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全面评比EPON技术优势
随着用户对带宽需求的不断提高,业务种类的融合,同时又需要降低整体的建设运维成本,EPON技术的成熟商用很好的解决了上述问题,可以针对城市中的中高档住宅小区、别墅、商务楼、酒店、网吧等商业客户提供成熟的点到多点的FTTX 解决方案,构建三网合一的接入平台。
现在业界商用量最大、使用最成熟的是EPON系统。中国网通、中国电信两大运营商正在展开较大规模的商用。
二、EPON的网络结构
从某种意义上说,EPON是一种基于光纤传送网的长距离的以太网接入技术。EPON采用点对多点架构,一根光纤承载上下行数据信号,经过1:N分光器将光信号等分成N路,以光分支覆盖多个接入点或接入用户。
EPON在传统上还有GEPON的叫法,这里并不是表述错误。业界早期的EPON设备是基于FE总线的,在基于GE总线的EPON设备推出后,为了区分称之为GEPON,目前业界的EPON设备基本上都是基于GE总线。目前基本上统称EPON。
一套典型的EPON 系统由OLT、ONU、ODN组成。EPON的网络结构如图1所示。
图1 EPON的网络结构
OLT放在中心机房,它可以看作是一个L2交换机或者L3路由交换机。在下行方向,OLT提供面向无源光纤网络(ODN)的光纤接口;在上行方向,OLT将提供了GE光/电接口,将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后,OLT也会支持类似的高速接口。为了提供多业务接入,OLT还可支持E1以及OC3等接口,来实现传统话音的接入或电路中继业务。
在EPON的网管方面,OLT是主要的控制中心,内置OAMP Agent,可以管理其下的ONU终端设备,实现网络管理的五大功能。EPON网管可以通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量,通过编写访问控制列表来实现网络安全控制,通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等,还能提供有效的用户隔离。
ODN是光分发网,由无源光纤分支器和光纤构成。无源光纤分支器是连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活,由于是无源器件,几乎可以适应于所有环境。一般无源光纤分支器的分光比有1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64等。一般建议采用一级分光,最多不能超过二级分光。
ONU是放在用户驻地侧的终端设备,EPON中的ONU采用以太网协议,实现了成本低廉的以太网第二层交换功能。由于使用以太网协议,在通信的过程中就不再需要协议转换,实现ONU对用户数据的透明传送。OLT到ONU之间采用加密协议保证用户数据的安全性。
基于EPON的FTTH 的优势在于其强大的覆盖能力,最远覆盖可达20公里(1:32的分路比),从端局出发,经过ODN连接各光接入点。传统的光接入网,光纤的延伸范围一般到网络接入点截止,要实现光纤入户,就需要在接入点配置大量的光口接入层交换机,成本昂贵。
随着无源光网络技术的出现、成熟,尤其是现在的EPON技术,可以提供光纤直接到用户末梢的经济可行方案,FTTH成为高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解决方案中,如何解决光缆到大楼、小区的引入,规划OLT、ODN、室内用户终端(OUN)的光纤连接成为关键所在。
三、EPON的几个关键技术
1.EPON的上下行技术
EPON在OLT和ONU间采用单根光纤提供对称1.25Gbps带宽,受物理接口限制,实际提供1Gbps带宽,可传输数据、语音和视频业务。EPON 在单芯光纤上采用波分复用(WDM)技术,上下行数据流分别在不同的频段传输。其中,下行 1490nm ;上行 1310nm ;1550nm 可选用于CATV。
下行的数据流采用广播方式,OLT将802.3格式的以太网帧数据流通过单播复制的方式推送到所有的ONU处;ONU通过判断以太网帧帧头里的由OLT分配的LLID(Logical Link Id)来判断是否接收,接收属于自己的数据帧,将不属于自己的数据帧丢弃。如图2所示。
图2 EPON下行数据流
上行的数据流采用时分多址(TDMA)技术,把上行的时间分成了许多的时间片,根据ONU分配的带宽和业务的优先级给ONU的上行数据流分配不同的时间片,每个时间点上光纤上只传送一个ONU的上行数据流。通过OLT和ONU之间协商,避免了ONU上行数据流之间的冲突,不会造成数据丢失。如图3所示。
图3 EPON上行数据流
2.MPCP多点控制协议
多点控制协议(MPCP)定义了点到多点光网络的MAC 控制机制,它是OLT和ONU之间的一种控制机制,用于协调数据的有效发送和接收,是EPON的关键技术。
MPCP主要功能是:下ONU的自动发现和加入;下测距;下向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽,在MAC控制层完成。
MPCP引 入 了 新 的 MAC控 制 信 息 , GATE和REPORT用于分配和请求带宽,REGISTER信息用来控制自动发现过程。OLT能够实现对ONU的自动发现和加入。如图4所示。
图4 ONU自动注册过程
ONU的测距主要为确保ONU获得足够的授权发送上行数据流,避免冲突的阻塞。如图5所示。
图5 ONU测距
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