劉共旭

（中國鐵通四平分公司，吉林 四平 136000）

1 前言

隨著移動合并鐵通，聯(lián)通、電信、網(wǎng)通三家并兩家的電信市場最后融合，互補聯(lián)合后的電信業(yè)競爭更加激烈。固話網(wǎng)現(xiàn)有的以銅纜為傳輸媒質(zhì)的ADSL技術(shù)下的寬帶數(shù)據(jù)接入模式不能適應(yīng)未來高帶寬業(yè)務(wù)的需求。制約了電信新業(yè)務(wù)的拓展應(yīng)用，并且當(dāng)前銅纜被盜嚴重、價格上漲較快、建設(shè)成本不斷增加。

一項接入網(wǎng)新技術(shù)，基于以太網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)（XPON）有效解決了上述問題，“光進銅退”作為實施網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型和固網(wǎng)寬帶化的有效措施，在提高接入帶寬、提升網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的支撐能力、增強運營商的核心競爭能力方面將發(fā)揮重要作用。

2 XPON技術(shù)介紹

XPON是指當(dāng)前發(fā)展極為迅速的寬帶接入技術(shù)EPON和GPON。GPON（Gigabit－Capable PON）技術(shù)是基于ITU－TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，GPON下行最大速率為2.5 Gbps，上行為1.25 Gbps，分光比最大為1∶64。EPON（Ethernet Passive Optical Network）是由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First M ile）提出。是將以太網(wǎng)技術(shù)與無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)一個點到多點拓撲的千兆以太網(wǎng)光纖接入網(wǎng)絡(luò)。不但降低了初始成本和運行成本，實現(xiàn)簡單，維護簡單，相對成本低，且易于后期業(yè)務(wù)擴展和升級，也是一種能夠提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25 Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級到10 Gb/s。

2.1 組成單元

PON應(yīng)用于固網(wǎng)運營商中心局端到前端，或者以點到點（POP）方式到商務(wù)或小區(qū)節(jié)點的通信，組成最后1 km的通信結(jié)構(gòu)。EPON是一種結(jié)合了Ethernet和PON的寬帶接入技術(shù)，典型的EPON系統(tǒng)由OLT、ONU、ODN/POS組成。EPON的組成單元，見圖1。

光信號通過分光器把光纖線路終端（OLT）一根光纖下行的信號分成多路給每一個光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），每個ONU上行的信號通過光耦合器合成在一根光纖里送達OLT。因而EPON中包括無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括單模光纜、無源分光器/耦合器、適配器、連接器和熔接頭等。它一般放置于局外，稱為局外設(shè)備。無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡單、穩(wěn)定可靠、壽命長、易于維護、價格低。

有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括中心局機架設(shè)備（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和設(shè)備管理系統(tǒng)（EMS）。中心局機架上插裝光纖線路終端、網(wǎng)絡(luò)界面模塊（NIM）以及交換模塊（SCM），因此以上 3種設(shè)備也統(tǒng)稱為中心局機架設(shè)備。中心局機架設(shè)備提供XPON系統(tǒng)與服務(wù)提供商核心的數(shù)據(jù)、視頻和話音網(wǎng)絡(luò)的接口。它也通過設(shè)備管理系統(tǒng)與服務(wù)提供商的核心運行網(wǎng)絡(luò)相連接。

光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）給用戶提供數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)與PON之間的接口。ONU最初的作用是接收光路信號，轉(zhuǎn)換成用戶所需的格式（以太網(wǎng)、IP廣播、電話、T1/E1等）。XPON系統(tǒng)的 ONU除了終結(jié)和轉(zhuǎn)換光信號外，還具有二層或三層交換功能，它允許在 ONU中內(nèi)置企業(yè)級路由器，也可用第三個波長傳送模擬有線電視（CATV）信號或IP視頻。

圖1 基于以太網(wǎng)技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)的組成單元

2.2 XPON工作原理

XPON由光纖線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）和光網(wǎng)絡(luò)單元組成，采用的是樹形拓撲結(jié)構(gòu)。使用上行1 310 nm和下行1 490 nm波長傳送數(shù)據(jù)和語音，CATV業(yè)務(wù)則使用1 550 nm波長承載。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實時監(jiān)控、管理及維護功能。ONU放置在用戶側(cè)，OLT與ONU間通過無源的光分配網(wǎng)絡(luò)按照1∶16/1∶32/1∶64等分光比進行連接，見圖2。

EPON網(wǎng)絡(luò)采用一點至多點的拓撲結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省了光纖的用量和管理成本。無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代替了傳統(tǒng)的 ATM/SONET寬帶接入系統(tǒng)中的中繼器、放大器和激光器，減少了中心局端所需的激光器數(shù)目，并且OLT由許多ONU用戶分擔(dān)。OLT放在中心機房，它可以是一個L2交換機或者L3路由器。在下行方向，它提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口；在上行方向，OLT將提供了 GE（Gigabit Ethernet）。為了支持其他流行的協(xié)議，OLT還支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標(biāo)準(zhǔn)。OLT通過支持E1口來實現(xiàn)傳統(tǒng)的TDM話音的接入。在EPON的統(tǒng)一網(wǎng)管方面，OLT是主要的控制中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的五大功能。如通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數(shù)來控制用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量、通過編寫訪問控制列表來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全控制、通過讀取M IB庫獲取系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶狀態(tài)信息等，還能提供有效的用戶隔離。此外EPON利用以太網(wǎng)技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)以太幀，可以方便的承載IP業(yè)務(wù)。因此EPON十分簡單、高效、建設(shè)費用低、維護費用低，最適合寬帶接入網(wǎng)需求。

圖2 EPON系統(tǒng)原理圖

在EPON中，從OLT到多個ONU下行傳輸數(shù)據(jù)的過程采用數(shù)據(jù)廣播方式發(fā)送。數(shù)據(jù)以變長信息包的形式從OLT下行廣播到多個ONU。依據(jù)IEEE802.3協(xié)議，信息包最長為1 518 Byte。每個信息包帶有一個 EPON包頭，惟一標(biāo)識該信息包是發(fā)給ONU－1、ONU－2還是ONU－3。也可標(biāo)識為廣播信息包發(fā)給所有ONU或發(fā)給特定的ONU組（多點傳送信息包）。當(dāng)數(shù)據(jù)到達ONU時，ONU通過地址匹配，接受并識別發(fā)給它的信息包，丟棄發(fā)給其他ONU的信息包。ONU放在用戶駐地側(cè)CPE，EPON中的ONU主要采用以太網(wǎng)協(xié)議，ONU對用戶數(shù)據(jù)透明傳送，從OLT到ONU之間可以實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

2.3 XPON技術(shù)的特點

長距離，高寬帶（20 km，1.25 G或2.5 G）是XPON的一大優(yōu)點。非常適合于FTTB和FTTO模式（非常有利于光纖在大樓內(nèi)的布線和用戶擴容），光纖直接到商業(yè)用戶。同時支持遠端設(shè)備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網(wǎng)絡(luò)擴容便利，且局端設(shè)備和用戶端設(shè)備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對運營商來說可以大大降低運營維護費用。

XPON是面向未來的技術(shù)，它是一個多業(yè)務(wù)平臺，可以同時提供IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)。QoS可以完全保證，而且完全遵循 IEEE802.3ah的標(biāo)準(zhǔn)。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的多種業(yè)務(wù)，而且較容易向IP業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)過渡。

帶寬分配靈活，服務(wù)有保證也是XPON不可忽視的方面。MS－EPON可以根據(jù)需要對每個用戶甚至每個端口實現(xiàn)基于連接的帶寬分配（區(qū)別于普通交換機的基于端口的速率限制），并可根據(jù)業(yè)務(wù)合約保證每個用戶連接的QoS。

XPON技術(shù)使在新一代網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)（三網(wǎng)合一）成為了可能。

3 XPON技術(shù)在四平鐵通的應(yīng)用

隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶對于數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求的不斷提高，原有的以電纜為傳輸媒質(zhì)的XDSL技術(shù)不能滿足用戶的需求，并且銅的不斷漲價，電纜成本越來越高，以光纜為傳輸媒質(zhì)的高帶寬接入服務(wù)被提到日常工作中來。對新建小區(qū)的寬帶接入和既有小區(qū)的寬帶化改造，在成本日益緊張的四平鐵通，尋求一種低投入、可擴展、接入靈活、適應(yīng)發(fā)展的新的光接入技術(shù)是建設(shè)工作的重點，EPON技術(shù)以其自身的特點被四平鐵通選為首選建設(shè)方案，用以實現(xiàn)四平鐵通寬帶小區(qū)接入和既有小區(qū)的寬帶化改造，以及對集團客戶、特殊客戶的接入服務(wù)。經(jīng)過一年的接入實踐，取得了較好的發(fā)展。

根據(jù)四平市城市建設(shè)的特點，四平鐵通EPON接入技術(shù)采用通信機房安置OLT，通過輻射狀分布，在各接入小區(qū)設(shè)ODN，下掛ONU，實現(xiàn)小區(qū)寬帶接入和小區(qū)光纜寬帶化改造。在各接入小區(qū)選定位置（一般在室外）放置 ODN設(shè)備，通過光纜與各樓宇單元內(nèi)的ONU設(shè)備進行聯(lián)接，ONU設(shè)備為有源設(shè)備，需要引入樓宇市電作為供電系統(tǒng)。在各ONU節(jié)點，通過5類線接入用戶電腦，不僅實現(xiàn)高帶寬接入，而且取消了XDSL接入的用戶終端設(shè)備，節(jié)約了成本。

四平鐵通EPON網(wǎng)絡(luò)接入拓撲示意圖，見圖3。

圖3 四平鐵通EPON網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用拓撲示意圖

四平鐵通經(jīng)過1年的EPON小區(qū)建設(shè)和發(fā)展，共接入居民小區(qū)24個、高檔社區(qū)4個、重點集團客戶26個，實現(xiàn)覆蓋用戶34 500戶。產(chǎn)生直接經(jīng)營效益223萬元，為四平鐵通分公司的發(fā)展提供了后臺支撐和技術(shù)保障。EPON網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)為四平鐵通以技術(shù)優(yōu)勢搶市場，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)創(chuàng)品牌立下汗馬功勞。

1 陳運清等編著.城域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)與業(yè)務(wù)運營[M].北京：人民郵電出版社，2009.2.1