EPON淺析之基于EPON光通信的技術研究

        作為一種被經常使用的有效通信方法，EPON被用戶使用對接入網進行連接，本文對EPON關鍵技術做一簡述，并且對EPON在光通信中的應用進行詳細介紹，分析其技術原理。

        1 EPON的介紹

        PON是無源光網絡的縮稱，這門技術是支持點到多點應用所發展的光接入技術。光線路終端(OLT)、光網絡單元(ONU)跟光分配網絡(ODN)這三個組成了無源光網絡(PON)，它的本質特征是ODN所有都是由無源器件組成，并且信號通過分光器從單一共享光纖分散到每個獨立的用戶。因為這個系統跟傳統的中心局端以及客戶端的連接有所區別，而且源電子設備裝置介于這個接入網之間，所以被稱為無源光網絡。除了可節省光纖資源這個優勢之外，PON還可以很大程度上簡化網絡系統的操作跟維護，對減少建設跟運營成本非常有效。而且，純光介質的結構以及透明的光纖寬帶網絡，令未來業務擴展技術上的安全性得到很大的保障。

        EPON技術把太網技術跟PON技術結合，以簡單的方式把點到多點的高速用太網光纖接入實現。點到多點的拓撲結構是EPON采用的結構方式，下行用的是廣播方式、上行用的是TDMA方式，這樣可以實現雙向的數據傳輸。

        2 EPON的組成

作為一種點到多點的光纖接入技術，無源光網絡(PON)由局側的光線路終端(OLT)、用戶側的光網絡單元(ONU)跟光分配網絡(ODN)組成。

        2.1 OLT

很多時候，OLT都是被放在中心機房，它在下行方向提供對無源光纖網絡的光纖借口，在上行方向提供GE、10Baes-T、100Base-T、10GBase-X等接口，并且OLT支持EI接口來實現對TDM話音的接入。

        2.2 ONU/ONT

ONU/ONT放在用戶端，主要使用以太網協議，對用戶數據實現透明傳送。OLT與ONU之間可以進行告訴的數據轉發。

        2.3 ODN

        ODN作為無源光纖分支器，連接著OLT跟ONU的無源設備。ODN的功能主要是分發下行數據跟集中上行數據。因為是無源操作，無源分光器部署非常靈活，適用于很多環境。常理中每個POS的分線率是8、16、32或者是64，而且可以進行多級連接。

        3 EPON的關鍵技術介紹

        3.1動態帶寬分配的DBA

          實時地(ms/us量級)改變EPON各個OUN上行帶寬的機制，這個被稱為動態帶寬分配算法。EPON里面如果帶寬靜態分配，那么對于數據通信的變速率業務是非常不合適的，如果是按照峰值速度靜態分配帶寬，那么整個系統帶寬在短時間內就會被耗盡，帶寬利W率不高，另一方面動態帶寬分配會令系統帶寬利用率提高不少。ONU突發業務的要求可以通過DBA來實現，在ONU之間的動態調節帶寬可以對PON的上行帶寬效率提高不少。因為帶寬的使用效率提高，所以在實現一個已有的PON上可以增加更多的W用戶，W用戶可以W到的帶寬峰值可以媲美甚至是超過傳統的同定分配方式的帶寬。

        集中控制方式是動態帶寬分配采用的一個方式。這種方式是所有的ONU上行信息發送，都向OLT申請帶寬，然后OLT根據ONU的請求按照相關的算法給寬帶占W授權，分配的準則算法的基本思想就是每個ONU利州上行可以分割時隙反映信元到達的時間分布，并且請求帶寬，OLT根據每個ONU的請求，公平的、合理的分配帶寬，同時對處理超載、信息有誤碼、信元丟失等情況進行處理。

        3.2上行信道的復用技術

        目前主要的實現方式是時分多址復用(TDMA)方式，這種方式可以采用同定時隙的時分多址復用、統計時分多址復用、隨機接入等一些方式。不過，M定時隙時分多址復用方式有不足的地方。比如說當里面有的時隙未用時，占用了一定的帶寬，令高突發率業務適應力不夠強;在ONU需要同步等隨機接入方式沒有確定好的接入時間。因此，在相比較兩者不足的情況之后，一般都會采用統計時分多址復用。上行信號傳輸時候在ONU被分配到的時隙里發送以太網幀，統計復用通過的提供數據量大小來把時隙大小改變。

        3.3 OLT的測距跟延時補償技術以及ONU即插即用的技術

因為EPON的上行信道采用TDMA方式，多點接入令每個ONU的數據幀延時不同，所以要引入測距跟時延補償技術來防止數據時域的碰撞。而且因為要避免這個數據時域的碰撞，還需要使用測距跟時延補償技術對全網時隙實現同步，這樣的話，數據包按照DBA算法的確定時隙到達，并且能支持ONU的即插即用。把每個ONU到OLT的距離測量準確，而且精確調整ONU的發送時延，這樣可以減少ONU發送窗口之間的間隔，提高上行信道的利用率并且減少時延。EPON的測距是在OLT通過時間，標記在檢測ONU的即插即用的同一時間發起跟完成。

         3.4突發信號的收發

        因為每個ONU的突發信號是由OLT接收，所以OLT要在段時間內實現相位的同步，然后接受數據。這樣就需要在ONU跟OLT中使用能夠支持突發信號的光器件。大部分的光器件對于這要求并不能滿足，而少部分突發模式的光器件的工作速率在155M上下，這類型的光器件價格比較高。因此，為了更能實現突發模式，對于收發端都采用了特別的技術。光突發發送電路需要能夠非常迅速的關閉跟開啟，快速建立信號，所以傳統的電光轉換模塊使用的加反饋自動功率控制已經不再適合使用，而是需要響應更快的激光器。接收端接收每個用戶的信號光功率是不同的，更是變化的，因此在突發接受電路中，每次收到新的信號時都需要調整接收電平(門限)。

        4 小區光纖通信中的應用

         ONU可以設置在用戶端(FTTH)或者是樓道(FTTB)，當然這是在接入小區的狀況下。在FTTH模式下，用戶數不確定，這時候為了能夠把設備的利用率提高，降低成本跟維護方便，光分路器的設置是比較集中的，而且使用的是一級分光，設置的地方多事在小區的機房或者是小區里面的光交接箱。使用了這樣的方式建設之后，無論用戶數增加或者減少，都能最大化的使用設備，不過用戶數比較多的情況下，對接入光纖的需要量也會增加不少。而FTTB模式，OMU設置在樓道，光分路器的設置跟FTTH方式一樣。這個模式的接入一般是在樓道交換機進行。

        結語

        EPON技術具有很多優勢，用戶覆蓋范圍廣，上下行高速率，高效的光傳送特性，節省光纖資源的點到多點組網等。對語音數據，視頻多業務承載跟電信級運營指定的技術體系結構，還擁有無源、無電磁輻射節能環保的特性，EPON技術作為光通信技術方面，非常具有重要的意義。作為未來的主流技術之一，EPON技術對部署環境適應強，可靠性高跟免維護這些特性，成為了下一代寬帶接入網絡建設的最佳選擇。