引言

隨著ADSL、LAN、WLAN等寬帶接入業(yè)務的大力發(fā)展，寬帶業(yè)務已經零距離地深入到國計民生的各個角落。政府機關、企業(yè)機構、商業(yè)用戶和越來越多的普通居民都已認可并廣泛使用寬帶業(yè)務。

普通的高速上網、專網互聯(lián)和互聯(lián)網游戲業(yè)務是目前上網業(yè)務的主流。隨著用戶忠誠度的提高，開拓客戶資源不再是寬帶應用的唯一迫切要務，提供更多的寬帶增值業(yè)務來提升ARUP值，是運營商目前最迫切的課題。

目前，大規(guī)模部署的ADSL寬帶業(yè)務，由于其距離限制和帶寬較低，已經很難滿足高端用戶的帶寬需求和業(yè)務需求。視頻業(yè)務，尤其是IPTV，已成為可以看到的寬帶熱點。上海電信在2008年發(fā)展幾十萬IPTV用戶，而全國的有線電視用戶超過1億。經過幾年的探索和發(fā)展證實完全可行的IPTV業(yè)務，是擺在電信運營商面前的一個擁有巨大機遇的市場。

EPON解決方案的推動有其迫切的業(yè)務需求：EPON FTTX解決方案不僅可以解決目前寬帶業(yè)務發(fā)展中的帶寬和距離問題，還可以借此推動IPTV、互動游戲、視頻會議等增值業(yè)務的發(fā)展，加上VoIP的興起，各種業(yè)務種類進一步融合，Triple Play的實現將真正成為可預期的現實。EPON系統(tǒng)將成為三網合一的接入平臺，各種增值業(yè)務將會大大推動寬帶業(yè)務ARUP值的提高，增加電信運營商的業(yè)務收入。

一、EPON概述

無源光網絡（PON）技術是為了支持點到多點應用發(fā)展起來的光接入技術，PON由光線路終端（OLT）、光網絡單元（ONU）和光分配網絡（ODN）組成。其本質特征為ODN全部由無源器件組成，無源的特性使得網絡布放更加靈活，無需機房和電源等；共享光纖的特性能夠節(jié)省大量的光纖資源，使得接入網線路成本更低。

而純光介質的結構，透明的光纖寬帶網絡，使得對未來業(yè)務擴展保持了技術的安全性。

PON技術自誕生以來，根據數據鏈路層協(xié)議的不同，分為APON（基于ATM）、BPON（基于ATM）、GPON（基于ATM和GEM）、EPON（基于以太網），幾種PON技術的比較如表1所示。

表1幾種PON技術的比較

1998年，ITU－T制定了APON的技術標準。APON以ATM技術為基礎，其承載的是53字節(jié)固定長度的ATM信元，因而能更快、更有效地實現同步。但因為APON中的信元長度固定，因此在承載IP數據流時，必須首先將數據包分割成48字節(jié)，然后加上5字節(jié)的信元頭。

這種處理過程既費時、復雜又浪費帶寬，同時還增加了額外的成本，加之協(xié)議轉換麻煩、技術復雜、設備昂貴、多廠家互操作性差等，在IP業(yè)務量越來越大的今天，這已成為APON的致命傷，所以APON系統(tǒng)并未如預期的那樣發(fā)展起來。

當前技術上較先進的PON技術有EPON與GPON。GPON是ITU提出的千兆比特級的無源光網絡，ITU在2003年正式通過并頒布了GPON標準系列中的三個標準：G．984．1、G．984．2和G．984．3。

由于GPON標準是ITU在APON標準之后推出的，因此G．984標準系列沿用了G．983標準的很多思想。2000年11月，IEEE成立了802．3EFM（EFM——Eth－ernet in the First Mile，第一英里以太網即以太網接入網）工作組，開始了EPON的技術標準化工作，2004年6月IEEE已經正式批準802．3ah為EPON 千兆以太網無源光網標準。

EPON將以太網技術與PON技術結合，具有以太網的諸多優(yōu)勢，如技術簡單、成熟、良好的兼容性及可對IP業(yè)務進行有效承載等。

關于EPON和GPON除了有表1的一些區(qū)別外，還有下面五個不同點：

（1）IEEE的EPON標準化工作比ITU－T的GPON標準化工作開展得早，并且IEEE關于Ethernet的802．3標準系列已經成為業(yè)界最重要的標準之一；

（2）EPON標準制定的更寬松，制造商在開發(fā)自己的產品時有更大的靈活性；

（3）GPON有更好的TDM業(yè)務支持能力；

（4）GPON技術較復雜，而EPON保持以太網特性，它的實現較簡單；

（5）從產業(yè)鏈的角度看，EPON系統(tǒng)最核心部分：PON光發(fā)送／接收模塊已經成熟，核心MAC控制芯片已經規(guī)模生產；而GPON系統(tǒng)的相應核心模塊還在逐步成熟中，目前推出的GPON產品正處于試用階段，還難于實現大規(guī)模商用，成本比較高。

隨著用戶對帶寬需求的不斷提高，業(yè)務種類的融合，同時又需要降低整體的建設運維成本，EPON技術的成熟商用很好的解決了上述問題，可以針對城市中的中高檔住宅小區(qū)、別墅、商務樓、酒店、網吧等商業(yè)客戶提供成熟的點到多點的FTTX 解決方案，構建三網合一的接入平臺。

現在業(yè)界商用量最大、使用最成熟的是EPON系統(tǒng)。中國網通、中國電信兩大運營商正在展開較大規(guī)模的商用。

二、EPON的網絡結構

從某種意義上說，EPON是一種基于光纖傳送網的長距離的以太網接入技術。EPON采用點對多點架構，一根光纖承載上下行數據信號，經過1：N分光器將光信號等分成N路，以光分支覆蓋多個接入點或接入用戶。

EPON在傳統(tǒng)上還有GEPON的叫法，這里并不是表述錯誤。業(yè)界早期的EPON設備是基于FE總線的，在基于GE總線的EPON設備推出后，為了區(qū)分稱之為GEPON，目前業(yè)界的EPON設備基本上都是基于GE總線。目前基本上統(tǒng)稱EPON。

一套典型的EPON 系統(tǒng)由OLT、ONU、ODN組成。EPON的網絡結構如圖1所示。

圖1EPON的網絡結構

OLT放在中心機房，它可以看作是一個L2交換機或者L3路由交換機。在下行方向，OLT提供面向無源光纖網絡（ODN）的光纖接口；在上行方向，OLT將提供了GE光／電接口，將來10Gbit／s的以太網技術標準定型后，OLT也會支持類似的高速接口。為了提供多業(yè)務接入，OLT還可支持E1以及OC3等接口，來實現傳統(tǒng)話音的接入或電路中繼業(yè)務。

在EPON的網管方面，OLT是主要的控制中心，內置OAMP Agent，可以管理其下的ONU終端設備，實現網絡管理的五大功能。EPON網管可以通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數來控制用戶業(yè)務質量，通過編寫訪問控制列表來實現網絡安全控制，通過讀取MIB庫獲取系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶狀態(tài)信息等，還能提供有效的用戶隔離。

ODN是光分發(fā)網，由無源光纖分支器和光纖構成。無源光纖分支器是連接OLT和ONU的無源設備，它的功能是分發(fā)下行數據和集中上行數據。無源分光器的部署相當靈活，由于是無源器件，幾乎可以適應于所有環(huán)境。一般無源光纖分支器的分光比有1：2、1：4、1：8、1：16、1：32、1：64等。一般建議采用一級分光，最多不能超過二級分光。

ONU是放在用戶駐地側的終端設備，EPON中的ONU采用以太網協(xié)議，實現了成本低廉的以太網第二層交換功能。由于使用以太網協(xié)議，在通信的過程中就不再需要協(xié)議轉換，實現ONU對用戶數據的透明傳送。OLT到ONU之間采用加密協(xié)議保證用戶數據的安全性。

基于EPON的FTTH 的優(yōu)勢在于其強大的覆蓋能力，最遠覆蓋可達20公里（1：32的分路比），從端局出發(fā)，經過ODN連接各光接入點。傳統(tǒng)的光接入網，光纖的延伸范圍一般到網絡接入點截止，要實現光纖入戶，就需要在接入點配置大量的光口接入層交換機，成本昂貴。

隨著無源光網絡技術的出現、成熟，尤其是現在的EPON技術，可以提供光纖直接到用戶末梢的經濟可行方案，FTTH成為高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解決方案中，如何解決光纜到大樓、小區(qū)的引入，規(guī)劃OLT、ODN、室內用戶終端（OUN）的光纖連接成為關鍵所在。

三、EPON的幾個關鍵技術

1．EPON的上下行技術

EPON在OLT和ONU間采用單根光纖提供對稱1．25Gbps帶寬，受物理接口限制，實際提供1Gbps帶寬，可傳輸數據、語音和視頻業(yè)務。EPON 在單芯光纖上采用波分復用（WDM）技術，上下行數據流分別在不同的頻段傳輸。其中，下行 1490nm ；上行 1310nm ；1550nm 可選用于CATV。

下行的數據流采用廣播方式，OLT將802．3格式的以太網幀數據流通過單播復制的方式推送到所有的ONU處；ONU通過判斷以太網幀幀頭里的由OLT分配的LLID（Logical Link Id）來判斷是否接收，接收屬于自己的數據幀，將不屬于自己的數據幀丟棄。如圖2所示。

圖2EPON下行數據流

上行的數據流采用時分多址（TDMA）技術，把上行的時間分成了許多的時間片，根據ONU分配的帶寬和業(yè)務的優(yōu)先級給ONU的上行數據流分配不同的時間片，每個時間點上光纖上只傳送一個ONU的上行數據流。通過OLT和ONU之間協(xié)商，避免了ONU上行數據流之間的沖突，不會造成數據丟失。如圖3所示。

圖3EPON上行數據流

2．MPCP多點控制協(xié)議

多點控制協(xié)議（MPCP）定義了點到多點光網絡的MAC 控制機制，它是OLT和ONU之間的一種控制機制，用于協(xié)調數據的有效發(fā)送和接收，是EPON的關鍵技術。

MPCP主要功能是：下ONU的自動發(fā)現和加入；下測距；下向高層報告擁塞情況以便動態(tài)分配帶寬，在MAC控制層完成。

MPCP引 入 了 新 的 MAC控 制 信 息 ， GATE和REPORT用于分配和請求帶寬，REGISTER信息用來控制自動發(fā)現過程。OLT能夠實現對ONU的自動發(fā)現和加入。如圖4所示。

圖4ONU自動注冊過程

ONU的測距主要為確保ONU獲得足夠的授權發(fā)送上行數據流，避免沖突的阻塞。如圖5所示。

圖5ONU測距

3．DBA動態(tài)帶寬分配協(xié)議

DBA是OLT和ONI之間的動態(tài)帶寬分配協(xié)議，它可以起到提高系統(tǒng)上行帶寬利用率以及保證業(yè)務公平性和QoS的作用。

在帶寬控制方面DBA將給ONU分配的帶寬分成三種屬性：固定帶寬（Fixed Bandwidth）；保證帶寬（Assured Bandwidth）；盡力而為帶寬（Best Effort Bandwidth）。

DBA為規(guī)定了針對上傳數據的業(yè)務公平性機制，在保證用戶規(guī)定的帶寬屬性基礎上，可以按照優(yōu)先級進行剩余帶寬的加權分配；也可以按照與不同用戶所簽署的SLA的保證帶寬進行剩余帶寬的加權分配；還可以按照ONU類型（如商業(yè)客戶、住宅用戶；類型1／2、類型3的ONU）進行剩余帶寬的加權分配，以充分提高上行帶寬利用率，以及保證業(yè)務公平性。

在QoS保證方面，DBA是由OLT全局控制的，不同于以太網的帶寬爭用機制，OLT基于ONU對其本地隊列狀態(tài)信息的匯報進行上行帶寬分配，并且ONU應能夠在DBA分配的帶寬授權基礎上，基于本地的隊列狀態(tài)進行上行業(yè)務的優(yōu)先級調度。

四、EPON技術優(yōu)勢

隨著EPON技術的成熟，業(yè)界主流的運營商已經開始大規(guī)模部署EPON系統(tǒng)，展開FTTX應用，并在此基礎上實現Triple Play（三重播放，提供語音、數據和視頻業(yè)務），構建三網合一的接入平臺。

自2004年起，在FTTH最發(fā)達的日本、韓國、臺灣以及美國、歐洲等國家和地區(qū)，EPON技術得到了大規(guī)模的應用，并進一步刺激了IPTV業(yè)務的繁榮。在中國市場，目前EPON產品已經在所有省份都有了試點和商用。

EPON技術采用波分復用（WDM）技術在單根光纖上實現對稱1Gbps的帶寬，并且且可以在接近客戶段實現分光下行，大量節(jié)省了骨干光纖資源。目前達到的最大分光比是1：64。EPON系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢在于其強大的覆蓋能力，在1：32的分路比下最遠覆蓋可達20 km，在1：64分光比下，最遠覆蓋范圍是10km，這充分保證了設備的覆蓋范圍。在1：32分光比下，每個ONU用戶的平均帶寬可達30M以上，使得視頻業(yè)務得到了足夠的帶寬保證。

無源光分支器的使用，節(jié)省了大量的維護資源，節(jié)省了機房、電源配套等資源，整體降低了FTTX網絡的建設成本和維護成本。近年來的光纖成本的下降，為FTTX提供了纜線配套成本的下降。

目前各運營商提供的寬帶接入業(yè)務主要是ADSL和LAN接入兩種，此外，隨著帶寬需求的不斷增加，VDSL也逐漸成為一種選擇。下面將對EPON和這三種接入方式進行技術和經濟性的比較。其它的接入方式，如Cable Modem，電力線接入等由于市場占有量不大并且受行業(yè)資源限制，在此不做討論。

EPON與ADSL的比較

ADSL經過幾年的大力發(fā)展，目前已經成為中國固網運營商最普及的寬帶接入手段。ADSL利用傳統(tǒng)的銅線資源的傳送寬帶數據，充分利用了固網運營商的銅線資源，對中國電信和中國網通這樣的運營商來說，是早期發(fā)展寬帶接入的一種最佳選擇。

ADSL／ADSL2＋業(yè)務是一種不對稱傳輸的寬帶接入技術，上行帶寬有限，小于1M，下行帶寬最大到26Mbps，實際商用中覆蓋不超過3km的距離，一般提供512Kbps到2Mbps的下行帶寬，主要應用為公眾上網。

然而隨著各種新業(yè)務，尤其是視頻業(yè)務的興起，用戶的帶寬要求越來越高。隨著博客、在線游戲、即時通訊、寬帶電話、視頻電話、個人相冊共享等應用的快速增長，用戶對上行帶寬的需求也越來越大。中國電信和中國網通在其寬帶網的規(guī)劃中，未來個人用戶的雙向帶寬將達到10M～20M。

ADSL的帶寬嚴格受到傳送距離的限制，較高的帶寬只能在短距離實現，即便經過“光進銅退”改造，縮短ADSL的覆蓋范圍，這也只能在一定時間段內、一定程度上滿足帶寬要求。

基于光纖的接入網，其帶寬理論上是可以無限擴展的。因此隨著EPON技術的成熟，其高帶寬、長距離的覆蓋范圍，使得EPON取代ADSL技術將成為技術發(fā)展的必然選擇。

相對ADSL，EPON在初期建設的支出比較高，包括前期的設備費用和光纖鋪設費用。但由于采用無源光網絡技術組網，基于光纖的PON技術在運營維護方面的費用要大大低于ADSL和銅線。

通過后期運營維護成本的降低，提供更高帶寬和更遠距離的業(yè)務覆蓋能力，并由此帶來的提供更多新業(yè)務的能力，帶來更多的業(yè)務收入，可以相對抵消在設備和線路成本上的投入。目前光纖的成本已經很低，FTTX已進入一個黃金發(fā)展期，設備的費用也將在建設中不斷降低。

因此，運營商通過部署EPON可以增強在包括寬帶接入在內的全面業(yè)務方面的競爭力，由此穩(wěn)定用戶資源，甚至帶來流失用戶的回流，這都會為運營商帶來更多的業(yè)務收入，使運營商長期受益。

EPON與LAN接入的比較

LAN接入是目前除ADSL之外最普遍的寬帶接入形式，被包括中國電信、中國網通這樣的傳統(tǒng)運營商以及中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通、長城寬帶等固網領域的競爭運營商所普遍采用并形成了激烈的競爭格局。

LAN交換機設備放置在寫字樓或小區(qū)內部，通過5類線連接用戶。小區(qū)LAN接入需要配置小區(qū)匯聚機房和相應的電源等配套設備，需要資源投入。目前的樓宇交換機很多是一些低端的產品，運營商在管理維護方面困難很多，簡單的故障排除需要占用大量維護人員，運營成本比較高。采用具有較強管理和業(yè)務控制能力的交換機則設備價格比較高。

交換機的故障往往會造成遠程監(jiān)控失效，需要人員到場排除，同時，有源設備對電源，溫度等方面也有比較嚴格的要求，各種影響用戶使用的情況可能都需要運營商解決，而且需要有經驗的技術人員來維護，成本比較高。

EPON與之相比，OLT放置于局端機房，易于管理維護。從機房到用戶家里的連接完全是無源的光網絡，免去了中間匯聚交換機等有源設備所需要的空間、電源、維護等方面的問題。EPON可以通過在OLT和ONU之間采用加密協(xié)議做到很好的安全控制，保證用戶業(yè)務的安全性，避免用戶之間的不安全的訪問。

EPON技術提供一定的服務質量保證（QoS），結束了傳統(tǒng)以太網提供盡力而為的局面。和傳統(tǒng)的FTTX＋LAN接入方式相比，EPON系統(tǒng)各方面的優(yōu)勢明顯。EPON接入和LAN接入的比較見表2。

表2傳統(tǒng)LAN接入和EPON接入對比

從建網成本角度看，隨著光線成本的下降，運營商的總部統(tǒng)談和大量建設EPONFTTX項目，目前EPON的建網成本在持續(xù)下降，EPONFTTB建設模式和LAN接入建設的成本已經相當甚至更低，FTTH的建設成本也在大量下降。

EPON與VDSL的比較

VDSL與ADSL類似，利用銅線的傳送寬帶數據。與ADSL相比，VDSL可以提供對稱的帶寬，帶寬更高，可以達到對稱26Mbps或更高。但VDSL同樣受到距離的限制，比ADSL的覆蓋距離更短。

關于VDSL和EPON的比較與ADSL與EPON的比較類似，在此不再贅述。

EPON系統(tǒng)的優(yōu)勢

與其它幾種接入方式相比，EPON系統(tǒng)具有以下一些優(yōu)勢：

（1）EPON的接入帶寬最大。

EPON的用戶接入帶寬可以在1Mbps至1000Mbps靈活調整，能充分滿足用戶對多種業(yè)務的需求，可以滿足普通高速上網、遠程教學、可視電話、互動視訊、IPTV、視頻點播（VOD）、等業(yè)務的需要。

（2）EPON的接入可靠性最高。

光纖損耗低、頻帶寬，傳輸距離遠。光纖不受電磁干擾，保證了信號傳輸質量。在用戶小區(qū)到用戶家庭的接入段采用光纖，故障點比較少，網絡的安全容易得以保證。

（3）光纖成本逐步下降，而銅纜成本卻逐步上升。

用光纜代替銅纜，還可以降低銅纜成本投入，實現“光進銅退”、減少盜割問題，解決城市地下通信管道擁擠的問題。

（4）EPON接入的外圍建設成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。

EPON結構在傳輸途中采用無源器件，不需配置電源，容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節(jié)省很大。EPON系統(tǒng)模塊化程度高，系統(tǒng)擴展容易。EPON系統(tǒng)是面向未來的IP多業(yè)務平臺，符合全網業(yè)務化IP化的發(fā)展方向。

（5）帶寬分配靈活，服務有保證。

EPON支持靈活的帶寬分配和QoS。EPON可以通過DiffServ、PQ、WFQ、WRED等來實現對每個用戶進行帶寬分配，并保證每個用戶的QoS。

EPON雖然具有很多的優(yōu)越性，但是鑒于ADSL和LAN接入已經大量部署，事實上在一定階段內 ，EPON和LAN以及DSL可以混合覆蓋，互相作為一種補充，滿足不同的用戶需求。

對于帶寬和業(yè)務要求不高的普通用戶，可以沿用ADSL、VDSL或現有LAN方式；對于新建樓宇和高端用戶，需要轉向用EPON實現FTTX覆蓋。從長期需求看，EPONFTTX是最終的解決方案，提供給所有用戶真正的TriplePlay業(yè)務能力。

五、結束語

傳統(tǒng)移動通信運營商的核心競爭優(yōu)勢在于移動通信，利潤豐厚。隨著近幾年的PHS的發(fā)展，傳統(tǒng)固網運營商奪取了一部分移動通信的份額，但是固網普通電話業(yè)務的下滑趨勢明顯。固網運營商的核心競爭優(yōu)勢在哪里？

日益發(fā)展并已經形成規(guī)模的寬帶接入業(yè)務以及IPTV業(yè)務的興起給了我們一個清晰的提示：帶寬！有了足夠的網絡帶寬和充分普及的寬帶業(yè)務應用，固網運營商足以在激烈的競爭中保持核心競爭力。

隨著深化改革電信重組，各大運營商均獲得了移動和固網業(yè)務的經營權，競爭日趨白熱化。中國電信和新聯(lián)通將在移動通信領域增強競爭力，但是與先到者的差距還需要慢慢彌補，需要從3G業(yè)務上迎頭趕上。中國移動也會借助其光纖資源優(yōu)勢，在固網領域進行拓展，FTTX將成為其重要的武器。

此外，中國廣電集團也在其有線電視／數字電視的技術上，在各地紛紛展開EPONFTTX的寬帶建設，或者與固網運營商合作開發(fā)IPTV業(yè)務。因此，在固網領域，擴大和銳化“帶寬”這個核心競爭力，是中國電信和新聯(lián)通穩(wěn)守固網市場的有利武器。

隨著最終用戶對帶寬需求的不斷提高，業(yè)務種類的融合，以及EPON技術的成熟商用，基于EPON系統(tǒng)的FTTX解決方案給了新聯(lián)通大力發(fā)掘高端用戶、全面推動FTTH建設、掌握帶寬優(yōu)勢的良好契機，也將為新聯(lián)通發(fā)展下一代網絡（NGN）構建三網合一的接入平臺。

編輯：hfy