引言

　　將Wi—Fi無線接入與EPON系統有線接入融合起來，這極大豐富了EPON的應用范圍，而且可以彌補各自技術上的不足，充分發揮光纖接入技術的高帶寬與無線技術的靈活性，使得家庭和辦公用戶在享受高效、優質、低成本的寬帶接入服務外，還能隨時隨地輕松實現移動辦公和娛樂。但是Wi—Fi的缺點和成本等原因決定了它無法取代有線接入網而獨立存在，因此將Wi—Fi無線與EPON有線融合，將是未來接入網的合理趨勢。

　　1 系統總體結構

　　系統的總體結構如圖1所示。它與傳統的EPON系統的主要區別在于本系統在普通ONU中融合了Wi—Fi無線組網方式，同時為終端用戶提供有線和無線兩種方式的服務。這里將本系統命名為融合型ONU。

　　1.1 EPON各部分功能

　　一個典型的EPON系統主要由OLT（光線路終端）、ODN（光分配網）、ONU（光網絡單元）三部分組成，采用樹形拓撲結構。上行使用1310nm，下行使用1 490 nm的波長傳送數據和語音，CATV業務則使用1 550 nm波長傳送。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的連接，起到匯聚數據（TDM）和下發數據（廣播）的作用；ODN是無源分光器，它將一個OLT和多個ONU連接起來，一般分光比為1：16、1：32、1：64。ONU是EPON系統的用戶端接入設備，其主要的功能有：

　　①選擇接收OLT發送的廣播數據；

　　②響應OLT發出的測距及功率控制命令，并作相應的調整；

　　③對用戶的以太網數據進行緩存，并在OLT分配的發送窗口中向上行方向發送；

　　④根據OLT發出的OAM幀，執行相應的OAM功能；

　　⑤其他相關的以太網功能。

　　1.2 融合型ONU的應用場景

　　融合型ONU被設計應用在FTTX中，FTTX根據光纖到用戶的距離來分類，如圖1所示，可分成光纖到交換箱（FTTCab）、光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）和光纖到戶（FTTH）4種應用方式。這里簡要介紹融合型ONU在FTTH和FTTB中的應用方式。

　　對于FTTH住宅用戶，將融合型ONU設備放置于用戶家中或商業用戶辦公室，在光纖入戶后由融合型ONU將光信號終結，將光接口轉換為多種電接口，為電接口終端（電話機、綜合接入設備（IAD）、計算機和IPTV機頂盒）提供有線接入，同時搭配Wi—Fi無線接入，將使得寬帶與移動結合，則可以達到未來寬帶數字家庭的愿景。

　　對FTTB住宅用戶，將融合型ONU設備放置于樓道，一般4個用戶共用一個融合型ONU，利用用戶新建或原有的5類線和Wi—Fi無線入戶，利用用戶家中配置的綜合接入設備（IAD）所提供的RJ11接口和RJ45接口分別連接電話機、計算機和IPTV機頂盒等終端設備，同樣也搭配Wi—Fi無線接入，將使得寬帶與移動結合。

　　2 Wi-Fi技術特點

　　Wi—Fi技術具有如下優點：

　　①覆蓋范圍廣。Wi—Fi的半徑可達100 m，很適合在家庭、辦公室及單位樓層內部使用；而Bluetooth技術只能覆蓋15 m范圍內。

　　②帶寬大。802.1lg和802.11n的設備，前者的理論帶寬是54Mbps，后者的理論帶寬是300 Mbps，都遠高于傳輸CD級信號需要的1.411 2 Mbps。

　　③速度快，可靠性高。在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調整為11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps等，帶寬的自動調整，有效地保障了網絡的可靠性。

　　④無需布線。Wi—Fi可以在覆蓋范圍的任何地方使用帶有Wi—Fi功能的設備進行寬帶業務。

　　⑤綠色健康。IEEE 802.11規定的發射功率不可超過100 mW，實際發射功率約60～70 mW，手機的發射功率約200 mW～1 W，手持式對講機高達5 W，而且無線網絡使用方式并非像手機直接接觸人體，是絕對安全的。

　　但同樣Wi—Fi相對于有線接入也存在缺點：

　　①系統開銷和頻率干擾等使傳輸速率大大減小。

　　②同頻段無線電波的相互影響和障礙物使得穩定性不如有線接入方式。

　　③安全性和數據的保密性都不如有線接入方式。

　　3 融合型ONU的硬件結構設計

　　融合型ONU的硬件結構圖如圖2所示。

　　主控芯片S3C2440是三星公司近年來開發的一款基于ARM920T內核的16/32位RISC嵌入式微處理器，其高性能、低功耗、小體積、接口豐富的特點能滿足嵌入式系統的要求。其核心RISC處理器實現了MMU、AMBABUS、Haryard高速緩沖。CPU內部集成了數據分開的16 KB Cache、SDRAM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART、I2C總線、I2S總線、SD接口、觸摸屏接口、8通道10位A/D控制器等，非常方便系統開發，因此十分廣泛地應用于PDA、便攜媒體播放器、衛星導航儀以及嵌入式控制器等設備。

　　光收發模塊作為上下行網絡側接口，其作用是進行光電/電光轉換并實現融合型ONU上行數據的發送和下行數據的接收。SerDes作用是進行串并/并串轉換。交換處理模塊負責處理數據包的交換轉發。Wi—Fi控制芯片用來控制RF射頻模塊。Flash用來存放Bootloader引導程序和應用程序。SDRAM作為內存。UART作為調試接口對融合型ONU進行調試。電源電路提供融合型ONU系統內部所需要的電源。FPGA（現場可編程門陣列）獨立完成信息加密的大量運算，相比軟件可以提高速度、節省時間。

　　4 融合型ONU的工作流程

　　4.1 光收發模塊的工作流程

　　光收發模塊的核心部分采用的是Delta公司的一款EPON ONU收發器——OPEP-33-A4K1RH，該收發器主要包括1 310 nm的激光器、InGaAs PIN二極管、前置放大器等，可以接收1 490 nm的連續數據和傳送1 310 nm的突發數據，它所需的工作電壓是+3.3 V。

　　光收發模塊的功能連接圖如圖3所示。其中3.SD是光收發模塊的第3個引腳，它的功能可以描述為有光輸入時為邏輯高，否則為邏輯低；4.RD（n）是第4個引腳，反向接收數據的輸出；5.RD（p）是第5個引腳，正向接收數據的輸出；8.BiasCNT（n）是第8個引腳，控制ONU突發模式操作的負脈沖；9.TD（p）是第9個引腳，正向發送數據的輸入；10.TD（n）是第10個引腳，反向發送數據的輸入。

　　4.2 以太網模塊的工作流程

　　本系統配有4個10/100M Base-TX以太網業務接口，支持10 Mbps和100 Mbps自適應的網絡連接速度；以太網模塊的工作電壓為5 V。以太網業務接口可以根據需要擴展成8個、16個或者24個，充分滿足不同業務量的需要。

　　以太網模塊的功能連接圖如圖4所示，進出以太網接口的信號都需要經過網絡濾波器，網絡濾波器實質上是一個選頻電路，它的功能就是允許某一部分頻率的信號順利的通過，而另外一部分頻率的信號則受到較大的抑制。與網絡濾波器相連的是交換處理模塊中的Port's MAC（M-edia Access Controllers），用來解決在共用信道中產生競爭時分配信道的使用權問題。

　　4.3 VOIP模塊的工作流程

　　本系統配有兩個POTS電話機接口，可以連接兩部電話機。普通電話撥打和接收網絡話音，必須通過POTS接口才能進行，POTS接口是能夠連接普通電話與ISDN的接口設備，它能使兩部電話同時上網并與其他電話通信。

　　VOIP模塊的功能連接圖如圖5所示。Dual SMD PTC叫做雙重熱敏電阻，可對過熱和過流雙重作用導致的電路故障進行保護；Tip and Ring（正極線和負極線）表示組成電話配線電路的兩條電線，Tip是正極線的別稱，Ring是負極電線的別稱。

　　4.4 Wi—Fi模塊的工作流程

　　Wi—Fi模塊的功能連接圖如圖6所示。本系統的天線是外置天線，這樣能盡量穩定信號。天線與RF射頻模塊相連，RF射頻模塊大致可分為放大模塊、變頻模塊、調制解調模塊等有源部件，然后通過A/D、D/A轉換與Wi—Fi控制芯片相連。Wi—Fi控制芯片控制整個無線模塊的運行。

　　結語

　　ONU是EPON技術的關鍵組成部分，融合型的ONU所具有的高寬帶和無線靈活性是完全能滿足今后市場所需的。隨著EPON技術的改進和建設成本的降低，融合型ONU將具有廣闊的市場前景，因此Wi—Fi技術在光網絡單元中的應用研究是非常有實際意義的。