基于EPON的光通信技术研究

周东方+赵勇

摘要：随着科学技术的发展，光通信技术发展速度越来越快，同时保证了光通信的传输质量。结合当前光通信技术的发展情况来看，目前EPON技术在光通信中占据较大比例，已经成为连接入网最终用户的有效通信方法，必须及时对其进行研究。

关键词：EPON；光通信技术；实际应用

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0016-02

EPON是一宗应用点到点网络结构、基于高速以太网、无源光纤传输及TDM时分MAC媒体访问控制所提供了多种综合宽带接入技术，具有维护简单、升级便捷及成本低等特点，已经成功应用到光通信中。本次主要介绍了EPON的技术原理，并介绍了该技术在光通信中的应用，希望可以同行学者提供借鉴。

1 概述

EPON为以太无源光网络，PON为其缩写，该技术属于新型的光纤接入网技术，属于点到多点应用的光接入技术，主要使用无源光纤及多点结构传输，可以满足以太网的多种业务需求。无源光网络主要由光线路终端（OLT）、光网络单位（ONU）及光分配网络（ODN）组成，可以将其本质特点看作ONU所有均由无源器件组成，信号可通过分光器将光纤传输给用户。从系统特点上分析，该系统与客户端及传统中心局端差异较大，而且源电子设备设置在接入网中间，因此将其称之为无源光网络[1]。无源光不仅具有节省光纤资源的优势，还可以简化网络系统操作与维护难度，有效控制了成本费用，而且纯光结构及透明光纤带网络保证了业务扩展安全。EPON技术成功结合了以太網技术与PON技术，可采用点到多点方式进行以太网光纤接入。经分析发现，EPON应用的主要结构方式是点到多点的拓扑结构，上行应用TDMA，下行为广播方式，此种结构方式的主要特点是满足了数据双向传输需求。

2 分析EPON的组成及特点

EPON属于点到多点光纤接入技术，无源光网络（PON）主要由用户侧光网络（ONU）与光分配网络（ODN）组成[2]。

2.1 组成

（1）OLT。OLT绝大多数都放置在中心机房位置，下行方向给无源光纤网络提供光纤接口，下行满足10Base-T、100BaseT及10GBase-T等接口，而且OLT支持EI接口进行的TDM话音接入。（2）ODN。ODN属于无源光线分支器，属于连接ONU与OLT的无源设备，主要特点是可完成下行数据与集中上行数据的分发。从特点上分析，由于主要进行无源操作，因此部署方式较灵活，可满足多种环境的应用。通常每个POS分线率为8、16、32或64，同时可进行多级连接。（3）ONU/ONT。ONU/ONT主要根据以太网协议完成了数据透明传送。OLT与ONU之间可进行告诉的数据转发。

2.2 EPON的技术特点

经过对此种技术与传统以太网相比，主要具有几方面特点[3]：（1）OLT与ONU使用光分路器、光纤等连接，不需要有源设备维护人员、机房及配置电源，节省了较多的建设成本，实际应用效果较显著；（2）上下均使用单纤波分复用技术操作，只需光纤和OLT就可得到理想的传输距离。在ONU侧，可应用光分路器将其传输给各个用户，减轻了光纤耗费成本。（3）EPON具有传输IP数据、TDM及视频广播的能力，其中IP 与TDM主要应用IEEE 802.3采用以太网方式操作，并设置有网管辅助系统，提高了传输质量。（4）上下行均为千兆速率，上行应用时分复用共享带宽，下行使用用户加密方式共享带宽，高带宽有效满足了接入网客户需求，而且可结合用户需求合理的分配带宽。（5）点对多点结构一般采用增加ONU 数量及设置用户侧光纤方式实现系统升级，保证了运营商的投资安全。

3 了解EPON核心技术

3.1 动态带宽分配的DBA

动态带宽分配算法表示实时改变EPON各OUN的带宽机制。如果EPON带宽为静态分配，此时就不能进行数据通信业务变速，如果采用峰值速度静态分配带宽，容易在短期内用尽带宽，而且降低了带宽利W率。从另一方面分析，动态带宽分配的实现提高了了系统带宽利用率。一般可利用DBA实现ONU业务要求，在ONU之间开展动态调节带宽可有效提升PON的上行带宽效率。随着效率的提升，可以给PON 上增加跟多W用户，用户可W到的带宽峰值完全超过传统固定分配带宽。动态控制经常进行集中控制，该种方式可让发送所有ONU上行信息，而且都必须给LOT提出带宽申请，然后OLT结合ONU等相关要求满足带宽W授权，分配准则的主要思想是，任意一个ONU都可分割实习信元到达的时间分布，并能进行带宽请求操作，OLT可根据ONU 要求合理、公正的分配带宽，并能处理好细细乱码、超载及信元丢失等情况[4]。

3.2 收发突发信号

OLT负责每个ONU突发信号的接收工作，因此要求其必须在短时间内完成相位同步操作，之后再接受数据。此时要求ONU与OLT均支持突发信号元器件。绝大多数器件均为在此方面提出严格要求。为了得到理想的突发模式，要求接收端均要使用特殊技术操作。此时光突发电路还要在短时间内完成关闭与开启操作，迅速建立信号，此种情况下传统电光转换与反馈自动功率控制已经不能满足实际要求，不限要响应更快的激光器。接收端所接受的用户信号光功率具有较大差异，而且处于长期变化中，要求突发电路每次接收新信号时，必须调整好接受电平门限。

3.3 OLT测距、延时补充技术及ONU即插即用技术

TDMA是EPON上行信道所应用的方式，多点接入令导致数据帧延时有所差异，要求采用测距跟延时补偿技术控制数据时域发生的膨胀，而且要使用测距跟时延补偿技术实现全网时隙同步，此时数据包主要根据DBA算法了解时隙的达到情况，并能实现即插即用。同时还可以精确测量任意一个ONU距离OLT的距离，利用调整ONU发送时延的方式减少ONU与发送窗口的间隔，进而提升上行道利用率，并减少时延。开展EPON测距时，可根据ONU即插即用与OLT通过时间内完成[5]。endprint

3.4 上行信道复用技术

现阶段上行信号复用技术主要应用时分多址服用方式操作，目前主要采用随机接入、固定时隙多址服用及统计时分多址服用等方式操作，但是M定时隙分多址服用依然存在很多缺陷。例如，当内部时隙未使用时，占据了较多贷款，直接影响了突发率业务适应力；要求ONU必须应用多种随机接入方式合理控制接入时间。因此对两者存在问题进行比较后，可应用统计时分多址服用操作。上行信号开展传输时，可在ONU分配到时隙中成功发送以太网帧，统计复用可根据数据量所提供的大小进行时隙改变。

4 小区光纤通信中的应用

一般在接入小区情况下，ONU 主要设置在用户端与楼道。在FTTH模式下，用户数不稳定，此时为了提高设备利用率，降低成本并促进维护工作的开展，可以将光分路器设置在比较集中的位置，主要应用一级分光操作，一般将其设置在小区光交接箱与小区机房中。通常采用此种方法建设后，无论用户如何变化，都可以最大效率的应用并使用设备，需要注意的是，用户较多的情况下，接入光纖需求量也要适当增加。FTTB模式，OMU等均设置在楼道，光分路器设置与FTTH设置方式相同，此种接入主要在楼道交换机操作[6]。

5 分析EPON技术在通信技术应用中存在的问题

虽然EPON技术的结构与体系已经完整，而且利用其独特的特点已经广泛应用到网络通信等各个领域中，但是在实际应用中该技术依然存在很多问题，而且这些问题均是在实际验证中得到的，因此必须及时对该技术进行改进，充分发挥该技术的作用[7]。

5.1 了解光分路器与光路终端位置

经分析发现，设备防止位置对光缆布局与成本具有很强影响，例如在光路终端布置时，会占用较多的主干光缆，影响了布线区域资源的应用，同时由于用户不同，如果均使用相同空间布放，就会出现布局不合理等问题，严重时将会耗费较多的资源。所以实际操作中应该将其放置在局端，并应用多级级联方式介于投资成本，并结合布局区域特点合理选择设备布置位置，区别对待密集型与分散型用户群。

5.2 运行维护及业务发展

从EPON当前的实际应用情况来看，EPON具有较强的整合各网连接能力，受其自身优势作用，得到了理想的降低成本作用。但是今后应用中，必须让EPON技术减少对以太网的以来，及时克服各种缺陷，如提供IP服务或进行多业务介入时，要求使用网络层以上实现端到端的服务保证。同时目前互通性依然存在很多问题，要求建设初期不能引入各类型设备。实际应用中还要管理并控制好资源系统，提高资源管理力度，给业务维护及开发提供方便。

5.3 光缆网络的组织

使用EPON时，要求从光缆布放方案、光缆选择及入户方式等三方面进行考虑，避免影响入网投资、设备或光缆利用率。目前用户主要使用EPON技术连接宽带，要求开展用户组网时，必须提升对小区光缆布网的压力。如果是宽带用户，独立取一条光缆后，将导致整个区域光缆需求直线增加，进而提高了用户成本。因此进行布线建设时，必须做好用户规划工作，并合理利用资源避免造成资源浪费。

6 结语

在宽带网络通信的发展下，EPON技术以其覆盖面广、上下行高速率及高校光传送等特性，节省了较多的光纤资源，可以结合多种业务情况给其制定合适的体系架构，而且适应环境性较强，可靠性较高，已经成为带宽接入网络的最佳技术，将会成为未来发展的主流技术。但是实际应用中依然存在很多问题，必须对其进行验证和开发，给该技术提供较广的发展空间。

参考文献

[1]林志鹏.基于EPON技术的配网光通信网络建设[J].科技创新与应用，2017（01）：209.

[2]蒋新平.光通信技术在电力通信系统中的应用与组网方案研究[J].中小企业管理与科技，2015（12）：265-266.

[3]黄志.基于EPON技术分析配网光通信的组网模式[J].数字技术与应用，2012（8）：25.

[4]覃琰.基于EPON技术的电力配用电自动化系统远程信道设计[D].上海交通大学，2011.

[5]张浩，卜宪德，郭经红.EPON技术在用电信息采集系统中的应用[J].电力系统通信，2010（7）：42-45.

[6]王顺兴.光通信技术在电力通信系统中的应用与组网方案研究[D].北京邮电大学，2010.

[7]毛谦.我国光通信技术和产业的最新发展[J].光通信研究，2014（1）：1-4.endprint