EPON系统关键技术及其在有线宽带城域网中的应用
2007-10-18
作者：魏建业 高静 王慧 陈永刚
现代社会对信息网络在带宽、交互性、智能化、承载综合业务的能力等方面提出了新的要求，能否跟上信息技术的发展步伐，迅速满足社会不断增长的要求，将关系到未来有线电视网络在信息产业日趋激烈竞争局面下的生存和发展。要适应数据业务市场发展的需要，关键是组建一个高效、可靠运转的有线宽带城域网。而近年来通信业的迅猛发展导致了网络传输能力的巨大提升。骨干网和高速局域网随着人们对带宽越来越大的需求而不断升级，但是连接两者之间的接入网成了整个网络的瓶颈。尽管当前广泛使用的宽带接入方案如 xDSL、HFC 和Cable Modem 提高了一定的带宽，但与人们的需求还相去甚远，并且也不能为新兴网络业务如IPTV、视频会议、VOD、VOIP 提供足够的带宽以及相关业务的 QoS 保证,在这样的条件下产生了 PON（Passive Optical Network）技术。由于以太网的普遍性及其低成本高带宽的优点和光纤网的低成本大容量，基于以太网的无源光网络 EPON（Passive Optical Network Based Ethernet over）便成为下一代宽带接入网的最佳候选技术之一。
一、 EPON 系统综述
1.1 EPON的系统组成
EPON利用光纤和光无源器件进行传输，是在以太网上提供多种类型业务的一种新的接入网技术。EPON 由 OLT、ONU以及 ODN等单元构成。其结构示意图如图 1 所示。
图一 EPON系统结构示意图
OLT 位于接入网的局端，是整个EPON系统的核心部件，为光接入网提供网络侧和本地交换机之间的接口，并通过一个或 N 个 ODN 与用户端的 ONU 通信。OLT 分离交换与非交换业务，管理来自 ONU 的信令和监控业务，为 ONU 和本身提供维护和指配功能。
ODN 为 OLT 和 ONU 之间的光传输手段。它是由无源光分支分配器组成的光纤分配网络，使得一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享，节省了大量的光纤铺设成本。
ONU 为光接入网提供用户端接口，终结光纤链路并提供对用户业务的各种适配功能，完成网络侧光接口和用户侧点接口之间的光/电和电/光转换、信号处理、复用和维护管理功能。
根据ODN接入用户的方式的不同，EPON的具体物理结构又分为三种情况，分别为光纤到路边(FITC )，光纤到办公室(FTTB)和光纤到家(FITH )。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。网络管理系统是直接对OLT进行管理，并通过OLT对ONU进行管理。
1.2 EPON的拓补结构
EPON采用点到多点的拓扑结构取代点到点结构，网络只需要增加ONU的数量即可方便地对系统进级扩容，从而大大节省了光纤的用量、管理成本。其拓扑多为星型或树型分支结构。下行方向(由 OLT 到 ONU)采用广播方式，每一个 ONU 将接收到所有下行信息，根据其 MAC 地址提取有用信号；上行方向(由ONU到OLT)采用时分多址方式，通过接入控制机制将各个ONU有序接入。因此EPON网络采用一点至多点的拓朴结构，
二、实现EPON系统的关键技术
2.1 千兆位突发光收发器的设计与实现
传统千兆以太网上作于点到点的连续光传输模式，在收发两个方向上有连续的数据比特流，因此接收端的定时、判决等操作容易实现。而EPON的上行运行则颇为不同：各个地理位置不同的ONU光发送机轮流发送，OLT光接收机收到的是突发的数据包，而且发自不同ONU的光信号的强弱、到达延时也不同，这就要求OLT的光接收机必须工作于突发模式，能在光信号到达的约500ns时间内完成时钟恢复、自动判决门限控制，并进行测距和延时补偿。
2.2 多点MAC控制协议(MPCP)软件的设计及实现
为实现上行的TDMA通信，EPON的802.3 ah协议栈增添了多点MAC控制 (Multi-Point MAC Control)、运行管理维护(Operation, Administration andMaintennance)、点到点仿真(PtP Emulation)三个子层。多点
来源：德州市广电局
|
