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      摘要：本文闡述了EPON系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)以及在歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對講系統(tǒng)中的應(yīng)用和注意事項

      關(guān)鍵詞：EPON全數(shù)字可視對講系統(tǒng)歐視邁 OZEAM OLT ONU ODM

       EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)，Ethernet Passive Optical Network）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本；高帶寬；擴展性強，靈活快速的服務(wù)重組；與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；方便的管理等等。

      一.   PON技術(shù)發(fā)展

      光纖接入從技術(shù)上可分為兩大類：有源光網(wǎng)絡(luò)(AON，Active Optical Network)和無源光網(wǎng)絡(luò)(PON，Passive Optical Network)。

      有源光網(wǎng)絡(luò)是指從局端設(shè)備到用戶分配單元之間均采用有源光纖傳輸設(shè)備，即光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、有源光電器件以及光纖等。其典型代表是現(xiàn)在使用的LAN接入方式，如圖1-1所示:

圖1-1 LAN接入的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

有源光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是：

（1）傳輸容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率

（2）傳輸距離遠：不加中繼器，距離70多公里

（3）技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用

其缺點是：

（1）在用戶和中心機房之間，需要采用大量的通信設(shè)備進行組網(wǎng)，這些設(shè)備需要專門的安裝環(huán)境甚至機房。

（2）需要解決供電問題

（3）維護成本高

無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)一般指光傳輸段采用無源器件(無源光分路器等)，實現(xiàn)點對多點的光纖接入網(wǎng)。其特點是：

（1）信號在傳輸過程中無再生放大

（2）信號由光分路器、無源光功率分配器等傳至用戶

（3）實現(xiàn)透明傳輸，信號處理全由局端和用戶端設(shè)備完成

與有源光網(wǎng)絡(luò)比：

（1）覆蓋范圍和傳輸距離更小

（2）可靠性更高：由于戶外無有源設(shè)備，能避免戶外的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設(shè)備的故障率，提高系統(tǒng)的可靠性

（3）安裝維護更方便、維護成本更低

圖1-2 PON的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

       目前PON技術(shù)主要有APON/BPON、GPON、EPON等幾種，其主要差異在于采用了不同的二層技術(shù)。這些PON技術(shù)是當前應(yīng)用的主流，由于都是通過時分復(fù)用的方式來提供業(yè)務(wù)，因此可以統(tǒng)稱為TDM PON。

       利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)以太網(wǎng)接入的系統(tǒng)。它屬于IP接入網(wǎng)，是PON技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。目前，IEEE組織已通過了EPON的相關(guān)標準。EPON技術(shù)的優(yōu)勢：

     （1）與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；

     （2）高帶寬；

     （3）低成本；

     （4）為靈活供應(yīng)和快速的服務(wù)重組提供了方便；

      因此歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對講系統(tǒng)在別墅區(qū)和大的小區(qū)組網(wǎng)，首選EPON。

      二.   EPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      EPON系統(tǒng)由局側(cè)的光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit ，ONU）和光分配網(wǎng)絡(luò)（Optical Distribution Network ，ODN）組成，為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向（OLT到ONU），OLT發(fā)送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU發(fā)送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用效率，上行方向采用時分多址接入（TDMA）方式并對各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進行仲裁。ODN由光纖和一個或多個無源光分路器等無源光器件組成，在OLT和ONU間提供光通道。

      EPON系統(tǒng)的參考結(jié)構(gòu)如圖所示：

注：ODN由光纖和一個或多個無源光分路器等無源光器件組成

圖2-1 EPON系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)

按照ONU/ONT在接入網(wǎng)中所處的位置不同，EPON系統(tǒng)可以有幾種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型：光纖到交接箱（FTTCab）、光纖到樓宇/分線盒（FTTB/C）、光纖到家庭用戶（FTTH）、光纖到公司/辦公室（FTTO）。

三.   EPON設(shè)備

3.1 OLT

OLT設(shè)備包含一個或者多個PON接口，持以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)，提供以太網(wǎng)上聯(lián)接口。運營商用的OLT還支持電路仿真方式的TDM業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)，并提供相應(yīng)的上聯(lián)接口。

OLT的功能如下：

◆ 向ONU(光網(wǎng)絡(luò)分配單元）以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；

◆ 發(fā)起并控制測距過程，并記錄測距信息； 

◆ 為ONU分配帶寬；即控制ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時間和發(fā)送窗口大?。?/p>

◆ OLT一方面將承載各種業(yè)務(wù)的信號在局端進行匯聚，按照一定的信號格式送入接入網(wǎng)絡(luò)以便向終端用戶傳輸，另一方面將來自終端用戶的信號按照業(yè)務(wù)類型分別送入各種業(yè)務(wù)網(wǎng)中

◆ OLT除了提供業(yè)務(wù)匯聚的功能外，還是集中網(wǎng)絡(luò)管理平臺。在OLT上可以實現(xiàn)基于設(shè)備的網(wǎng)元管理和基于業(yè)務(wù)的安全管理和配置管理。不僅可以監(jiān)測、管理設(shè)備及端口，還可以進行業(yè)務(wù)開通和用戶狀態(tài)監(jiān)測，而且還能夠針對不同用戶的QoS/SLA要求進行帶寬分配。

3.2 ONU

ONU作為EPON系統(tǒng)的用戶端接入設(shè)備．主要完成的功能可描述為：

◆ 選擇接收OLT發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)。

◆ 響應(yīng)OLT發(fā)出的注冊和測距命令及功率控制命令；并作相應(yīng)的調(diào)整。

◆ 對用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行緩存，向OLT報告緩存的隊列情況并在OLT分配的上行發(fā)送窗口中發(fā)送緩存的數(shù)據(jù)。

◆ 根據(jù)OLT發(fā)出的OAM幀，執(zhí)行相應(yīng)的OAM功能。

◆ 其它相關(guān)的以太網(wǎng)功能。

ONU設(shè)備的物理接口如下：

3.3 無源光分路器

光分路器是PON 網(wǎng)絡(luò)ODN 至關(guān)重要的無源光器件，PON 網(wǎng)絡(luò)點對多點的無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，正是由無源光分路器在下行方向?qū)⒐夤β示?，在上行方向?qū)⒐夤β屎下穪眢w現(xiàn)的?？梢赃@么說，無源光分路器支撐了PON 的點對多點結(jié)構(gòu)。

光分路器按照端口型式可分為星形和樹形兩類，輸入端口數(shù)與輸出端口數(shù)相等的為星形光分路器，輸入端口數(shù)與輸出端口數(shù)不等的為樹形光分路器。PON網(wǎng)絡(luò)使用的是1×N 或2×N的光分路器，屬于樹形光分路器。

按照制造材料可分為光纖熱熔拉錐光分路器和平面波導(dǎo)光分路器。這兩種光分路器在PON 網(wǎng)絡(luò)上均有應(yīng)用，通常1×2 或1×4 有采用光纖熱熔拉錐光分路器，1×4 以上采用波導(dǎo)型光分路器。

按照工作帶寬來可分為單窗口窄帶分路器、單窗口寬帶分路器、雙窗口寬帶分路器以及全波段寬帶光分路器。一般來說，熱熔拉錐型光分路器對應(yīng)單窗口和雙窗口，PLC 平面波導(dǎo)型光分路器的工作波長范圍為1250nm~1650nm，屬全波段寬帶光分路器。

四.   EPON在歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對講系統(tǒng)中的應(yīng)用考慮

考慮1. 采用何種架構(gòu)？是FTTH還是FTTB？

（1）別墅小區(qū)建議采用FTTH。別墅小區(qū)地廣人稀，往往依山傍水，如果幾戶共享一個ONU，則ONU勢必放在公共綠地或者管井的防水弱電箱內(nèi)，必須考慮ONU的供電、防潮、防水、防雷等問題，如果這些工藝沒做好，則ONU容易損壞，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所有別墅小區(qū)建議采用FTTH。

（2）高層、小高層建議采用FTTB+LAN，這樣可以兼顧性能和成本。

（3）OLT集中設(shè)置在局端機房內(nèi)；光分路器采用1×32一級分光，集中放置并盡可能靠近用戶端；ONU盡量設(shè)置在室內(nèi)，并加一個弱電盒。

考慮2. EPON設(shè)備如何選擇？

如果工程商自己建設(shè)EPON系統(tǒng)，在設(shè)備選擇方面需考慮如下問題：

（1）EPON設(shè)備需支持組播功能，至少支持IGMP(Internet Group Management Protocol ，Internet組管理協(xié)議) V2協(xié)議，最好能夠支持IGMP V3協(xié)議。歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對講系統(tǒng)門口機的視音頻是通過組播方式發(fā)送出去的，室內(nèi)機默認采用的是IGMP V3協(xié)議。如果ONU只支持IGMP V2協(xié)議，不支持IGMP V3協(xié)議，只需將ONU的組播功能關(guān)閉，把組播信號當做廣播信號傳輸即可。

（2）ONU的用戶側(cè)接口只需FE以太網(wǎng)口，一般說來，4個FE口的ONU最為經(jīng)濟。

（3）如果OLT沒有三層交換功能，則在OLT上聯(lián)電口接一臺千兆三層交換機。

（4）為了管理方便，OLT建議配置網(wǎng)管卡。

（5）無源光分路器選擇1×32平面波導(dǎo)光分路器

考慮3.如果電信運營商已經(jīng)做到光纖入戶(FTTH)，全數(shù)字對講系統(tǒng)該怎樣配合？

如果是運營商已經(jīng)做到光纖入戶(FTTH)，只需在ONU上留一個FE以太網(wǎng)口給可視對講系統(tǒng)設(shè)備，同時開啟該端口的組播功能。OLT則需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置表劃分一下VLAN，設(shè)置一下路由功能即可。

考慮4.如何選擇光纜？

（1）饋線光纜的纜芯采用普通G.652光纖，主要考慮因素是路由狀況，在路由緊張的情況下推薦三種光纜：雨水管道光纜、開槽淺埋光纜和微型氣吹光纜。

（2）對配線光纜的要求是組裝密度高，纜徑相對較小，便于分歧和接續(xù)，在垂直布放時無油膏滴流隱患。

（3）入戶光纜要具有良好的抗拉伸、抗彎曲和抗側(cè)壓特性，結(jié)構(gòu)小巧便于在樓宇間穿管布放，同時要便于現(xiàn)場端接，纜芯一般采用具備微彎曲功能的G.657光纖。

考慮5.在FTTB的情況下，每個OLT的PON口下可以帶多少臺室內(nèi)機或門口機？

一個OLT PON口的帶寬是1000M，室內(nèi)機可視對講時所占帶寬是2M，考慮到會有40%的分機同時進行雙向可視對講（實際上遠遠低于這個數(shù)字），則：1000M總帶寬/2M用戶帶寬/0.4并發(fā)率=1250臺終端,也就是說一個OLT PON口可以帶1250臺室內(nèi)機或者門口機。

五.   EPON在歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對講系統(tǒng)中的實際應(yīng)用案例

惠州保利山水城項目作為保利集團在惠州的第一個地產(chǎn)項目，也是政府重點支持建設(shè)項目，項目位于惠州惠博沿江路東江水利樞紐北側(cè)，距惠州中心城區(qū)約10Km本項目以低層低密度住宅開發(fā)為主，主要產(chǎn)品類型涵蓋有別墅、情景洋房和高層洋房等產(chǎn)品。保利山水城分四期開發(fā)，總戶數(shù)為2542戶。一期別墅195戶，小高層341戶。

該項目的EPON系統(tǒng)采用FTTB+LAN的組網(wǎng)架構(gòu)。光纖到樓棟，樓棟內(nèi)采用普通的交換機組網(wǎng)，OLT設(shè)置在管理中心機房，上聯(lián)電口接三層交換機，管理中心電腦也接到三層交換機上。ONU采用有4個FE以太網(wǎng)口的ONU。這樣既保證了可靠性，也降低了成本。

參考文獻：

[1]百度百科

[2]烽火科技股份有限公司.EPON技術(shù)原理初級教程，2007年

[3]中國電信.中國電信EPON 設(shè)備技術(shù)要求（V3.0） 2011年

[4]中興通訊.光分路器介紹