EPON淺析之基于EPON光通信的技術研究

        作為一種被經常使用的有效通信方法，EPON被用戶使用對接入網進行連接，本文對EPON關鍵技術做一簡述，并且對EPON在光通信中的應用進行詳細介紹，分析其技術原理。

        1 EPON的介紹

        PON是無源光網絡的縮稱，這門技術是支持點到多點應用所發(fā)展的光接入技術。光線路終端(OLT)、光網絡單元(ONU)跟光分配網絡(ODN)這三個組成了無源光網絡(PON)，它的本質特征是ODN所有都是由無源器件組成，并且信號通過分光器從單一共享光纖分散到每個獨立的用戶。因為這個系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的中心局端以及客戶端的連接有所區(qū)別，而且源電子設備裝置介于這個接入網之間，所以被稱為無源光網絡。除了可節(jié)省光纖資源這個優(yōu)勢之外，PON還可以很大程度上簡化網絡系統(tǒng)的操作跟維護，對減少建設跟運營成本非常有效。而且，純光介質的結構以及透明的光纖寬帶網絡，令未來業(yè)務擴展技術上的安全性得到很大的保障。

        EPON技術把太網技術跟PON技術結合，以簡單的方式把點到多點的高速用太網光纖接入實現。點到多點的拓撲結構是EPON采用的結構方式，下行用的是廣播方式、上行用的是TDMA方式，這樣可以實現雙向的數據傳輸。

        2 EPON的組成

作為一種點到多點的光纖接入技術，無源光網絡(PON)由局側的光線路終端(OLT)、用戶側的光網絡單元(ONU)跟光分配網絡(ODN)組成。

        2.1 OLT

很多時候，OLT都是被放在中心機房，它在下行方向提供對無源光纖網絡的光纖借口，在上行方向提供GE、10Baes-T、100Base-T、10GBase-X等接口，并且OLT支持EI接口來實現對TDM話音的接入。

        2.2 ONU/ONT

ONU/ONT放在用戶端，主要使用以太網協(xié)議，對用戶數據實現透明傳送。OLT與ONU之間可以進行告訴的數據轉發(fā)。

        2.3 ODN

        ODN作為無源光纖分支器，連接著OLT跟ONU的無源設備。ODN的功能主要是分發(fā)下行數據跟集中上行數據。因為是無源操作，無源分光器部署非常靈活，適用于很多環(huán)境。常理中每個POS的分線率是8、16、32或者是64，而且可以進行多級連接。

        3 EPON的關鍵技術介紹

        3.1動態(tài)帶寬分配的DBA

          實時地(ms/us量級)改變EPON各個OUN上行帶寬的機制，這個被稱為動態(tài)帶寬分配算法。EPON里面如果帶寬靜態(tài)分配，那么對于數據通信的變速率業(yè)務是非常不合適的，如果是按照峰值速度靜態(tài)分配帶寬，那么整個系統(tǒng)帶寬在短時間內就會被耗盡，帶寬利W率不高，另一方面動態(tài)帶寬分配會令系統(tǒng)帶寬利用率提高不少。ONU突發(fā)業(yè)務的要求可以通過DBA來實現，在ONU之間的動態(tài)調節(jié)帶寬可以對PON的上行帶寬效率提高不少。因為帶寬的使用效率提高，所以在實現一個已有的PON上可以增加更多的W用戶，W用戶可以W到的帶寬峰值可以媲美甚至是超過傳統(tǒng)的同定分配方式的帶寬。

        集中控制方式是動態(tài)帶寬分配采用的一個方式。這種方式是所有的ONU上行信息發(fā)送，都向OLT申請帶寬，然后OLT根據ONU的請求按照相關的算法給寬帶占W授權，分配的準則算法的基本思想就是每個ONU利州上行可以分割時隙反映信元到達的時間分布，并且請求帶寬，OLT根據每個ONU的請求，公平的、合理的分配帶寬，同時對處理超載、信息有誤碼、信元丟失等情況進行處理。

        3.2上行信道的復用技術

        目前主要的實現方式是時分多址復用(TDMA)方式，這種方式可以采用同定時隙的時分多址復用、統(tǒng)計時分多址復用、隨機接入等一些方式。不過，M定時隙時分多址復用方式有不足的地方。比如說當里面有的時隙未用時，占用了一定的帶寬，令高突發(fā)率業(yè)務適應力不夠強;在ONU需要同步等隨機接入方式沒有確定好的接入時間。因此，在相比較兩者不足的情況之后，一般都會采用統(tǒng)計時分多址復用。上行信號傳輸時候在ONU被分配到的時隙里發(fā)送以太網幀，統(tǒng)計復用通過的提供數據量大小來把時隙大小改變。

        3.3 OLT的測距跟延時補償技術以及ONU即插即用的技術

因為EPON的上行信道采用TDMA方式，多點接入令每個ONU的數據幀延時不同，所以要引入測距跟時延補償技術來防止數據時域的碰撞。而且因為要避免這個數據時域的碰撞，還需要使用測距跟時延補償技術對全網時隙實現同步，這樣的話，數據包按照DBA算法的確定時隙到達，并且能支持ONU的即插即用。把每個ONU到OLT的距離測量準確，而且精確調整ONU的發(fā)送時延，這樣可以減少ONU發(fā)送窗口之間的間隔，提高上行信道的利用率并且減少時延。EPON的測距是在OLT通過時間，標記在檢測ONU的即插即用的同一時間發(fā)起跟完成。

         3.4突發(fā)信號的收發(fā)

        因為每個ONU的突發(fā)信號是由OLT接收，所以OLT要在段時間內實現相位的同步，然后接受數據。這樣就需要在ONU跟OLT中使用能夠支持突發(fā)信號的光器件。大部分的光器件對于這要求并不能滿足，而少部分突發(fā)模式的光器件的工作速率在155M上下，這類型的光器件價格比較高。因此，為了更能實現突發(fā)模式，對于收發(fā)端都采用了特別的技術。光突發(fā)發(fā)送電路需要能夠非常迅速的關閉跟開啟，快速建立信號，所以傳統(tǒng)的電光轉換模塊使用的加反饋自動功率控制已經不再適合使用，而是需要響應更快的激光器。接收端接收每個用戶的信號光功率是不同的，更是變化的，因此在突發(fā)接受電路中，每次收到新的信號時都需要調整接收電平(門限)。

        4 小區(qū)光纖通信中的應用

         ONU可以設置在用戶端(FTTH)或者是樓道(FTTB)，當然這是在接入小區(qū)的狀況下。在FTTH模式下，用戶數不確定，這時候為了能夠把設備的利用率提高，降低成本跟維護方便，光分路器的設置是比較集中的，而且使用的是一級分光，設置的地方多事在小區(qū)的機房或者是小區(qū)里面的光交接箱。使用了這樣的方式建設之后，無論用戶數增加或者減少，都能最大化的使用設備，不過用戶數比較多的情況下，對接入光纖的需要量也會增加不少。而FTTB模式，OMU設置在樓道，光分路器的設置跟FTTH方式一樣。這個模式的接入一般是在樓道交換機進行。

        結語

        EPON技術具有很多優(yōu)勢，用戶覆蓋范圍廣，上下行高速率，高效的光傳送特性，節(jié)省光纖資源的點到多點組網等。對語音數據，視頻多業(yè)務承載跟電信級運營指定的技術體系結構，還擁有無源、無電磁輻射節(jié)能環(huán)保的特性，EPON技術作為光通信技術方面，非常具有重要的意義。作為未來的主流技術之一，EPON技術對部署環(huán)境適應強，可靠性高跟免維護這些特性，成為了下一代寬帶接入網絡建設的最佳選擇。