WiFi在EPON中的应用方案设计介绍详解

　　将Wimdash；Fi无线接入与EPON系统有线接入融合起来，这极大丰富了EPON的应用范围，而且可以弥补各自技术上的不足，充分发挥光纤接入技术的高带宽与无线技术的灵活性，使得家庭和办公用户在享受高效、优质、低成本的宽带接入服务外，还能随时随地轻松实现移动办公和娱乐。但是Wimdash；Fi的缺点和成本等原因决定了它无法取代有线接入网而独立存在，因此将Wimdash；Fi无线与EPON有线融合，将是未来接入网的合理趋势。
　　1系统总体结构
　　它与传统的EPON系统的主要区别在于本系统在普通ONU中融合了Wimdash；Fi无线组网方式，同时为终端用户提供有线和无线两种方式的服务。这里将本系统命名为融合型ONU。
　　1。1EPON各部分功能
　　一个典型的EPON系统主要由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网）、ONU（光网络单元）三部分组成，采用树形拓扑结构。上行使用1310nm，下行使用1490nm的波长传送数据和语音，CATV业务则使用1550nm波长传送。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，起到汇聚数据（TDM）和下发数据（广播）的作用；ODN是无源分光器，它将一个OLT和多个ONU连接起来，一般分光比为1：16、1：32、1：64。ONU是EPON系统的用户端接入设备，其主要的功能有：
　　选择接收OLT发送的广播数据；
　　响应OLT发出的测距及功率控制命令，并作相应的调整；
　　对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送；
　　根据OLT发出的OAM帧，执行相应的OAM功能；
　　其他相关的以太网功能。
　　1。2融合型ONU的应用场景
　　融合型ONU被设计应用在FTTX中，FTTX根据光纤到用户的距离来分类，如图1所示，可分成光纤到交换箱（FTTCab）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）和光纤到户（FTTH）4种应用方式。这里简要介绍融合型ONU在FTTH和FTTB中的应用方式。
　　对于FTTH住宅用户，将融合型ONU设备放置于用户家中或商业用户办公室，在光纤入户后由融合型ONU将光信号终结，将光接口转换为多种电接口，为电接口终端（电话机、综合接入设备（IAD）、计算机和IPTV机顶盒）提供有线接入，同时搭配Wimdash；Fi无线接入，将使得宽带与移动结合，则可以达到未来宽带数字家庭的愿景。
　　对FTTB住宅用户，将融合型ONU设备放置于楼道，一般4个用户共用一个融合型ONU，利用用户新建或原有的5类线和Wimdash；Fi无线入户，利用用户家中配置的综合接入设备（IAD）所提供的RJ11接口和RJ45接口分别连接电话机、计算机和IPTV机顶盒等终端设备，同样也搭配Wimdash；Fi无线接入，将使得宽带与移动结合。
　　2WiFi技术特点
　　Wimdash；Fi技术具有如下优点：
　　覆盖范围广。Wimdash；Fi的半径可达100m，很适合在家庭、办公室及单位楼层内部使用；而Bluetooth技术只能覆盖15m范围内。
　　带宽大。802。1lg和802。11n的设备，前者的理论带宽是54Mbps，后者的理论带宽是300Mbps，都远高于传输CD级信号需要的1。4112Mbps。
　　速度快，可靠性高。在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为11Mbps、5。5Mbps、2Mbps等，带宽的自动调整，有效地保障了网络的可靠性。
　　无需布线。Wimdash；Fi可以在覆盖范围的任何地方使用带有Wimdash；Fi功能的设备进行宽带业务。
　　绿色健康。IEEE802。11规定的发射功率不可超过100mW，实际发射功率约60～70mW，手机的发射功率约200mW～1W，手持式对讲机高达5W，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。
　　但同样Wimdash；Fi相对于有线接入也存在缺点：
　　系统开销和频率干扰等使传输速率大大减小。
　　同频段无线电波的相互影响和障碍物使得稳定性不如有线接入方式。
　　安全性和数据的保密性都不如有线接入方式。
　　3融合型ONU的硬件结构设计
　　主控芯片S3C2440是三星公司近年来开发的一款基于ARM920T内核的1632位RISC嵌入式微处理器，其高性能、低功耗、小体积、接口丰富的特点能满足嵌入式系统的要求。其核心RISC处理器实现了MMU、AMBABUS、Haryard高速缓冲。CPU内部集成了数据分开的16KBCache、SDRAM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART、I2C总线、I2S总线、SD接口、触摸屏接口、8通道10位AD控制器等，非常方便系统开发，因此十分广泛地应用于PDA、便携媒体播放器、卫星导航仪以及嵌入式控制器等设备。
　　光收发模块作为上下行网络侧接口，其作用是进行光电电光转换并实现融合型ONU上行数据的发送和下行数据的接收。SerDes作用是进行串并并串转换。交换处理模块负责处理数据包的交换转发。Wimdash；Fi控制芯片用来控制RF射频模块。Flash用来存放Bootloader引导程序和应用程序。SDRAM作为内存。UART作为调试接口对融合型ONU进行调试。电源电路提供融合型ONU系统内部所需要的电源。FPGA（现场可编程门阵列）独立完成信息加密的大量运算，相比软件可以提高速度、节省时间。
　　4融合型ONU的工作流程
　　4。1光收发模块的工作流程
　　光收发模块的核心部分采用的是Delta公司的一款EPONONU收发器mdash；mdash；OPEP33A4K1RH，该收发器主要包括1310nm的激光器、InGaAsPIN二极管、前置放大器等，可以接收1490nm的连续数据和传送1310nm的突发数据，它所需的工作电压是3。3V。
　　光收发模块的功能连接图如图3所示。其中3。SD是光收发模块的第3个引脚，它的功能可以描述为有光输入时为逻辑高，否则为逻辑低；4。RD（n）是第4个引脚，反向接收数据的输出；5。RD（p）是第5个引脚，正向接收数据的输出；8。BiasCNT（n）是第8个引脚，控制ONU突发模式操作的负脉冲；9。TD（p）是第9个引脚，正向发送数据的输入；10。TD（n）是第10个引脚，反向发送数据的输入。
　　4。2以太网模块的工作流程
　　本系统配有4个10100MBaseTX以太网业务接口，支持10Mbps和100Mbps自适应的网络连接速度；以太网模块的工作电压为5V。以太网业务接口可以根据需要扩展成8个、16个或者24个，充分满足不同业务量的需要。
　　以太网模块的功能连接图如图4所示，进出以太网接口的信号都需要经过网络滤波器，网络滤波器实质上是一个选频电路，它的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制。与网络滤波器相连的是交换处理模块中的Port39；sMAC（MediaAccessControllers），用来解决在共用信道中产生竞争时分配信道的使用权问题。
　　4。3VOIP模块的工作流程
　　本系统配有两个POTS电话机接口，可以连接两部电话机。普通电话拨打和接收网络话音，必须通过POTS接口才能进行，POTS接口是能够连接普通电话与ISDN的接口设备，它能使两部电话同时上网并与其他电话通信。
　　VOIP模块的功能连接图如图5所示。DualSMDPTC叫做双重热敏电阻，可对过热和过流双重作用导致的电路故障进行保护；TipandRing（正极线和负极线）表示组成电话配线电路的两条电线，Tip是正极线的别称，Ring是负极电线的别称。
　　4。4Wimdash；Fi模块的工作流程
　　Wimdash；Fi模块的功能连接图如图6所示。本系统的天线是外置天线，这样能尽量稳定信号。天线与RF射频模块相连，RF射频模块大致可分为放大模块、变频模块、调制解调模块等有源部件，然后通过AD、DA转换与Wimdash；Fi控制芯片相连。Wimdash；Fi控制芯片控制整个无线模块的运行。
　　结语
　　ONU是EPON技术的关键组成部分，融合型的ONU所具有的高宽带和无线灵活性是完全能满足今后市场所需的。随着EPON技术的改进和建设成本的降低，融合型ONU将具有广阔的市场前景，因此Wimdash；Fi技术在光网络单元中的应用研究是非常有实际意义