epon在广电网络中的应用-课件.ppt

1、唐明光2007.1.6 1、接入网现状、接入网现状 目前接入网现有的解决方案和用户的需求目前接入网现有的解决方案和用户的需求之间存在着巨大差异。之间存在着巨大差异。在用户侧的本地网络已经普遍拥有了支持在用户侧的本地网络已经普遍拥有了支持10M和和100M速率的能力，速率的能力，在城域网侧已经可以支持千兆和万兆的速在城域网侧已经可以支持千兆和万兆的速率，率，在用户侧和城域网侧之间数据的传送却大在用户侧和城域网侧之间数据的传送却大部分为不足部分为不足1M甚至只有几十甚至只有几十K的速率。的速率。接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈。瓶颈。2、宽带接入网技术方

2、案宽带接入网技术方案 通信业界多年来一直认为，通信业界多年来一直认为，PON（Passive Optical Network无源光网络）是接入网未来的方向。无源光网络）是接入网未来的方向。它在解決宽带接入问题上普遍被认可，无论设备和运行、它在解決宽带接入问题上普遍被认可，无论设备和运行、护维、网管方面，它的成本相对便宜，提供的带宽足以护维、网管方面，它的成本相对便宜，提供的带宽足以应付未来的各种宽带业务需求。应付未来的各种宽带业务需求。PON自从在自从在20世纪世纪80年代被采用至今，已历经了年代被采用至今，已历经了几个发展阶段。电信运营商和设备制造商开发了多种协几个发展阶段。电信运营商和设备

3、制造商开发了多种协议和技术以便使议和技术以便使PON解决方案能更好的满足接入网市场解决方案能更好的满足接入网市场需求。需求。最初最初PON标准是基于标准是基于ATM的，并由的，并由ITU/FSAN定义了相应定义了相应G.983建议，即建议，即APON。目前则有两个颇为引人注目的新的目前则有两个颇为引人注目的新的PON标准：标准：其一是由其一是由ITU/FSAN负责制定的用来替换负责制定的用来替换APON标准的标准的GigabitPON（GPON）标准，）标准，其二是由其二是由IEEE802.3ah工作组负责制定的工作组负责制定的EthernetPON（EPON）标准。）标准。1）ATM无源光网

4、络（无源光网络（APON/BPON）APON是由是由ITU/FSAN定义的，以定义的，以ATM协议为载体，协议为载体，下行下行以以155.52Mb/s或或622.08Mb/s的速率发送连续的的速率发送连续的ATM信元，同时将物理层信元，同时将物理层OAM信元插入数据流中。信元插入数据流中。上行上行以突发的以突发的ATM的信元方式发送数据流，并在每个的信元方式发送数据流，并在每个53字节长的字节长的ATM信元头增加信元头增加3字节的物理层开销，用以支持字节的物理层开销，用以支持突发发射和接收。突发发射和接收。APON提供非常丰富和完备的提供非常丰富和完备的OAM，包括比特误码，包括比特误码率的监

5、视，告警和检测，自动发现和自动测距，并采用扰率的监视，告警和检测，自动发现和自动测距，并采用扰动策略作为实现下行数据加密的安全机制。下图为动策略作为实现下行数据加密的安全机制。下图为APON系统中传输协议的转换。系统中传输协议的转换。APON协议层采用协议层采用ATM，物理层采用，物理层采用PON。经过以经过以21个全球主要电信运营商为主的个全球主要电信运营商为主的FSAN（全业务接入网）集团的不懈努力，（全业务接入网）集团的不懈努力，1998年年10月通过了全业务接入网采用的月通过了全业务接入网采用的ATM-PON格式标准格式标准ITU-T G.983.1；2000年年4月批准其控制通道规范

6、的标准月批准其控制通道规范的标准ITU-T G.983.2；2001年又发布了关于波长分配的标准：年又发布了关于波长分配的标准：ITU-T G.983.3，利用波长分配增加业务能力，利用波长分配增加业务能力的宽带光接入系统。的宽带光接入系统。APON标准标准G.983的基本特点是：的基本特点是：*基于基于ATM信元信元*对称（双向对称（双向155.52Mb/s）和非对称工作方式（下行）和非对称工作方式（下行622.08Mb/s，上行上行155.52Mb/s）*最多能支持最多能支持32个用户的光分支，最大传输距离个用户的光分支，最大传输距离20km*单纤或双纤操作单纤或双纤操作*利用波长分配增加

7、业务能力利用波长分配增加业务能力该标准是一个良好的开端，它为该标准是一个良好的开端，它为考核考核光纤接入光纤接入设备供应商提出了设备供应商提出了一种现实的性能要求。世界上有不少厂家已在按此标准生产或开发基一种现实的性能要求。世界上有不少厂家已在按此标准生产或开发基于于ATM的宽带的宽带PON产品，如：产品，如：Terawave、Quantum Bridge、Alcatel、Lucent/OKI等公司。等公司。当电信公司开始部署更多的以太网和交换式以太网当电信公司开始部署更多的以太网和交换式以太网以传输高速数据和交换式数字视频业务时，为了满足电信以传输高速数据和交换式数字视频业务时，为了满足电信

8、公司不断增长的带宽需求，公司不断增长的带宽需求，APON/BPON在升级时可能存在升级时可能存在困难。例如，在困难。例如，APON/BPON一般只能升级到下行（从中一般只能升级到下行（从中心局到用户驻地）心局到用户驻地）622Mbps和上行和上行155Mbps，并且在除，并且在除去去ATM开销后，可用（可出售）的带宽只有开销后，可用（可出售）的带宽只有448Mbps。随着未来每用户带宽需求的增长，这将成为部署随着未来每用户带宽需求的增长，这将成为部署APON/BPON的很大的一个障碍，并且很大程度限制了每的很大的一个障碍，并且很大程度限制了每个个PON可服务的用户的数量。可服务的用户的数量。P

9、ON的一个主要好处就是能分担从中心局到用的一个主要好处就是能分担从中心局到用户的长距离干线的成本，如果这些干线的投资回报受限于户的长距离干线的成本，如果这些干线的投资回报受限于每用户可用带宽的数量，那么整个每用户可用带宽的数量，那么整个PON的商业意义就没有的商业意义就没有了。了。2）GPON 由于上述原因，多年前由于上述原因，多年前FSAN联盟和联盟和ITU开始了制定新开始了制定新PON标准的工作，新标准要能够满标准的工作，新标准要能够满足迅速增长的带宽和业务需求。这个标准被称为足迅速增长的带宽和业务需求。这个标准被称为GPON，已被，已被ITU-T批准，称为批准，称为G.984.x。GPO

10、N是语音、视频和数据业务的一种切是语音、视频和数据业务的一种切实可行的方案。更重要的是，实可行的方案。更重要的是，GPON以前所未有以前所未有的经济性以原有格式支持传统通信业务，也支持的经济性以原有格式支持传统通信业务，也支持未来向全分组未来向全分组/全全IP网络的演进。网络的演进。GPON支持两种封装方式：支持两种封装方式：ATM和和GPON封装方式（封装方式（GEM）。）。ATM方式是已有方式是已有APON/BPON标准的一种演进，所有的语音、标准的一种演进，所有的语音、视频和数据流在用户端被封装并被传回中心局。视频和数据流在用户端被封装并被传回中心局。GEM方式，所有业务流使用方式，所有

11、业务流使用SONET/SDH通用成帧协议通用成帧协议（GFP）的一种变种被映射并穿越）的一种变种被映射并穿越GPON网络。网络。GEM支持以固有格式支持以固有格式传输语音、视频和数据，而无需附加传输语音、视频和数据，而无需附加ATM或或IP封装层。封装层。使用使用GEM方式，方式，GPON可以显著增加可利用带宽。可以显著增加可利用带宽。GPON支持支持的下行速率高达的下行速率高达2.5Gbps，上行速率从，上行速率从155Mbps到到2.5Gbps。相对于。相对于APON/BPON标准有极大的增加。标准有极大的增加。GPON是是ITU提出的提出的G比特级的无源光网络。比特级的无源光网络。ITU

12、在在2003年正式通过并颁布了年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：标准系列中的三个标准：G.984.1、G.984.2和和G.984.3。由于。由于GPON标准是标准是ITU在在APON标准之后推出的，因此标准之后推出的，因此G.984标准系列不可避免标准系列不可避免的沿用了的沿用了G.983标准的很多思路。标准的很多思路。GPON更注重多业务和更注重多业务和QoS保证，因此更受运营商的青睐。但由于保证，因此更受运营商的青睐。但由于GPON标准复标准复杂且开发较晚，因此目前杂且开发较晚，因此目前GPON产品商品化阶段正在进行产品商品化阶段正在进行中。中。而而ITU提出的提出的GPO

13、N技术的主要目标是实现技术的主要目标是实现Gbit速率，速率，并能支持多种业务，对所有业务最优化。并能支持多种业务，对所有业务最优化。3）EPON概述概述 IEEE1998年发布完千兆以太网标准后，于年发布完千兆以太网标准后，于2000年年12月，月，IEEE802.3成立了第英里以太网成立了第英里以太网EFM特别特别工作组，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的工作组，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的物理层：物理层：铜线上以太网（铜线上以太网（EoVDSL），在），在750m上传送上传送10Mbit/s；点到点光纤上的以太网，在最长点到点光纤上的以太网，在最长10km上传送上传

14、送1000Mbit/s；点到多点光纤上的以太网（点到多点光纤上的以太网（EPON），在最长），在最长10km上传送上传送1000Mbit/s。此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、维护（维护（OAM），使它具有远端故障显示、远端环回和链），使它具有远端故障显示、远端环回和链路监测等功能。路监测等功能。a）关于）关于EPON标准标准 世界上有几个主要组织负责开发世界上有几个主要组织负责开发PON的相关标的相关标准，准，EFM/IEEE 和和FSAN/ITU-T就是其中的主要两个组织。就是其中的主要两个组织。FSAN/ITU-T：在二十世纪八十年代，世

15、界上许：在二十世纪八十年代，世界上许多大的运营商将光接入网引到他们的网络中。可是其中的多大的运营商将光接入网引到他们的网络中。可是其中的大部分停留在试验局阶段，主要原因是其高昂的费用以及大部分停留在试验局阶段，主要原因是其高昂的费用以及当时少的可怜的业务需求。当时少的可怜的业务需求。随着随着Internet的迅速普及，到了的迅速普及，到了90年代大量的对年代大量的对带宽的需求又使宽带接入重新成为主流。带宽的需求又使宽带接入重新成为主流。1995年，年，7个主要的电信业务提供商发起并建立个主要的电信业务提供商发起并建立FullServiceAccessNetworks(FSAN)全业务接入网组全

16、业务接入网组织，以加速光接入网的商用化。织，以加速光接入网的商用化。随后一些主要的设备制造商也加入到该组织随后一些主要的设备制造商也加入到该组织中，包括：中，包括：Alcatel,Agere,Broadlight,Ericsson,FlexLightNetworks,Fujitsu,等公司。等公司。FSAN收集整理收集整理BPON,APONandGPON的需求，并这些文档作为建议反馈给的需求，并这些文档作为建议反馈给ITU-T，第，第15研究组。研究组。FSAN/ITU-T已经制定出已经制定出GPON标标准准G.984x。EFM/IEEE：EFM是利用从用户办公室及家庭到通信运营商之间的连接是

17、利用从用户办公室及家庭到通信运营商之间的连接线路直接传输以太网数据帧的规格。线路直接传输以太网数据帧的规格。IEEE（国际电气和电子工程师（国际电气和电子工程师协会）协会）802委员会的委员会的802.3ah工作组为工作组为EPON使用点到多点以太网接使用点到多点以太网接入应用制定了标准。入应用制定了标准。EthernetintheFirstMileAlliance(第一英里以太网联盟第一英里以太网联盟)则则是一个支持基于是一个支持基于802.3ah的的EFM标准化的业界组织。标准化的业界组织。EFMA的成员包的成员包括终端制造商、系统集成和通信运营商等，括终端制造商、系统集成和通信运营商等，

18、包括包括Alloptic,Inc.,AnalogDevices,BATMAdvancedCommunications,Calix,CiscoSystems,ElasticNetworks,Ericsson,ExtremeNetworks,Finisar,FiberintheLoop,Harmonic,HatterasNetworks,InfineonTechnologies,Intel,NTTGroup,Paradyne,PassaveTechnologies,SpirentCommunications,TexasInstruments,andWorldWidePackets等。等。EFM有有

19、4个主要目标：个主要目标：*支持由支持由IEEE802.3ah制定的第一英里以太网标制定的第一英里以太网标准准。*致力于集中技术资源促进关于技术规范的协调致力于集中技术资源促进关于技术规范的协调和统一。和统一。*促进业界了解、接受和推动第一英里以太网技促进业界了解、接受和推动第一英里以太网技术和产品。术和产品。*协调各个设备制造商相互协作，鼓励和推动彼协调各个设备制造商相互协作，鼓励和推动彼此之间的合作。此之间的合作。b）EPON发展现状发展现状 EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构采用点到多点结构,无源光纤传输方式，在以太网之上

20、提无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前供多种业务。目前,IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的应用占到整个局域网通信的95%以上。以上。EPON由于使用了经济和高效的结构，是连接接入网最终由于使用了经济和高效的结构，是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。用户的一种最有效的通信方法。10G以太主干和城域环的以太主干和城域环的出现也将使出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一英里的成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。解决方案。在在EPON产品方面，现在领先的有国际上有产品方面，现在领先的有国际上有Salira，Alloptic等新兴公司，也有一些老牌公司如等

21、新兴公司，也有一些老牌公司如NokiaBroadband，QuantumBridge等，国内在等，国内在EPON方面研发比较领先有华为公司，华中理工，武汉烽火等。方面研发比较领先有华为公司，华中理工，武汉烽火等。如华为公司的多业务如华为公司的多业务EPON支持上下行对称支持上下行对称1.25G带宽，带宽，支持支持ONU的自动加入，支持的自动加入，支持TDM业务，提供动态业务，提供动态/静态带静态带宽分配、弹性保护倒换等功能。宽分配、弹性保护倒换等功能。1、EPON的网络结构的网络结构 EPON系统是一个典型的光接入网，它由系统是一个典型的光接入网，它由ITU-T定义，定义，如下图示：如下图示：

22、一套典型的一套典型的EPON系统由系统由OLT,ONU/ONT,POS组成。组成。OLT位于根节点，通过位于根节点，通过ODN与各个与各个ONU相连，在相连，在下行方向，下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光纤接口；在提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，上行方向，OLT将提供了将提供了GE（GigabitEthernet）。将）。将来来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类也会支持类似的高速接口，为了支持其他流行的协议，似的高速接口，为了支持其他流行的协议，OLT还可支还可支持持ATM,FR以及以及OC3/12/48/192等速率的等速率的S

23、DH/SONET的接口标准。的接口标准。OLT通过支持通过支持E1接口来实现传统的接口来实现传统的TDM话音的接入。话音的接入。在在EPON的统一网管方面，的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。网络管理的主要功能。POS（PassiveOpticalSplitter）是无源光纤分）是无源光纤分支器，是一个连接支器，是一个连接OLT和和ONU的无源设备。的无源设备。ONU放在用户驻地侧，接入用户终端。放在用户驻地侧，接入用户终端。EPON网络结构如下图网络结构如下图OLT和和ONU之间可以灵活组建成树形，环形，总线形，以及混合型。之间可以灵活组建成

24、树形，环形，总线形，以及混合型。（A）树型拓扑）树型拓扑 （B）总线型拓扑）总线型拓扑 （C）环型全保护的拓扑结构）环型全保护的拓扑结构 （D）主干路带保护的树型拓扑）主干路带保护的树型拓扑 （E）主、支路带保护的树型拓扑）主、支路带保护的树型拓扑 利用不同的分光方案，可以构成花样繁多的网络结构。不同利用不同的分光方案，可以构成花样繁多的网络结构。不同的分光方案举例如下图：的分光方案举例如下图：2、EPON传输距离传输距离-OLT到到ONU/ONT的最远距离的最远距离 有两个因素影响无源光网络的传输距离：有两个因素影响无源光网络的传输距离：第一个是光功率，它由光线路终端（第一个是光功率，它由光

25、线路终端（OLT）的激光器和线路）的激光器和线路损耗决定。损耗决定。第二个是光网络终端（第二个是光网络终端（ONU/ONT）同时发射的风险。因为）同时发射的风险。因为光网络终端共享光纤馈线和光线路终端的端口，所以，所有的设备都光网络终端共享光纤馈线和光线路终端的端口，所以，所有的设备都必须有一套复杂的算法以避免一个以上的必须有一套复杂的算法以避免一个以上的ONT同时发射。如果发生同时发射。如果发生了同时发射的情况，就会导致业务流发生碰撞，影响大多数业务无法了同时发射的情况，就会导致业务流发生碰撞，影响大多数业务无法继续。继续。该算法要计算和调节各该算法要计算和调节各ONU/ONT与与OLT之间

26、的距离差。距之间的距离差。距离产生延迟。当延迟增加时，离产生延迟。当延迟增加时，ONT到到OLT的传输窗口就会变窄。这的传输窗口就会变窄。这直接影响直接影响ONT可用带宽的数量。因此要限制可用带宽的数量。因此要限制ONT和和OLT之间的最大之间的最大距离以保证距离以保证ONT能有可接受的带宽性能。能有可接受的带宽性能。PON标准将这个最大距离标准将这个最大距离定为定为20km，而多数厂商建议为，而多数厂商建议为10km。下图显示了下图显示了PON和有源以太网的服务半径。和有源以太网的服务半径。对对PON来说，在选择光分路器的位置时必须考虑来说，在选择光分路器的位置时必须考虑OLT和和ONU/O

27、NT之间的最大距离限制。图中黄色圆环代表了之间的最大距离限制。图中黄色圆环代表了ONU/ONT离离OLT的最远距离（此例中为的最远距离（此例中为20km），绿色圆环代表了），绿色圆环代表了ONU/ONT离分路器的最远距离。光分路器到离分路器的最远距离。光分路器到OLT的距离决定了的距离决定了ONU/ONT到分到分路器的距离。二者之和不能超过路器的距离。二者之和不能超过20km。图中给出了两个例子：一个。图中给出了两个例子：一个是分路器距离是分路器距离OLT 19km，因而其服务半径只有，因而其服务半径只有1km；二是分路器距；二是分路器距离离OLT10km，因而其服务半径为，因而其服务半径为1

28、0km。在两个服务区域内都有。在两个服务区域内都有32个个ONU/ONT。这就导致需要进行复杂的权衡，并且需要经常评估下这就导致需要进行复杂的权衡，并且需要经常评估下列情况：列情况：*如果在如果在ONU/ONT的服务半径内少于的服务半径内少于32个用户，每个用户，每用户分摊的用户分摊的OLT成本就很高。成本就很高。*如果在如果在ONU/ONT的服务半径内多于的服务半径内多于32个用户，仅个用户，仅仅为了支持第仅为了支持第33个用户，就需要增加个用户，就需要增加OLT端口，结果导致端口，结果导致每用户分摊的每用户分摊的OLT成本陡增。成本陡增。*如果在现有的如果在现有的ONU/ONT服务区域以外

29、有新用户，服务区域以外有新用户，就要增加一个就要增加一个OLT端口，结果导致每用户分摊的端口，结果导致每用户分摊的OLT成本成本非常高。非常高。*如果在如果在OLT的的20km服务半径以外有新客户，就需要服务半径以外有新客户，就需要 在一个新地点安装一个完整的在一个新地点安装一个完整的OLT设备，结果导致每用设备，结果导致每用户分摊的户分摊的OLT成本非常高。成本非常高。与传输距离有关的光功率预算，其需要补偿与传输距离有关的光功率预算，其需要补偿PON中所有器件的损耗，但其总功率必须在普通单模光纤的中所有器件的损耗，但其总功率必须在普通单模光纤的SBS阈值以下。目前新型光纤的阈值以下。目前新型

30、光纤的SBS阈值有所提高，因阈值有所提高，因此可以适用于需要传输更大光功率的场合。此可以适用于需要传输更大光功率的场合。4、EPON工作原理工作原理 a）EPON的层次模型的层次模型 对于以太网技术而言，对于以太网技术而言，PON是一个新的是一个新的媒质。媒质。802.3工作组定义了新的物理层。而对以工作组定义了新的物理层。而对以太网太网MAC层以及层以及MAC层以上则尽量做最小的改层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。动以支持新的应用和媒质。EPON的层次模型按的层次模型按照照2003年年1月发布的月发布的IEEE802.3ahDraft1.3规定如下：规定如下：数据发数据发送送数据

31、接数据接收收光发送光发送器器光接收光接收器器ONU 1ONU 2ONU 3OLT光发送光发送器器光接收光接收器器数据发数据发送送数据接数据接收收1:n无源光无源光分路器分路器介质介质接入接入逻辑逻辑介质介质接入接入逻辑逻辑波分波分合路合路波分波分合路合路 EPONEPON采用单纤波分复用技术采用单纤波分复用技术 下行下行1490nm；上行上行1310nm；数字数字/模拟电视模拟电视1550nm；EPON是由是由OLT（光线路终端）、（光线路终端）、ONU（光网络单（光网络单元）以及元）以及ODN（光分配网络，由无源分光器和光纤组成）（光分配网络，由无源分光器和光纤组成）等单元构成的点到多点系统

32、。其系统拓扑多为星型或树型等单元构成的点到多点系统。其系统拓扑多为星型或树型分支结构。分支结构。下行方向（由下行方向（由OLT到到ONU）采用广播方式，每）采用广播方式，每一个一个ONU将接收到所有下行信息，根据其将接收到所有下行信息，根据其MAC地址提取地址提取有用信号。有用信号。上行方向（由上行方向（由ONU到到OLT）采用时分方式共享）采用时分方式共享系统。为了避免数据碰撞和公平的信道共享，采用系统。为了避免数据碰撞和公平的信道共享，采用OLT分分配静态或者动态带宽的方式，给每个配静态或者动态带宽的方式，给每个ONU分配一个时间分配一个时间没有重叠、时隙可变的传输窗口，用于没有重叠、时隙

33、可变的传输窗口，用于ONU数据的传递。数据的传递。为了实现时隙的管理，为了实现时隙的管理，IEEE802.3ah中采用了中采用了多点控制协议（多点控制协议（MPCP），采用），采用Report和和GATE两个两个MAC控制消息来实现。控制消息来实现。OLT发送发送“门（门（GATE）消息）消息”给给ONU用来分配时隙，而用来分配时隙，而ONU采用采用“报告（报告（Report）消）消息息”向向OLT获取时隙或者请求时隙。通过接入控制机制获取时隙或者请求时隙。通过接入控制机制将各个将各个ONU有序接入。有序接入。EPON的上、下行信息速率均为的上、下行信息速率均为1Gb/s（由于（由于其物理层编

34、码方式为其物理层编码方式为8B/10B码，所以其线路码速率为码，所以其线路码速率为1.25Gb/s），由一根光纤采用波分复用实现全双工通信。），由一根光纤采用波分复用实现全双工通信。其结构示意图如下图所示。其结构示意图如下图所示。b)每用户带宽每用户带宽 在在EPON中，因为所有用户终端共享中，因为所有用户终端共享OLT和光纤，和光纤，所以每个用户终端的可用带宽也是共享的。可共享的总所以每个用户终端的可用带宽也是共享的。可共享的总带宽取决于分光器的分光比。例如，带宽取决于分光器的分光比。例如，EPON的分路比为的分路比为1:32时，每个时，每个ONU的可用带宽是的可用带宽是32Mb/s。EPO

35、N能以较低的分路比来提高每用户的带宽，但能以较低的分路比来提高每用户的带宽，但这又增加了每用户的成本。例如，这又增加了每用户的成本。例如，EPON的分路比从的分路比从1:32降到降到1:16，可使每用户的带宽增至，可使每用户的带宽增至64Mb/s，但是，但是每用户均摊的每用户均摊的OLT的成本也翻番了。的成本也翻番了。c）EPON中的关键技术中的关键技术 ）多点控制协议多点控制协议MPCP EPON系统通过一条共享光纤将多个系统通过一条共享光纤将多个OUN连接起连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支结构。结构。MPCP就是使这

36、种拓扑结构适用于以太网的一种控就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制。制机制。EPON作为作为EFM讨论标准的一部分，是建立在讨论标准的一部分，是建立在MPCP（Muti-PointControlProtocol多点控制协议）基多点控制协议）基础上的系统。础上的系统。MPCP协议是协议是MACcontrol子层的一项功能。子层的一项功能。MPCP使用消息，状态机，定时器来控制访问使用消息，状态机，定时器来控制访问P2MP（点到多点）的拓扑结构。在（点到多点）的拓扑结构。在P2MP拓扑中的每个拓扑中的每个ONU都包含一个都包含一个MPCP的实体，用以和的实体，用以和OLT中的中的MPCP的

37、的一个实体相互通信。一个实体相互通信。为此，为此，EPON实现了一个实现了一个P2P仿真子层。仿真子层。P2P仿仿真子层是真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件，该子层通过在协议中的关键组件，该子层通过在每个数据报的前面加上一个每个数据报的前面加上一个逻辑链路标识逻辑链路标识LLID（LogicalLinkIdentification），），该该LLID将替换前导码将替换前导码中的两个字节。它可使中的两个字节。它可使P2MP网络拓扑对于高层来说表现网络拓扑对于高层来说表现为多个点对点链路的集合。为多个点对点链路的集合。PON将拓扑结构中的根结点认为是主设备，即将拓扑结构中的根结点认为是主设

38、备，即OLT；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONUs。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。制机制以协调数据有效的发送和接收。系统运行过程中，上行方向在一个时刻只允许一系统运行过程中，上行方向在一个时刻只允许一个个ONU发送，位于发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时、不的高层负责处理发送的定时、不同同ONU的拥塞报告、以便优化的拥塞报告、以便优化PON系统内部的带宽分配。系统内部的带宽分配。EPON系统通过系统通过MPCP来实现来实现OLT与与ONU之间的带宽请求

39、、之间的带宽请求、带宽授权、测距等。带宽授权、测距等。MPCP涉及的内容包括涉及的内容包括ONU发送时隙的分配，发送时隙的分配，ONU的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。分配带宽。MPCP多点控制协议位于多点控制协议位于MACControl子层。子层。MACControl向向MAC子层的操作提供实时的控制和处理。子层的操作提供实时的控制和处理。系统同步：系统同步：系统同步是指由于系统同步是指由于EPON上行为多点到一点的拓上行为多点到一点的拓扑结构，每个扑结构，每个ONU发送时隙必须与发送时隙必须与OLT的系统分配的时的系统分配的时

40、隙保持一致，以防止各个隙保持一致，以防止各个ONU上行数据发生碰撞。上行数据发生碰撞。ONU侧的时钟应与侧的时钟应与OLT侧的时钟同步。侧的时钟同步。EPON时钟同步采用时间标签方式。时钟同步采用时间标签方式。在在OLT侧有一个全局的计数器，下行方向侧有一个全局的计数器，下行方向OLT根据本地的计数器插入时钟标签，根据本地的计数器插入时钟标签，ONU根据收到的时钟根据收到的时钟标签修正本地时钟，使本地时钟与标签修正本地时钟，使本地时钟与OLT时钟同步时钟同步,完成系完成系统同步；上行方向统同步；上行方向ONU根据本地时钟插入时钟标签，根据本地时钟插入时钟标签，OLT根据收到的时钟标签完成测距。

41、根据收到的时钟标签完成测距。ONU的自动识别：的自动识别：ONU自动识别的目的是通过系统的自动运行，不自动识别的目的是通过系统的自动运行，不需人工干预完成对新需人工干预完成对新ONU的发现和注册，使新的发现和注册，使新ONU能够能够自动加入到自动加入到EPON系统而不影响其他系统而不影响其他ONU运行。运行。EFM对对解决注册冲突提出了两种方案：解决注册冲突提出了两种方案：随机延迟时间：随机延迟时间：发生注册冲突时，发生冲突的发生注册冲突时，发生冲突的ONU仍仍然每次都响应注册授权，但是在响应开窗时随机延迟一定然每次都响应注册授权，但是在响应开窗时随机延迟一定时间（但必须保证时间（但必须保证O

42、NU随机延迟后的应答仍然可以落在随机延迟后的应答仍然可以落在开窗内）。采用随机延迟时间开窗内）。采用随机延迟时间 的方法可以缩短的方法可以缩短ONU加加入系统的时间，但是需要增大注册开窗的长度，这样会降入系统的时间，但是需要增大注册开窗的长度，这样会降低系统的带宽利用率。低系统的带宽利用率。随机跳过开窗：随机跳过开窗：发生注册冲突时，发生冲突的发生注册冲突时，发生冲突的ONU随机跳过若干随机跳过若干 个注册授权后才重新响应。如果注册授权的周个注册授权后才重新响应。如果注册授权的周期为期为1s，那么发生冲突，那么发生冲突 的的ONU可随机延时可随机延时18s(系统可配置系统可配置)，然后，然后继

43、续等待注册授权。采继续等待注册授权。采 用随机跳过开窗的方法比随机延迟时间需要多用随机跳过开窗的方法比随机延迟时间需要多花一些时间，但是不需花一些时间，但是不需 增大注册开窗，不会影响系统的带宽利用率。增大注册开窗，不会影响系统的带宽利用率。）EPON中中TDM业务的传输业务的传输 尽管数据业务的带宽需求正快速增长，但现有的电尽管数据业务的带宽需求正快速增长，但现有的电路业务还有很大的市场，在短期内仍将发挥其巨大的作用，路业务还有很大的市场，在短期内仍将发挥其巨大的作用，在今后几年内仍是业务运营商的主要收入来源。所以在在今后几年内仍是业务运营商的主要收入来源。所以在EPON系统中承载电路交换网

44、业务，将分组交换业务与电系统中承载电路交换网业务，将分组交换业务与电路交换业务结合有利于路交换业务结合有利于EPON的市场应用和满足不同业务的市场应用和满足不同业务的需要。因此，现在的的需要。因此，现在的EPON实际都是考虑网络融合需求实际都是考虑网络融合需求的多业务系统。的多业务系统。EFM对对TDM在在EPON上如何承载，在技术上没有上如何承载，在技术上没有作具体规定，但有一点是肯定的就是要兼容以太网帧格式。作具体规定，但有一点是肯定的就是要兼容以太网帧格式。如何保证如何保证TDM业务的质量实际上也就成为多业务业务的质量实际上也就成为多业务EPON的的关键技术之一。关键技术之一。）EPON

45、中信息安全的考虑中信息安全的考虑 根据根据IEEE802.3ah规定，规定，EPON系统物系统物理层传输的是标准的以太网帧，对此，理层传输的是标准的以太网帧，对此，802.3ah标准中为每个连接设定标准中为每个连接设定LLID逻辑链路标识，每个逻辑链路标识，每个ONU只能接收带有属于自己的只能接收带有属于自己的LLID的数据报，的数据报，其余的数据报丢弃不再转发。其余的数据报丢弃不再转发。不过不过LLID主要是为了区分不同连接而设定，主要是为了区分不同连接而设定，ONU侧如果只是简单根据侧如果只是简单根据LLID进行过滤很显然进行过滤很显然还是不够的。还是不够的。为此，为此，IEEE802.3

46、ah工作组从工作组从2002年下半年下半年起召开几次的会议，专门讨论有关年起召开几次的会议，专门讨论有关EPON的链的链路安全性的问题。会议就关于安全性的问题是单路安全性的问题。会议就关于安全性的问题是单独放在独放在EPON中解决，还是放到整个中解决，还是放到整个802体系中体系中解决，决定单独成立一个任务组结合解决，决定单独成立一个任务组结合EPON的具的具体情况，负责整个体情况，负责整个802体系的安全性问题的研究体系的安全性问题的研究和解决。和解决。2003年年1月份以原月份以原EPON安全小组的主要成安全小组的主要成员为主的新的工作组已经召开会议，将在尽量保员为主的新的工作组已经召开会

47、议，将在尽量保证以太网体系架构的基础上，结合证以太网体系架构的基础上，结合802.1x、802.10等已有以太网关于安全性的协议，加强等已有以太网关于安全性的协议，加强和完善和完善EPON和其他以太网应用的安全性。和其他以太网应用的安全性。）EPON中的以太网管理中的以太网管理 对于以太网来说，第一英里接入是一个全新的应对于以太网来说，第一英里接入是一个全新的应用。因此，它要求一个完整的新的电信级的管理。用。因此，它要求一个完整的新的电信级的管理。和传统的局域网不同，在第一英里的终端用户不和传统的局域网不同，在第一英里的终端用户不是按照以太网业务提供者的要求而配置的，第一英里包是按照以太网业务

48、提供者的要求而配置的，第一英里包括局端设备（括局端设备（OLT）和远端设备（）和远端设备（ONU），因此，局端），因此，局端设备必须要有能力监测业务提供网络和用户驻地网络之设备必须要有能力监测业务提供网络和用户驻地网络之间的物理链路和设备的一些重要的信息。间的物理链路和设备的一些重要的信息。EFM工作组已经决定提供的工作组已经决定提供的OAM功能包括：远功能包括：远端错误指示，远端环回，链路监视。端错误指示，远端环回，链路监视。OAM的消息通道，的消息通道，采用长度采用长度/类型域为类型域为8809的慢协议帧传送的慢协议帧传送OAM消息。消息。5）EPON面临的挑战以及解决方法面临的挑战以及解

49、决方法 以太网无源光网络以太网无源光网络(EPON)的很大一个优势就是在的很大一个优势就是在利用丰富的带宽开展多种业务和应用，如实现三重服务利用丰富的带宽开展多种业务和应用，如实现三重服务（tripleplay），为最终的三网合一奠定良好的基础。），为最终的三网合一奠定良好的基础。目前可以开展的业务有语音（包括目前可以开展的业务有语音（包括POTS和和VoIP）、视频点播（）、视频点播（VOD）、标准电视和高清电视）、标准电视和高清电视(STVandHDTV),视频会议、实时或者准实时的电子视频会议、实时或者准实时的电子交易和数据等等。针对以上各种不同的业务，各电信运交易和数据等等。针对以上各

50、种不同的业务，各电信运营商纷纷推出各种接入业务种类，针对不同的用户需求，营商纷纷推出各种接入业务种类，针对不同的用户需求，在传输带宽、质量和价格等方面提供差异性的接入服务。在传输带宽、质量和价格等方面提供差异性的接入服务。下列表格列出了一些基本的业务类型以及相应的要求。下列表格列出了一些基本的业务类型以及相应的要求。表格：常见接入业务类型及其带宽需求表格：常见接入业务类型及其带宽需求 从表中我们可以看到：针对不同的业务，需要的带宽不同。从表中我们可以看到：针对不同的业务，需要的带宽不同。对服务质量（对服务质量（QoS）以及服务等级）以及服务等级(CoS)的要求也差异很大。的要求也差异很大。为了