一、概述
基于以太网(Ethernet)的接入系统的标准规范同样是由IEEE 802.3研究组负责研究与发布的,其具体的基于以太网(Ethernet)的接入系统的标准是IEEE 802.3研究组的下属任务组IEEE 802.3ah在研制,IEEE 802.3ah任务组也称为“以太网最先一英里” (EFM,Ethernet in the First Mile)工作组。当然“最先一英里”(the First Mile)是从用户的角度来看,若从运营商的角度来解读应该是最后一英里。
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成立于2000年的IEEE 802.3ah任务组,在2004年6月最终定稿并发布了IEEE 802.3ah-2004标准,后并入IEEE 802.3-2005标准。在该标准中定义了下述三种物理层(也成为物理介质相关子层(PMD,Physical Media Dependent))来传输以太网数据:一是用铜线媒质构成点到点(P2P)网络结构,称为EFMC(EFM Cabling)系统(如VDSL技术或SHDSL);二是用单模光纤(单纤或双纤)媒质构成点到点(P2P)网络结构,可称为EFMF(EFM Fiber)系统;三是用单模光纤(单纤或双纤)媒质构成点到多点(P2MP)网络结构,可称为EFMP(EFM PON)系统。其FEM的拓扑结构方案如下表1-1所示。
表1-1:IEEE 802.3ah标准中描述的EFM的三种拓扑结构
表1-1中三种EFM拓扑结构通称为有线以太用户接入网,其互相之间是有互补性的。此外,也可将表1-1中三种拓扑结构进行内部混合构成一种混合以太用户接入网(EFMH)的拓扑结构。EFM标准同样也定义了操作、管理和维护(OAM)方面的技术,操作者可以用于监测、管理和接入网的故障排除。相同的管理协议和结构可用于所有EFM入网的各种拓扑结构。
由于消除了多协议变换和低带宽链路,也由于建立了一种通用技术(Universal Technology),EFM将可以保证将来的任何应用,如下表1-2所示,EFM将是可确保将来应用的接入技术,以实现所有传输和服务。
表1-2:EFM可确保将来应用的接入业务
在下图1中概括了当今关于各种物理介质的IEEE 802.3以太网标准以及支持在电缆和光缆中运行的最后一公里以太网的标准。从中看出,包括EFMC和EFMF在内的传输速率和传输距离的比较。
图1:包括EFMC和EFMF的以太网通用标准的传输速率和传输距离的比较
二、基于电缆的以太用户接入网(EFMC)
在IEEE 802.3ah 标准中,对于基于电缆的以太用户接入网进行了规范并称其为“EFM 铜缆拓扑结构以太用户接入网(EFMC,EFM-Cabling)”。它似乎在最后一公里中双绞线对电缆(电话线)占据着优势地位。为了利用在居民区和建筑物内现存的音频级最后一公里电缆基础结构,采用EFMC技术是最合适的。
在2004年6月EFM工作组完成了以太网电缆接入网(EFMC)课题研究,对其EFMC作了较详细的规范。它包括基于数字用户线(DSL)的EFMC、电缆环路存在的问题和解决问题的方案、EFMC的短距离和长距离作用半径通道口和电缆环路的连接等。
事实上,无数用户为以适中的速度(128~384Mbit/s)接入因特网(Internet Access)正在使用着DSL技术。标准化的EFMC提供带宽的高利用率,以太网信息数据包可直接在电缆上以10Mbit/s速率进行双向传送。当选择EFM长距离(EFM LR)传输时,提供的带宽减少(2Mbit/s),但是通信距离可达到2 700m。
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三、基于光缆的以太用户接入网(EFMF)
在IEEE 802.3ah 标准中,对于基于光缆的以太用户接入网进行了规范并称其为“EFM光缆拓扑结构以太用户接入网(EFMF,EFMF- Fiber)”。IEEE 802.3ah 标准的另一个目的是对于在单模光缆范围内运行距离至少可达10km,运行速度为100Mbit/s和1 Gbit/s的点对点光纤物理层进行规范。10km距离可得到广泛的应用,而不需要费用较高的基础建设。
EFMF规范的速率为1Gbit/s,双工单模光纤传输的接入网络是从中心局到用户建筑物之间的双向点对点(P2P)连接;同样也支持单光纤和双光纤点对点拓扑结构,速率为100Mbit/s接入网的选择。在每种网络链路速度下,EFMF都可以提供优异的性能价格比代替费用较高的T1/E1和T3/E3线路,这对于应用于光纤到家庭(FTTH)同样也是可行的。
这个标准规范导致单模光纤价格的降低,并推动着用其代替多模光纤,允许操作运行者建立仅仅基于长距离的单模光纤完整的网络。可以发现,支持增加更大的传输距离是EFMF的显著特点。
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四、基于无源光网络(PON)的以太用户接入网
在IEEE 802.3ah 标准中,对于基于无源光网络(PON)的以太用户接入网也进行了规范,并称其为“EFM无源光网络拓扑结构以太用户接入网(EFMP,EFM-PON)”。
在这里,无源光网络(PON)是一种简单的共享光缆网络,使用廉价的光分路器(OSR)或者称为光耦合器(Optical Coupler)等无源器件将各光纤支路馈送到每个用户。使用这种技术,EFMP可以建设一点到多点(P2MP)的光纤拓扑结构,其支持的速率可达1Gbit/s而传输距离也可达到20km。
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当用户经专用的光纤分配支路被连接到网络的一边时,由共享的光纤分配网(ODN)中的此光纤支路连接到中心局。PON被称为无源是因为与中心局和末端用户相比较,在PON接入网内不存在有源的电子元器件(电路)。在最后一公里网络中消除了接入电子设备的需要,这是EFMP拓扑结构的关键优越性所在。EFMP另外的优点是要求的光纤数量比点对点拓扑结构要少很多。
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我国在2006年和2012年分别发布通信行业标准YD/T 1475《接入网技术要求--基于以太网方式的无源光网络(EPON)》和 国家标准发布的GB/T 29229《基于以太网方式的无源光网络(EPON)技术要求》,它们都是参照IEEE 802.3ah 标准所制定的。
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另外,IEEE 802.3ah 标准的EPON所支持的线路传输速率仅为1Gbit/s左右。为了提高更高的系统线路传输的速率,以满足用户的高速业务的接入需求,IEEE在2009年和2020年又分别推出了10G-EPON的标准IEEE 802.3av和100G-PON的标准IEEE 802.3ca。
需要指出的是:EPON类仅是PON技术体制的一种,另一种得到广泛组网应用的PON技术体制是由全业务接入网(FSAN)联盟精心打造、由ITU-T标准化并发布建议书,我们称之为GPON类。
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