原创 NGB的技术方案之EPON+EOC

一、EPON技术简介

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种利用无源光纤（PON）的拓扑结构来实现以太网接入的宽带接入技术，由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）工作组提出。EPON采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式，非常适合于在以太网之上提供多种业务。

典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成。OLT(Optical Line Terminal)放在中心机房(CO，Central Office)，ONU(Optical Network Unit)放在网络接口单元(NIU: Network Interface Unit)附近或与其合为一体。POS(Passive Optical Splitter)是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。

OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器，在下行方向它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向它提供GE（GigabiEthernat），将来10Gb/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。在一个EPON系统中，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台(MSPP)，它提供面向无源光纤网络的光纤接口。根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以太接口，支持WDM传输。为了支持其他流行的协议，OLT还支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SONET的连接。如果需要支持传统的TDM话音，普通电话线(POTS)和其他类型的TDM通信(T1/E1)可以被复用连接到PSTN接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoS/SLA的不同要求进行带宽分配、网络安全和管理配置。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的功能，如在OLT上通过定义用户宽带参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表层来实现网络安全控制、通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。

POS（passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活，由于它是无源操作，几乎可以适应于所有环境。一般一个POS的分线率为8、16，并可以进行多级连接。

ONU（）放在用户驻地侧CPE。EPON中的ONU主要采用以太网协议，在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。由于使用以太网协议，在通信的过程中不再需要协议转换，可实现ONU对用户数据的透明传输。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。ONU也支持其他传统的TDM协议，而且不会增加设计和操作的复杂性。在更高带宽的ONU中，将提供大量的以太接口和多个T1/E1接口。当然，对于光纤到家(FTTH)的接入方式，ONU和NIU可以被集成在一个简单的设备中，不需要交换功能，从而可以在极低的成本下给终端用户分配所需的带宽。

在EPON系统中，从OLT经过1：N光无源分路器到ONU的为下行信号，从ONU到OLT的为上行信号。EPON系统的数据通过不定长的数据包传输，数据包长度依照IEEE802.3以太网协议，最长为1518字节。下行信息采用广播方式从OLT发给多个ONU。每个包携带的信头唯一地标识数据所要到达的特定ONU，此外有一些包发给所有的ONU，称为广播包，还有一些包是发给一组ONU的，称为多播包。数据流通过光分路器后分为N路独立的信号，每路信号都含有发给所有特定ONU的数据包。当ONU接收到数据流时，只提取发给自己的数据包，将发给其他ONU的数据包丢弃。从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址（TDMA）方式共享信道进行传输，OLT为每个ONU都分配一个传输时隙。这些时隙是同步的，因此当数据包耦合到一根光纤中时，不同ONU的数据包之间不会产生碰撞。上行技术是EPON的核心技术，对于采用TDMA上行技术方案的EPON系统的主要技术包括：定时与往返延时补偿技术、TDMA复用技术、带宽动态分配技术、初始测距和即插即用技术。

二、EOC技术简介

EOC（以太数据通过同轴电缆传输）技术是将以太网数据信号IP DATA和有线电视信号TV RF采用频分复用技术在同一根同轴电缆里共缆传输的技术。EOC技术方案有低频方案和高频方案两种。低频方案所用频段为5～65MHz，低频技术主要有HomePNA 、HomePlug BPL和HomePlug AV，后两种也被称为PLC技术。高频方案所用频段在900MHz以上，高频技术方案主要有WiFi（降频）和MOCA。

HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance（家庭电话线网络联盟）的简称，Home PNA技术可以利用家庭已有的电话线路，快速、方便、低成本地组建家庭内部局域网，利用家庭内部已经布设好的电话线和插座，不需要重新布设5类线，增加数据终端如同增加话机一样方便。HomePNA 3.0提供了对视频业务的支持，除了可以使用电话线为传输媒体外，也可使用同轴电缆，HomePNA over Coax为广电行业应用HomePNA技术奠定了基础。它可与大部份的家庭网络设备，如Ethernet 、802.11 及IEEE1394等设备联接使用。HomePNA的调制方式为FDQAM，有8 个子载波，MAC 层工作模式为CSMA/CA。

HomePlug(HomePlug Powerline Alliance)主要有HomePlug BPL和HomePlug AV两种，HomePlug 技术能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前广电行业已将该类技术广泛应用到同轴电缆，采用OFDM 正交频分多路复用技术，工作频率为2-28MHz,PHY 速率可达72Mbps。HomePlug采用的基本技术特征是：其物理层采用的是具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDM调制方式，而在MAC层则综合使用具有QoS保证的TDMA时分多址有序接入和CSMA竞争接入两种方式，并通过快速自动重发请求（ARQ）可靠传送。HomePlug BPL和HomePlug AV的调制方式均为 OFDM，HomePlug BPL子载波数量为1024 或896个，HomePlug AV子载波数量为1155 个，可用 917 个。HomePlug BPL的MAC 层工作模式为TDMA；HomePlug AV的MAC 层工作模式为CSMA/CA，MAC层都采用Master-Slave 结构，TDMA 确保高性能和 QoS，CSMA 确保即插即用。由于HomePlug 技术是基于电力线传输基础上发展的，考虑到电力线应用的恶劣环境，其协议中关于纠错方面考虑较多，在一定程度影响了其传输时有效数据载荷的效率，但同时也增强了该方案的抗干扰性能。

Wi-Fi 降频技术方案也称WLAN，采用802.11b标准，通常应用是采用高频段2.5GHz，在Cable上承载时，可移频至950M，占用40M频宽，可为用户提供108MHz的物理层速率；WLAN自身是一种经广泛验证和规模使用的无线技术，目前越来越多的终端内置了WLAN模块，但在广电特殊的应用环境下不可能照搬WLAN技术，必须降频使用，因此应用上又有新的特点。其调制方式为 OFDM，子载波数量为64或52 个，MAC 层工作模式为CSMA/CA。

MoCA是同轴电缆多媒体联盟（MultimediaoverCoaxAlliance）的缩写，MoCA以同轴电缆（Coax）来提供多媒体视频信息传递的途径，它们利用Entropic的技术（c-link）作为MoCA1.0规范的依据，为多媒体业务提供更好的QoS。MoCA的频率与原广电的频率不同，是从800MHz到1500MHz，其每一个频段50MHz，MOCA技术的调制速率最高，达270Mbps。MoCA是专门为适应Cable网络开发的一种用于家庭联网的技术，和WLAN相比，带宽更宽，抗干扰能力也更好。其调制方式为 OFDM，子载波数量为256个，MAC 层工作模式为CSMA/CA。
    各方案在物理层性能、数据处理能力、组网能力、业务和设备管理能力以及设备稳定性等方面均各有特点与优势。各种技术方案实现的 EOC 系统有较大差异，目前不能实现不同技术方案设备间互连互通。