过程可能对光纤造成的损害，
只要进行通路测量即可。

4.2.5光纤和连接器可以面对各种环境变化
熔接点和裸光纤由于暴露在湿度的空气中，容易造成老化，接头容易断裂造成断路。

4.2.6维护方便、安全
与配线盘连接的分支器的机械性能远远超过敏感的紧包光纤，维护过程中清洁或其他的操作更容易使紧包光纤受到损伤。

4.2.7可以快速重新割接和网络重组
1HU 高密度配线架可容纳光纤48芯，预连接光缆的分支器可以快速和安全的插拔和移动，如果网络结构改变可以将其从配线盘中取出，方便地变更跳线，用户可以灵活地管理大楼内各个系统。
参见图4，图5。

  4.3  万兆光缆
光纤预连接光纤直接到商业用户，宽带宽，光纤化的ONU/ONT，非常适合于FTTB和FTTO模式，这是EPON接入的优点之一，也是目前市场上对万兆光缆形成需求的主要因素。

万兆光缆是一种多模50/125微米的光纤，针对850纳米的传输波长进行优化，满足10Gbps的带宽需求，适用于FTTP+LAN，支持10G以太网传输。采用专用分支部件，将光缆中的裸光纤在输出端变为可以抗拉、抗压的3.0或2.0光缆，它最大限度的消除光纤网络施工和使用中，各种不定因素可能对光纤链路造成的损伤或安全影响，保证满足设计要求和网络的安全目的。所涉及的产品及应用参见图4，图5，图6 。

4.3.1  万兆光缆根据OM3新型多模光缆的标准ISO-11801，TIA568B研制，并通过IEC60793标准规定的DMD测试，应用范围符合标准ANSI T11.2，IEEE802.3ae，OIF VSR-4/5的相关规定。
4.3.2  支持所有基于旧的多模50/125微米光纤的应用，包括支持LED光源和激光光源。
4.3.3  可对低成本的10GBase-SR网络设备平滑集成，支持传输距离300米的万兆系统连接，确保水平布线集中式传输速率10Gb/s。
4.3.4  万兆光缆系统符合万兆以太网标准10GBase-SR、ISO/IEC11801-2nd的OM3光纤规范，并支持激光应用。
4.3.5  万兆光缆系列产品有室内型、室外通用型。
4.3.6  万兆光缆的芯数从4芯到144芯，所有类型光缆都采用低烟无卤型(LSZH)外皮，保证系统的安全性。
4.3.7  万兆光缆系统是用于万兆网络的完整系统，包括：光纤、连接器和跳线。光纤跳线使用OM3标准光纤制作，低烟无卤类型外皮，连接器包括SC Duplex, MTP,SCDC,LC Duplex,MTRJ,ESCON等多种类型。

4.4 FTTP网络配置结构方案：
    光纤预连接是一个完整的光纤系统，通过配线系统的跳接管理以组成各种拓扑结构的FTTP用户网络。因此除了光缆外，还包含光配架、光接头、耦合器、光跳线、面板、室外光缆交接箱、室内光纤分线箱等，光纤预连接解决方案提供了一系列非常齐全的组件。
4.4.1 根据目前唯一已发布的FTTP网络国际标准ITU-T G.98x 系列标准,FTTP网络设备接入配置结构及路由，参考图7，图8，图9，它的优势在于采用预连接光缆-- PreCONNECT及光分路器，使得开放式结构布线更为简单化,整体工程造价低廉。
4.4.2 针对FTTP网络点对多点拓扑结构，采用预连接可避免多次熔接这一繁琐过程，方便扩容，无需运营维护费用，一次投入，终生收益。
4.4.3 中心机房采用大容量，智能型高密度光纤配线架，采用离架熔接，方便扩容，容纳DWDM，SPLITTER平滑集成。

 4.4.4 分布式结构将分路器安装在PON的分布部分，大大减低了光纤要求。每个OLT光接口为32个家庭用户提供服务，通过一条光纤反馈到SAI。利用分路器将光纤分成一种或两种状态，安装在SAI和EDP之间的重要位置。反过来，每用户端的ONT都连接源于SAI的专用光缆。分路器和连接器点安装在SAI和住宅之间的特定位置，将传送光缆划分为更小的光纤束，连接终端用户。
4.4.5 在FTTP网络中的连接器也可用作分路器，因为其在长途传送中作用重大。结合处的连接器对可提供灵活的管理、测试和故障处理，节约了网络运行成本，延长了网络寿命。
4.4.6 中心机房到沉井熔接点，中心机房到住宅之间的特定位置采用预连接光缆PreCONNECT使其网络具有管理的方便性，可靠性，灵活性，安全性和可扩展性，满足于通信网络市场将来的发展，对未来的扩容进行长期规划，允许用户以自己的方式建立网络。

作者简介：
徐虎　罗森伯格亚太电子上海分公司　技术主管
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