摘 要：本文簡述EPON的概念及歷史，并從基礎理論與規(guī)范完善、EPON的關(guān)鍵技術(shù)點及其器件的研發(fā)等方面探討了EPON關(guān)鍵技術(shù)，最后結(jié)合工作實踐提出了EPON技術(shù)在有線電視中的應用典范。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；EPON；頻道切換；雙向改造

目前我國有線電視的網(wǎng)絡為光纖同軸混合網(wǎng)絡，有近3300個有線電視前端；國家級光纜線路4萬km，省級及地市光纜線路超過10萬km，地市、縣分配網(wǎng)近300萬km。雖然網(wǎng)絡覆蓋范圍較廣，但大部分為單向廣播式網(wǎng)絡，用戶端到中心局端的回傳通道尚未建立。部分地區(qū)有線電視網(wǎng)絡仍為550MHz以下的系統(tǒng)，光節(jié)點用戶超過了500戶，甚至達到2000戶以上。隨著廣播電視數(shù)字化的發(fā)展和多業(yè)務的需求，以及網(wǎng)絡的“三網(wǎng)合一”趨勢，這種網(wǎng)絡已經(jīng)不能滿足用戶的需要，亟待雙向化改造。同時，由于各種雙向網(wǎng)絡改造技術(shù)的發(fā)展和成熟，網(wǎng)絡中設備的完善及價格的降低，都在促使有線電視網(wǎng)絡雙向化改造建設的發(fā)展，為人們提供更為個性化、專業(yè)化、多樣化的廣播電視和信息服務，有利于國家信息化、社會信息化和家庭信息化建設，是推進“三網(wǎng)合一”的有效途徑。

1 EPON的概念

EPON（以太無源光網(wǎng)絡）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務。它在物理層上采用PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本、高帶寬、擴展性強，靈活快速的服務重組，與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容，方便的管理等，基于EPON的眾多優(yōu)點，它正成為目前寬帶接入網(wǎng)一種有效的通信方式。

PON技術(shù)研究起源于1995年，當年FSAN聯(lián)盟成立，目的是要共同定義一個通用的PON標準。1998年10月，ITU-T以155Mbit/sATM技術(shù)為基礎，發(fā)布了G。983系列APON（ATMPON）標準。同時各電信設備制造商也研發(fā)出了APON產(chǎn)品，但由于價格較高，又受到ATM推廣受阻的影響，所以APON在我國幾乎沒有什么應用。

為更好地適應迅速增長的IP業(yè)務，并考慮到基于ATM的PON復雜性和實用性問題，EFMA（EthernetintheFirstMileAlliance，第一英里以太網(wǎng)聯(lián)盟）于2000年底提出了基于以太網(wǎng)的PON—Ethernet-PON（EPON）的概念，在二層用以太網(wǎng)取代ATM，傳輸速率達1Gbps，鏈路層基于簡單的Ethernet封裝；IEEE于2001年成立第一英里以太網(wǎng)（EFM）小組，開始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在內(nèi)的EFM相關(guān)標準，EPON標準IEEE802.3ah已于2004年6月正式頒布。

目前由于國際標準的確立以及EPON芯片技術(shù)的發(fā)展，EPON的產(chǎn)品已經(jīng)相當成熟，國內(nèi)外均有符合標準的成熟商用產(chǎn)品問世，部分網(wǎng)絡公司在進行有線電視網(wǎng)絡改造時已經(jīng)把它作為改造的方案之一考慮，如杭州、北京、武漢、綿陽等許多城市已經(jīng)開始大量使用EPON系統(tǒng)。

GPON（Gigabit-CapablePON）由FSAN組織于2002年9月提出，2003年3月ITU通過了G。984.1和G。984.2協(xié)議。G。984.1對GPON接入系統(tǒng)的總體特性進行了規(guī)定，G。984.2對GPON的ODN（OpticalDis-tributionNetwork）物理媒質(zhì)相關(guān)子層進行了規(guī)定，2004年6月ITU又通過了G。984.3，它對傳輸匯聚（TC）層的相關(guān)要求進行了規(guī)定。GPON的技術(shù)特色是在二層采用ITU-T定義的GFP（通用成幀規(guī)程）對Ethernet、TDM、ATM等多種業(yè)務進行封裝映射，能提供1.244Gb/s和2.488Gb/s下行速率和所有標準的上行速率，而且支持各種接入服務，提供OAMP（OperationAdministrationProvisioning）功能以及可升級能力，特別是非常有效地支持原有格式的數(shù)據(jù)分組和TDM流，是光接入網(wǎng)絡一種全新的最優(yōu)化最有效的解決方案。雖然GPON比EPON具有更加優(yōu)異的性能，但是由于GPON技術(shù)實現(xiàn)復雜、商用成本太高，目前成熟的商用產(chǎn)品并不多。

2 EPON的主要組成

EPON主要分成三部分，即光線路終端（OLT：OpticalLineTermination）、光網(wǎng)絡單元（ONU/ONT：OpticalNetworkUnit/OpticalNetworkTermination）和光分配網(wǎng)絡（ODN：OpticalDistributionNetwork）組成。其中OLT位于局端，一般是在局端機房，ONU位于用戶端，可以是路邊（FTTC）、住宅樓（FTTB），或者是用戶家中（FTTH）。光分配網(wǎng)絡包括光分路器（Splitter）和光纖，光分路器是無源光纖分支器，是一個連接光線路終端和光網(wǎng)絡單元的無源設備。在數(shù)據(jù)下行方向采用802.3幀廣播技術(shù)，上行方向執(zhí)行時分復用（TDMA）方式。

3 EPON在有線電視中的應用

3.1 傳輸寬帶信號以及開展數(shù)字電視點播業(yè)務

EPON將Ethernet技術(shù)與PON技術(shù)結(jié)合，其目標是用最簡單的方式實現(xiàn)一個點到多點結(jié)構(gòu)的吉比特以太網(wǎng)光纖接入系統(tǒng)，其特點是消除了ATM和SDH層，降低了初始成本和運行成本；可以大量采用以太網(wǎng)技術(shù)成熟的芯片，實現(xiàn)簡單，相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。EPON屬于IEEE以太網(wǎng)標準的范圍，因此可以承載寬帶IP業(yè)務、語音業(yè)務以及基于IP交換的數(shù)字電視視頻IP點播業(yè)務，如在雙波長EPON系統(tǒng)中，下行使用1550nm或1490nm、上行使用1310nm來實現(xiàn)各項業(yè)務。

3.2 整合有線電視信號傳輸

EPON是近年來發(fā)展較快的接入技術(shù)，最初的EPON用來傳輸數(shù)據(jù)寬帶信號，在杭州城區(qū)有線電視網(wǎng)絡改造與升級時，部分地區(qū)采用了EPON技術(shù)，它提供了一種符合更多用戶寬帶接入要求及能提供更高帶寬的寬帶接入方式，當然可以考慮在使用EPON系統(tǒng)傳輸寬帶信號的同時傳輸有線電視圖像信號，這為有線電視網(wǎng)的雙向化改造提供了可靠并符合未來發(fā)展趨勢的一種思路。

對于光纖接入網(wǎng)來說實現(xiàn)三網(wǎng)合一也是重要發(fā)展方向之一，就目前來看，有線電視圖像業(yè)務傳輸需占用的巨大帶寬和較高的QoS要求，不是現(xiàn)有數(shù)字光纖接入技術(shù)能輕易解決的，所以基于模擬技術(shù)的有線電視光纖傳輸設備和用于寬帶數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)臄?shù)字光纖通信設備難以在短時期內(nèi)實現(xiàn)技術(shù)上的徹底融合，但是依托EPON系統(tǒng)，借助于波分復用（WDM）技術(shù)以及最新芯片技術(shù)，有線電視圖像完全能夠在EPON系統(tǒng)中傳輸，甚至已經(jīng)有商用的產(chǎn)品出臺，隨著EPON技術(shù)的進一步發(fā)展，到了GEPON系統(tǒng)，傳輸視頻圖像信號將成為必備的功能。

HFC加上PON后，既能實現(xiàn)視頻的傳送，也能實現(xiàn)雙向高速數(shù)據(jù)業(yè)務和話音業(yè)務，在EPON系統(tǒng)中傳輸有線電視圖像主要有以下幾種方式：

3.2.1 三纖傳輸方式

兩根光纖分別用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的上下行傳輸，單?；蚨嗄?，單波長（1310nm或1550nm），一纖用于CATV傳輸，波長為1550nm，此種方式可以理解為PON光纖收發(fā)器+RF光信號的方式，為早期的PON采用，由于PON技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已基本不再使用。

3.2.2 雙纖傳輸方式

目前大多數(shù)的EPON系統(tǒng)采用此種方法，即所謂的Video+PON共纜分纖光接入方式。模擬CATV的光傳輸與無源光網(wǎng)絡（PON）傳輸技術(shù)相比具有相同的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，因此可以利用一根光纜的兩根光纖將兩種業(yè)務同時接入用戶端，即一根光纖用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，即利用WDM技術(shù)的單纖雙波長（1310/550nm）雙向數(shù)據(jù)傳輸，另一根光纖用于CATV傳輸，波長為1550nm。將EPON系統(tǒng)和HFC系統(tǒng)通過共纜分纖的方式整合起來，極大地節(jié)省了局端設備和光纖的投資，不過兩張網(wǎng)絡只是在光纜中共纖而已，在本質(zhì)上以及光層面上還是獨立的網(wǎng)絡。

3.2.3 單纖傳輸方式

即1310/1490/1550nm三波長Video+PON單纖三向傳輸技術(shù)。

在PON中將廉價的無制冷1310nm半導體激光二極管光源用于終端用戶的上行傳輸，下行的數(shù)字傳輸改用1490nm窗口，若采用EPON技術(shù)在同一光纖網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)、圖像以至于聲音，則下行模擬CATV傳輸必須選用高性價比的1550nm窗口，可傳輸混合數(shù)模的RF信號（AM-VSB調(diào)制后的模擬電視信號與64QAM調(diào)制后的數(shù)字電視信號）。

有線電視圖像傳輸通過波分復用WDM的方式與EPON的OLT共三方向傳輸合成于一根光纖，經(jīng)過分路，光纖傳輸送到ONU前的解波分復用，還原成1550nm信號接CATV光接收機，其他信號接到ONU，完成寬帶數(shù)據(jù)、聲音的傳輸。單纖傳輸方式已經(jīng)有了成熟的商用產(chǎn)品，相對于雙纖傳輸方式總體上應用得并不太多，但是未來的GEPON將大規(guī)模集成這一方式。

3.3 作為回傳通道：HFC光點網(wǎng)管的回傳通道

EPON系統(tǒng)從本質(zhì)上說是一種接入網(wǎng)，它給用戶提供了一種寬帶接入的選擇，即構(gòu)建了從骨干機房至用戶端的雙向通道，因此通過EPON系統(tǒng)可以提供HFC設備的網(wǎng)管信息的回傳通道，進而在HFC網(wǎng)管中可以實現(xiàn)針對HFC光站的管理，即直接通過接入ONU下的交換機實現(xiàn)對光機的管理，但需要EPON設備廠家的積極配合及對相關(guān)設備進行參數(shù)配置（進行OLT透傳設置、ONU端口參數(shù)設置以及上層交換機的路由及VLAN設置）。

4 結(jié)束語

眾所周知，各地雙向有線電視網(wǎng)絡已經(jīng)可以開展寬帶和語音業(yè)務，從接入層面考慮，傳統(tǒng)的方法是將CATV信號和寬帶數(shù)字傳輸設備采用各自的光纖線路分別接入，EPON是光纖寬帶接入目前最經(jīng)濟的一種方式，它是在HFC基礎上以EPON技術(shù)為核心開展多業(yè)務的，三波長1310/1490/1550nm單纖接入網(wǎng)方案能有效地滿足未來的需求，當廣播電視網(wǎng)絡采用EPON系統(tǒng)作為新型接入方式時，可以給用戶提供更多雙向全業(yè)務服務，是利用CATV傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)、PSTN、數(shù)據(jù)網(wǎng)三網(wǎng)合一較好的解決方案，EPON系統(tǒng)在有線電視網(wǎng)絡改造中逐漸推廣正說明了EPON的無限潛力，EPON系統(tǒng)必將在有線電視網(wǎng)絡改造中發(fā)揮越來越重要的作用。在“三網(wǎng)融合”的大趨勢下，單純的廣播傳送功能已不能滿足網(wǎng)絡發(fā)展的要求，而建設具有互動性的綜合業(yè)務平臺是非常必要的，在原有HFC網(wǎng)絡中采用EPON技術(shù)實現(xiàn)互動式數(shù)字電視網(wǎng)絡，不僅可以保護原有投資，而且由于不用太大的改變原有HFC網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)，具有節(jié)省資源、維護簡單、可靠性高、給用戶提供各種各樣的增值服務的優(yōu)勢，從而使數(shù)字電視網(wǎng)絡成為最具有競爭力和廣闊發(fā)展前景的綜合業(yè)務網(wǎng)。

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