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(duì)講系統(tǒng)中的應(yīng)用和注意事項(xiàng)
關(guān)鍵詞：EPON全數(shù)字可視對(duì)講系統(tǒng)歐視邁 OZEAM OLT ONU ODM
EPON（以太無(wú)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(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)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(diǎn)：低成本；高帶寬；擴(kuò)展性強(qiáng)，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(lèi)：有源光網(wǎng)絡(luò)(AON，Active Optical Network)和無(wú)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(hù)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(diǎn)是：
（1）傳輸容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率
（2）傳輸距離遠(yuǎn)：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(diǎn)是：
（1）在用戶(hù)和中心機(jī)房之間，需要采用大量的通信設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，這些設(shè)備需要專(zhuān)門(mén)的安裝環(huán)境甚至機(jī)房。
（2）需要解決供電問(wèn)題
（3）維護(hù)成本高
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)一般指光傳輸段采用無(wú)源器件(無(wú)源光分路器等)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖接入網(wǎng)。其特點(diǎn)是：
（1）信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)再生放大
（2）信號(hào)由光分路器、無(wú)源光功率分配器等傳至用戶(hù)
（3）實(shí)現(xiàn)透明傳輸，信號(hào)處理全由局端和用戶(hù)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(hù)外無(wú)有源設(shè)備，能避免戶(hù)外的電磁干擾和雷電影響，減少線(xiàn)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(hù)更方便、維護(hù)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(dāng)前應(yīng)用的主流，由于都是通過(guò)時(shí)分復(fù)用的方式來(lái)提供業(yè)務(wù)，因此可以統(tǒng)稱(chēng)為T(mén)DM PON。
利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)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(guò)了EPON的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。EPON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：
（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(duì)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(xiàn)路終端（Optical Line Terminal，OLT）、用戶(hù)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(hào)通過(guò)ODN到達(dá)各個(gè)ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU發(fā)送的信號(hào)只會(huì)到達(dá)OLT，而不會(huì)到達(dá)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(shí)分多址接入（TDMA）方式并對(duì)各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行仲裁。ODN由光纖和一個(gè)或多個(gè)無(wú)源光分路器等無(wú)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(gè)或多個(gè)無(wú)源光分路器等無(wú)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(lèi)型：光纖到交接箱（FTTCab）、光纖到樓宇/分線(xiàn)盒（FTTB/C）、光纖到家庭用戶(hù)（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(gè)或者多個(gè)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(yùn)營(yíng)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(cè)距過(guò)程，并記錄測(cè)距信息；
◆ 為ONU分配帶寬；即控制ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時(shí)間和發(fā)送窗口大小．
◆ OLT一方面將承載各種業(yè)務(wù)的信號(hào)在局端進(jìn)行匯聚，按照一定的信號(hào)格式送入接入網(wǎng)絡(luò)以便向終端用戶(hù)傳輸，另一方面將來(lái)自終端用戶(hù)的信號(hào)按照業(yè)務(wù)類(lèi)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(tái)。在OLT上可以實(shí)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(cè)、管理設(shè)備及端口，還可以進(jìn)行業(yè)務(wù)開(kāi)通和用戶(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，而且還能夠針對(duì)不同用戶(hù)的QoS/SLA要求進(jìn)行帶寬分配。
3.2 ONU
ONU作為EPON系統(tǒng)的用戶(hù)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(cè)和測(cè)距命令及功率控制命令；并作相應(yīng)的調(diào)整。
◆ 對(duì)用戶(hù)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，向OLT報(bào)告緩存的隊(duì)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：
網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口 | 1個(gè)PON接口 |
用戶(hù)側(cè)必備接口 | 1/2/4/8/16/24個(gè)FE或GE以太網(wǎng)接口 |
用戶(hù)側(cè)其他可選接口 （運(yùn)營(yíng)商用） | 1/2/4/8/16/24/32/48/64個(gè)POTS口 |
1/2/4/8/16/24/32/48/64個(gè)ADSL2+接口 | |
1/2/4/8/16/24/32/48/64個(gè)VDSL接口 | |
1/2/4/8/16/24/32/48/64個(gè)E1接口 | |
1/2個(gè)1PPS+ToD接口 | |
CATV 接口 |
3.3 無(wú)源光分路器
光分路器是PON 網(wǎng)絡(luò)ODN 至關(guān)重要的無(wú)源光器件，PON 網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，正是由無(wú)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?lái)體現(xiàn)的?？梢赃@么說(shuō)，無(wú)源光分路器支撐了PON 的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
光分路器按照端口型式可分為星形和樹(shù)形兩類(lèi)，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(shù)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(shù)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(lái)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(lái)說(shuō)，熱熔拉錐型光分路器對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(hù)共享一個(gè)ONU，則ONU勢(shì)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(wèn)題，如果這些工藝沒(méi)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(jī)房?jī)?nèi)；光分路器采用1×32一級(jí)分光，集中放置并盡可能靠近用戶(hù)端；ONU盡量設(shè)置在室內(nèi)，并加一個(gè)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(wèn)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(duì)講系統(tǒng)門(mén)口機(jī)的視音頻是通過(guò)組播方式發(fā)送出去的，室內(nèi)機(jī)默認(rèn)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(hào)當(dāng)做廣播信號(hào)傳輸即可。
（2）ONU的用戶(hù)側(cè)接口只需FE以太網(wǎng)口，一般說(shuō)來(lái)，4個(gè)FE口的ONU最為經(jīng)濟(jì)。
（3）如果OLT沒(méi)有三層交換功能，則在OLT上聯(lián)電口接一臺(tái)千兆三層交換機(jī)。
（4）為了管理方便，OLT建議配置網(wǎng)管卡。
（5）無(wú)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(yùn)營(yíng)商已經(jīng)做到光纖入戶(hù)(FTTH)，全數(shù)字對(duì)講系統(tǒng)該怎樣配合？
如果是運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)做到光纖入戶(hù)(FTTH)，只需在ONU上留一個(gè)FE以太網(wǎng)口給可視對(duì)講系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)開(kāi)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(xiàn)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(kāi)槽淺埋光纜和微型氣吹光纜。
（2）對(duì)配線(xiàn)光纜的要求是組裝密度高，纜徑相對(duì)較小，便于分歧和接續(xù)，在垂直布放時(shí)無(wú)油膏滴流隱患。
（3）入戶(hù)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(shí)要便于現(xiàn)場(chǎng)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(gè)OLT的PON口下可以帶多少臺(tái)室內(nèi)機(jī)或門(mén)口機(jī)？
一個(gè)OLT PON口的帶寬是1000M，室內(nèi)機(jī)可視對(duì)講時(shí)所占帶寬是2M，考慮到會(huì)有40%的分機(jī)同時(shí)進(jìn)行雙向可視對(duì)講（實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)字），則：1000M總帶寬/2M用戶(hù)帶寬/0.4并發(fā)率=1250臺(tái)終端,也就是說(shuō)一個(gè)OLT PON口可以帶1250臺(tái)室內(nèi)機(jī)或者門(mén)口機(jī)。
五. EPON在歐視邁(OZEAM)全數(shù)字可視對(duì)講系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用案例
惠州保利山水城項(xiàng)目作為保利集團(tuán)在惠州的第一個(gè)地產(chǎn)項(xiàng)目，也是政府重點(diǎn)支持建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)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(xiàng)目以低層低密度住宅開(kāi)發(fā)為主，主要產(chǎn)品類(lèi)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(kāi)發(fā)，總戶(hù)數(shù)為2542戶(hù)。一期別墅195戶(hù)，小高層341戶(hù)。
該項(xiàng)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(jī)組網(wǎng)，OLT設(shè)置在管理中心機(jī)房，上聯(lián)電口接三層交換機(jī)，管理中心電腦也接到三層交換機(jī)上。ONU采用有4個(gè)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(xiàn)：
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