广电网络EPON产品技术白皮书.docx

1、广电网络EPON产品技术白皮书广电网络EPON产品应用技术白皮书目 录1、 前言. 32、 EPON技术简介.43、 ACE公司EPON产品简介.153.1 ACE公司EPON产品.153.2 ACE公司EPON产品功能表.234、 EPON方式双向改选的业务能力分析.255、 ACE公司EPON产品与EOC技术的无缝对接.266、 附件1：HFC双向改造成本核算与方案选择.351、 前言广电网络行业主要负责有线广播电视网络建设、开发、经营和管理及有线电视节目的收转和传送。近年来广电行业的迅猛发展，建设投入的增加，其业务也逐渐扩大，逐渐形成了现有的以光纤为主的有线电视光纤、电缆混合网络。 有线

2、电视用户可通过有线广播电视光缆网收看到多套稳定、清晰的电视节目和收听多套广播电台高保真立体广播。随着用户对新业务需求的增加，使得广电网络迫切的需求在开展广播电视基本业务的同时，利用有线广播电视网的宽带网络优势，开发广播电视网络的增值业务，例如宽带IP、数字电视、广播系统等。由于EPON系统在光纤网络传输方面的天然优势，使得它在广电网络应用中存在非常大的潜力。2. 无源光纤网络（PON）技术简介2.1 PON的演化与分类业界多年来一直认为，PON是接入网未来的方向，它在解决宽频接入问题上普遍被看好，无论在设备或维运网管方面，它的成本相对便宜，提供的频宽足以应付未来的各种宽频业务需求。PON自从在

3、20世纪80年代被采用至今为止已经历经几个发展阶段，电信运营商和设备制造商开发了多种协议和技术以便使PON解决方案能更好的满足接入网市场要求。最初PON标准是基于ATM的，即APON。APON是由FSAN/ITU定义了相应G.983建议，以ATM协议为载体，下行以155.52Mb/s或622.08Mb/s的速率发送连续的ATM信元，同时将物理层OAM信元插入数据流中。上行以突发的ATM的信元方式发送数据流，并在每个53字节长的ATM信元头增加3字节的物理层开销，用以支持突发发射和接收。目前则有两个颇为引人注目的新的PON标准 GPON标准是由ITU/FSAN负责制定的用来替换APON标准的Gi

4、gabit PON（GPON）标准。FSAN与ITU已对其进行了标准化，其技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有标准的上行速率。在高速率和支持多业务方面，GPON有优势，但成本目前要高于EPON，产品的成熟性也逊于EPON。EPON标准是由IEEE802.3ah工作组负责制定的Ethernet PON（EPON）标准。IEEE1998年发布完千兆以太网标准后，于2000年12月，IEEE802.3成立了第1英里以太网EFM特别工作组，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应

5、的物理层。此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、维护（OAM），使它具有远端故障显示、远端环回和链路监测等功能。世界上有几个主要组织负责开发PON的相关标准，前面提到的EFMA/IEEE和FSAN/ITU-T就是其中的主要两个组织。1、FSAN/ITU-T：在二十世纪八十年代，世界上许多大的运营商将光接入网引到他们的网络中在1995年，7个主要的电信业务提供商发起并建立Full Service Access Networks(FSAN)全业务接入网组织，以加速光接入网的商用化。随后一些主要的设备制造商也加入到该组织中，包括：Alcatel，Agere，Broadlight，Ericsson

6、，Flexlight Networks，Fujitsu，Hitachi(OpNext)，Iamba，Infineon，Lucent，Mitsubishi(Paceon) ，NEC(NEC eLuminant) ，OKI(OKI Network Techonlogies) ，Optical Solutions，Uuantum Bridge，SAT，Terawave，and Zonu等。FSAN收集整理BPON，APON and GPO的需求，并这此文档作为建议反馈给予ITU-T，第15研究组。其中关于APON的G.983系列建议已经被ITU-T通过采纳。目前FSAN正协助ITU-T制定GPON标

7、准。2、EFMA/IEEE：IEEE（电气和电子工程师协会）802委员会的802.3ah工作组正在进行工作，以期于2003的9月完成EFM的标准制订。作为IEEE工作组工作的一部分，EPON是作为使用点到多点以太网接入应用而定义的。Ethnet in the First Mile Alliance (第一英里以太网联盟)则是一个支持基于802.3ah的EFM标准化的业界组织。EFMA的成员包括终端制造商、系统集成和通信运营商等，包括Alloptic，Inc.,Analog Devices,BATM Advanced Communications,Calix,Cisco Systems，Elas

8、tic Networks，Ericsson，Extreme Networks，Finisar,Fiber in the Loop，Harmonic，Hatteras Networks，Infineon Technologies，Intel，NTT Group,Paradyne，Passave Technologies，Spirent Communications，Texas Instruments，and World Wide Packets 等。EFMA有4个主要目标： 1、 支持由IEEE 802.3ah制定的第一英里以太网标准。2、 致力于集中技术资源促进关于技术规范的协调和统一。3、

9、促进业界了解、接受和推动第一英里以太网技术和产品。4、 协调各个设备制造商相互协作，鼓励和推动彼此之间的合作。随着IP技术的不断完善，大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。IP与Ethernet的无缝结合和优良的可扩展性而具备很多天然优势，使得以太网技术能够提供高速Internet服务、分组话音和视频业务，而费用远远低于其他方式。从总的发展趋势看，在接入网中馈线光纤必将代替馈线电缆，直接向用户挺进，实现纯光纤接入，而同时IP与以太网的天然结合，未来基于以太网的无源光网络（EPON）的优势地位也会愈发突出。从成本上讲，EPON相双较GPON的优势还比较明显，估计至少两年内不会改

10、变。高于EPON产品价格的15%将是客户采购GPON的一个门槛，这对GPON产品的顺利推广将是一个不小考验。先天的底气不足很有可能使APON和GPON只能眼睁睁地将未来光纤到户市场拱手相让。目前在国内多个FTTH的试点中，EPON的表现今用户非常满意。2.2 EPON的发展现状目前接入网现有的解决方案和用户的需求之间存在着巨大差异。在用户侧的本地网络已经普遍拥有了支持10M和100M速率的能力，在城域网侧已经可以支持千兆和万兆的速率，但在用户侧和城域网之音的数据传送却大部分为不足1M甚至只有几十K的速充满。接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈，为了突出接入网的优先地位与重要性，IEEE 8

11、02.3ah工作组把人们以前熟知的“最后1英里”接入网络段改称为“第1英里”（The First Mile），并在200年11月成立了EFM（Ethernet in the First Mile）研究小组，于2001年7月开始制定IEEE 802.3ah EFM标准，2003年9月完成EFM的标准制订。EPON标准IEEE 802.3ah已于2004年6月正式颁布。中国信息产业部也于2005年正式制订了有关EPON的中国标准-2003H34 接入网技术要求-基于以太网方式的无源光网络（EPON）。IEEE制定EPON标准的基本原则是尽量在IEEE 802.3体系结构内进行EPON的标准化工作，

12、最小程度地扩充标准以太网的MAC协议。这就最大程度的继承了以太网经过长期、大规模实践检验积累下来的宝贵技术经验。EPON将以太网技术与PON技术有机结合在一起，天生具有以太网的诸多优势，如技术简单、成熟、良好的兼容性，产品价格便宜，性能价格比高等。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用以上经济和高效的结构，是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10G以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。在EPO

13、N产品方面有着领先技术的ACE公司，从2004年开始即在全力推广EPON产品在广电网络中的应用，其多业务EPON系统支持上下行对称1.25G带宽，ONU的自动加入，支持TDM业各，提供动态/静态带宽分配等功能，其独特的野外型外壳设计，符合广电要求的60V同轴电缆内供电和经过特别防雷处理的宽带开关电源等技术亮点，得到了众多广电网络的认可。ACE公司一贯坚持的高性价比政策也使其优质的EPON产品具有极强的竞争优势。在很多竞争性投标中均脱颖而出，受多众多广电客户的一致好评。2.3 EPON的网络结构一个典型的EPON系统由OLT、ONU、ODU组成。OLT（Opticailine Terminal）

14、放在中心机房，ONU(Optical Network Unit)为用户端设备ODU(Optical Distributed Network)是光配线网，主要由一个或数个分光器（Splitter）来连接OLT和ONU，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。OLT即是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QOS/SLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。分光器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般典型的分光器的光分路数目为2、4、8、16或32，并可以多级连接。在EPON中，OL

15、T到ONU间的距离最大可达30KM（注：在满足ONU光接收功率值内）。如图1，图2所示。EPON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在多端口的ONU中集成了以太网第二层交换功能。这种类型的ONU可以为多个最终用户提供相当高的共享带宽。因为都使用以太网协议，在通信的过程中，就无需协议转换，而实现ONU对用户数据的透明传送。2.4 EPON的层次模型对于以太网技术而言，PON是一个新的媒质，802.3工作组定义了新的物理层。而对以太网MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON的层次模型按照2003年1月发布的IEEE 802.3ah Draft 1.3 规定如下： E

16、PON系统通过一条共享光纤将多个DTE连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支结构。MPCP就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制。EPON作为EFM讨论标准的一部分，建立在MPCP（Muti-point Control Protocol多点控制协议）基础上，该协议是MAC control子层的一项功能。MPCP使用消息，状态机，定时器器来控制访问P2MP（点到多点）的拓扑结构。在P2MP拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用以和OLT的MPCP的一个实体相互通信。作为EPON/MPCP的基础，EPON实现了一个P2P仿真子层，该子层使得P2MP网络拓扑对于高层来

17、说就是多个点对点链路的集合。该子层是通过在每个数据报的前面加上一个LLD（Logical Link Identification）逻辑链路标识来实现的。该LLID将替换前导码中的两个字节。PON将拓扑结构中的根结点认为是主设备，即OLT；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONU。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告、以便优化PON系统内部的带宽分配。EPON系统通过MPCPDU来实现OLT与ONU之间的带宽请求、带宽授权、测距等。MPCP

18、涉及的内容包括ONU发送时隙的分配，ONU的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP多点控制协议位于MAC Control子层。MAC Control向MAC子层的操作提供实时的控制和处理。EPON的下行流采用广播方式 2.5 EPON的优势由于EPON系统的ODN部分没有有源电子器件，无需电源供应，因此基本不用维护，建设维护成本低。EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高。同时EPON系统从标准定义开始就着眼于多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbit/s的带宽，并且随着以太网技术的发展可

19、以升级到10Gbit/s，能满足对于未来高带宽的多业务应用需求。EPON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构即节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。2.6 EPON可以通过在OLT与ONU之间的多点控制协议（MPCP）实现和保证不同用户的QOS。总结起来看ACE的EPON产品有如下优势： A、长距离，宽带宽（30KM，1.25G），光纤的接入和传输，光纤化的ONU，非常适合于FTTB和FTTO模式（非常有利于光纤在大楼内的布线和用户扩容，）光纤直接到商业用户。EPON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务，将非常有吸引力。B、更少的维护和供电大楼内无需占

20、用机房和供电设施，支持远端设备ONU的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，对于运营商来说可以大大降低运营维护费用。C、EPON是面向未来的技术，它是一个多业务平台，可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。QOS可以完全保证，而且完全遵循IEEE 802.3ah的标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向全IP业务网络过渡。D、带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，EPON可以通过Diffserv、PQ/WFQ、WRED等来实现用户级的SLA。MS-EPON可以根据需要对每个用户甚至

21、每个端口实现基于连接的带宽分配（区别于普通交换机的基于端口的速率限制），并可根据业务合约保证每个用户连接的QOS。3、ACE公司的EPON产品简介3. 1 ACE公司的OLT设备VISTA16000ACE公司的EPON产品遵从IEEE 802.3ah及信息产业部基于以太网方式的无源光网络（EPON）的相关标准。该系统主要由OLT设备VISTA16000和ONU设备VISTA-B03系列组成。每台VISTA16000内部是由交换主板模块，开关电源模块，和PON口光收发模块构成。每台VISTA16000可以最多配置4个EPON接口模块。OLT/ VISTA16000中的每一个PON接口可通过分光器

22、与最多32个ONU相连，每台VISTA16000最大同时支持128个ONU接入网络。VISTA16000 的个PON的光接口为SC/APC，满足802.2ah标准协议。VISTA16000共有4个上联接口；2路固定10/100/1000M以太网电接口，2路1.25Gbps SFP 光模块扩展插槽。1路RS232串口，1路100M以太网管理口接口。网管方式采用标准SNMP V2协议，提供PC端图形化网管软件系统所有设置，参数到VISTA16000内部的FLASH，掉电复位不丢失。VISTA1600/OLT详细功能描述 模块特性详细功能描述设备接口2路固定10/100/1000M以太网电接口，2路

23、1.25Gbps SFP光模块扩展插槽满足1000BASE-T所有特性支持10/100/1000全双工半双工支持流控，支持自动协商LINK/ACT LED指示4个PON接口（SC-PC）满足802.2ah标准协议4个CATV接口（SC-APC）1550nm光波长，输入光功率17dBm1路串口接口满足RS232标准规范1路100M以太网管理口接口满足100BASE-TX规范设备参数最大功耗300W尺寸大小440mm(W)x385mm(D)x43.6mm(H)重量3.2kg电源AC 220V 输入电压范围90354V，输入频率范围4763Hz交换带宽背板交换带宽16G帧转发速率32.808MPPS

24、网管方式SNMP采用标准SNMP V2协议，提供PC端图形化网管软件CLI通过telnet协议远程登录设备进行管理配置系统管理维护配置保存系统所有设置参数保存到FLASH，掉电复位不丢失IP地址配置手动配置IP地址，子网掩码，网关系统信息设置系统名称，设置系统地理位置PON管理网络拓扑管理PON下连接ONU的个数与信息统计量管理统计各PON CNI端口流量 ONU带宽设置可设置优先级，最小保证带宽和最大努力带宽标识信息可获取ONU的OLT ID，LLID，ONU ID ，MAC地址，OAM版本，RTT（测距）以及地理信息位置等信息ONU授权设置可授权ONU是否入网统计量管理统计ONU的UNI端

25、口数据流量端口管理管理ONU各以太网端口状态二层传输协议IGMP SNOOPINGIGMPV1/V2协议report、queryt leave报文窥探端口隔离基于802.2ah标准协议的底层物理通道ONU端口隔离VLAN功能支持VLAM透传，VLAN service和VLAN推叠3. 2 ACE公司VISTA-BO3系列ONU产品介绍：ACE公司VISTA-BO3系列ONU产品配合VISTA1600/OLT，可满足光纤到户、光纤到大楼和光纤到小区的多种需求，ONU包括一个固定配置的EPON光纤接口和四个10/100M以太网电接口。 VISTA-BO3系列ONU根据使用方式的不同，可分为室内桌面

26、型VISTA-BO3-A和里外壁挂型VISTA-BO3-B，VISTA-BO3-C，VISTA-BO3-D，VISTA-BO3-F。A . VISTA-BO3-A 单光纤入室内桌面型 输入4个100MbpsB . VISTA-BO3-B 双光纤入口，野外墙挂型输出4个100Mbps输出1个860MHz/100dBvuRF射频输出端口C . VISTA-BO3-C 单光纤入口（三波长1490nm/1310nm1550nm）,野外墙挂型 输出4个100Mbps输出1个860MHz/100dBvuRF射频输出端口外型： D . VISTA-BO3-D 单光纤入口（单一数据功能）,野外墙挂型 输出4个

27、100Mbps外型：E. VISTA-BO3-E 单光纤入口（单一电视功能）,野外墙挂型输出1个860MHz/100dBvuRF射频输出端口外型：VISTA-BO3系列详细功能描述EPON光接口光波长发送：1310nm接收：1790 nm光参数发送：+4-1dBm接收：-26.5 dBm光适配器SC/PC工作光波长1310 nm1550 nm+20 nmCATV光接口光接收功率范围-7 dBm至于1 dBm光适配器SC/APC输出电平100dBvu860MHz斜率6dBCATV射频特性AGC工作范围12 dBCNR46 dB -7 dBm光功率接收C/CSOC/CTB-60 dB数据用户接口4

28、个RJ45数据口10/100M自适应网口，支持VLAN、IGMP，带宽控制网管方式SNMP局端机PC端图形化网管软件，OLT与ONU之间使用OAM管理CLI支持CLI，Bootloader CLI,PAS62012CLI其他参数AC工作范围90-260交流功耗额定7W，最大10W物理尺寸215mmX180mmX70mm(LxWxH)重量全配置3KG环境温度-40C至60C连接器5/8英寸防水连接器。4、EPON方式双向业务能力分析 EPON技术本身是一种多业务的提供平台，在网络向IP融合的趋势越来越明显的今天，通过合理的建设基于EPON技术的双向接入网络可以提供高质量的网络服务，获得良好的经济

29、效益。对于广电网络，广播型的视频业务依然通过传统的HFC网络来提供，EPON网络所服务的业务主要包括：交互电视（视频点播）、互联网接入、VOIP，这三川业务的带宽需求分别为2Mbps、512Kbps、128Kbps，每户总计需求在2.7Mbps左右。结合双绞线入户和EOC方式，EPON方式可以很好的解决入户问题，同时还可以语音、视频点播、互联网接入、交互电视等多种增值业务。EPON技术改变了广电网络光缆资源对数据业务发展的限制，对于高收益的数据专线业务、VPN业务，传统方式的接入需要大量的骨干光纤，广电网络往往对这样的业务显得力不从心，采用EPON方式时，这些业务都可以在各个光节点和光纤已经到

30、达的大楼处得到可靠的接入，由于EPON能对种业务做出服务等级保护，同时EPON系统中各ONU间是天然隔离的，不存在数据安全问题，可以做到大众业务和专线业VPN业务利用同一干线光纤、同一PON口接入而互不影响，大大的提高了广电网络的业务能力、扩大了业务范围。5、 ACE公司EPON产品与EoC技术的无缝对接当前，各有线台在建设HFC网络时，对于部分新建大楼，往往采用同轴电缆和五类双绞线双线入户的方式，对于已经建设了五类双绞线的这些用户，入户方式首选五类双绞线方式。在大楼或单元ONU之处设置以太网交换机或直接采用多端口的ONU为用户提供数据服务。对于没有双绞线入户或者双绞线入户有困难的区域，可以采用EOC-01同轴电缆合波器利用原有的同轴电缆来实现数据业务的引入。产品简介：EOC-01同轴电缆合波器是一种Ethernet（以太网）over Cable（同轴电缆）的传输技术EOC，在无法敷设五类线的环境下，它可充分利用原有CATV同轴电缆入户网络轻松完成宽带入户的最后100米的传输工作，实现数据+CATV同缆入户。它工作在无源的状态，使系统像传输电缆一样稳定、安全、灵活；高达80dB的相互隔离度，使CATV系统保持了优异的性能指标，察觉不到有数据在同时传输。EOC的技术指标： 射频指标：