重庆出台科技创新股权投资引导基金管理办法
06-17
目前，EPON技术越来越多地应用于电力、煤炭、铁路、军队等专网通信领域。
然而在这些应用领域中，传输距离和差分传输距离常常超过20km的情况，但在IEEE .3ah-（已并入.3-）中，明确规定EPON和差分传输距离最大不得超过20km 。
为了克服这一矛盾，本文研究如何实现长距离EPON。
EPON的传输距离从根本上受到两类因素的限制：一是物理层的光特性要求，二是MPMC层的时序要求。
前者与拓扑、物理层收发器、色散等相关，后者与EPON的带宽分配算法、DBA（动态带宽分配）周期、注册窗口时间密切相关。
1。
EPON功率预算 按照IEEE .3ah-约定：OLT侧发射功率大于2dBm，接收灵敏度<-27dBm；对于ONU发射功率大于-1dBm，接收灵敏度<-24dBm，整个光链上行路径损耗<24dB，下行<23.5dB。
EPON上行nm和下行nm波长在G.光纤中的损耗约为0.3dB/km。
综上所述，可以看出，功率预算是长距离EPON最重要的因素。
为了增加传输距离，除了降低线路插入损耗外，还可以采用光放大的方式来增加光功率预算，包括以下两种方法：光放大器（图1）和中继器（OEO，optical-electrical-光）、光电光）（图2）。
光放大器方案需要在上下行方向均使用Diplexer（WDM复用器/解复用器）和OA（Optical Amplifier，光放大器），同时OBF（Optical Bandpass Filter，光带通滤波器）是可选的，使用OBF的主要目的是克服OA的自发辐射效应以提供更好的性能。
该中继器方案直接采用两个光模块背靠背互连，并使用本地控制器控制两个光模块的发光，从而以较低的成本达到简单OEO中继的目的。
但图2的方案还是不够精确，因为OEO会带来时延，而且我们知道EPON上行方向是突发的，会带来一些小的定时措施。
在距离较远的情况下，表现会更加明显。
。
因此，较长距离的应用将需要内置智能单元来拦截MPMC层的消息，以计算、分析和补偿突发开销。
图1光放大器解决方案 图2中继器（OEO）解决方案 以上讨论是基于使用标准BASE-PX20 PMD。
还可以通过增加OLT/ONU的发射光功率和/或提高OLT/ONU的接收灵敏度来增加EPON系统的光功率预算。
这种方式的缺点是无法使用行业标准光模块，定制成本较高。
对于成本不是很敏感或者使用光放大器/中继器的成本较高的应用，可以采用定制光模块的方法。
2。
EPON拓扑 EPON应用拓扑一般有两种拓扑：树型（图3）和总线型（图4）。
树型拓扑一般采用均衡分束器，总线型拓扑一般采用非等分分束器。
表1和表2分别列出了两类分光器的插入损耗参考值，以方便计算功耗。
？传输距离影响较大，主要是功率预算。
为了实现更远的传输距离，树形拓扑一般选择较小的分支比例，这样可以传输更远的传输。
按1：8等分时（不考虑设备、光纤老化等其他因素）可传输（23.5-10.7）/0.3≈42.5km，按1：4 0.3等分时可传输（23.5-7.3）// ≈54km（同上），在无分路器且只有一个ONU的极端情况下，可传输23.5/0.3≈78.3km（同上）。
对于总线拓扑，为了实现更长的传输距离，除了控制分光器级数外，还必须注意控制分光器的分光比。
但对于采用这种拓扑的应用来说，每个ONU站点的位置是固定的，移动性很小。
因此，主要需要考虑如何放大光功率。
详细信息请参阅第 1 节中的讨论。
3． EPON的色散 EPON系统上行采用nm波长，下行采用nm波长。
使用的光纤是ITU-T G.光纤。
我们知道G.光纤的零色散波长为~nm区间，而上行波长正好在这个区间内。
内，所以对ONU的光谱特性要求不高，可以采用FP激光器。
对于非零色散波长范围的下行nm，以及长距离EPON系统，OLT必须采用窄谱宽的DFB激光器，以降低色散成本。
4． EPON 时序要求 EPON 协议中有三个时间非常重要。
一是系统最大RTT（图5），一是注册窗口时间，二是DBA轮询周期。
当传输距离拉长时，距离OLT最远的ONU的RTT最大。
假设最远ONU为70km，则RTT为2×(0/2*)=us（光信号在真空中的速度为3×m/s，光纤中的速度计算为2×），所以在这种情况下EPON系统的注册窗口时间应该至少为us。
从上面的分析可以看出，随着传输距离的加长，注册时间必然会加长。
另一件需要考虑的事情是 DBA 轮询周期。
从图6可以看出，DBA轮询周期至少应大于系统的最大RTT（即最远ONU的往返时间）。
可以看到，在远距离的情况下，DBA的效率是比较高的。
低，大多数情况下建议使用SBA（静态带宽分配）算法而不是SBA。
图5 RTT（往返时间）图 图6 DBA轮询周期图 5．结论 综合考虑以上因素，我们对武汉长光科技有限公司的EPON系统进行了验证。
实践证明，在不调整物理层参数的情况下，通过调整最大轮询周期，可以实现60km的高速传输。
偶支比1：8。
通过OEO方法，实现了1:32分支比的80km传输。
目前，公司相关长距离EPON产品已批量销售，上述研究成果已经过市场检验。
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