浅议EPON在有线电视网络中的应用

2022-09-11

随着通信技术的快速发展, 广大用户对高速上网和宽带数据业务的需求越来越迫切, 宽带数据业务这一快速增长的新业务进入市场就成为各宽带运营商必争的领域, 因此建设一个先进的、可扩展的和能对其进行有效管理的宽带城域网就成为当前各宽带运营商的工作重点。本文紧紧围绕如何将EPON技术应用于有线电视网络之中, 建设可盈利的具有强大功能的有线电视EPON宽带IP城域网这一主题, 探讨了EPON网络的相关理论和关键技术。

1 EPON技术发展概况

EPON技术是一门新兴技术, EPON是Ethernet Passive Optical Networking的英文缩写, 翻译成中文是以太无源光网络。EPON技术具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点, 在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时, 以太网 (Ethernet) 技术经过二十年的发展, 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业务在城域网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、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与P O N的结合, 便产生了以太无源光网 (EPON) 。它同时具备了以太网和PON的优点, 正成为光接入网领域中的热门技术。

2 EPON关键技术

在EPON系统中引入了非常多的核心技术, 也正是这些核心技术的引入, 才使得EPON在完全不一样工作原理的以太网中实现光网络的接入和多业务的支持。

2.1 测距技术

因为EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信自、传送。各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的。OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离, 并据此来指挥ONU调整其信号发送延时, 使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。

2.2 突发发射

由于EPON上行采用TDMA方式, 上行信道划分为不同的时隙, 各ONU由MAC协议控制在特定的时隙向OLT发送数据, 在某一ONU发送数据时, 其他ONU的激光器应处于完全关断状态, 输出光功率应为零。

2.3 突发接收

由于EPON上行采用TDMA方式, 对于OLT来讲, 存在多个信号源 (ONU) 。ONU与OLT之间的距离不同以及线路特性差异将导致各ONU的发送功率相同, OLT接收时却各不相同, 这就要求OLT接收机能实现突发接收功能。为了防止数据时域碰撞, 必须采用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步, 使数据包按DBA (Dynamic Bandwidth Assignment) 算法的确定时隙到达。

2.4 动态带宽分配

上行信道中的传输是采用时分复用接入 (TDMA) 方式来共享光纤的, 带宽则根据ONU的需要, 由OLT分配。各个ONU收集来自用户的信息、并高速向OLT发送数据, 不同的ONU发送的数据占用不同的时隙, 根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽, 在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户, 从而降低用户成本, 最有效地利用网络资源。

2.5 同步接收

E P O N是一个网同步系统, 需要实现OLT与ONU之间的快速同步。各个ONU与OLT都需要有一个同步接收的问题, 否则一旦发生比特错位或者相位突变, 数据接收错误不但影响到数据严重丢失、重传不断, 还有可能导致网络拥塞和瘫痪。故要求ONU侧的时钟应与OLT侧的时钟同步。

3 EPON在有线电视HFC网络双向建设中的应用

3.1 EPON与HFC城域侧接续技术

EPON作为接入层网络技术, 其上联网络是城域骨干层或汇聚层, 目前, 城域网解决方案主要有四大类。第一类是以SDH为基础的多业务平台—MSTP, 传统的SDH是TDM业务的理想传送模式, 是电信城域网的主流技术之一。第二类是基于以太网的第二层交换和IP路由器第三层选路的解决方案, 以太网技术因其具有简便、快捷、透明、可扩展的优点广泛应用于企事业单位网络, 并且向城域网乃至广域网不断扩展, 特别是千兆以太网路由交换技术在城域网应用也越来越多。第三类是以ATM为基础的多业务平台方案。第四类是以WDM为基础的多业务平台方案。

3.2 EPON与HFC用户侧接续技术

E P O N的下联网络, 主要是企事业单位/商业客户和居民用户。现有的接入技术如ADSL, CableModen等由于某些方面的局限性, 只能服务于有限范围内的用户、支持Internet接入这样带宽需求不太大的业务。由于EPON不仅可以提供非常高的带宽, 服务范围大, 带宽分配灵活、服务有保证, 而且总的成本低 (总成本包括初始设备、线路投资及运行维护成本) 、维护简单、容易扩展、容易升级、可以节约光纤资源和维护费用, 被业界普遍认为是光纤接入的发展方向。

4 EPON与HFC结合在调试、测试中应注意的问题

与传统的光纤通信系统相比, EPON网络的调试、测试主要面临如下挑战。

4.1 新的传输波长

国际电信联盟 ( (ITU-T) 发布了建议G983.3, 此方案提出了宽带光接入系统可以通过对波长的分配来提高系统服务能力。它为下行语音和数据信号指定1490nm波长, 为下行视频信号指定1550nm波长, 为上行语音和数据信号指定1310nm波长。光接入系统所使用的光纤测试设备必须能够对全部三种波长进行测试。光纤网络运营商和测试设备制造商对1310和1550nm传输波长都非常熟悉, 但新的1490nm传输波长却对测试设备如回损仪、OTDR构成了挑战。

4.2 WDM的系统, 同时又是单纤双向的系统

在下行方向要求1490nm波长与1550nm波长复用在一起, 上行方向采用1310nm, 在EPON网络的建设和维护中, 采用传统的波分系统测试手段如光谱仪显然是不太现实的。所以要求便携式测试设备应能够同时支持上述波长的测试。同时由于是单纤双向的系统, 一些链路特性如回损 ( (ORL) 、损耗双向测试也是必须的, 对回损的要求也显得尤为重要。

4.3 点对多点的系统

PON网络拓扑结构是一个点对多点的系统, 这给一些正常的维护和故障处理带来一些问题。例如, 如何处理某一用户的故障, 同时又不能影响其它用户的正常使用。因此使用常规的1310nm/1550nm波长的OTDR可能会对其它用户或OLT造成干扰 (或OTDR本身无法正常工作) , 所以用于安装和验收的OTDR与用于PON维护目的的OTDR是不同的。

针对上面的一些特点, EPON网络的调试、测试需使用专用的测试仪表。

摘要：双向交互的综合信息业务网络, 是一个十分紧迫而重要的问题。随着EPON技术的出现和不断成熟, EPON在发达国家电信基础网络建设中得到了越来越多的应用, 如何把EPON技术应用于有线电视网络的改造, 是一个具有挑战性的课题。

关键词：EPON,HFC,有线电视网络