EPON浅析之基于EPON光通信的技术研究

10/14/2013,作为一种被经常使用的有效通信方法，EPON被用户使用对接入网进行连接，本文对EPON关键技术做一简述，并且对EPON在光通信中的应用进行详细介绍，分析其技术原理。

1 EPON的介绍

PON是无源光网络的缩称，这门技术是支持点到多点应用所发展的光接入技术。光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)跟光分配网络(ODN)这三个组成了无源光网络(PON)，它的本质特征是ODN所有都是由无源器件组成，并且信号通过分光器从单一共享光纤分散到每个独立的用户。因为这个系统跟传统的中心局端以及客户端的连接有所区别，而且源电子设备装置介于这个接入网之间，所以被称为无源光网络。除了可节省光纤资源这个优势之外，PON还可以很大程度上简化网络系统的操作跟维护，对减少建设跟运营成本非常有效。而且，纯光介质的结构以及透明的光纤宽带网络，令未来业务扩展技术上的安全性得到很大的保障。

EPON技术把太网技术跟PON技术结合，以简单的方式把点到多点的高速用太网光纤接入实现。点到多点的拓扑结构是EPON采用的结构方式，下行用的是广播方式、上行用的是TDMA方式，这样可以实现双向的数据传输。

2 EPON的组成

作为一种点到多点的光纤接入技术，无源光网络(PON)由局侧的光线路终端(OLT)、用户侧的光网络单元(ONU)跟光分配网络(ODN)组成。

2.1 OLT

很多时候，OLT都是被放在中心机房，它在下行方向提供对无源光纤网络的光纤借口，在上行方向提供GE、10Baes-T、100Base-T、10GBase-X等接口，并且OLT支持EI接口来实现对TDM话音的接入。

2.2 ONU/ONT

ONU/ONT放在用户端，主要使用以太网协议，对用户数据实现透明传送。OLT与ONU之间可以进行告诉的数据转发。

2.3 ODN

ODN作为无源光纤分支器，连接着OLT跟ONU的无源设备。ODN的功能主要是分发下行数据跟集中上行数据。因为是无源操作，无源分光器部署非常灵活，适用于很多环境。常理中每个POS的分线率是8、16、32或者是64，而且可以进行多级连接。

3 EPON的关键技术介绍

3.1动态带宽分配的DBA

实时地(ms/us量级)改变EPON各个OUN上行带宽的机制，这个被称为动态带宽分配算法。EPON里面如果带宽静态分配，那么对于数据通信的变速率业务是非常不合适的，如果是按照峰值速度静态分配带宽，那么整个系统带宽在短时间内就会被耗尽，带宽利W率不高，另一方面动态带宽分配会令系统带宽利用率提高不少。ONU突发业务的要求可以通过DBA来实现，在ONU之间的动态调节带宽可以对PON的上行带宽效率提高不少。因为带宽的使用效率提高，所以在实现一个已有的PON上可以增加更多的W用户，W用户可以W到的带宽峰值可以媲美甚至是超过传统的同定分配方式的带宽。

集中控制方式是动态带宽分配采用的一个方式。这种方式是所有的ONU上行信息发送，都向OLT申请带宽，然后OLT根据ONU的请求按照相关的算法给宽带占W授权，分配的准则算法的基本思想就是每个ONU利州上行可以分割时隙反映信元到达的时间分布，并且请求带宽，OLT根据每个ONU的请求，公平的、合理的分配带宽，同时对处理超载、信息有误码、信元丢失等情况进行处理。

3.2上行信道的复用技术

目前主要的实现方式是时分多址复用(TDMA)方式，这种方式可以采用同定时隙的时分多址复用、统计时分多址复用、随机接入等一些方式。不过，M定时隙时分多址复用方式有不足的地方。比如说当里面有的时隙未用时，占用了一定的带宽，令高突发率业务适应力不够强;在ONU需要同步等随机接入方式没有确定好的接入时间。因此，在相比较两者不足的情况之后，一般都会采用统计时分多址复用。上行信号传输时候在ONU被分配到的时隙里发送以太网帧，统计复用通过的提供数据量大小来把时隙大小改变。

3.3 OLT的测距跟延时补偿技术以及ONU即插即用的技术

因为EPON的上行信道采用TDMA方式，多点接入令每个ONU的数据帧延时不同，所以要引入测距跟时延补偿技术来防止数据时域的碰撞。而且因为要避免这个数据时域的碰撞，还需要使用测距跟时延补偿技术对全网时隙实现同步，这样的话，数据包按照DBA算法的确定时隙到达，并且能支持ONU的即插即用。把每个ONU到OLT的距离测量准确，而且精确调整ONU的发送时延，这样可以减少ONU发送窗口之间的间隔，提高上行信道的利用率并且减少时延。EPON的测距是在OLT通过时间，标记在检测ONU的即插即用的同一时间发起跟完成。

3.4突发信号的收发

因为每个ONU的突发信号是由OLT接收，所以OLT要在段时间内实现相位的同步，然后接受数据。这样就需要在ONU跟OLT中使用能够支持突发信号的光器件。大部分的光器件对于这要求并不能满足，而少部分突发模式的光器件的工作速率在155M上下，这类型的光器件价格比较高。因此，为了更能实现突发模式，对于收发端都采用了特别的技术。光突发发送电路需要能够非常迅速的关闭跟开启，快速建立信号，所以传统的电光转换模块使用的加反馈自动功率控制已经不再适合使用，而是需要响应更快的激光器。接收端接收每个用户的信号光功率是不同的，更是变化的，因此在突发接受电路中，每次收到新的信号时都需要调整接收电平(门限)。

4 小区光纤通信中的应用

ONU可以设置在用户端(FTTH)或者是楼道(FTTB)，当然这是在接入小区的状况下。在FTTH模式下，用户数不确定，这时候为了能够把设备的利用率提高，降低成本跟维护方便，光分路器的设置是比较集中的，而且使用的是一级分光，设置的地方多事在小区的机房或者是小区里面的光交接箱。使用了这样的方式建设之后，无论用户数增加或者减少，都能最大化的使用设备，不过用户数比较多的情况下，对接入光纤的需要量也会增加不少。而FTTB模式，OMU设置在楼道，光分路器的设置跟FTTH方式一样。这个模式的接入一般是在楼道交换机进行。

结语

EPON技术具有很多优势，用户覆盖范围广，上下行高速率，高效的光传送特性，节省光纤资源的点到多点组网等。对语音数据，视频多业务承载跟电信级运营指定的技术体系结构，还拥有无源、无电磁辐射节能环保的特性，EPON技术作为光通信技术方面，非常具有重要的意义。作为未来的主流技术之一，EPON技术对部署环境适应强，可靠性高跟免维护这些特性，成为了下一代宽带接入网络建设的最佳选择。

来源中国智能电工网