EPON接入的FTTP網(wǎng)絡產(chǎn)品應用技術(shù)探討

羅森伯格亞太電子上海分公司　 徐虎　　

摘要:  EPON技術(shù)在寬帶接入方面具有巨大優(yōu)勢，它不僅設備成本低廉、操作和維護簡單，其發(fā)展更為運營商解決“最后一公里”提供了一種非常低廉的寬帶接入解決方案，EPON技術(shù)正以前所未有的方式傳輸通信業(yè)務，光通信整個行業(yè)都在盯著以EPON為代表的FTTP技術(shù)和市場的發(fā)展，可承載三網(wǎng)融合業(yè)務的FTTP網(wǎng)絡為電信運營商提供了更強競爭能力。

1、EPON發(fā)展現(xiàn)狀
     光纖是傳輸數(shù)據(jù)、視頻和語音業(yè)務最有效的媒介，能提供無限的帶寬。但是將每個用戶與端局之間實現(xiàn)點對點光纖連接，在光纖的兩端安裝有源電設備，在端局實現(xiàn)所有光纖連接的管理，其費用巨大，無法承受。EPON克服了點對點的弊端，轉(zhuǎn)而采用點對多點拓撲，不需要諸如再生器、放大器和激光器等電子器件，減少了端局使用的激光器數(shù)量。點對點光纖技術(shù)適用于城域網(wǎng)和長距離應用，EPON適用于接入網(wǎng)的特殊要求。EPON比其他接入網(wǎng)技術(shù)更為簡單，效率高，費用低。EPON將光纖延伸到最后一公里，從而獲得高效、高可擴性、低維護費用、端到端的光網(wǎng)。

  目前接入網(wǎng)仍是大容量局域網(wǎng)和骨干網(wǎng)之間的瓶頸，接入網(wǎng)現(xiàn)有的解決方案和用戶的需求之間存在著巨大差異。在用戶側(cè)的本地網(wǎng)絡已經(jīng)普遍擁有了支持10M和100M速率的能力，在城域網(wǎng)側(cè)已經(jīng)可以支持千兆和萬兆的速率，但在用戶側(cè)和城域網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的傳送卻大部分為不足1M甚至只有幾十K的速率。為了突出接入網(wǎng)的優(yōu)先地位與重要性，IEEE 802.3 工作組把人們以前熟知的“最后１英里”接入網(wǎng)絡段改稱為“第1英里（The First Mile），并在 2000 年 11 月成立了 EFM (Ethernet in the First Mile)研究小組，于2001 年 7 月開始制定 IEEE 802.3ah EFM 標準，2003年9月完成EFM的標準制訂。Ethernet in the First Mile Alliance (第一英里以太網(wǎng)聯(lián)盟)則是一個支持基于802.3ah的EFM標準化的業(yè)界組織。EFMA的成員包括終端制造商、系統(tǒng)集成和通信運營商等，包括 Alloptic, Inc., Analog Devices, Hatteras Networks, Infineon Technologies, Passave Technologies, Spirent Communications, Texas Instruments, and World Wide Packets等。

在EPON方面現(xiàn)在領先的有國際上有Salira，Alloptic等新興公司，也有一些老牌公司如Nokia Broadband，Quantum Bridge等，國內(nèi)在EPON方面研發(fā)比較領先有格林威爾公司，華中理工，武漢烽火等。其中格林威爾公司的多業(yè)務EPON (MS_EPON)系統(tǒng)最有特點，其系統(tǒng)支持上下行對稱1.25G帶寬，支持ONU的自動加入，支持TDM業(yè)務，提供動態(tài)/靜態(tài)帶寬分配、彈性保護倒換等功能。

近幾年，主要的電信運營商都宣布將大規(guī)模配置FTTP網(wǎng)絡的策略。EPON技術(shù)的另外一個主要廠商富士通也通過和長城寬帶的合作搶食了這一市場的第一塊蛋糕。2003年第二季度，中國網(wǎng)通宣布在北京和長沙率先采用EPON設備開通L2TPVPN業(yè)務以及VoIP、VOD等業(yè)務，可謂是中國運營商首個FTTP合同，意義非同尋常，國內(nèi)主要的EPON設備供應商Salira盛立亞宣布獲得中國網(wǎng)通FTTP設備訂單。2004年，ADC，康寧，TYCO，F(xiàn)ONS，Pirelli,Sumitomo開始為Verizon通訊公司高速高容量FTTP系統(tǒng)實驗性鋪設提供光纖光纜和戶外設備。國內(nèi)格林威爾公司已經(jīng)完成多業(yè)務江蘇徐州EPON試驗網(wǎng)，覆蓋率已達4000點左右。

2、EPON的結(jié)構(gòu)
   Ethernet PON的無源器件位于光分布網(wǎng)絡中，包括單模光纖光纜、無源光分束器/耦合器、連接器和接頭。光線路終端和多個光網(wǎng)絡單元位于PON的終端。光信號通過PON下行傳輸時，經(jīng)過分束器分發(fā)到多條光纖，上行信號由分束器/耦合器合并到同一根光纖中。無源光網(wǎng)絡利用光纖點對多點樹，在樹枝上連接用戶。PON也可以使用保護環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)商業(yè)應用，對于校園網(wǎng)和多個租用用戶群則可以使用總線結(jié)構(gòu)。

   光網(wǎng)絡單元提供用戶數(shù)據(jù)、圖像和電話網(wǎng)絡與PON的接口。ONU的基本功能是接收光信號，并將其轉(zhuǎn)換成用戶需要的格式(以太網(wǎng)、IP多播、POTS、T1)。Ethernet PON一個特有的性能是ONU除了接收光信號并進行轉(zhuǎn)換之外，還提供第2、3層的交換功能，允許企業(yè)業(yè)務在ONU內(nèi)部實現(xiàn)路由。Ethernet PON還可以利用第3個波長來傳輸圖像業(yè)務。

   由于ONU位于每個FTTB和FTTH應用的用戶位置，其費用將由多個用戶共同分攤，ONU的設計和費用是建造EPON系統(tǒng)的關鍵因素。通常ONU的費用占FTTB的70％，在FTTH中，ONU的成本占接近80％。

3、EPON的應用特點
   3.1. 方便擴容，運營維護費用低廉。大樓內(nèi)無需占用機房和供電設施，支持遠端設備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網(wǎng)絡擴容便利，且局端設備和用戶端設備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對于運營商來可以大大降低運營維護費用。

   3.2．光纖在大樓內(nèi)的布線簡單化。長距離，寬帶寬（20km，1.25G），光纖的接入和傳輸，光纖化的ONU/ONT，非常適合于FTTB和FTTO模式，光纖直接到商業(yè)用戶。EPON系統(tǒng)所能提供的可調(diào)節(jié)的、有優(yōu)先級和帶寬保證的服務，將非常有吸引力。

   3.3．帶寬分配靈活，服務有保證。對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，可以根據(jù)需要對每個用戶甚至每個端口實現(xiàn)基于連接的帶寬分配（區(qū)別于普通交換機的基于端口的速率限制），并可根據(jù)業(yè)務合約保證每個用戶連接的QoS。

   3.4．EPON是面向未來的技術(shù)，它是一個多業(yè)務平臺，可以同時提供IP業(yè)務和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務。QoS可以完全保證，而且完全遵循IEEE 802.3ah的標準。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的多種業(yè)務，而且非常容易向全IP業(yè)務網(wǎng)絡過渡。

4、光纖預連接技術(shù)及FTTP配置結(jié)構(gòu)
4.1光纖預連接技術(shù)
EPON是FTTP的理想技術(shù)，它充分結(jié)合了以太網(wǎng)技術(shù)的簡便和光纖傳輸?shù)母邘�寬。光通信整個行業(yè)都在盯著以EPON為代表的FTTP技術(shù)和市場的發(fā)展，而可承載三網(wǎng)融合業(yè)務的FTTP網(wǎng)絡為電信運營商則提供了更強競爭能力。隨著萬兆網(wǎng)絡的運行，在我們傳統(tǒng)布線系統(tǒng)中，銅纜系統(tǒng)的使用范圍縮小了，越來越多的終端用戶在他們的網(wǎng)絡中使用光纖產(chǎn)品，同時光系統(tǒng)也在逐漸進入智能小區(qū)和桌面應用，EPON接入對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的配置，設備的安裝施工提出更高的技術(shù)要求。

針對FTTP網(wǎng)絡光纖光纜的安裝的復雜性、安全性、不穩(wěn)定性等諸多不便因素，根據(jù)TIA/EIA 568 B和IEEE802標準，匯同ISO11801所推薦的光產(chǎn)品，F(xiàn)TTP網(wǎng)絡可采用全光系列包括經(jīng)濟型通用光纜和高端免維護預連接光纜（如圖1），客戶可以根據(jù)需要選擇普通PVC或LSZH的室內(nèi)或室外光纜；傳輸模式；連接器部位安裝保護管（圖2）目的在于施工、安裝過程中對光纜進行充分的保護，保證客戶投資的安全性，這樣的思路一樣體現(xiàn)在其他的產(chǎn)品中，以提高網(wǎng)絡的安全性，解決客戶使用的后顧之憂。

4.2光纖預連接的可靠性與安全性
預連接光纜就是利用光纖預連接技術(shù)，在客戶訂購光纜時，交到用戶手中的光纜是除大家通常看到的光纜之外，在光纜的兩端，已經(jīng)預先安裝了客戶需要的光纖連接器，并且光纖是帶ф2.0或ф3.0加強護套，這些方面不同于我們過去在工程中經(jīng)�？吹降穆愎饫w，它避免了由于裸纖和接頭的脆弱可能引起的故障和中斷。這樣的方式可以取代過去通常采用的熔接方式或現(xiàn)場研磨端接方式，在園區(qū)的建筑物主干或大樓的垂直主干系統(tǒng)中使用，不僅使用戶的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變的簡單、易于安裝，更對用戶網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性和安全性起到很好的作用。

根據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，網(wǎng)絡的安全性主要表現(xiàn)在硬件方面，故障率一直是最高的，而在硬件故障中，由硬件連接所直接或間接導致的，又是最高的，所以網(wǎng)絡的安全與硬件連接的關系變的非常重要，那么，預連接光纜就是為了確保網(wǎng)絡的可靠性和靈活性，針對光纖連接易于發(fā)生故障的情況而做出的高品質(zhì)產(chǎn)品，在提高安全性的同時，也力求經(jīng)濟性和操作的便利性，讓用戶得到的是性價比最優(yōu)，關于可靠性、安全性的優(yōu)勢，可以分別體現(xiàn)在以下幾個方面。

4.2.1 保護網(wǎng)絡的有效性和安全性
預連接光纜的特殊組成對集成商在施工的前期對工程概況和實際現(xiàn)場勘察的能力提出更高要求，這樣做的目的在于減少在安全區(qū)域的熔接安裝時間，避免項目投資和材料浪費。

4.2.2 工程施工
熔接過程所增加的附屬設備與制造預連接光纜所增加的費用相差不多，因為需要昂貴的機器、熔接費用、冗長的接續(xù)時間和人員成本等，從總體上看，預連接方式使得工程施工更為簡單化。各個系統(tǒng)統(tǒng)一施工，周期短，節(jié)省大量時間及人力、物力。

4.2.3操作簡便、易于安裝、節(jié)約安裝時間
只需按照需要,即插即用 (圖3安裝略圖)。

4.2.4已經(jīng)完成損耗測試，質(zhì)量穩(wěn)定，使用可靠
工廠100%預先測試,安裝完成后不需要再測試。不需要再花費
大量時間、購買昂貴的機器去檢查安裝過程可能對光纖造成的損害，
只要進行通路測量即可。

4.2.5光纖和連接器可以面對各種環(huán)境變化
熔接點和裸光纖由于暴露在濕度的空氣中，容易造成老化，接頭容易斷裂造成斷路。

4.2.6維護方便、安全
與配線盤連接的分支器的機械性能遠遠超過敏感的緊包光纖，維護過程中清潔或其他的操作更容易使緊包光纖受到損傷。

4.2.7可以快速重新割接和網(wǎng)絡重組
1HU 高密度配線架可容納光纖48芯，預連接光纜的分支器可以快速和安全的插拔和移動，如果網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)改變可以將其從配線盤中取出，方便地變更跳線，用戶可以靈活地管理大樓內(nèi)各個系統(tǒng)。
參見圖4，圖5。

  4.3  萬兆光纜
光纖預連接光纖直接到商業(yè)用戶，寬帶寬，光纖化的ONU/ONT，非常適合于FTTB和FTTO模式，這是EPON接入的優(yōu)點之一，也是目前市場上對萬兆光纜形成需求的主要因素。

萬兆光纜是一種多模50/125微米的光纖，針對850納米的傳輸波長進行優(yōu)化，滿足10Gbps的帶寬需求，適用于FTTP+LAN，支持10G以太網(wǎng)傳輸。采用專用分支部件，將光纜中的裸光纖在輸出端變?yōu)榭梢钥估�、抗壓�?.0或2.0光纜，它最大限度的消除光纖網(wǎng)絡施工和使用中，各種不定因素可能對光纖鏈路造成的損傷或安全影響，保證滿足設計要求和網(wǎng)絡的安全目的。所涉及的產(chǎn)品及應用參見圖4，圖5，圖6 。

4.3.1  萬兆光纜根據(jù)OM3新型多模光纜的標準ISO-11801，TIA568B研制，并通過IEC60793標準規(guī)定的DMD測試，應用范圍符合標準ANSI T11.2，IEEE802.3ae，OIF VSR-4/5的相關規(guī)定。
4.3.2  支持所有基于舊的多模50/125微米光纖的應用，包括支持LED光源和激光光源。
4.3.3  可對低成本的10GBase-SR網(wǎng)絡設備平滑集成，支持傳輸距離300米的萬兆系統(tǒng)連接，確保水平布線集中式傳輸速率10Gb/s。
4.3.4  萬兆光纜系統(tǒng)符合萬兆以太網(wǎng)標準10GBase-SR、ISO/IEC11801-2nd的OM3光纖規(guī)范，并支持激光應用。
4.3.5  萬兆光纜系列產(chǎn)品有室內(nèi)型、室外通用型。
4.3.6  萬兆光纜的芯數(shù)從4芯到144芯，所有類型光纜都采用低煙無鹵型(LSZH)外皮，保證系統(tǒng)的安全性。
4.3.7  萬兆光纜系統(tǒng)是用于萬兆網(wǎng)絡的完整系統(tǒng)，包括：光纖、連接器和跳線。光纖跳線使用OM3標準光纖制作，低煙無鹵類型外皮，連接器包括SC Duplex, MTP,SCDC,LC Duplex,MTRJ,ESCON等多種類型。

4.4 FTTP網(wǎng)絡配置結(jié)構(gòu)方案：
    光纖預連接是一個完整的光纖系統(tǒng)，通過配線系統(tǒng)的跳接管理以組成各種拓撲結(jié)構(gòu)的FTTP用戶網(wǎng)絡。因此除了光纜外，還包含光配架、光接頭、耦合器、光跳線、面板、室外光纜交接箱、室內(nèi)光纖分線箱等，光纖預連接解決方案提供了一系列非常齊全的組件。
4.4.1 根據(jù)目前唯一已發(fā)布的FTTP網(wǎng)絡國際標準ITU-T G.98x 系列標準,FTTP網(wǎng)絡設備接入配置結(jié)構(gòu)及路由，參考圖7，圖8，圖9，它的優(yōu)勢在于采用預連接光纜-- PreCONNECT及光分路器，使得開放式結(jié)構(gòu)布線更為簡單化,整體工程造價低廉。
4.4.2 針對FTTP網(wǎng)絡點對多點拓撲結(jié)構(gòu)，采用預連接可避免多次熔接這一繁瑣過程，方便擴容，無需運營維護費用，一次投入，終生收益。
4.4.3 中心機房采用大容量，智能型高密度光纖配線架，采用離架熔接，方便擴容，容納DWDM，SPLITTER平滑集成。

 4.4.4 分布式結(jié)構(gòu)將分路器安裝在PON的分布部分，大大減低了光纖要求。每個OLT光接口為32個家庭用戶提供服務，通過一條光纖反饋到SAI。利用分路器將光纖分成一種或兩種狀態(tài)，安裝在SAI和EDP之間的重要位置。反過來，每用戶端的ONT都連接源于SAI的專用光纜。分路器和連接器點安裝在SAI和住宅之間的特定位置，將傳送光纜劃分為更小的光纖束，連接終端用戶。
4.4.5 在FTTP網(wǎng)絡中的連接器也可用作分路器，因為其在長途傳送中作用重大。結(jié)合處的連接器對可提供靈活的管理、測試和故障處理，節(jié)約了網(wǎng)絡運行成本，延長了網(wǎng)絡壽命。
4.4.6 中心機房到沉井熔接點，中心機房到住宅之間的特定位置采用預連接光纜PreCONNECT使其網(wǎng)絡具有管理的方便性，可靠性，靈活性，安全性和可擴展性，滿足于通信網(wǎng)絡市場將來的發(fā)展，對未來的擴容進行長期規(guī)劃，允許用戶以自己的方式建立網(wǎng)絡。

作者簡介：
徐虎　羅森伯格亞太電子上海分公司　技術(shù)主管
地址：上海浦東金橋出口加工區(qū)川橋路1510號  郵編： 201206