EPON在欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统中的应用

发布日期：2012-09-11 15:28:39 作者：已有阅读过本文

摘要：本文阐述了EPON系统的相关技术以及在欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统中的应用和注意事项

关键词：EPON全数字可视对讲系统欧视迈 OZEAM OLT ONU ODM

EPON（以太无源光网络，Ethernet Passive Optical Network）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

一. PON技术发展

光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。

有源光网络是指从局端设备到用户分配单元之间均采用有源光纤传输设备，即光电转换设备、有源光电器件以及光纤等。其典型代表是现在使用的LAN接入方式，如图1-1所示:

图1-1 LAN接入的网络结构

有源光网络的优点是：

（1）传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率

（2）传输距离远：不加中继器，距离70多公里

（3）技术成熟，已广泛应用

其缺点是：

（1）在用户和中心机房之间，需要采用大量的通信设备进行组网，这些设备需要专门的安装环境甚至机房。

（2）需要解决供电问题

（3）维护成本高

无源光网络(PON)一般指光传输段采用无源器件(无源光分路器等)，实现点对多点的光纤接入网。其特点是：

（1）信号在传输过程中无再生放大

（2）信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户

（3）实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成

与有源光网络比：

（1）覆盖范围和传输距离更小

（2）可靠性更高：由于户外无有源设备，能避免户外的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统的可靠性

（3）安装维护更方便、维护成本更低

图1-2 PON的组网结构

目前PON技术主要有APON/BPON、GPON、EPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。这些PON技术是当前应用的主流，由于都是通过时分复用的方式来提供业务，因此可以统称为TDM PON。

利用PON的拓扑结构实现以太网接入的系统。它属于IP接入网，是PON技术与以太网技术相结合的产物。目前，IEEE组织已通过了EPON的相关标准。EPON技术的优势：

（1）与现有以太网的兼容性；

（2）高带宽；

（3）低成本；

（4）为灵活供应和快速的服务重组提供了方便；

因此欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统在别墅区和大的小区组网，首选EPON。

二. EPON的系统结构

EPON系统由局侧的光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）、用户侧的光网络单元（Optical Network Unit ，ONU）和光分配网络（Optical Distribution Network ，ODN）组成，为单纤双向系统。在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用时分多址接入（TDMA）方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在OLT和ONU间提供光通道。

EPON系统的参考结构如图所示：

注：ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成

图2-1 EPON系统参考结构

按照ONU/ONT在接入网中所处的位置不同，EPON系统可以有几种网络应用类型：光纤到交接箱（FTTCab）、光纤到楼宇/分线盒（FTTB/C）、光纤到家庭用户（FTTH）、光纤到公司/办公室（FTTO）。

三. EPON设备

3.1 OLT

OLT设备包含一个或者多个PON接口，持以太网/IP业务，提供以太网上联接口。运营商用的OLT还支持电路仿真方式的TDM业务等多种业务，并提供相应的上联接口。

OLT的功能如下：

◆ 向ONU(光网络分配单元）以广播方式发送以太网数据；

◆ 发起并控制测距过程，并记录测距信息；

◆ 为ONU分配带宽；即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小．

◆ OLT一方面将承载各种业务的信号在局端进行汇聚，按照一定的信号格式送入接入网络以便向终端用户传输，另一方面将来自终端用户的信号按照业务类型分别送入各种业务网中

◆ OLT除了提供业务汇聚的功能外，还是集中网络管理平台。在OLT上可以实现基于设备的网元管理和基于业务的安全管理和配置管理。不仅可以监测、管理设备及端口，还可以进行业务开通和用户状态监测，而且还能够针对不同用户的QoS/SLA要求进行带宽分配。

3.2 ONU

ONU作为EPON系统的用户端接入设备．主要完成的功能可描述为：

◆ 选择接收OLT发送的广播数据。

◆ 响应OLT发出的注册和测距命令及功率控制命令；并作相应的调整。

◆ 对用户的以太网数据进行缓存，向OLT报告缓存的队列情况并在OLT分配的上行发送窗口中发送缓存的数据。

◆ 根据OLT发出的OAM帧，执行相应的OAM功能。

◆ 其它相关的以太网功能。

ONU设备的物理接口如下：

网络侧接口	1个PON接口
用户侧必备接口	1/2/4/8/16/24个FE或GE以太网接口
用户侧其他可选接口（运营商用）	1/2/4/8/16/24/32/48/64个POTS口
	1/2/4/8/16/24/32/48/64个ADSL2+接口
	1/2/4/8/16/24/32/48/64个VDSL接口
	1/2/4/8/16/24/32/48/64个E1接口
	1/2个1PPS+ToD接口
	CATV 接口

3.3 无源光分路器

光分路器是PON 网络ODN 至关重要的无源光器件，PON 网络点对多点的无源光网络结构，正是由无源光分路器在下行方向将光功率均分，在上行方向将光功率合路来体现的。可以这么说，无源光分路器支撑了PON 的点对多点结构。

光分路器按照端口型式可分为星形和树形两类，输入端口数与输出端口数相等的为星形光分路器，输入端口数与输出端口数不等的为树形光分路器。PON网络使用的是1×N 或2×N的光分路器，属于树形光分路器。

按照制造材料可分为光纤热熔拉锥光分路器和平面波导光分路器。这两种光分路器在PON 网络上均有应用，通常1×2 或1×4 有采用光纤热熔拉锥光分路器，1×4 以上采用波导型光分路器。

按照工作带宽来可分为单窗口窄带分路器、单窗口宽带分路器、双窗口宽带分路器以及全波段宽带光分路器。一般来说，热熔拉锥型光分路器对应单窗口和双窗口，PLC 平面波导型光分路器的工作波长范围为1250nm~1650nm，属全波段宽带光分路器。

四. EPON在欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统中的应用考虑

考虑1. 采用何种架构？是FTTH还是FTTB？

（1）别墅小区建议采用FTTH。别墅小区地广人稀，往往依山傍水，如果几户共享一个ONU，则ONU势必放在公共绿地或者管井的防水弱电箱内，必须考虑ONU的供电、防潮、防水、防雷等问题，如果这些工艺没做好，则ONU容易损坏，影响系统的稳定性。所有别墅小区建议采用FTTH。

（2）高层、小高层建议采用FTTB+LAN，这样可以兼顾性能和成本。

（3）OLT集中设置在局端机房内；光分路器采用1×32一级分光，集中放置并尽可能靠近用户端；ONU尽量设置在室内，并加一个弱电盒。

考虑2. EPON设备如何选择？

如果工程商自己建设EPON系统，在设备选择方面需考虑如下问题：

（1）EPON设备需支持组播功能，至少支持IGMP(Internet Group Management Protocol ，Internet组管理协议) V2协议，最好能够支持IGMP V3协议。欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统门口机的视音频是通过组播方式发送出去的，室内机默认采用的是IGMP V3协议。如果ONU只支持IGMP V2协议，不支持IGMP V3协议，只需将ONU的组播功能关闭，把组播信号当做广播信号传输即可。

（2）ONU的用户侧接口只需FE以太网口，一般说来，4个FE口的ONU最为经济。

（3）如果OLT没有三层交换功能，则在OLT上联电口接一台千兆三层交换机。

（4）为了管理方便，OLT建议配置网管卡。

（5）无源光分路器选择1×32平面波导光分路器

考虑3.如果电信运营商已经做到光纤入户(FTTH)，全数字对讲系统该怎样配合？

如果是运营商已经做到光纤入户(FTTH)，只需在ONU上留一个FE以太网口给可视对讲系统设备，同时开启该端口的组播功能。OLT则需要根据网络配置表划分一下VLAN，设置一下路由功能即可。

考虑4.如何选择光缆？

（1）馈线光缆的缆芯采用普通G.652光纤，主要考虑因素是路由状况，在路由紧张的情况下推荐三种光缆：雨水管道光缆、开槽浅埋光缆和微型气吹光缆。

（2）对配线光缆的要求是组装密度高，缆径相对较小，便于分歧和接续，在垂直布放时无油膏滴流隐患。

（3）入户光缆要具有良好的抗拉伸、抗弯曲和抗侧压特性，结构小巧便于在楼宇间穿管布放，同时要便于现场端接，缆芯一般采用具备微弯曲功能的G.657光纤。

考虑5.在FTTB的情况下，每个OLT的PON口下可以带多少台室内机或门口机？

一个OLT PON口的带宽是1000M，室内机可视对讲时所占带宽是2M，考虑到会有40%的分机同时进行双向可视对讲（实际上远远低于这个数字），则：1000M总带宽/2M用户带宽/0.4并发率=1250台终端,也就是说一个OLT PON口可以带1250台室内机或者门口机。

五. EPON在欧视迈(OZEAM)全数字可视对讲系统中的实际应用案例

惠州保利山水城项目作为保利集团在惠州的第一个地产项目，也是政府重点支持建设项目，项目位于惠州惠博沿江路东江水利枢纽北侧，距惠州中心城区约10Km本项目以低层低密度住宅开发为主，主要产品类型涵盖有别墅、情景洋房和高层洋房等产品。保利山水城分四期开发，总户数为2542户。一期别墅195户，小高层341户。