EPON技术新进展及发展

一、背景

    接入网是整个电信网最具有技术挑战性的区域之一。为了满足用户对带宽日益增长的要求，实现接入网的高速化、宽带化和智能化，各种接入技术层出不穷，如LAN、xDSL、CableModem、PLC（电力线上网）等等，然而被认为最有前途的是光接入技术。无源光网络(PON)由于其易维护、高带宽、低成本等优点成为光接入中的佼佼者，是通过单一平台综合接入语音、数据、视频等多种业务的理想物理平台。
无源光网络(PON)自从在20世纪80年代被采用至今已经历经几个发展阶段。起初人们认为将ATM技术和PON技术相结合的APON/BPON技术是实现综合接入的理想模式，然而，由于数据业务的爆炸式增长，ATM技术暴露出效率不高、协议复杂等弱点，且成本过高，因此并未得到大规模的应用。在这种背景下，两个颇为引人注目的新的PON标准孕育而生，其中一个是由ITU/FSAN负责制定用来替换APON/BPON标准的GigabitPON(GPON)标准，另一个是由IEEE802.3ah工作组负责制定的EthernetPON(EPON)标准。

    2000年12月，IEEE成立了802.3EFM（EFM——EthernetintheFirst Mile，第一英里以太网即以太网接入网）工作组，开始了EPON的技术标准化工作。以太网(Ethernet)技术经过20年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入网、城域网甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了EPON。它同时具备了PON和以太网的优点，成为FTTP/FTTH领域中的热门技术。

    二、EPON的网络结构

    一套典型EPON系统主要由OLT（OpticalLineTerminal，光线路终端）、ONU（OpticalNetwork Unit，光网络单元）和POS（Passive Optical Splitter，无源光分路器/耦合器）等构成。OLT位于CO（中心局），提供EPON系统与服务提供商核心数据、视频和电话网络之间的接口。ONU位于用户端，提供用户的数据、视频和电话网络与EPON之间的接口。POS是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。

    EPON采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。

    EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

    OLT和ONU之间可以灵活组建成树形、环形、总线形以及混合型网络。如图1所示。

    三、EPON的系统特点

    低建设成本――显著减少光纤、光收发模块、中心局设备的数量；另外，由于光电子器件的成本不断降低，EPON的每线设备接入成本已可与ADSL、Cable Modem 相比，特别是目前光纤的价格比电缆还低，这些条件成为FTTH 发展的基础。

    低运营维护成本――局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此可有效节省运营维护成本；

    解决远端用户的接入问题――EPON可以达到20km的传输距离，避免了传统传输介质（如双绞线、五类线、Cable等）的距离瓶颈问题；

    解决终端用户的带宽瓶颈――EPON可以为用户提供几十兆甚至千兆的上下行对称带宽，可以满足宽带上网、视频点播、在线游戏、可视电话、数字高清电视等各种业务的带宽需求，高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽，从而可以作为用户的终极接入方式；

    高的接入可靠性――整个光传输通道为光纤和无源光器件，可以有效避免电磁干扰和雷电影响，保证信号传输质量；

    便于管理――对业务透明，便于系统升级、管理和引进新业务。

    四、EPON的发展前景

    从全球范围看，在宽带用户中，66%是采用DSL，在中国这个比例高达90%，必须承认一点，FTTH还处于起步阶段。但是，一方面是技术上有望保证在用户可接受的成本下实现光纤接入，另一方面是不断涌现的新业务对带宽的巨大潜在需求，在“技术进步”和“市场需求”两驾马车的合力作用下，FTTP/FTTH即将进入一个大规模商用的崭新时代。

    目前这种光纤接入新时代的曙光已经出现在北美和日本。日本是全球FTTH发展最好的国家，制定的“e-Japan”战略要求国内使用光纤线路的用户或家庭要达到整个宽带市场的三分之一以上，日本的司法和建筑物管理机构甚至还联合出台了一份建议，提出在未来数年内，新建的楼宇和公寓都推荐使用光纤接入或无线接入线路。同时，日本的开放竞争政策也促使更多的运营商加入到FTTH市场中来，在竞争加剧的情况下，NTT不得不将2005年引进FTTH的计划提前实施，而YAHOOBB更是开始了超过几百万线的EPON部署计划。据日本总务省统计，到2004年8月，日本FTTH用户数已经突破160万线，预计在2005年达到450万。

    在美国，BellSouthSBCCommunications和 Verizon Communications 在2003年5月末宣布联合RFP采用一组公共技术要求，以加速架构先进的光网络到家庭和商业机构，推动降低光缆布设成本，这个计划被称为 Fiber-To-The- Premises (FTTP) “光纤到驻地”。为了宣传、推动和加速FTTH的发展，美国新成立了FTTH协会，各社区都在采取行动为在社区内安装FTTH做好准备。根据市场调查研究机构Vanderslice & Associates的预测，全美FTTH用户将会从2002年的7.2万 户增加到2003年的31.5万户, 增加330%，2004年最终会达80万和140万户之间；另据美国FTTH委员会的统计，2002年美国的FTTH用户数达到72100户，比2001年增长271%，系统价格的下降和用户需求的增加，正是北美FTTH用户数迅速扩大的主要原因。

    2003年以来，国内关于FTTP/FTTH的新闻也屡见不鲜。各大运营商对于FTTH/FTTP的兴趣不断增长，相继开始了试验网络的建设。一旦启动，其市场规模将是空前的，必将带动整个通信行业进入新一轮的快速增长时期。

    EPON因其在设备投资成本以及操作和维护等方面的优势，成为运营商解决“最后一公里”的一种非常经济的宽带接入解决方案，可以说，G/E-PON技术已经成为未来接入网技术的发展方向。