2017, Vol. 35 
接入网是连接用户与城域网、骨干网之间的纽带，为数据传输末端。受用户使用密度、业务需求、用户经济承受能力等多方面因素影响，接入网发展缓慢，成为制约网络业务拓展、带宽增加的主要原因。无源光网络（PON）技术是一种可以支持多用户共享的纯介质网络，较其他通信技术相比优势明显，是内蒙古自治区呼和浩特市小厂库伦住宅小区用电智能系统建设项目的核心技术[1]。该项目是内蒙古地区首个智能用电小区科技示范工程项目。该项目的建设符合国家智能电网发展规划及内蒙古绿色能源发展规划的战略方针，在向电网输送绿色能源的同时还将大大促进地区智能小区建设规模化、多元化的发展，对未来城市的绿色能源建设起到积极推进作用。
1 PON技术简介 1.1 PON基本组成PON由光网络单元（ONU）、光网络终端（ONT）、光线路终端（OLT）以及光分配网络（ODN）4部分组成。PON分为基于异步传输模式ATM的APON和以网络互联协议IP为基础的EPON和GPON（基于Gigabit方式的无源光网络）。
PON主要由光线路终端、光分配网络和用户端光网络/终端单元3部分组成，是在制定好的物理限制和带宽限制条件下, 让最多的终端设备ONT/ONU共享局端设备OLT和馈送光纤。无源光网络基本组成如图 1所示[2]。
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图 1 无源光网络基本组成 |
EPON是以以太网为载体，采用点到多点的结构、使用无源光纤传输，下载速率可达1 Gbit/s，上行以突发以太网包方式将数据流发送至运行维护和管理（OMA)系统。EPON设备经过树形光分配网拓扑结构，完成1个OLT或者1根光纤与多个ONU通信。1根光纤承载上行、下载数据信号，经过1:N分光器将光信号等分成N路，由光分支覆盖多个接入点或接入用户[3-4]。EPON结构如图 2所示。
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图 2 EPON结构图 |
EPON技术和GPON技术都是基于以太网的PON技术，但GPON技术又是基于ITU-TG.984.x协议的最新一代宽带无源光综合接入技术，技术要求更高。
2.1.1 传输技术参数对比EPON与GPON技术参数对比如表 1所示。由表中数据可知，在速率方面GPON优于EPON；在分路比和传输距离方面，EPON和GPON不相上下。
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表 1 EPON与GPON技术参数对比 |
在包含32个ONU，轮询周期为750 s的前提下，承载纯IP业务时EPON和GPON的上行可用带宽对比如表 2所示。通过开销对比可知，EPON和GPON上行线路速率相差无几，可用有效带宽GPON优于EPON。
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表 2 EPON和GPON的上行可用带宽对比1） |
影响通信技术成本的主要因素有技术复杂度、规模产量以及市场应用规模。从技术角度看，GPON技术要求高。在模块方面，GPON的光模块价格昂贵，EPON相对性价比高。在市场应用方面，以太网已成为数据网络中的实施标准，EPON和GPON技术均有良好的市场前景[5-6]。
综上对比可知，EPON和GPON各有优势。二者都是最新的无源光网络技术，在传输数据性能指标方面GPON要优于EPON，但是，EPON建设时间短且成本低。对于性能要求很高的用户，推荐使用GPON；而对于性能要求不是很高的用户，推荐使用EPON，既可以降低成本，又便于安装维护。
2.2 与ADSL（非对称数字用户线路）比较ADSL属于DSL（数字用户线路）的一种传输技术，因其上行和下行带宽数据不对称，称为非对称数字用户线路。EPON与ADSL技术对比如表 3所示。由表中数据可知，EPON技术优于ADSL，ADSL技术因其本身的技术缺陷，已成为过渡技术。
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表 3 EPON与ADSL技术对比 |
FTTB+LAN（光纤+局域网）宽带接入也是基于以太网技术，采用光纤网络实现吉比特/百兆到客户端，使用5类线实现百兆到楼宇，十兆到用户。基于以太网技术的FTTB+LAN宽带接入网由局端设备和用户端设备组成。通过表 4可知，在管理能力和所能提供的业务方面FTTB+LAN技术均不及EPON，且当用户规模上升到一定程度时，需要更高的维护成本。
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表 4 接入方案对比 |
EPON技术目前广为应用的优势在于其核心的技术支持，如多址接入技术、测距和时延补偿技术、媒质接入控制技术等。此外，还具有突发信号收发技术和安全可靠等优势，具体如下。
（1）采用EPON技术施工成本低，方便扩展升级。EPON在传输设备方面，无须配备电源，无须保护，有利于操作管理和节约成本。
（2）带宽分布灵敏，服务有保障。EPON技术通过DiffServ服务模型、PQ（硬盘分区)管理工具、WFQ（拥塞管理算法）完成每个用户的需要，等分配带宽，保证每个用户的服务质量。
（3）EPON接入带宽用户可调整范围大（1~ 1000 Mbit/s），可以满足多种用户的互交式服务需求。
（4）网络安全性高。EPON光传输信号衰减相对较少，光纤抗干扰能力强，可避免电磁干扰，保证信号传输质量，环境影响因素小。
3 EPON技术在智能小区项目中的应用 3.1 智能小区项目简介小厂库伦住宅智能小区，居住区用地面积共计307 500 m2，共分A、B、C三块，有43幢住宅楼及配套的底层商户公用建筑；项目总建设面积约为800 000 m2，其中住宅约为570 000 m2，公用建筑约为230 000 m2。
3.2 智能小区网络结构本智能工程采用EPON技术，以光纤入户方式，实现三网融合，并用以其他6张网络中间层通信的物理承载及设备管理。6张网络包括传统智能化网络、水暖表集抄网络、燃气表集抄网络、电表集抄网络、视频专网、配电自动化网络。
本智能小区工程采用EPON技术，EPON主体框架采用PON结构，具备由目前的2.5G升级至10G带宽的功能。无源光网络的网络架构由多出口核心路由器、高性能防火墙、AAA服务器（验证、授权、计费）、核心交换机、OLT、ODN、ONU等组成。除ODN和ONU部署在各建筑物弱电间（商户部分为配电间）和住宅内，其余设备均部署在小区通信中心机房内。智能小区简化拓扑图见图 3。
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图 3 智能小区简化拓扑图 |
该工程建设、实施、测试主要依据如下标准、规范：Q/GDW 1806—2012《基于以太网方式的无源光网络（EPON）系统第2部分：测试规范》、DL/T 698.52—2016《电能信息采集与管理系统第5-2部分：远程通信协议一致性测试》、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）》、YD/T 1771—2008《接入网技术要求—EPON系统互通性》和国家电网公司的《智能用电小区试点工程建设导则》《公司信息化“SGl86”工程安全防护总体方案（试行）》。
3.3.2 基础设备数据测试测试设备为华为技术有限公司的MA5680T、MA5608T局端设备，相关测试项目见表 5。表 5中测试结果满足初步设计和设计规范书的要求。
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表 5 测试项目和测试结果 |
测试目的：测试OLT设备PON光口的平均发送光功率。测试结果为4.3 dBm，合格。
3.3.3.2 OLT接口测试测试目的：测试OLT设备PON-R光口的平均发送光功率，光接收机灵敏度及饱和光功率。测试结果为-2 dBm，合格。
3.3.3.3 ONU的PON-R接口光指标测试测试目的：测试ONU的设备PON光接口的平均发送光功率，光接收机灵敏度，过载光功率等指标。测试结果为3 dBm，合格。
3.3.3.4 PON口基本功能测试测试目的：验证测试PON系统的自动发现和授权机制，测试ONU加电注册功能、ONU掉电和链路中断影响，掉电重启激活及恢复功能。通过应满足以下要求:
（1）ONU加电后能正常发现、注册，并记录所需时间；
（2）插上主干光纤后，所有ONU都能注册，并记录所需时间；
（3）ONU的LLID（罗技链路标记）能正常释放。测试结果均符合上述要求，结果为合格。
3.4 应用效果应用EPON技术，在本项目中解决了诸多应用和实际难题，实现了智能小区项目的配电自动化、配网调控一体化，用电信息采集，智能需求侧管理，同时也为智能配用电一体化提供了信息安全通信平台。
| [1] | 张煦. 光纤通信技术的发展趋势[J]. 机电信息, 2011(6): 18–22. |
| [2] | 黄彩明. PON技术分析及应用[J]. 新闻天地(下半月刊), 2010(12): 41–42. |
| [3] | 高鹏. EPON的进展与应用前景展望[J]. 电信科学, 2007(5): 56–59. |
| [4] | 陈小灵. PON技术在光接入网的应用[J]. 硅谷, 2012(8): 59–139. |
| [5] | 何淑贞. 国内外光通信的发展趋势[J]. 卫星电视与宽带多媒体, 2007(2): 32–35. |
| [6] | 陈福都, 李维民, 张丽娟. GPON技术新进展及发展趋势探讨[J]. 电子技术, 2007(5): 72–74. |