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[摘要]利用无源光网络拓扑结构实现以太网接入方式的EPON技术,综合以太网成本低、兼容性好、PON技术共享的特点。在网络建设中,应引入EPON技术,让EPON与现有业务融合。通过分析EPON网络结构和工作原理,提出EPON网络的建设原则,并对EPON网络建设在住宅小区的应用问题进行探讨。
[关键词]EPON网络结构网络建设住宅小区应用
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120007-01
一、EPON网络结构和工作原理
EPON的接入采用点到多点光接入体系结构。通过在网络中采用高性价比的以太端口以及低成本、可靠性高的无源部件,可实现EPON的经济性和快速性。与基于ATM或SONET的网络相比,EPON以IP/Ethernet包的形式起止,不需要花费时间进行协议转换或电路建立。
一个典型的EPON系统由光线路终端、光分配网络、光网络单元/光网络终端和网元管理系统组成。
EPON系统采用波分复用技术,实现了单纤双向传输。
下行采用广播方式:ONU注册成功后被分配一个唯一的逻辑链路标识(LLID);在每一个以太网帧前添加一个LLID,替代以太网前导符的最后两个字节(不改变原有帧结构);ONU接收数据时,仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。
上行采用TDMA方式:任一时刻只能有一个ONU发送上行信号,系统才能正常工作;不同的ONU分配不同的时间片,轮流发送上行数据;每个ONU发送上行数据的时间片可以是动态的,时间片的大小和多少在宏观上表现为带宽的大小。由于数据速率非常高,由ONU的距离不同而产生的细微的时延应该在发送上行数据的时候予以考虑,即需要通过测距予以补偿。
二、EPON网络的建设原则
EPON以光纤为传输媒质,无干扰、无辐射,解决了铜质双绞线为传输媒质的用户线路出线效率低、线间串扰明显等问题。EPON通信系统带宽超过1Gb/s,传输距离达到几十公里,业务提供能力和部署灵活性具有较大的优势,同时对网络的管理能力有了较大的提高。
从网络发展角度看,高端企业级用户、中心商务区等重点发展区域,可通过实施战略性水平布线与现有的综合布线叠加,为拓展业务奠定基础。
从业务经营方面看,应提供与现有xDSL宽带接入方式有差异的服务。对于高端用户,提供安全、可靠的网络模型,对于大众用户,应在汇集层进行EPON网络改造。总之,进行EPON网络建设时,应遵循以下原则:
第一,在进行EPON网络建设的前期,应对用户结构性质、使用要求和习惯进行分析,得到网络数学模型,据此规划OLT设备布局,然后对ONU设备进行布置。例如,OLT布放在端局将会占用昂贵的主干光缆资源,布放在小区内会受到机房资源和配套费用的限制而影响网络的可扩展性。在发展初期,建议设置在接入网的汇集性机房。
第二,由于EPON接入网技术较新,各厂家设备在互通性方面尚有一些问题,一个较大区域最好使用同一厂家设备,尽量避免同区域不同厂家设备混用。对于无源分光器的设置,建议采用一级或二级分光,原则上不采用三级或三级以上的分光。对于线路质量和施工工艺方面,如果过多强调施工工艺,将使建设成本大大提高,为了降低建设成本,OLT到ONU间距最好小于5kin,以实现较大的分光比,提高EPON的接入能力,从而提高核心设备的使用效能,降低设备端口的运行成本。
三、EPON网络建设在住宅小区的应用
(一)住宅小区ODN网络设计。本文的实施项目选择温州某小区FTTH
光纤到户项目,该小区有住宅71O套,其中4栋11型住宅小高层户型,17栋多层住宅。ODN网络部分共分以下五部分:
1.信息机房ODN设施。工程中机房设施有6台ODF架、1台设备综合机柜、46套光分模块,1468条跳纤。
2.配线光缆部分。工程中总计采用6条288芯骨架式带状光缆覆盖整个小区710户。
3.楼道分线盒。本工程覆盖21栋住宅楼,合计54个单元小区,根据本工程设计方案,共使用54个24芯楼道分线盒。
4.入户皮线光缆。本工程入户皮线光缆共分为两部分:小高层部分,多层部分。其中小高层入户皮线光缆总长为3520米,多层入户皮线光缆总长度为6936米。两项合计皮线光缆长度为10456米。
5.户信息箱内光纤面板。本工程小区共计710户,需要光纤保护面板710个。入户皮线光缆进入信息箱后,与单头尾纤熔接,采用光纤面板固定入户皮线光缆、单头尾纤,并对光纤熔接点进行保护,熔接完成后单头尾纤直接与用户ONU连接。
(二)EPON系统业务配置。本住宅小区作为温州电力光网络的一个节点,其lP网络和PSTN网络接入到电业局的通信和信息中心机房,两地相距约5.5km。根据工程要求,此小区的电话交换设备需要与信息机房的PSTN交换系统进行联网(之间有光缆和光传输设备),此小区的电话交换设备需要通过V5.2接口向城区的其他站点放号,小区电话用户要实现与公网等位拨号功能,用户线容量约1500线。
本项目电话接入采用程控交换V5.2接入EPON多业务接入平台的方案,通过SIP转V5,2中继网关,为小区用户提供电话业务。
按照工程要求,本系统采用双纤三波的方案,ONU提供数据和CATV两个光纤接口。CATV光信号由小区本地提供,为了实现EDFA放大,CATV光信号波长需要由1310nm转换为1550nm。以上反映出工程实际的连接,请特别注意尾纤的接口,分SC/PC、SC/APC、LC/PC、FC/PC。
安防系统集成:EPON网络的建成,为此住宅小区提供了全lP化的局域网络环境,为视频监控和安防系统提供了业务承载的通道。
本工程采用的安防系统,是在成熟的工业控制总线RS485技术的基础上,通过RS485-IP协议转换,接入EPON网络系统。系统集成多种子系统,包括家庭防盗报警、周界防范、巡更、门禁、联动控制等,该系统布线施工方便,应用一条RS485总线,各子系统模块根据需要增减,结合应用软件,提供集成接口,使得整个系统的维护更加简单而人性化。
四、结束语
EPON是在标准的以太网协议的基础上扩展MAC协议发展而来,具有标准成熟、协议简单、随处可见、价格低廉等优势,可以提供高带宽和长距离的综合业务接入,为最后一公里问题提供了很好的解决方案。本文对EPON的网络建设及应用问题进行了阐述,使读者对EPON有一个基本的了解,目前EPON只能提供1Gbit/s的接入带宽,在分配比为64时,每个用户平均只能分配到15.6Mbit/s的带宽,还不能完全满足高端用户的需求。目前10Gbit/s的EPON技术以及基于WDM的PON技术也正在研究之中,相信在市场需求的推动下,技术会以更快的速度向前发展。
参考文献:
[1]阎德升、边恩炯、王旭,EPON新一代宽带光接入技术与应用[M].机械工业出版社,2008.
[2]胡保民、刘武,10GEPON的研究[J].光电工程,2006.
[3]邱绍峰、范戈,WDM无源光网络技术研究[J].光通信技术,2003.
[关键词]EPON网络结构网络建设住宅小区应用
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120007-01
一、EPON网络结构和工作原理
EPON的接入采用点到多点光接入体系结构。通过在网络中采用高性价比的以太端口以及低成本、可靠性高的无源部件,可实现EPON的经济性和快速性。与基于ATM或SONET的网络相比,EPON以IP/Ethernet包的形式起止,不需要花费时间进行协议转换或电路建立。
一个典型的EPON系统由光线路终端、光分配网络、光网络单元/光网络终端和网元管理系统组成。
EPON系统采用波分复用技术,实现了单纤双向传输。
下行采用广播方式:ONU注册成功后被分配一个唯一的逻辑链路标识(LLID);在每一个以太网帧前添加一个LLID,替代以太网前导符的最后两个字节(不改变原有帧结构);ONU接收数据时,仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。
上行采用TDMA方式:任一时刻只能有一个ONU发送上行信号,系统才能正常工作;不同的ONU分配不同的时间片,轮流发送上行数据;每个ONU发送上行数据的时间片可以是动态的,时间片的大小和多少在宏观上表现为带宽的大小。由于数据速率非常高,由ONU的距离不同而产生的细微的时延应该在发送上行数据的时候予以考虑,即需要通过测距予以补偿。
二、EPON网络的建设原则
EPON以光纤为传输媒质,无干扰、无辐射,解决了铜质双绞线为传输媒质的用户线路出线效率低、线间串扰明显等问题。EPON通信系统带宽超过1Gb/s,传输距离达到几十公里,业务提供能力和部署灵活性具有较大的优势,同时对网络的管理能力有了较大的提高。
从网络发展角度看,高端企业级用户、中心商务区等重点发展区域,可通过实施战略性水平布线与现有的综合布线叠加,为拓展业务奠定基础。
从业务经营方面看,应提供与现有xDSL宽带接入方式有差异的服务。对于高端用户,提供安全、可靠的网络模型,对于大众用户,应在汇集层进行EPON网络改造。总之,进行EPON网络建设时,应遵循以下原则:
第一,在进行EPON网络建设的前期,应对用户结构性质、使用要求和习惯进行分析,得到网络数学模型,据此规划OLT设备布局,然后对ONU设备进行布置。例如,OLT布放在端局将会占用昂贵的主干光缆资源,布放在小区内会受到机房资源和配套费用的限制而影响网络的可扩展性。在发展初期,建议设置在接入网的汇集性机房。
第二,由于EPON接入网技术较新,各厂家设备在互通性方面尚有一些问题,一个较大区域最好使用同一厂家设备,尽量避免同区域不同厂家设备混用。对于无源分光器的设置,建议采用一级或二级分光,原则上不采用三级或三级以上的分光。对于线路质量和施工工艺方面,如果过多强调施工工艺,将使建设成本大大提高,为了降低建设成本,OLT到ONU间距最好小于5kin,以实现较大的分光比,提高EPON的接入能力,从而提高核心设备的使用效能,降低设备端口的运行成本。
三、EPON网络建设在住宅小区的应用
(一)住宅小区ODN网络设计。本文的实施项目选择温州某小区FTTH
光纤到户项目,该小区有住宅71O套,其中4栋11型住宅小高层户型,17栋多层住宅。ODN网络部分共分以下五部分:
1.信息机房ODN设施。工程中机房设施有6台ODF架、1台设备综合机柜、46套光分模块,1468条跳纤。
2.配线光缆部分。工程中总计采用6条288芯骨架式带状光缆覆盖整个小区710户。
3.楼道分线盒。本工程覆盖21栋住宅楼,合计54个单元小区,根据本工程设计方案,共使用54个24芯楼道分线盒。
4.入户皮线光缆。本工程入户皮线光缆共分为两部分:小高层部分,多层部分。其中小高层入户皮线光缆总长为3520米,多层入户皮线光缆总长度为6936米。两项合计皮线光缆长度为10456米。
5.户信息箱内光纤面板。本工程小区共计710户,需要光纤保护面板710个。入户皮线光缆进入信息箱后,与单头尾纤熔接,采用光纤面板固定入户皮线光缆、单头尾纤,并对光纤熔接点进行保护,熔接完成后单头尾纤直接与用户ONU连接。
(二)EPON系统业务配置。本住宅小区作为温州电力光网络的一个节点,其lP网络和PSTN网络接入到电业局的通信和信息中心机房,两地相距约5.5km。根据工程要求,此小区的电话交换设备需要与信息机房的PSTN交换系统进行联网(之间有光缆和光传输设备),此小区的电话交换设备需要通过V5.2接口向城区的其他站点放号,小区电话用户要实现与公网等位拨号功能,用户线容量约1500线。
本项目电话接入采用程控交换V5.2接入EPON多业务接入平台的方案,通过SIP转V5,2中继网关,为小区用户提供电话业务。
按照工程要求,本系统采用双纤三波的方案,ONU提供数据和CATV两个光纤接口。CATV光信号由小区本地提供,为了实现EDFA放大,CATV光信号波长需要由1310nm转换为1550nm。以上反映出工程实际的连接,请特别注意尾纤的接口,分SC/PC、SC/APC、LC/PC、FC/PC。
安防系统集成:EPON网络的建成,为此住宅小区提供了全lP化的局域网络环境,为视频监控和安防系统提供了业务承载的通道。
本工程采用的安防系统,是在成熟的工业控制总线RS485技术的基础上,通过RS485-IP协议转换,接入EPON网络系统。系统集成多种子系统,包括家庭防盗报警、周界防范、巡更、门禁、联动控制等,该系统布线施工方便,应用一条RS485总线,各子系统模块根据需要增减,结合应用软件,提供集成接口,使得整个系统的维护更加简单而人性化。
四、结束语
EPON是在标准的以太网协议的基础上扩展MAC协议发展而来,具有标准成熟、协议简单、随处可见、价格低廉等优势,可以提供高带宽和长距离的综合业务接入,为最后一公里问题提供了很好的解决方案。本文对EPON的网络建设及应用问题进行了阐述,使读者对EPON有一个基本的了解,目前EPON只能提供1Gbit/s的接入带宽,在分配比为64时,每个用户平均只能分配到15.6Mbit/s的带宽,还不能完全满足高端用户的需求。目前10Gbit/s的EPON技术以及基于WDM的PON技术也正在研究之中,相信在市场需求的推动下,技术会以更快的速度向前发展。
参考文献:
[1]阎德升、边恩炯、王旭,EPON新一代宽带光接入技术与应用[M].机械工业出版社,2008.
[2]胡保民、刘武,10GEPON的研究[J].光电工程,2006.
[3]邱绍峰、范戈,WDM无源光网络技术研究[J].光通信技术,2003.