EPON：下一代宽带光接入网

EPON：下一代宽带光接入网

胡保民，刘德明，黄德修

（华中科技大学光电子工程系，湖北武汉430074）

摘要：介绍了EPON（以太网无源光网络）的体系结构、国内外的研究现状以及市场和应用，并对其前景进行了展望.

关键词

随着互联网和相关宽带业务的快速发展，数据业务流量得到了空前的增长.自1997年到2001年1月，由于采用了DWDM等新技术，长距离骨干网的增长速度已超过了120 000 %，而在企业局域网传输速度的增长速度也有1 000 %.但是连接这两个高速网络的接入网的速率却很长一段时间内徘徊在56 kbit/s，即使采用xDSL和Cable Modem等技术仍不能从根本上解决问题，形成了所谓的“网络瓶颈”.然而事实上，根据Vertical Systems Group的调查，在1999年76 %的美国商业用户所在位置的一英里范围内都存在光纤接入点，但是却没有连接.这种没有连接的现象，就是众所周知的“最后一公里”.研究宽带“最后一公里”网络已经成为打破这一瓶颈的紧迫课题，它也引起了各国政府和通信企业的关注，而EPON正是这个热点领域的热点技术，它是继异步传输模式无源光网络(APON)后又一引起广泛关注的PON技术.EPON和APON最根本的区别在于：EPON 承载的是最大长度为1 518字节的变长数据包，而APON承载的是固定长度为53字节的ATM信元.

1EPON

如图1所示，一个完整的EPON系统主要由光线路终端(OLT)、光分布网(ODN)、光网络单元(ONU)和网元管理系统(EMS)组成.EPON采用点到多点的分布结构，在下行方向，多种业务信号通过光纤传输到中心局(CO)，然后被OLT经光分配器(OBD)无源地分配到ONU单元，经过ONU的光/电转换和信号处理后为用户服务，采用的是广播的方式.在上行方向一般采用时分多址(TDMA)或波分多址(WDMA)技术.采用TDMA技术实现起来较为复杂，需要解决快速比特同步、定时、测距和突发式光发送/接收等关键技术；而采用WDMA技术实现起来较简单，但对光源波长精确度要求较高，并且需要更多的光接收器件.在CO用EMS来管理EPON的不同网元并且提供和运营商骨干操作网的接口.EMS可提供全程错误报警、配置、统计以及安全性等功能.

2国内外EPON

EPON的研究和开发是由Alloptic和Salira等后起的光网络设备商推动的，发起的主要原因是因为APON有需要协议转换，带宽有限，结构复杂和造价昂贵等技术局限性.随着快速以太网、吉比特以太网和十吉比特以太网在局域网和城域网应用的逐步扩大，采用EPON技术将更加经济，兼容性也更好.EPON技术可以借鉴以太网成熟的协议标准和已有的APON协议标准，容易扩展并且面向用户.和APON相比，EPON具有更宽的带宽、更低的费用和更灵活的业务功能.2000年12月，IEEE 802.3 EFM研究组成立并开始致力于开发可广泛应用于接入网市场的以太网协议标准并推动EPON的标准化.包括3Com、Alloptic、Aura Networks、CDT/Mohawk、Cisco、DomiNet Systems、Intel、WorldCom和World Wide Packets 等69家公司加入了这个研究组.2001年7月IEEE的局域网标准委员会根据EFM 研究组的初期研究成果，批准了EFM研究组的项目认定请求(PAR)，成立并授权EFM任务实施组（802.3ah EFM Task Force）负责起草用户接入网的以太网标准供IEEE标准协议理事会讨论批准.EFM研究组提供给EFM实施组的3个主要议题之一就是实现吉比特以太网点到多点的光传送方案，即EPON.EFM研究组已经就EPON的结构和系统要求的大部分达成了广泛的一致，但有关安全性的要求还没有深入的讨论，目前研究主要集中在点对点模拟、共享媒质模拟和多点控制协议(MPCP).

，国外的EPON研究进展迅速，Alloptic和OnePath正在分别开发企业和个人用户的市场，它们可提供1 Gbit/s800 Mbit/s

EPON对企业独具吸引力，因为它超过现在的APON 的速率.还有消息称Alloptic公司将很快推出一种新的在FTTH市场上有极大竞

1 Gbit/s32个用户.

国内也在大力研究和发展宽带无源光网络技术.APON和EPON都是目前研究的重点，但相比之下APON技术发展得比较早，目前的标准和技术相对比较成熟，在国内已经有烽火通信、华为和北邮电信等企业开发出了可商用的APON系统，但还没有企业开发出EPON系统.不过目前国内已经有不少科研机构包括北京邮电大学、烽火通信和华中科技大学开始了EPON系统的研究开发工作，并取得不少进展.华中科技大学已经在低成本精确波长激光器、低成本波分复用/解复用器和基于WDMA的EPON体系结构方面取得了实质性进展，为研究低成本实用化EPON 系统提供了有力的保障.

3EPON

目前EPON尚处于商业开发的起始阶段，预计在2003年可实现初期应用.尽管APON在市场上略微领先，但目前的趋势是数据业务快速增长而且高速以太网在城域网市场份额逐步扩大，这使EPON拥有巨大的潜在市场.

EPON可广泛应用于企业、居民小区、智能大厦、科技园区和校园等的宽带接入.在国外，有好几类接入网运营商可以采用EPON技术.新兴的本地交换通信公司(CLEC，CompetitiveLocal Exchange Carrier)可以使用EPON这种低成本的方式在接入市场提供各种不同的业务.原有的本地交换通信公司(ILEC，Incumbent Local Exchange Carrier)可以使用EPON来扩展他们光纤直接到用户，或者与原有数字用户线(DSL)技术相结合来保护投资，获得用

户.ELEC(Enterprise Local Exchange Carrier)使用EPON来延伸点到点的以太网解决方案.IXC(Interexchange Carrier)采用EPON来延伸接触范围和拓展接入市场的业务.同时，EPON系统除了在FTTB(Fiber to The Building)，FTTC(FibertoThe Curb)等结构中扮演重要角色之外，也可以有力地推动其他各种接入网技术的应用.使用EPON能使DSL突破传统的距离限制，从而增加约50 %的用户.同样，EPON也可以用来给现有的Cable Modem连接提供带宽.EPON还可以拓展点到点的多媒体流对话协议(MSPP，Multimedia Stream Session Protocol)和IP/Ethernet，这些运营商可以通过邻接一个微型的EPON来增加用户数.采用同样的原理，EPON技术还可以用来给固定的无线发射塔增加带宽.总的来说，EPON在宽带接入领域具有非常广阔的应用前景，目前，世界上许多厂商都展开了实用化产品的研究和开发工作.表2介绍了目前全球各相关公司PON的铺设情况.