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摘 要：本文简述EPON的概念及历史，并从基础理论与规范完善、EPON的关键技术点及其器件的研发等方面探讨了EPON关键技术，最后结合工作实践提出了EPON技术在有线电视中的应用典范。
关键词：数字电视；EPON；频道切换；双向改造
目前我国有线电视的网络为光纤同轴混合网络，有近3300个有线电视前端；国家级光缆线路4万km，省级及地市光缆线路超过10万km，地市、县分配网近300万km。虽然网络覆盖范围较广，但大部分为单向广播式网络，用户端到中心局端的回传通道尚未建立。部分地区有线电视网络仍为550MHz以下的系统，光节点用户超过了500户，甚至达到2000户以上。随着广播电视数字化的发展和多业务的需求，以及网络的“三网合一”趋势，这种网络已经不能满足用户的需要，亟待双向化改造。同时，由于各种双向网络改造技术的发展和成熟，网络中设备的完善及价格的降低，都在促使有线电视网络双向化改造建设的发展，为人们提供更为个性化、专业化、多样化的广播电视和信息服务，有利于国家信息化、社会信息化和家庭信息化建设，是推进“三网合一”的有效途径。
1 EPON的概念
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层上采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强，灵活快速的服务重组，与现有以太网兼容，方便的管理等，基于EPON的众多优点，它正成为目前宽带接入网一种有效的通信方式。
PON技术研究起源于1995年，当年FSAN联盟成立，目的是要共同定义一个通用的PON标准。1998年10月，ITU-T以155Mbit/sATM技术为基础，发布了G。983系列APON（ATMPON）标准。同时各电信设备制造商也研发出了APON产品，但由于价格较高，又受到ATM推广受阻的影响，所以APON在我国几乎没有什么应用。
为更好地适应迅速增长的IP业务，并考虑到基于ATM的PON复杂性和实用性问题，EFMA（EthernetintheFirstMileAlliance，第一英里以太网联盟）于2000年底提出了基于以太网的PON—Ethernet-PON（EPON）的概念，在二层用以太网取代ATM，传输速率达1Gbps，链路层基于简单的Ethernet封装；IEEE于2001年成立第一英里以太网（EFM）小组，开始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在内的EFM相关标准，EPON标准IEEE802.3ah已于2004年6月正式颁布。
目前由于国际标准的确立以及EPON芯片技术的发展，EPON的产品已经相当成熟，国内外均有符合标准的成熟商用产品问世，部分网络公司在进行有线电视网络改造时已经把它作为改造的方案之一考虑，如杭州、北京、武汉、绵阳等许多城市已经开始大量使用EPON系统。
GPON（Gigabit-CapablePON）由FSAN组织于2002年9月提出，2003年3月ITU通过了G。984.1和G。984.2协议。G。984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定，G。984.2对GPON的ODN（OpticalDis-tributionNetwork）物理媒质相关子层进行了规定，2004年6月ITU又通过了G。984.3，它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。GPON的技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.244Gb/s和2.488Gb/s下行速率和所有标准的上行速率，而且支持各种接入服务，提供OAM&P（OperationAdministrationProvisioning）功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流，是光接入网络一种全新的最优化最有效的解决方案。虽然GPON比EPON具有更加优异的性能，但是由于GPON技术实现复杂、商用成本太高，目前成熟的商用产品并不多。
2 EPON的主要组成
EPON主要分成三部分，即光线路终端（OLT：OpticalLineTermination）、光网络单元（ONU/ONT：OpticalNetworkUnit/OpticalNetworkTermination）和光分配网络（ODN：OpticalDistributionNetwork）组成。其中OLT位于局端，一般是在局端机房，ONU位于用户端，可以是路边（FTTC）、住宅楼（FTTB），或者是用户家中（FTTH）。光分配网络包括光分路器（Splitter）和光纤，光分路器是无源光纤分支器，是一个连接光线路终端和光网络单元的无源设备。在数据下行方向采用802.3帧广播技术，上行方向执行时分复用（TDMA）方式。
3 EPON在有线电视中的应用
3.1 传输宽带信号以及开展数字电视点播业务
EPON将Ethernet技术与PON技术结合，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统，其特点是消除了ATM和SDH层，降低了初始成本和运行成本；可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON属于IEEE以太网标准的范围，因此可以承载宽带IP业务、语音业务以及基于IP交换的数字电视视频IP点播业务，如在双波长EPON系统中，下行使用1550nm或1490nm、上行使用1310nm来实现各项业务。
3.2 整合有线电视信号传输
EPON是近年来发展较快的接入技术，最初的EPON用来传输数据宽带信号，在杭州城区有线电视网络改造与升级时，部分地区采用了EPON技术，它提供了一种符合更多用户宽带接入要求及能提供更高带宽的宽带接入方式，当然可以考虑在使用EPON系统传输宽带信号的同时传输有线电视图像信号，这为有线电视网的双向化改造提供了可靠并符合未来发展趋势的一种思路。 对于光纤接入网来说实现三网合一也是重要发展方向之一，就目前来看，有线电视图像业务传输需占用的巨大带宽和较高的QoS要求，不是现有数字光纤接入技术能轻易解决的，所以基于模拟技术的有线电视光纤传输设备和用于宽带数据和语音传输的数字光纤通信设备难以在短时期内实现技术上的彻底融合，但是依托EPON系统，借助于波分复用（WDM）技术以及最新芯片技术，有线电视图像完全能够在EPON系统中传输，甚至已经有商用的产品出台，随着EPON技术的进一步发展，到了GEPON系统，传输视频图像信号将成为必备的功能。
HFC加上PON后，既能实现视频的传送，也能实现双向高速数据业务和话音业务，在EPON系统中传输有线电视图像主要有以下几种方式：
3.2.1 三纤传输方式
两根光纤分别用于以太网数据的上下行传输，单模或多模，单波长（1310nm或1550nm），一纤用于CATV传输，波长为1550nm，此种方式可以理解为PON光纤收发器+RF光信号的方式，为早期的PON采用，由于PON技术的发展，现已基本不再使用。
3.2.2 双纤传输方式
目前大多数的EPON系统采用此种方法，即所谓的Video+PON共缆分纤光接入方式。模拟CATV的光传输与无源光网络（PON）传输技术相比具有相同的网络拓扑结构，因此可以利用一根光缆的两根光纤将两种业务同时接入用户端，即一根光纤用于以太网数据传输，即利用WDM技术的单纤双波长（1310/550nm）双向数据传输，另一根光纤用于CATV传输，波长为1550nm。将EPON系统和HFC系统通过共缆分纤的方式整合起来，极大地节省了局端设备和光纤的投资，不过两张网络只是在光缆中共纤而已，在本质上以及光层面上还是独立的网络。
3.2.3 单纤传输方式
即1310/1490/1550nm三波长Video+PON单纤三向传输技术。
在PON中将廉价的无制冷1310nm半导体激光二极管光源用于终端用户的上行传输，下行的数字传输改用1490nm窗口，若采用EPON技术在同一光纤网络中传输数据、图像以至于声音，则下行模拟CATV传输必须选用高性价比的1550nm窗口，可传输混合数模的RF信号（AM-VSB调制后的模拟电视信号与64QAM调制后的数字电视信号）。
有线电视图像传输通过波分复用WDM的方式与EPON的OLT共三方向传输合成于一根光纤，经过分路，光纤传输送到ONU前的解波分复用，还原成1550nm信号接CATV光接收机，其他信号接到ONU，完成宽带数据、声音的传输。单纤传输方式已经有了成熟的商用产品，相对于双纤传输方式总体上应用得并不太多，但是未来的GEPON将大规模集成这一方式。
3.3 作为回传通道：HFC光点网管的回传通道
EPON系统从本质上说是一种接入网，它给用户提供了一种宽带接入的选择，即构建了从骨干机房至用户端的双向通道，因此通过EPON系统可以提供HFC设备的网管信息的回传通道，进而在HFC网管中可以实现针对HFC光站的管理，即直接通过接入ONU下的交换机实现对光机的管理，但需要EPON设备厂家的积极配合及对相关设备进行参数配置（进行OLT透传设置、ONU端口参数设置以及上层交换机的路由及VLAN设置）。
4 结束语
众所周知，各地双向有线电视网络已经可以开展宽带和语音业务，从接入层面考虑，传统的方法是将CATV信号和宽带数字传输设备采用各自的光纤线路分别接入，EPON是光纤宽带接入目前最经济的一种方式，它是在HFC基础上以EPON技术为核心开展多业务的，三波长1310/1490/1550nm单纤接入网方案能有效地满足未来的需求，当广播电视网络采用EPON系统作为新型接入方式时，可以给用户提供更多双向全业务服务，是利用CATV传输网络实现传统的有线电视网、PSTN、数据网三网合一较好的解决方案，EPON系统在有线电视网络改造中逐渐推广正说明了EPON的无限潜力，EPON系统必将在有线电视网络改造中发挥越来越重要的作用。在“三网融合”的大趋势下，单纯的广播传送功能已不能满足网络发展的要求，而建设具有互动性的综合业务平台是非常必要的，在原有HFC网络中采用EPON技术实现互动式数字电视网络，不仅可以保护原有投资，而且由于不用太大的改变原有HFC网络的体系结构，具有节省资源、维护简单、可靠性高、给用户提供各种各样的增值服务的优势，从而使数字电视网络成为最具有竞争力和广阔发展前景的综合业务网。
[参考文献]
[1]马汉良，编著.数字化整体转换.中国广播电视出版社.2005-9-1.
[2]王达编，著.网络工程师必读—接入网与交换网.电子工业出版社.2006-9-1.
[3]郭世满，马蕴颖，郭苏宁，编著.宽带接入技术及应用.北京邮电大学出版社.2006-3-1.
关键词：数字电视；EPON；频道切换；双向改造
目前我国有线电视的网络为光纤同轴混合网络，有近3300个有线电视前端；国家级光缆线路4万km，省级及地市光缆线路超过10万km，地市、县分配网近300万km。虽然网络覆盖范围较广，但大部分为单向广播式网络，用户端到中心局端的回传通道尚未建立。部分地区有线电视网络仍为550MHz以下的系统，光节点用户超过了500户，甚至达到2000户以上。随着广播电视数字化的发展和多业务的需求，以及网络的“三网合一”趋势，这种网络已经不能满足用户的需要，亟待双向化改造。同时，由于各种双向网络改造技术的发展和成熟，网络中设备的完善及价格的降低，都在促使有线电视网络双向化改造建设的发展，为人们提供更为个性化、专业化、多样化的广播电视和信息服务，有利于国家信息化、社会信息化和家庭信息化建设，是推进“三网合一”的有效途径。
1 EPON的概念
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层上采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强，灵活快速的服务重组，与现有以太网兼容，方便的管理等，基于EPON的众多优点，它正成为目前宽带接入网一种有效的通信方式。
PON技术研究起源于1995年，当年FSAN联盟成立，目的是要共同定义一个通用的PON标准。1998年10月，ITU-T以155Mbit/sATM技术为基础，发布了G。983系列APON（ATMPON）标准。同时各电信设备制造商也研发出了APON产品，但由于价格较高，又受到ATM推广受阻的影响，所以APON在我国几乎没有什么应用。
为更好地适应迅速增长的IP业务，并考虑到基于ATM的PON复杂性和实用性问题，EFMA（EthernetintheFirstMileAlliance，第一英里以太网联盟）于2000年底提出了基于以太网的PON—Ethernet-PON（EPON）的概念，在二层用以太网取代ATM，传输速率达1Gbps，链路层基于简单的Ethernet封装；IEEE于2001年成立第一英里以太网（EFM）小组，开始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在内的EFM相关标准，EPON标准IEEE802.3ah已于2004年6月正式颁布。
目前由于国际标准的确立以及EPON芯片技术的发展，EPON的产品已经相当成熟，国内外均有符合标准的成熟商用产品问世，部分网络公司在进行有线电视网络改造时已经把它作为改造的方案之一考虑，如杭州、北京、武汉、绵阳等许多城市已经开始大量使用EPON系统。
GPON（Gigabit-CapablePON）由FSAN组织于2002年9月提出，2003年3月ITU通过了G。984.1和G。984.2协议。G。984.1对GPON接入系统的总体特性进行了规定，G。984.2对GPON的ODN（OpticalDis-tributionNetwork）物理媒质相关子层进行了规定，2004年6月ITU又通过了G。984.3，它对传输汇聚（TC）层的相关要求进行了规定。GPON的技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.244Gb/s和2.488Gb/s下行速率和所有标准的上行速率，而且支持各种接入服务，提供OAM&P（OperationAdministrationProvisioning）功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流，是光接入网络一种全新的最优化最有效的解决方案。虽然GPON比EPON具有更加优异的性能，但是由于GPON技术实现复杂、商用成本太高，目前成熟的商用产品并不多。
2 EPON的主要组成
EPON主要分成三部分，即光线路终端（OLT：OpticalLineTermination）、光网络单元（ONU/ONT：OpticalNetworkUnit/OpticalNetworkTermination）和光分配网络（ODN：OpticalDistributionNetwork）组成。其中OLT位于局端，一般是在局端机房，ONU位于用户端，可以是路边（FTTC）、住宅楼（FTTB），或者是用户家中（FTTH）。光分配网络包括光分路器（Splitter）和光纤，光分路器是无源光纤分支器，是一个连接光线路终端和光网络单元的无源设备。在数据下行方向采用802.3帧广播技术，上行方向执行时分复用（TDMA）方式。
3 EPON在有线电视中的应用
3.1 传输宽带信号以及开展数字电视点播业务
EPON将Ethernet技术与PON技术结合，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统，其特点是消除了ATM和SDH层，降低了初始成本和运行成本；可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON属于IEEE以太网标准的范围，因此可以承载宽带IP业务、语音业务以及基于IP交换的数字电视视频IP点播业务，如在双波长EPON系统中，下行使用1550nm或1490nm、上行使用1310nm来实现各项业务。
3.2 整合有线电视信号传输
EPON是近年来发展较快的接入技术，最初的EPON用来传输数据宽带信号，在杭州城区有线电视网络改造与升级时，部分地区采用了EPON技术，它提供了一种符合更多用户宽带接入要求及能提供更高带宽的宽带接入方式，当然可以考虑在使用EPON系统传输宽带信号的同时传输有线电视图像信号，这为有线电视网的双向化改造提供了可靠并符合未来发展趋势的一种思路。 对于光纤接入网来说实现三网合一也是重要发展方向之一，就目前来看，有线电视图像业务传输需占用的巨大带宽和较高的QoS要求，不是现有数字光纤接入技术能轻易解决的，所以基于模拟技术的有线电视光纤传输设备和用于宽带数据和语音传输的数字光纤通信设备难以在短时期内实现技术上的彻底融合，但是依托EPON系统，借助于波分复用（WDM）技术以及最新芯片技术，有线电视图像完全能够在EPON系统中传输，甚至已经有商用的产品出台，随着EPON技术的进一步发展，到了GEPON系统，传输视频图像信号将成为必备的功能。
HFC加上PON后，既能实现视频的传送，也能实现双向高速数据业务和话音业务，在EPON系统中传输有线电视图像主要有以下几种方式：
3.2.1 三纤传输方式
两根光纤分别用于以太网数据的上下行传输，单模或多模，单波长（1310nm或1550nm），一纤用于CATV传输，波长为1550nm，此种方式可以理解为PON光纤收发器+RF光信号的方式，为早期的PON采用，由于PON技术的发展，现已基本不再使用。
3.2.2 双纤传输方式
目前大多数的EPON系统采用此种方法，即所谓的Video+PON共缆分纤光接入方式。模拟CATV的光传输与无源光网络（PON）传输技术相比具有相同的网络拓扑结构，因此可以利用一根光缆的两根光纤将两种业务同时接入用户端，即一根光纤用于以太网数据传输，即利用WDM技术的单纤双波长（1310/550nm）双向数据传输，另一根光纤用于CATV传输，波长为1550nm。将EPON系统和HFC系统通过共缆分纤的方式整合起来，极大地节省了局端设备和光纤的投资，不过两张网络只是在光缆中共纤而已，在本质上以及光层面上还是独立的网络。
3.2.3 单纤传输方式
即1310/1490/1550nm三波长Video+PON单纤三向传输技术。
在PON中将廉价的无制冷1310nm半导体激光二极管光源用于终端用户的上行传输，下行的数字传输改用1490nm窗口，若采用EPON技术在同一光纤网络中传输数据、图像以至于声音，则下行模拟CATV传输必须选用高性价比的1550nm窗口，可传输混合数模的RF信号（AM-VSB调制后的模拟电视信号与64QAM调制后的数字电视信号）。
有线电视图像传输通过波分复用WDM的方式与EPON的OLT共三方向传输合成于一根光纤，经过分路，光纤传输送到ONU前的解波分复用，还原成1550nm信号接CATV光接收机，其他信号接到ONU，完成宽带数据、声音的传输。单纤传输方式已经有了成熟的商用产品，相对于双纤传输方式总体上应用得并不太多，但是未来的GEPON将大规模集成这一方式。
3.3 作为回传通道：HFC光点网管的回传通道
EPON系统从本质上说是一种接入网，它给用户提供了一种宽带接入的选择，即构建了从骨干机房至用户端的双向通道，因此通过EPON系统可以提供HFC设备的网管信息的回传通道，进而在HFC网管中可以实现针对HFC光站的管理，即直接通过接入ONU下的交换机实现对光机的管理，但需要EPON设备厂家的积极配合及对相关设备进行参数配置（进行OLT透传设置、ONU端口参数设置以及上层交换机的路由及VLAN设置）。
4 结束语
众所周知，各地双向有线电视网络已经可以开展宽带和语音业务，从接入层面考虑，传统的方法是将CATV信号和宽带数字传输设备采用各自的光纤线路分别接入，EPON是光纤宽带接入目前最经济的一种方式，它是在HFC基础上以EPON技术为核心开展多业务的，三波长1310/1490/1550nm单纤接入网方案能有效地满足未来的需求，当广播电视网络采用EPON系统作为新型接入方式时，可以给用户提供更多双向全业务服务，是利用CATV传输网络实现传统的有线电视网、PSTN、数据网三网合一较好的解决方案，EPON系统在有线电视网络改造中逐渐推广正说明了EPON的无限潜力，EPON系统必将在有线电视网络改造中发挥越来越重要的作用。在“三网融合”的大趋势下，单纯的广播传送功能已不能满足网络发展的要求，而建设具有互动性的综合业务平台是非常必要的，在原有HFC网络中采用EPON技术实现互动式数字电视网络，不仅可以保护原有投资，而且由于不用太大的改变原有HFC网络的体系结构，具有节省资源、维护简单、可靠性高、给用户提供各种各样的增值服务的优势，从而使数字电视网络成为最具有竞争力和广阔发展前景的综合业务网。
[参考文献]
[1]马汉良，编著.数字化整体转换.中国广播电视出版社.2005-9-1.
[2]王达编，著.网络工程师必读—接入网与交换网.电子工业出版社.2006-9-1.
[3]郭世满，马蕴颖，郭苏宁，编著.宽带接入技术及应用.北京邮电大学出版社.2006-3-1.