EPON的應用前景

訊石光通訊網(wǎng) 2007/6/1 9:03:45
 
    摘要　從目前電信級用戶接入應用的五個方面要求闡述了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(EPON)對現(xiàn)有業(yè)務的保證及EPON的應用前景。
 
    關鍵詞　多業(yè)務　服務質量　信息安全　保護倒換　維護管理
 
    0、前言
 
    根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)，截至2005年6月，我國寬帶用戶已經(jīng)達到了3165.1萬。Internet的迅猛發(fā)展使用戶已不再僅僅局限于以電話為代表的傳統(tǒng)業(yè)務應用，寬帶上網(wǎng)、視頻點播、游戲等業(yè)務正逐步走向千家萬戶，這些寬帶業(yè)務的應用反過來又進一步推動了Internet的發(fā)展。用戶對網(wǎng)絡帶寬日益增長的需求驅動了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，而光纖成本的下降使光纖到戶(FTTH)的應用前景更為廣闊，使用戶接入方式從銅纜接入逐步向FTTH發(fā)展成為可能，傳輸技術的進步也使接入手段由PDH加收發(fā)器方式逐步向以SDH為基礎的MSTP發(fā)展。
 
    作為電信級的用戶接入技術，應在多業(yè)務接入、業(yè)務的QoS保障、網(wǎng)絡和信息的安全、網(wǎng)絡保護倒換和運行維護管理等幾個方面滿足需求，適應現(xiàn)有及未來各種業(yè)務的發(fā)展。EPON技術不僅能夠在上述幾個方面很好地符合用戶綜合業(yè)務接入的要求，符合技術發(fā)展的方向，而且使基于以太網(wǎng)的接入傳輸系統(tǒng)成本大大降低。本文將結合用戶接入要求介紹EPON的主要技術特點和應用前景。
 
    1、EPON的主要技術特點
 
    1.1　多業(yè)務接入功能
 
    EPON主要由3個部分構成：光線路終端(0LT)、光分配網(wǎng)(0DN)和光網(wǎng)絡單元(0NU)。其中，OLT位于局端，ONU位于用戶端，ODN由無源分光器件和光纖線路構成。OLT可提供各種廣域網(wǎng)接口，可與上連的IP網(wǎng)絡設備相連；可提供千兆以太網(wǎng)接口，并能提供IP網(wǎng)絡二、三層的交換與路由功能。ONU提供給用戶數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡接口。目前多個廠家的設備已能提供給用戶以太網(wǎng)接口和2M接口等。
 
    與基于SDH的接入方式相比，EPON全程采用IP包的形式傳送，不需要進行協(xié)議轉換。在目前用戶業(yè)務以固定電話為主的應用情況下，對于2M電路接口，把E1電路業(yè)務數(shù)據(jù)封裝成標準的IP包，與承載數(shù)據(jù)業(yè)務的IP包統(tǒng)一在EPON中傳輸，這也正是EPON的特色。由于E1 over IP不能完全保證TDM業(yè)務的QoS要求，EPON傳輸幀中除以E1以太網(wǎng)之間的適配封裝、E1信號同步定時外，還采用動態(tài)帶寬分配控制來加以保證。
 
    1.2　業(yè)務的QoS保障
 
    影響傳統(tǒng)TDM業(yè)務在EPON中傳輸?shù)闹饕阅苤笜耸茄訒r和丟幀率。無論EPON的上行信道還是下行信道都不會發(fā)生丟幀，因此，EPON所要考慮的重點是保證面向連接業(yè)務的低延時。低延時通過EPON的DBA算法和時隙劃分的“低顆粒度”(Tin Granularity)來保障。
 
    端到端的QoS支持可由現(xiàn)存的IP網(wǎng)絡中如虛擬局域網(wǎng)(VLAN)(IEEE802.1p-IEEE802.1r)、IP-VPN、多協(xié)議標簽交換(MPLS)、支持業(yè)務等級區(qū)分等來實現(xiàn)，其中為不同服務質量要求的信號設置不同優(yōu)先級，以保證信息包按預先設置的優(yōu)先級傳遞。支持業(yè)務等級區(qū)分已被多數(shù)廠家應用于其EPON產(chǎn)品中作為其QoS協(xié)議。技術實現(xiàn)方案是：在EPON的下行信道上，OLT建立8種業(yè)務隊列，不同的隊列采用不同的轉發(fā)方式；在上行信道上，ONU建立8種業(yè)務端口隊列，既要區(qū)分業(yè)務又要區(qū)分不同用戶的服務等級。
 
    1.3　網(wǎng)絡和信息的安全
 
    EPON中OLT至ONU的傳輸是以廣播方式傳遞的，每個ONU能接收到所有的下行數(shù)據(jù)。802.3ah標準中為每個連接設定LLID邏輯鏈路標識，每個ONU只能接收帶有屬于自己的LLID的數(shù)據(jù)包，其余的數(shù)據(jù)包丟棄不再轉發(fā)。因為標準的以太網(wǎng)幀中用戶可以不管LLID而獲取非本ONU的信息，信息的保密性受到威脅。為保證每個ONU數(shù)據(jù)的保密性，需要在下行方向對每個ONU的數(shù)據(jù)進行加密算法；而ONU至OLT是TDMA方式共享以太網(wǎng)通道，上行方向同樣也存在非法的用戶通過數(shù)據(jù)通道偽造以太幀來進行破壞，為了保證系統(tǒng)的安全性，需要對MAC控制幀和OAM幀進行加密。目前生產(chǎn)廠家以128位AES加密技術或ACL功能或攪動加密來增強網(wǎng)絡安全性。
 
    1.4　保護倒換
 
    目前，ITU-T關于EPON保護的G.983.5建議中已經(jīng)明確兩種方式：骨干光纖保護倒換方式和光纖全保護倒換方式。骨干光纖保護方式中，OLT側的主備PON口分別連接到2：N分路器的兩個端口，從分路器到ONU側采用常規(guī)連接，倒換只在OLT與分路器間。這種方式的投資比較小，可以對EPON的骨干段光纖實現(xiàn)保護以提高系統(tǒng)的可靠性。光纖全保護倒換方式中，每個ONU通過兩個上行PON口與兩個獨立的光分路器實現(xiàn)雙歸屬連接，每個分路器連接至OLT的兩個PON口。這種方式徹底消除了EPON系統(tǒng)中的單點故障隱患，但是投資太大，目前在實際組網(wǎng)中，前一種方法應用較多。
 
    1.5　運行維護管理(OAM)
 
    為了支持點對多點(P2MP)拓撲的EPON網(wǎng)絡。IEEE制定了802.3ah協(xié)議，其中定義了多點控制協(xié)議(MPCP)、點對點仿真(RS子層擴展)、運行維護管理(OAM)以及10和20km兩種PMD。在OLT和ONU之間還特別定義了OAM子層，提供在線的性能監(jiān)測、各種故障告警和遠端故障指示、遠端近端環(huán)回等功能，OAM為網(wǎng)絡管理員提供了監(jiān)控網(wǎng)絡以及快速故障定位和錯誤告警的能力。OAM功能的實現(xiàn)是可選的，可在系統(tǒng)的某些端口單獨實現(xiàn)可選的OAM功能，OAM不包括狀態(tài)管理、帶寬分配和提供功能。
 
    OAM主要功能包括：
 
    a)遠端故障指示；
 
    b)指示對端本地接收通道處于不工作狀態(tài)：
 
    c)支持單向操作的物理層設備在故障期間可支持OAM遠端故障指示；
 
    d)符合RS子層規(guī)定的用戶接入物理層設備在故障期間可支持OLT至ONU的單向OAM遠端故障指示操作；
 
    e)遠端環(huán)回：提供了一種支持數(shù)據(jù)鏈路層幀一級環(huán)回模式的機制；
 
    f)鏈路管理：支持包括診斷信息的事件通知，支持輪詢MIB變量。
 
    除上面列出的物理層設備外，其他設備在故障期間不支持OAM遠端故障指示單向操作，一些設備在物理層有專門的遠端故障指示機制。
 
    2、EPON的應用前景
 
    在局域網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)全部是以太網(wǎng)結構的IP網(wǎng)絡中，采用與IP統(tǒng)一以太網(wǎng)幀結構的EPON接入技術，各網(wǎng)之間可以實現(xiàn)無縫連接，不需要任何格式轉換，這將大大提高運行效率，方便管理，降低成本，并且可以提供端到端的連接和提供與用戶簽訂服務協(xié)議的保證服務質量QoS。EPON技術簡單，標準化程度和QoS支持的折衷將有力地推動ONU廠家的互通互用，而且EPON屬于無源光網(wǎng)絡，大大降低了維護成本，是現(xiàn)階段綜合業(yè)務接入網(wǎng)的一種選擇，具有十分光明的應用前景。但是，EPON作為新一代的接入網(wǎng)如果要進一步發(fā)展，必須要克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷，即在以支持IP業(yè)務為主、提高接入帶寬的QoS保證和多業(yè)務接入等方面，必須有網(wǎng)絡層以上的端到端服務來保障。
 
作者：張曉華   來源：中國聯(lián)通網(wǎng)站

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