張 軍

(晉城煤業(yè)集團 通信分公司，山西 晉城 048006)

PON(Passive Optical Network)技術即無源光網(wǎng)絡技術，1983年由BT 實驗室首先發(fā)布。隨著近年來IP 業(yè)務需求暴發(fā)式增長和以太網(wǎng)技術的成熟，EFMA考慮將以太網(wǎng)技術和PON 技術結合起來，于2001年提出了EPON的概念。EPON 全稱為Ethernet over PON，其初期只支持1.25 Gbps 對稱技術，隨著光硬件處理能力的進步，現(xiàn)已升至10 Gbps，由于通過PON 技術接入以太網(wǎng)，隨著PON 技術的發(fā)展和IP 業(yè)務的暴發(fā)式增長，現(xiàn)已成為目前重要的寬帶接入技術。由于采用的二層技術的不同，PON 技術目前又分為APON、GPON、EPON/GEPON 等，就EPON 技術來講，是利用光路來實現(xiàn)多種IP 業(yè)務的寬帶接入，形成完整的光網(wǎng)絡拓撲。

1 系統(tǒng)組成

當前使用的EPON 系統(tǒng)主要由OLT、ONU、POS三個主要部分構成。OLT(Optical Line Terminal)是系統(tǒng)的核心，一般放在中心機房，OLT 由主控板、上連板、光接口板、電源板等組成。所有的PON 設備都通過光分配網(wǎng)連在OLT 下面，由OLT 來統(tǒng)一管理網(wǎng)絡內的設備，網(wǎng)管員通過對OLT的配置來管理下掛的ONU 設備，對不同優(yōu)先級的設備進行帶寬分配，保證網(wǎng)絡安全性。OLT 通過配置的光接口板下掛POS。

POS(Passive Optical Splitter)即無源光纖分支器，是一個很簡單的無源分光設備，它在光分配網(wǎng)中非常重要，一般放置于小區(qū)機房或室外光交接箱中，其分光比一般為1∶8、1∶16、1∶32、1∶64 等，即一端通過主干光纜的一芯上連至OLT 光接口板的一個光口，另一端通過分光技術接多臺ONU 設備。它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)，上行波長為1 310 nm，所有下掛的ONU 傳輸上來的多路語音、數(shù)據(jù)及其它業(yè)務信息通過POS 耦合到一芯主干光芯上，上傳到OLT 進行數(shù)據(jù)交換處理。下行方向，各種業(yè)務信息由OLT 采用廣播方式通過POS 發(fā)送到所有ONU 設備，由接收方ONU 進行信息選擇。實際使用中，OLT 到ONU 間的距離最大可達20 km。

ONU(Optical Network Unit)是EPON 系統(tǒng)的接入部分。一般布放在用戶設備端附近或與其合為一體。具體的連接和使用方式在本文后面進行了深入探討。

2 技術實現(xiàn)

在當前光進銅退的大趨勢下，EPON的技術特點主要在于可以充分利用規(guī)模越來越龐大的光網(wǎng)絡優(yōu)勢，為最終用戶提供高帶寬、高質量的通信服務。筆者認為，這是該技術的一個非常重要的技術特征和技術優(yōu)勢。從管理角度來看，EPON 技術通過動態(tài)算法對用戶帶寬進行靈活分配。作為業(yè)務支持的光分配網(wǎng)維護簡單，可靠性遠高于其它線纜，業(yè)務升級方便、擴展容易，是今后主要的發(fā)展趨勢。

OLT 作為EPON 技術的核心設備，具有管理所有下連ONU的技術機制。當OLT 啟動后，它會周期性地在相應端口上廣播允許接入的時隙等信息。新的ONU 接入后，根據(jù)OLT 信息發(fā)起注冊請求信息，在管理上對ONU的合法性認證通過后，給相關ONU 分配一個標識號(LLID)，根據(jù)此標識號進行設備管理及信息收發(fā)。

EPON 技術中，數(shù)據(jù)下行采用時分復用技術實現(xiàn)，下行數(shù)據(jù)廣播式發(fā)送到網(wǎng)內，各ONU 根據(jù)數(shù)據(jù)幀頭中打包的LLID 信息來判斷并接收自己的數(shù)據(jù)幀，同時拋棄其它ONU的信息。信息上行時，OLT 會根據(jù)管理員配置給合法的ONU 分配特定的帶寬，或根據(jù)ONU 當前狀態(tài)和帶寬分配策略來動態(tài)調整給各ONU的帶寬。帶寬由傳輸時隙組成，根據(jù)協(xié)議，傳輸時隙單位為16 ns，ONU 按分配給自己的時隙來上傳信息。為保證準確傳輸，OLT 與ONU 之間具有嚴格的時鐘同步措施和時隙補償機制，通過這種機制確保多個ONU 上傳的數(shù)據(jù)互不干擾，能夠耦合到一根光芯鏈路上進行傳輸。

在安全性方面，各ONU 上行信息通過OLT 進行交換，交換策略可由網(wǎng)管員靈活定制。下行信息由于采用廣播方式傳輸，主要從以下方面保障信息安全:

1)ONU 合法性認證。通過授權給合法ONU 唯一的LLID 標識來保證信息安全。

2)各ONU 收到廣播數(shù)據(jù)幀后，首先分析數(shù)據(jù)幀中LLID 標識是否是自己的，如不匹配則把信息丟棄，這是芯片層實現(xiàn)的功能，這使非法的信息竊取很難實現(xiàn)。

3)信息加密。每個ONU 與OLT 采用不同的密鑰進行加密，以此保證信息安全。

4)VLAN 隔離。將不同的用戶或業(yè)務劃分到不同的VLAN 中，有效隔離廣播風暴，保證信息安全。在實際應用中，把每個用戶端口劃分為一個獨立的VLAN。

3 EPON 實際使用及布放方式

作為一個典型的煤炭企業(yè)，晉城煤業(yè)集團公司使用EPON 已近三年。在當初進行企業(yè)信息化調研時，該公司綜合比較了EPON的技術特點和發(fā)展前景，結合企業(yè)的實際情況和實現(xiàn)的可能性，最終將EPON 技術進行了全面應用。通過在部分小區(qū)和辦公樓的實際使用，初步取得了EPON 設備的使用和維護經驗。在實際使用中，根據(jù)ONU 在所處位置的不同，EPON實際應用形式主要有兩種，即FTTB(光纖到樓)和光纖到家(FTTH)。

3.1 FTTB(光纖到樓)布放方式

在FTTB 光纖到樓的方式中，光纜從小區(qū)機房分光器處布放到居民樓后分配到每個單元的ONU 設備箱內，每個單元3 芯(其實1 芯即夠，另2 芯做備用和留作其它業(yè)務使用)，每個單元放置多口ONU，供電采取全樓統(tǒng)一供電，每樓配一套UPS 和蓄電池，保證停電時正常使用。每單元ONU 箱至用戶家采用LAN綜合布線，即聯(lián)網(wǎng)方式采用FTTB +LAN 方式。聯(lián)網(wǎng)示意圖見圖1。

圖1 FTTB+LAN 示意圖

3.2 FTTH(光纖到家)布放方式

采用這種布放方式，光纜從小區(qū)機房分光器處直接分配到用戶家中，并將ONU 移至用戶家中，光纖入戶后直接連家用型ONU，是真正全透明的光纖網(wǎng)絡，是光纖接入網(wǎng)絡發(fā)展的理想模式和發(fā)展目標。此方式采用的ONU為家用普通型ONU 設備(見圖2)。

3.3 兩種布放方式使用比較

圖2 家用型ONU 實物圖

以上兩種聯(lián)網(wǎng)方式在實際中都有應用。從實際使用來看，F(xiàn)TTH 方式帶寬速率高、便于維護，但需要在每個家庭放置一臺家用型ONU 設備，成本高，但隨著ONU 設備、光纜、光面板的技術成熟和成本下降，從管理和使用角度來看，F(xiàn)TTH 已逐漸成為主流的應用模式，代表未來的發(fā)展方向。而FTTB 方式在帶寬速率、維護使用方面較FTTH 方式稍遜，但成本上則具備一定優(yōu)勢。從基層的應用選擇方面，一般根據(jù)實際情況來考慮，在新建的別墅小區(qū)、住宅樓通常采用FTTH 方式，一步到位，便于今后維護和業(yè)務的進一步拓展。

對于集團內改擴建居民小區(qū)，鑒于該類小區(qū)一般已有布線，為充分利用已有資源，基本是在現(xiàn)有網(wǎng)絡布線條件下，用更少的投入實現(xiàn)PON 技術，然后根據(jù)下一步投入條件實現(xiàn)FTTH。

使用此種方式能夠快速部署，迅速解決用戶的通信需求。聯(lián)網(wǎng)示意圖如圖3 所示。

圖3 FTTH 示意圖

4 結束語

EPON 技術作為一種典型的現(xiàn)代通信技術，經過近十年的技術完善和實際應用，已經進入成熟和大規(guī)模應用階段。其以擴展性強、維護簡單、布網(wǎng)容易，設備安裝、維護、管理較為方便的特性得到了極大的發(fā)展，EPON 作為成熟的先進技術，對于煤炭企業(yè)實現(xiàn)信息化具有重要意義。在當前國家提倡三網(wǎng)合一的大背景下，EPON 技術必將得到更加廣泛的應用。