EPON的应用前景

前言

根据信息产业部公布的数据，截至2005年6月，我国宽带用户已经达到了3165.1万。Internet的迅猛发展使用户已不再仅仅局限于以电话为代表的传统业务应用，宽带上网、视频点播、游戏等业务正逐步走向千家万户，这些宽带业务的应用反过来又进一步推动了Internet的发展。用户对网络带宽日益增长的需求驱动了产业链的发展，而光纤成本的下降使光纤到户(FTTH)的应用前景更为广阔，使用户接入方式从铜缆接入逐步向FTTH发展成为可能，传输技术的进步也使接入手段由PDH加收发器方式逐步向以SDH为基础的MSTP发展。

作为电信级的用户接入技术，应在多业务接入、业务的QoS保障、网络和信息的安全、网络保护倒换和运行维护管理等几个方面满足需求，适应现有及未来各种业务的发展。EPON技术不仅能够在上述几个方面很好地符合用户综合业务接入的要求，符合技术发展的方向，而且使基于以太网的接入传输系统成本大大降低。本文将结合用户接入要求介绍EPON的主要技术特点和应用前景。

1、EPON的主要技术特点

1.1　多业务接入功能

EPON主要由3个部分构成：光线路终端(0LT)、光分配网(0DN)和光网络单元(0NU)。其中，OLT位于局端，ONU位于用户端，ODN由无源分光器件和光纤线路构成。OLT可提供各种广域网接口，可与上连的IP网络设备相连；可提供千兆以太网接口，并能提供IP网络二、三层的交换与路由功能。ONU提供给用户数据、视频和电话网络接口。目前多个厂家的设备已能提供给用户以太网接口和2M接口等。

与基于SDH的接入方式相比，EPON全程采用IP包的形式传送，不需要进行协议转换。在目前用户业务以固定电话为主的应用情况下，对于2M电路接口，把E1电路业务数据封装成标准的IP包，与承载数据业务的IP包统一在EPON中传输，这也正是EPON的特色。由于E1 over IP不能完全保证TDM业务的QoS要求，EPON传输帧中除以E1以太网之间的适配封装、E1信号同步定时外，还采用动态带宽分配控制来加以保证。

1.2　业务的QoS保障

影响传统TDM业务在EPON中传输的主要性能指标是延时和丢帧率。无论EPON的上行信道还是下行信道都不会发生丢帧，因此，EPON所要考虑的重点是保证面向连接业务的低延时。低延时通过EPON的DBA算法和时隙划分的“低颗粒度”(Tin Granularity)来保障。

端到端的QoS支持可由现存的IP网络中如虚拟局域网(VLAN)(IEEE802.1p-IEEE802.1r)、IP-VPN、多协议标签交换(MPLS)、支持业务等级区分等来实现，其中为不同服务质量要求的信号设置不同优先级，以保证信息包按预先设置的优先级传递。支持业务等级区分已被多数厂家应用于其EPON产品中作为其QoS协议。技术实现方案是：在EPON的下行信道上，OLT建立8种业务队列，不同的队列采用不同的转发方式；在上行信道上，ONU建立8种业务端口队列，既要区分业务又要区分不同用户的服务等级。

1.3　网络和信息的安全

EPON中OLT至ONU的传输是以广播方式传递的，每个ONU能接收到所有的下行数据。802.3ah标准中为每个连接设定LLID逻辑链路标识，每个ONU只能接收带有属于自己的LLID的数据包，其余的数据包丢弃不再转发。因为标准的以太网帧中用户可以不管LLID而获取非本ONU的信息，信息的保密性受到威胁。为保证每个ONU数据的保密性，需要在下行方向对每个ONU的数据进行加密算法；而ONU至OLT是TDMA方式共享以太网通道，上行方向同样也存在非法的用户通过数据通道伪造以太帧来进行破坏，为了保证系统的安全性，需要对MAC控制帧和OAM帧进行加密。目前生产厂家以128位AES加密技术或ACL功能或搅动加密来增强网络安全性。

1.4　保护倒换

目前，ITU-T关于EPON保护的G.983.5建议中已经明确两种方式：骨干光纤保护倒换方式和光纤全保护倒换方式。骨干光纤保护方式中，OLT侧的主备PON口分别连接到2：N分路器的两个端口，从分路器到ONU侧采用常规连接，倒换只在OLT与分路器间。这种方式的投资比较小，可以对EPON的骨干段光纤实现保护以提高系统的可靠性。光纤全保护倒换方式中，每个ONU通过两个上行PON口与两个独立的光分路器实现双归属连接，每个分路器连接至OLT的两个PON口。这种方式彻底消除了EPON系统中的单点故障隐患，但是投资太大，目前在实际组网中，前一种方法应用较多。

1.5　运行维护管理(OAM)

为了支持点对多点(P2MP)拓扑的EPON网络。IEEE制定了802.3ah协议，其中定义了多点控制协议(MPCP)、点对点仿真(RS子层扩展)、运行维护管理(OAM)以及10和20km两种PMD。在OLT和ONU之间还特别定义了OAM子层，提供在线的性能监测、各种故障告警和远端故障指示、远端近端环回等功能，OAM为网络管理员提供了监控网络以及快速故障定位和错误告警的能力。OAM功能的实现是可选的，可在系统的某些端口单独实现可选的OAM功能，OAM不包括状态管理、带宽分配和提供功能。

OAM主要功能包括：
a)远端故障指示；
b)指示对端本地接收通道处于不工作状态：
c)支持单向操作的物理层设备在故障期间可支持OAM远端故障指示；
d)符合RS子层规定的用户接入物理层设备在故障期间可支持OLT至ONU的单向OAM远端故障指示操作；
e)远端环回：提供了一种支持数据链路层帧一级环回模式的机制；
f)链路管理：支持包括诊断信息的事件通知，支持轮询MIB变量。

除上面列出的物理层设备外，其他设备在故障期间不支持OAM远端故障指示单向操作，一些设备在物理层有专门的远端故障指示机制。

2、EPON的应用前景

在局域网、城域网到广域网全部是以太网结构的IP网络中，采用与IP统一以太网帧结构的EPON接入技术，各网之间可以实现无缝连接，不需要任何格式转换，这将大大提高运行效率，方便管理，降低成本，并且可以提供端到端的连接和提供与用户签订服务协议的保证服务质量QoS。EPON技术简单，标准化程度和QoS支持的折衷将有力地推动ONU厂家的互通互用，而且EPON属于无源光网络，大大降低了维护成本，是现阶段综合业务接入网的一种选择，具有十分光明的应用前景。但是，EPON作为新一代的接入网如果要进一步发展，必须要克服传统以太网的缺陷，即在以支持IP业务为主、提高接入带宽的QoS保证和多业务接入等方面，必须有网络层以上的端到端服务来保障。

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