基于EPON的三网融合通信服务系统的设计

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基于EPON的三网融合通信服务系统的设计

．２８６８．

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中圈分类号：ＴＰ３９３．０２

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文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１—４５９８１２０１１）１１—２８６８—０３

基于ＥＰＯＮ的三网融合通信服务系统的设计

刘

静

２１５４１１）

（健雄职业技术学院软件与服务外包学院，江苏太仓

摘要：基于当前电信网、广播电视网和计算机网三网融合的社会背景及发展趋势，提出了一种基于ＥＰＯＮ技术的综合通信服务系统模型；该模型中互联网端光信号、电信网端光信号直接通过ＦＴＴｘ接人以太无源光网络设备ＥＰＯＮ，广播有线电视端数字有线信号通过射频、光发机处理后转换为１５５０ｎｍ光信号接人ＥＰＯＮ；局端ＯＬＴ使用ＡＴＣＡ架构，光分路器ＯＮＵ端采用ＦＴＴＨ接人｝结果证明该模型可实现三网综合信息的融合，具有一定的实用推广价值。

关键词：三网融合；射频；光发机Ｉ

ＥＰＯＮ；ＦＴＴＨ

ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｒｉｐｌｅＰｌａｙ

ＳｅｒｖｉｃｅＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ

—

ｏｎ

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２１５４１１，Ｃｈｉｎａ）

ｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｏｃｉａｌ

ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｔｅｎｄｅｎｃｙｔｈａｔｔｈｅ

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ｃａｓｔ／ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓｉｓｐｕｓｈｅｄｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒ

ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ

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ＥｔｈｅｒｎｅｔＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ（ＥＰＯＮ）．ＦＴＴｘｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｏｆｉｎｔｅｒｎｅｔａｎｄｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｎｅｔｗｏｒｋｓ

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ＥＰＯＮ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒ

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ｐｒｏｖｅｓ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｉｐｌｅｐｌａｙ；ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｆｉｂｅｒｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｔ

ＥＰＯＮ；ＦＴＴＨ

ｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌ

ｃａｎ

ａｃｈｉｅｖｅｉｎｔｅ—

Ｏ

引言

所谓三网融合，是指广播电视网、电信网与互联网的融

率都使得具有高带宽、大容量、低损耗等优良特性的光纤成为将数据传送到客户端采用媒质的必然选择。而另一方面嵌入式设备在光通信接口中的应用，实现了数据的高效率采集与高速光纤传输，具有高带宽、高集成度等优点［２３。

ＦＴＴｘ光纤接入技术主要用于接入网络光纤化，范围从区域电信机房的局端设备到用户终端设备，局端设备为光线路终端（０ｐｔｉｃａｌ

ＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ；ＯＬＴ）、用户端设备为光网络单元

（０ｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ；０ＮＵ）或光网络终端（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔ—ｗｏｒｋＴｅｒｍｉｎａｌ

合，其中互联网是三网融合的核心。从实现方式上，三网融合首先是指通信方式上实现融合，即三网信息由原来的独立三条通信线路的传送，变成由一条通信线路实现融合信息传送，而相同的信息服务和内容保持不变。在三网融合实现后，改变现在电视信号一根线、电话信号一根线、互联网信号一根线，而只需要一根线路所有服务就都可以得到。实现三网融合关键技术之一就是接入网技术。接入网的窄带环境严重阻碍了网络经济的快速发展。所以三网融合，重在接入网技术的发展与建设。光通信技术为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和高质量的传输，为三网融合提供了理想的平台【ｌ】。是否能够提供高带宽的综合信息通信服务系统是三网融合的关键。

ＯＮＴ）。可分成以下６种形式。

（１）ＦＴＴＣ：ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＣｕｒｂ，主要为住宅区的用户作

服务，光纤到路边。

（２）ＦＴＴＣａｂ：ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＣａｂｉｎｅｔ，光纤到交换箱。将

ＯＮＵ设备放置于路边机箱，利用ｏＮＵ出来的同轴电缆传送ＣＡＴＶ信号或双绞线传送电话及上网服务。

（３）ＦＴＴＢ：。ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＢｕｉｌｄｉｎｇ，光纤到用户楼字，用

１光纤接入技术

１．１

ＦＴＴｘ及其划分

户接入设备部署在楼内，典型应用情况下，用户线缆长度在１００一３００米以内，适合中高层楼宇新建或者改造用户［３］。

（４）ＦＴＴＨ：ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅ

ｏｎ

目前所兴起的各种相关宽带应用如ＶｏｌＰ、ｏｎｌｉｎｅ—ｇａｍｅ、

Ｅ—ｌｅａｒｎｉｎｇ、ＭＯＤ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ

Ｄｅｍａｎｄ）及智能家庭等所

Ｈｏｍｅ，光纤到用户家庭，用户

带来的舒适与便利，ＨＤＴＶ所掀起的交互式高清晰度的收视

接人设备部署在用户家里，适合新建高端用户，用户独享的带

宽高。

（５）ＦＴＴＰ：ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅ

收稿日期：２０１１—０１—３０ｆ修回目期：２０１１—０６—１０。

作者简介：刘静（１９７９一），女，山西临汾人，硕士研究生．讲师．ＣＣＦ会员（Ｅ２０００１９５１２Ｍ），主要从事计算机网络、信息安全技术等方向的研究。

．

Ｐｒｅｍｉｓｅ，将光纤一直扩展到家

庭或企业。ＦＴＴＰ具有２５Ｍ到５０Ｍｂｐｓ或更高的速度，支持全对称服务。

（６）ＦＴＴＺ：ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅ

Ｚｏｎｅ，指光纤到小区。

万方数据

第１１期

刘

静：基于ＥＰＯＮ的三网融合通信服务系统的设计

．２８６９．

１．２

ＦＩ盯ｘ技术分类

光纤连接ｏＮＵ主要有两种方式，一种是点对点形式拓扑

（Ｐｏｉｎｔ

ｔＯ

Ｐｏｉｎｔ；Ｐ２Ｐ），从中心局到每个用户都用一根光纤Ｉ

另外一种是使用点对多点形式拓扑（Ｐｏｉｎｔｔｏ

Ｍｕｌｔｉ—Ｐｏｉｎｔ；

Ｐ２ＭＰ）的无源光网络（Ｐａｓｓｉｖｅ

ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ；ＰＯＮ）［“。

１．２．１点到点的ＦＴＴｘ解决方案

点对点直接光纤连接具有容易管理、没有复杂的上行同步技术和终端自动识别等优点。另外上行的全部带宽可被一个终端所用。这有利于带宽的扩展．但是它在器件和光纤成本方面

投入很大。

１．２．２点到多点的ＦＴＴｘ解决方案

在光接入网中，如果光配线网（０ＤＮ）全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接接入网就是ＰＯＮ。ＰＯＮ的架构主要是将从光纤线路终端设备ｏＬＴ下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Ｓｐｌｉｔｔｅｒ（光分路器），将光信号分路广播给各用户终端设备０ＮＵ／Ｔ，这样大幅减少了网络机房及设备维护的成本，节省了大量光缆资源等建设成本，ＰＯＮ因而成为ＦＴＴｘ最新热门技术。

对于具有Ｎ个终端用户的距离为Ｍｋｍ的无保护ＦＴＴｘ系统，如果采用点到点的方案，需要２＊Ｎ个光收发器和Ｎ＊Ｍｋｍ的光纤；采用点到多点的方案，则需要Ｎ十１个光收发器、一个或多个（视Ｎ的大小）光分路器和大约Ｍｋｍ的光纤。因此，采用点到多点的方案，大大地降低了光收发器的数量和光纤的用最，并降低了中心局所需的机架空间，有明显的成本

优势。

三网融合的关键技术之一是接入网技术。接入网的窄带环境严重阻碍了网络经济的快速发展。而光通信技术的发展为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量。为三网业务的开展提供了理想平台，点到多点的光通信方式是三网融合通信的首选。

●

２

ＥＰＯＮ技术及其优点

２．１

ＰｏＮ技术

光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络（ＡｏＮ。

ＡｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）和无源光网络（ＰＯＮ，ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉ—ｅａｌ

Ｎｅｔｗｏｒｋ）。ＰＯＮ是一种纯介质网络，由于消除了局端与客

户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。ＰＯＮ的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于ＰＯＮ的实用技术主要有ＡＰＯＮ／ＢＰＯＮ、ＧＰＯＮ、ＥＰｏＮ／ＧＥＰｏＮ等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术，如

图１所示。

基于＾憎

ＩＴＵ／ＦＳＡＮ联盟

基于以太网

ＥＨ工作组

图１

ＰＯＮ的两个主要标准体系

万方数据

２．２

ＥＰＯＮ技术

ＥＰｏＮ是Ｅｔｈｅｒｎｅｔ技术和ＰＯＮ技术结合的产物，按照ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ国际标准可以支持１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ对称速率。其目标是用最简单的方式实现一个点到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统。ＥＰＯＮ包括ＧＥＰＯＮ（千兆带宽）和１０ＧＥＰＯＮ（万兆带宽）。作为光纤接入网的重要解决方案，ＥＰＯＮ技术比ＡＰＯＮ，ＢＰＯＮ，ＧＰＯＮ等技术更有效的实现“Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ

０一

ｖｅｒ

ＩＰ”的多业务接入需求。通过ＥＰＯＮ系统设备，利用

ＦＴＴＨ／ＦＴＴＢ光纤网络覆盖家庭、企业用户可以提供最大带宽达１Ｇｂｉｔ／ｓ的传输速率，经济方便地实现高速上网，ＩＰＴＶ组播／点播等高带宽ＩＰ数据业务的传送。

广电运营商长期专注于ＨＦＣ网络的建设，拥有着庞大的ＨＦＣ接入网络，利用ＨＦＣ作为人户媒介可实现最大的实用性和经济性。在广电网络双向改造中融合光纤和ＨＦＣ两种介质，一种实现方式是采用ＥＰＯＮ技术。

ＥＰＯＮ技术采用点对多点以太网、具有最少光纤、采用Ｎ＋１个光收发器、无源光分路器，能够在以太网上提供数据、语音和视频全业务，具有低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、方便管理的优点。目前，ＩＰ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ应用占到整个局域网通信的９５％以上，ＥＰＯＮ是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。

２．３

ＥＰＯＮ的优点

ＥＰＯＮ技术具有高带宽、易维护、远距离覆盖的特点，是ＦＴＴｘ的主流承载技术。ＥＰＯＮ的技术优点主要表现在：

（１）相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。ＥＰＯＮ结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；ＥＰＯＮ系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；ＥＰＯＮ系统是面向未来的技术，大多数ＥＰＯＮ系统都是一个多业务平台，对于向全ＩＰ网络过渡是一个很好的选择。

（２）提供非常高的带宽。ＥＰＯＮ目前可以提供上下行对称的１．２５Ｇｂｐｓ的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到

１０Ｇｂｐｓ。

（３）服务范围大，ＥＰＯＮ作为一种点到多点网络，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户。

（４）带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。ＥＰＯＮ可以通过ＤＢＡ（动态带宽算法）、ＤｉｆｆＳｅｒｖ、ＰＱ／ｗＦＱ、ＷＲＥＤ等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的ＱｏＳ。

３基于ＥＰｏＮ技术的三网融合系统设计

３．１三网信息光纤化

电信网、计算机网和有线电视网进行三网融合，供数据、语音、视频等综合信息，需要高速带宽做后盾。因此三方面的信息传输全部采取光纤传输方式。以太仓为例，电信网和计算机网已经实现光纤传输，采取ＦＴＴｘ方式，光纤到户。

对于有线电视网，已经全部实现数字有线信号传输，在三

网融合时，系统对有线广播信号ＣＡＴＶ采取射频方式，通过光发机设备实现信号从同轴电缆传输转换为光纤传输。原理图

?２８７０?计算机测最与控制第１９卷如图２所示。出有网络接口、视频端口、电话端口，一个输入端口，三个输

出端口。这种通信模式实现了上网、看电视、打电话于一体的综合通信服务功能。

３．７系统优点

基于ＥＰＯＮ的ＦＴＴＨ三网融合综合信息通信服务系统，经实际应用具有如下优点：

（１）更低的部署和运营成本：节省了主干光纤、节省Ｃ０空间等；

（２）解决终端用户的带宽瓶颈：光纤到户接入方式为用户提供几十兆甚至千兆的上行、下行对称带宽；

（３）低维护：全程无源、光纤低干扰；

（４）高町靠性的接入：光纤损耗低、频带宽、传输距离远、不受电磁干扰，保证了信号传输质量；

（５）支持多种业务开展，针对不同业务提供良好ＱｏＳ

保证；

】妻量悟一０ＮＯｒ］匦煎墅盟丑—一盒ＩＩ波Ｉ圃——Ｉ幽圈＼＝＼赢ｌ巴翟熙（６）支持广播、组播等视频／音频业务开展，捷供端到

端的ＩＰ业务。

４结论

针对目前国家逐步推进ｊ网融合的进程，结合苏州地区

计算机网络宽带光纤化、广播有线电视数字化的全面展开及双向化的推进，通过对广播电视数字信号进行射频、光发机处理，实现有线电视数字信号光纤化的方式，采取ＥＰＯＮ技术，实现三网融合的通信。基于ＥＰＯＮ的三网融合综合信息通信服务系统模型，提供了一种点对多点的以太网综合信息服务，适合生活小区、机关、企事业单位、楼宇的三网融合通信。ＥＰＯＮ实现了在用户接入网中传输以太帧，非常适合ＩＰ业务的传送。基于ＩＰ的各种业务的高速发展以及下一代网络ＩＰ融合的趋势使得基于ＥＰＯＮ的三网融合通信系统可以适用的范围更广，并且符合未来网络的发展趋势。

参考文献：

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与实现口］．计算机测量与控制，２０１１，（４）：９１１—９１４．

［３］孙志刚．基于ＦＴＴｘ技术的网络建设研究及应用［Ｊ］．现代电子

技术，２００９，２３（３１０）：９１—９４．

［４］ＹＯＴＣ．ＥＰＯＮ产品介绍［ｚ］．武汉：武汉长光科技有限公

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［５］健雄职业技术学院．一种基于三网融合的综合信息通信服务系统，

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［６］健雄职业技术学院．一种基于三网融合的综合信息通信服务系统，