作者:刘阳春，深圳飞通光电股份有限公司；杨春艳，吉林大学
    
     中国广播电视网络经过多年的建设，目前有超过9000万户有线电视用户，光纤有线电视网络（Hybrid Fiber Coaxial Network：HFC）已经得到了广泛的普及。许多城市实现了部分网络的双向化改造，通过Cable Modem实现宽带数据接入。
    
     以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network：EPON）是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术，中间采用光分路等无源设备，单纤接入各个用户点（ONU），更多地节省光缆资源，并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
    
     在当今宽带接入网建设中，2003年6月份美国三家RBOCs: Bell South, Verizon, SBC提出的需求建议书RFP中，PON技术再次成为FTTP最大的热门话题。日本在7月底之前FTTH用户已经超过50万。
    
     中国广电网络面临着中国电信、中国网通的xDSL技术的激烈竞争，如果能够采用PON技术，将会在较短时间内，在原有的HFC网络中，实现宽带数据传输，促进广电网络在宽带接入市场中的份额。
    
     EPON的技术特点
    
     组成单元
    
     PON致力于解决服务提供商中心局端、前端或者POP到商务或家庭节点向最后一公里的通信结构。由于IP技术的突飞猛进，在90年代中期曾非常盛行的APON（ATM PON）被认为不适合于解决本地环路。同时随着网络向快速以太网、千兆以太网，直至现在的万兆以太网的发展，EPON将消除WAN/LAN中ATM与IP协议间的连接转换的必要性。
    
     EPON与APON光路结构类似，都遵循G ·983协议，最终它将以更低的价格、更宽的带宽和更强的服务能力取代APON。
    
    
    
    
     图1 EPON的组成单元
    
    
     EPON的组成单元如图1所示，光信号通过光分路器把光纤线路终端（OLT）一根光纤下行的信号分成多路给每一个光网络单元（ONU），每个ONU上行的信号通过光耦合器合成在一根光纤里给OLT。因而EPON中包括无源网络设备和有源网络设备。无源网络设备包括单模光缆、无源光分路器/耦合器、适配器、连接器和熔接头等。它一般放置于局外，也称之为局外设备。无源网络设备十分简单、稳定可靠、寿命长、易于维护、价格极低。
    
     有源网络设备包括中心局机架设备、光网络单元和设备管理系统（EMS）。中心局机架上插装光纤线路终端、网络界面模块（NIM）以及交换模块（SCM），因此以上三种设备也统称为中心局机架设备。
    
     中心局机架设备提供EPON系统与服务提供商核心的数据、视频和话音网络的接口。它也通过设备管理系统与服务提供商的核心运行网络相连接。中心局机架上广域网界面通常将与以下设备接口相连接：
    
     ● 数字交叉连接（DCS），它传送未交换的或未本地交换的TDM流量到电话网络，普通的DCS界面包括DS1、DS3、STS-1和OC-3；
    
     ● 语音网关，它传送本地交换的TDM/话音流量到公众交换电话网络（PSTN）；
    
     ● IP路由器或ATM边缘交换机，它将数据流量引到核心数据网络；
    
     ● 视频网络设备，它传送视频流量到核心视频网络。
    
     光网络单元（ONU）给用户提供数据、视频和电话网络与PON之间的接口。ONU最初的作用是接收光路信号，转换成用户所需的格式（以太网、IP广播、POTS电话、T1 /E1等）。EPON独一无二的特征是：ONU中除了终接和转换光信号外，还提供2-3层交换功能，它允许在ONU中内置企业级路由器。EPON同样也适合用第三个波长传送模拟CATV信号或者IP视频。
    
     因为ONU在FTTB和FTTH应用中，放置于用户节点处，而且成本不与众多用户共享，所以ONU的设计和成本成为EPON系统被接受和采用的关键，通常ONU在FTTB应用中占系统成本的70%多，在FTTH应用中占成本的大约80%。
    
     设备管理系统管理PON中的不同设备，并向服务提供商核心运营网络提供接口。它的管理职责包括全程的查错、配置、记费、运行和安全（FCAPS）功能。
    
     传输原理
    
     EPON与APON最大的区别是EPON根据IEEE802.3协议，包长可变至1518字节传送数据，而APON根据ATM协议，按照固定长度53个字节包来传送数据，其中48个字节负荷，5个字节开销。这种差别意味着APON运载IP协议的数据效率低且困难。用APON传送IP业务，数据包被分成每48个字节一组，然后在每一组前附加上5个字节开销。这个过程耗时且复杂，也给OLT 和ONU增加了额外的成本。此外，每一48个字节段就要浪费5个字节，造成沉重的开销，即所谓的ATM包的税头。相反，以太网传送IP流量，相对于ATM开销急剧下降。
    
     上行/下行流量管理
    
     EPON从OLT到多个ONU下行传输数据和从多个ONU到OLT上行数据传输是十分不同的。所采取的不同的上行/下行技术分别如图2、3所示：
    
    
    
    
     图2 下行传输原理
    
    
    
    
    
     图3 上行传输原理
    
    
     图2中数据从OLT到多个ONU广播式下行，根据IEEE802.3协议，每一个包的包头表明是给ONU（ONU1、ONU2、ONU3......ONUN）中的唯一一个。另外，部分包可以是给所有的ONU（广播式）或者特殊的一组ONU（组播），在光分路器处，流量分成独立的三组信号，每一组载有所有指定ONU的信号。当数据信号到达该ONU时，它接收给它的包，摒弃那些给其它ONU的包。举例，图2中，ONU1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。
    
     图3中所示，采用时分复用技术（TDM）分时隙给ONU管理上行流量，时隙是同步的，以便当数据信号耦合到一根光纤时各个ONU的上行包不会互相干扰。ONU在ONU指定的时隙上行数据给OLT，采用时分复用避免数据传输冲突，即上行采用争用方式，下行采用广播方式。
    
     拓扑结构
    
     EPON网络采用一点至多点的拓朴结构，取代点到点结构，大大节省了光纤的用量、管理成本。无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中心局端所需的激光器数目，并且OLT由许多ONU用户分担。而且EPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的主流业务－IP业务。
    
     因此EPON十分简单、高效、建设费用低、维护费用低，是最适合宽带接入网需求的。
    
     HFC网络
    
     从上个世纪40年代末期发展起来的有线电视系统，一般由前端、干线传输、分配网络、用户单元等组成。直至80年代末期，由于DFB激光器高线性、高功率输出等显著优点，被引用到CATV中，取代电缆干线传输。由于光纤传输损耗小、传输带宽宽、传输距离长、不易受外界干扰、传输CNR/CSO/CTB指标高，因此该技术在有线电视网络得到迅速发展，从光纤干线网发展演变到FTTC（光纤到小区）、到FTF（馈源），及到FTTLA（最后一级有源体），也就是FTTB（光纤到大楼）。
    
     HFC双向网络一般采用星型结构：一台光发射机带多台光接收机，下行带宽49~750MHZ或者870MHz，上行采用5~42MHz。下行占用一根光纤，上行一根光纤。前端CMTS下行30~40Mbps，可以带2048个用户，占用一个6Mhz带宽频道，上行从几百K到10Mbps。
    
     一个HFC网络，下行结构与无源光网络十分类似，上行系统必须是每一个光节点都要向前端发送信号,都需要一根光纤。因此造成前端需要非常多的

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