EPON技術(shù)和在廣電HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

　　1、EPON技術(shù)背景

　　互聯(lián)網(wǎng)用戶的快速增長和寬帶應(yīng)用的普及，推動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)的總帶寬以每半年翻一番的速度遞增，VoIP、ITPV、在線游戲等新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也不斷對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出新的挑戰(zhàn)。從長遠(yuǎn)來看，現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)已經(jīng)無法滿足這種高速的需求增長，在這種背景下，EPON技術(shù)作為一種可以滿足未來需求的寬帶接入技術(shù)越來越得到矚目。

　　無源光網(wǎng)絡(luò)PON(Passive Optical Network)包括OLT（Optical Line Terminal）、ONU(Optical Network Unit)和ODN（Optical Distribution Network），ODN全部由光分路器（Splitter：分支器）等無源器件組成，不需要昂貴的有源電子設(shè)備和其它安裝環(huán)境，大大降低了網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本和運(yùn)營支出。PON網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)如下圖：


PON網(wǎng)絡(luò)一般結(jié)構(gòu)圖

　　PON（passive optical network）不是一個(gè)新概念。在1995年，ATM技術(shù)的全盛時(shí)期，ITU（the International Telecommunications Union）和FSAN(Full Services Access Network)聯(lián)盟建立了ATM標(biāo)準(zhǔn)，并把它作為在PON之上的第二層的幀和封裝技術(shù)。自那以后，許多設(shè)備供應(yīng)商都在開發(fā)APON的產(chǎn)品。然而，由于ATM本身技術(shù)的復(fù)雜性和設(shè)備成本太高等原因，APON一直沒有被市場所接受。它的后繼者BPON雖然在帶寬和業(yè)務(wù)方面作了很多改進(jìn)，但并沒有取得新的突破。

　　PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點(diǎn)是消除了戶外的有源設(shè)備，所有的信號(hào)處理功能均在交換機(jī)和室內(nèi)設(shè)備完成。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價(jià)低，無須另設(shè)機(jī)房，維護(hù)容易。因此這種結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)性，適合大規(guī)模的駐地網(wǎng)用戶接入服務(wù)。

　　目前主流的PON技術(shù)主要有： EPON和GPON。GPON技術(shù)由APON（ATM PON）發(fā)展而來，GPON（Gigabit PON）標(biāo)準(zhǔn)由APON/BPON發(fā)展而來，它具備更好的協(xié)議適配性、更高的帶寬和更高的傳輸效率。GPON標(biāo)準(zhǔn)還沒有最終完成，產(chǎn)品和和市場應(yīng)用尚未成熟，目前價(jià)格也比較昂貴。

　　眾所周知，以太網(wǎng)早已成為局域網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都是以太網(wǎng)，在這種情況下，接入網(wǎng)使用以太網(wǎng)技術(shù)就順理成章。但是把傳統(tǒng)以太網(wǎng)直接用于接入網(wǎng)有很多問題：安全難以保證、無法有效管理帶寬、不能提供端到端的QoS，實(shí)裝率低導(dǎo)致成本過高等�；�于這些原因，2000年11月，IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了EFM（Ethernet in the First Mile：以太第一公里）研究組，這個(gè)組織致力于制定最后一公里以太網(wǎng)接入的標(biāo)準(zhǔn)。包括3Com, Salira, Alloptic, Aura Networks, CDTMohawk, Cisco Systems, DomiNet Systems, Intel, WorldCom等六十九家公司已經(jīng)參與了這個(gè)小組。這個(gè)小組的一個(gè)很重要的議題，就是如何把以太網(wǎng)技術(shù)和PON結(jié)合起來，來提供更廉價(jià)，更高帶寬的接入系統(tǒng)，同時(shí)解決以太網(wǎng)接入存在的一些問題。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)于2004年最終獲得通過，也就是802.3ah標(biāo)準(zhǔn)。目前有多家芯片廠家推出了符合802.3ah標(biāo)準(zhǔn)的商用EPON芯片。

　　2、EPON市場走向成熟

　　市場需求和產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成熟

　　自802.3ah標(biāo)準(zhǔn)正式頒布以來，經(jīng)過設(shè)備廠商和器件廠商的共同推動(dòng)和發(fā)展，可以說EPON技術(shù)從協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備應(yīng)用方面都已經(jīng)成熟，外圍配套的光纖光器件也日趨完善和成熟，EPON芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，整個(gè)EPON產(chǎn)業(yè)鏈比較完善，具備了大規(guī)模市場發(fā)展的需求。

　　由于光纖、光器件價(jià)格的大幅下降和用戶帶寬需求的增長，EPON逐漸顯示出了它的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)上的優(yōu)勢。目前，固網(wǎng)運(yùn)營商面臨ARPU值降低和業(yè)務(wù)增長減弱的壓力，如何通過更好的服務(wù)和提供更豐富的業(yè)務(wù)來提高用戶在網(wǎng)率和增加收入成為運(yùn)營商面臨的挑戰(zhàn)。另一方面，用戶對視頻、多媒體業(yè)務(wù)的需求也在快速增長，IPTV、VOIP、Triple Play等業(yè)務(wù)需求和FTTH、FTTB等應(yīng)用需求的增長都需要新的技術(shù)來滿足。EPON技術(shù)的成熟正是順應(yīng)了這種市場需求。

　　光進(jìn)銅退的趨勢不斷加速

　　為了提供更多的帶寬，運(yùn)營商們已經(jīng)就長距離傳輸和接入網(wǎng)的城域段上進(jìn)行了巨大的投資，鋪設(shè)了大量的光纜。光纖被廣泛采用是因?yàn)楣饫w與銅線相比具有明顯的優(yōu)勢。首先，光纖比銅線能承載更多的帶寬。一公斤光纖能傳送的信息量與20噸銅線所傳送的信息量相當(dāng)。其次，銅線有衰減和串?dāng)_等電氣問題。第三，光纖的壽命大約是銅線的三倍。最后，光纖材料的價(jià)格已經(jīng)大大下降，已經(jīng)和銅線相近。

　　光纖的優(yōu)勢使得大家相信銅線最終會(huì)被光纖取代。光纖以及光設(shè)備的價(jià)格大大降低，使光纖已經(jīng)從主干，走向城域，并進(jìn)一步走向接入網(wǎng)。隨著更多的光纖鋪設(shè)，傳輸介質(zhì)必然是走向全光纖。而FTTH（Fiber to the Home）將成為最終的接入方式。

　　光設(shè)備市場快速發(fā)展

　　根據(jù)Infonetics 和Dells’ Oro的調(diào)查，全球PON市場在2009年將達(dá)到 30億美金，使用PON的FTTH用戶將達(dá)到3800萬。在亞洲，日本的FTTH市場已經(jīng)邁入一個(gè)高速發(fā)展的階段，日本的光纖到戶用戶已經(jīng)達(dá)到600萬， 日本目前的PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始從BPON技術(shù)轉(zhuǎn)向EPON。由于EPON和GPON技術(shù)的興起，BPON的使用將會(huì)大幅度減少， 在亞洲，EPON將扮演重要的角色，而在北美，GPON逐漸被看好。

　　未來的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)光傳輸?shù)氖澜�，光設(shè)備的廣泛應(yīng)用將使光設(shè)備的價(jià)格進(jìn)一步降低，速度更高。對于PON來說，昂貴的無源光收發(fā)器也會(huì)因?yàn)槭袌鲂枨蟮玫酱罅可�產(chǎn)，幾乎可以肯定這將導(dǎo)致成本的降低。從而為廉價(jià)和成熟的PON設(shè)備走向市場鋪平道路。

　　國內(nèi)外EPON市場狀況

　　目前，EPON技術(shù)在亞太地區(qū)得到很好的應(yīng)用，日本是擁有最大規(guī)模FTTH網(wǎng)絡(luò)的國家，同時(shí)也是EPON設(shè)備部署最多的國家，截止2006年已經(jīng)擁有600萬的FTTH用戶，主要采用的是BPON和EPON技術(shù)，在未來幾年，將連接超過上千萬用戶。包括中國在內(nèi)的整個(gè)亞太地區(qū)對EPON技術(shù)的需求將快速增長。在美國，以Verizon為主的多家運(yùn)營商主要使用GPON技術(shù)部署FTTP網(wǎng)絡(luò)。而為了和電話公司進(jìn)行競爭，很多廣電運(yùn)營商（MSO）開始關(guān)注和使用EPON技術(shù)。

　　目前中國的EPON市場處于起步階段，但大量的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)和商用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始部署，巨大的市場容量所蘊(yùn)涵的機(jī)會(huì)不可小視。2006年，國內(nèi)外EPON廠家在包括電信、網(wǎng)通、移動(dòng)和廣電在內(nèi)的很多運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署了EPON系統(tǒng)，大約有10萬線的寬帶接入用戶使用了EPON技術(shù)，其中既有FTTH應(yīng)用，也有FTTB的應(yīng)用。預(yù)計(jì)今后幾年，這個(gè)數(shù)字會(huì)以超常規(guī)的速度發(fā)展。

　　3、EPON在廣電HFC雙向網(wǎng)絡(luò)改造的應(yīng)用

　　需求背景

　　目前，廣電網(wǎng)絡(luò)面臨數(shù)字電視變革和一系列技術(shù)和需求變化帶來的沖擊，新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了業(yè)務(wù)模式的變化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，也帶來了新的市場的機(jī)會(huì)和發(fā)展可能，使廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　傳統(tǒng)電信運(yùn)營商正逐步從單純的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營向綜合信息服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型，電信傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也有了新的趨勢，一是光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，從核心層的ASON到接入層的FTTX，無不預(yù)示網(wǎng)絡(luò)承載向光的演化；另外是以IP為核心的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)整合，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使IP成為最理想的業(yè)務(wù)承載協(xié)議， IPTV、VoIP等新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展預(yù)示了IP承載網(wǎng)絡(luò)的前景。在這種背景下，三網(wǎng)融合和FTTx的發(fā)展成為一種必然趨勢，十一五規(guī)劃也把三網(wǎng)融合列入電信行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。面對這種網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的發(fā)展趨勢，廣電網(wǎng)絡(luò)最終將不能回避，除了IP視頻業(yè)務(wù)帶來的挑戰(zhàn)，廣電網(wǎng)絡(luò)也將面臨多業(yè)務(wù)運(yùn)營的機(jī)會(huì)和抉擇。

　　廣電系統(tǒng)在視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源和用戶資源方面擁有突出的優(yōu)勢， 如何利用自身優(yōu)勢，把握市場發(fā)展并搶得用戶需求的先機(jī)是廣電贏取市場的關(guān)鍵。廣電在光纖網(wǎng)絡(luò)資源和入戶線路資源方面占有很大優(yōu)勢，但舊有的單向HFC網(wǎng)絡(luò)無法滿足新業(yè)務(wù)的需求，EPON技術(shù)的成熟為HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造帶來了新的契機(jī)，目前廣電也越來越認(rèn)識(shí)到EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)改造的價(jià)值，很多地方的廣電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署了EPON網(wǎng)絡(luò)。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和HFC光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似，部署起來比較方便，用EPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙向HFC網(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的CMTS改造方式更具成本和業(yè)務(wù)能力的優(yōu)勢。EPON網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立組網(wǎng)完成雙向網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)電視業(yè)務(wù)的回傳，還可以實(shí)現(xiàn)多種基于IP的數(shù)據(jù)、話音和視頻業(yè)務(wù)。另外EPON也可以通過WDM技術(shù)和現(xiàn)有1550波長的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，這樣可以節(jié)省光纖網(wǎng)絡(luò)資源。


雙纖到樓方式實(shí)現(xiàn)HFC雙向改造

　　針對目前廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)，F(xiàn)TTB（光纖到樓）解決方案比較符合目前雙向網(wǎng)絡(luò)的的實(shí)際，在主要的分前端機(jī)房部署OLT設(shè)備，ONU根據(jù)光纖的情況進(jìn)行部署，可以放在摟頭或單元，然后使用五類線直接入戶或再通過交換機(jī)入戶，對那些無法部署五類線的樓，可以通過EOC技術(shù)使用同軸纜入戶。通過EPON網(wǎng)絡(luò)的部署完成HFC雙向改造，網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)交互電視的數(shù)據(jù)回傳，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)基于IP的各種寬帶業(yè)務(wù)，包括寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入、VOIP、IPTV等業(yè)務(wù)。

　　雙纖到樓方式實(shí)現(xiàn)HFC雙向改造

　　EPON系統(tǒng)可以覆蓋10-20公里范圍的接入點(diǎn)。在城市中樓宇分布比較分散，如果采用點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)方式，將占用大量局端端口資源和光纖資源，使用EPON網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)省大量局端端口和干路光纖，EPON網(wǎng)絡(luò)分支點(diǎn)是無源設(shè)備，不需要電源等機(jī)房設(shè)施，也可以節(jié)省大量投資。和現(xiàn)在的接入方式相比，EPON解決方案具有以下明顯優(yōu)勢：

　　·　使用光纖傳輸，不受外部環(huán)境干擾，并提供極富彈性的帶寬配置；
　　·　使用無源分光器替代有源設(shè)備，降低了機(jī)房和配電設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)成本；
　　·　單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少故障點(diǎn)，便于維護(hù)；
　　·　良好和安全性保證，提供端口級(jí)的帶寬控制和良好的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證（QoS）；
　　·　高效的網(wǎng)絡(luò)管理，使用集中統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)管理；
　　·　網(wǎng)絡(luò)具有良好的擴(kuò)展性和升級(jí)能力，適合接入網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展特點(diǎn)。

　　EPON+1550nm解決方案

　　HFC網(wǎng)絡(luò)的下行結(jié)構(gòu)與無源光網(wǎng)絡(luò)一樣采用星型結(jié)構(gòu)，與EPON十分相似。目前的HFC網(wǎng)絡(luò)主要使用1310nm波長，對使用1550nm波長的網(wǎng)絡(luò)或新建網(wǎng)絡(luò)中，可以采用EPON+1550nm的方案，這種方案在同一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)上做簡單的配置，就可在較短時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的疊加。

　　通過波分復(fù)用（WDM）的方式將1550波長和EPON的1490/1310nm波長合成于一根光纖，經(jīng)過分路，光纖傳輸送到ONU前解波分復(fù)用，還原出1550nm信 號(hào)給CATV光接收機(jī)，提供RF視頻服務(wù)，1490/1310nm信號(hào)接到ONU，完成寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。這種方式適合使用1550系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，也適合將來光纖到戶網(wǎng)絡(luò)的部署，是實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一（Triple Play）的理想模式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：


網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　利用EPON平臺(tái)開展多種寬帶業(yè)務(wù)

　　通過EPON平臺(tái)實(shí)現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)，使廣電HFC網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)支持多種寬帶數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，EPON系統(tǒng)從業(yè)務(wù)支持能力、帶寬能力、QoS、安全性和網(wǎng)絡(luò)管理等各個(gè)方面對多種業(yè)務(wù)提供獨(dú)一無二的保證。這些業(yè)務(wù)包括：

　　·　以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)

　　主要實(shí)現(xiàn)寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。EPON系統(tǒng)可以支持端口級(jí)的帶寬控制和管理，支持全面的QoS和SLA，為以太業(yè)務(wù)提供獨(dú)一無二的帶寬和服務(wù)保證。另外EPON支持802.1Q VLAN, pVLAN和VLAN TRUNK等特性。這些特性為數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)提供了良好的保證。

　　·　交互電視數(shù)據(jù)回傳

　　傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡(luò)對高帶寬需求的廣播視頻業(yè)務(wù)具有很好的支持能力，網(wǎng)絡(luò)成熟可靠。因此廣電運(yùn)營商在開展交互電視業(yè)務(wù)時(shí)主要選擇HFC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)下行視頻節(jié)目傳送，而通過IP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳。

　　·　IP話音業(yè)務(wù)

　　對具備NGN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力的運(yùn)營商，開展IP話音業(yè)務(wù)成為優(yōu)選的解決方案，ONU可以內(nèi)置IAD來連接普通話機(jī)，或者使用IP話機(jī)實(shí)現(xiàn)VoIP業(yè)務(wù)。

　　·　IP視頻業(yè)務(wù)

　　EPON系統(tǒng)可以很好的支持IPTV視頻業(yè)務(wù)，系統(tǒng)支持組播業(yè)務(wù)，結(jié)合充足的帶寬和QOS保證機(jī)制，不論是MPEG2/MPEG4視頻格式或其它視頻格式，都可以充分保證視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。

　　·　增值業(yè)務(wù)

　　通過EPON網(wǎng)絡(luò)，可以針對企業(yè)客戶開展數(shù)據(jù)VPN業(yè)務(wù)。另外也可以針對企業(yè)客戶和其它有特殊需求的客戶開展視頻增值業(yè)務(wù)，比如網(wǎng)上遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻會(huì)議等等。視頻業(yè)務(wù)和視頻內(nèi)容是廣電的優(yōu)勢，通過EPON網(wǎng)絡(luò)的帶寬和服務(wù)能力，可以充分發(fā)揮這種資源優(yōu)勢。