EPON系统关键技术和相关测试方法分析

　 近年来，随着互联网中多媒体信息的日益丰富，网络带宽的需求量在成倍增长。接入网的带宽瓶颈问题变得越来越突出，现有的xDSL技术已经使以铜线资源为传输介质的接入网带宽发挥到了接近理论极致，仍难以满足日益增长的需求；而光接入网的引入无疑是解决接入网带宽瓶颈问题的有效方式。所谓光接入网（OAN）是指在本地交换机或端模块与用户之间采用光纤（或部分采用光纤）为传输介质的通信系统。它从形式上可分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON）。在AON中，主要采用SDH、PDH、Ethernet的有源设备为节点，设备往往要完成光-电信号转换的再生过程，优点是节点设备大多具有智能性，可以上/下或终结业务；缺点是网络成本高，管理、维护成本高。PON是一种树状结构的全光网络，采用点到多点拓扑结构和稀疏波分复用(CWDM)技术来解决双向传输问题，具有节约光纤资源和便于运营、维护的特点，适合在接入网使用。因此，许多国家和ITU组织更注重推动无源光网络在接入网的发展。

　　一、技术发展与标准化情况

　　目前，大量应用于宽带光接入网的技术主要是以GPON、EPON为代表的无源光网络技术。GPON是ITU组织推出并持续致力于研究的技术，在ITU-TG.984系列标准中规定了GPON的物理层、TC层和OAM相关功能。由于ITU在制定GPON标准的过程中考虑到对传统TDM业务的承载问题，沿用了125ms固定帧结构，以保持8k定时基准；而为了支持ATM等业务，GPON定义了一种全新的封装结构GEM(GPONencapsulationmethod)，可以把ATM和其它协议的数据混合封装成帧。以上因素加大了GPON系统的技术复杂度，在一定程度上阻碍了其商用推广。EPON是IEEE组织推出并持续致力研究的技术，它是基于吉比特以太网的无源光网络技术，继承了以太网的低成本和易用性以及光网络的高带宽，它是当前实现光接入网众多技术中性价比相对较高的一种。2004年IEEE正式发布了EPON国际标准IEEE802.3ah，该标准规定了EPON的物理层、MPCP(多点控制协议)、OAM(运行管理维护)等相关内容。目前，EPON的产业联盟已经吸引了众多厂商的积极参与，从核心芯片、光模块到系统，EPON的产业链已经日趋成熟。过去的一年中，我国技术人员也在积极制定适合我国发展需求的EPON系列的相关行业标准。目前，已经发布的标准有：YD/T 1475-2006接入网技术要求--基于以太网方式的无源光网络（EPON）（2006年6月发布）；YD/T 1531-2006接入网设备测试方法--基于以太网方式的无源光网络（EPON）（2006年12月发布）。

　　二、EPON的体系结构

　　EPON由光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。使用上行1310nm和下行1490nm波长传送数据和语音，CATV业务使用1550nm波长承载。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源的光分配网络按照1:16/1:32/1:64等方式连接（系统参考配置如图1所示）。

　　三、EPON系统的关键技术和测试方法

　　1.上行接入方式

　　(1)ONU突发工作方式分析

　　在EPON系统中，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，且各ONU共享上行信道。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁，考虑到以太网业务的突发性，如果给每个ONU分配固定的时隙或随机竞争占用时隙，将会使带宽利用率大幅度下降。目前，普遍应用的算法是一种简单可行的基于轮询带宽分配算法--即先由OLT对已注册的ONU进行轮询，发信ONU通过上行信道向OLT提出带宽申请，再由OLT进行调度，决定ONU发送数据帧，并将调度信息通过下行信道发送给ONU，这样就可以从逻辑上解决共享信道带宽分配的问题。故此，在大部分时间里，ONT是不发光的（在大约100ms时间内，ONT只有约2μs时间是放光的）。另外，ONU只有探测到来自OLT的光信号才能激活，正常工作，所以使用常规的测试方法和普通功率计将无法测量ONU的上行突发光功率。

　　(2)测试方法

　　为保证测试的准确性和可靠性，首先要保证ONU与OLT之间的光链路是连通的，即测量仪表应具有"通过（或透传）"模式；其次要考虑到ONU发送信号的突发性，测量仪表应具有脉冲记录功能，测试配置如图2。

如果测试仪表不具备"通过（或透传）"模式和脉冲触发记录功能，需考虑采用分光测试和时域分析法计算出ONU的突发光功率，测试配置如图3。从光功率计读出平均发射功率P1，断开光功率计连接上示波器，测量ONU总的发送周期T1和实际发送信号的时长T2，则P=P1+10log2N+P2，