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       在光纖接入技術(shù)中，由于無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)具有成本低、對(duì)業(yè)務(wù)透明、易于升級(jí)和管理等優(yōu)勢(shì)得到了大力發(fā)展和推廣應(yīng)用，正在接入網(wǎng)中扮演著越來越重要的角色。概括來講，根據(jù)接入?yún)f(xié)議的不同，PON分為基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON和基于GEM(GPON封裝格式)的GPON三種類型。近幾年來隨著IP業(yè)務(wù)的迅速增長，被事實(shí)證明是承載IP數(shù)據(jù)包最佳載體的以太網(wǎng)技術(shù)正受到越來越多的歡迎。由以太網(wǎng)與PON結(jié)合而產(chǎn)生的以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)因?yàn)橥瑫r(shí)具備以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點(diǎn)，成為FTTH中的熱門技術(shù)。

1.EPON的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

       EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在PON上傳送以太網(wǎng)幀，利用光纖實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻等多媒體全業(yè)務(wù)的接入。圖11.19是一個(gè)典型的EPON樹型分支結(jié)構(gòu)，主要由光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端(ONU/ONT)三部分組成。其中OLT位于局端，ONU/ONT位于用戶端。ONU/ONT的區(qū)別為ONT直接位于用戶端，而ONU與用戶間還有其他的網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)。

圖19   EPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

       在EPON中，OLT既具有交換機(jī)/路由器的功能，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)。在下行方向，它提供面向無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖接口；在上行方向，提供多個(gè)高速(如Gbit/s和10Gbit/s)以太網(wǎng)接口。為支持其他流行協(xié)議，OLT還支持TDM/PSTN、ATM、FR以及SDH/SONET的接口標(biāo)準(zhǔn)。另外，作為EPON的控制中心，OLT除了提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入功能外，還可以根據(jù)用戶要求實(shí)現(xiàn)帶寬分配、網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置等功能。

       ODN由無源光分路器(POS)和光纖組成，用于實(shí)現(xiàn)OLT與多個(gè)ONU之間的連接。POS無須電源、結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)8、16、32、64、128等分光率，并可多級(jí)級(jí)聯(lián)。一般從OLT到ONU的距離可達(dá)20km。

       ONU為用戶提供EPON的接入功能，釆用以太網(wǎng)協(xié)議。在中帶寬和高帶寬的ONU中實(shí)現(xiàn)了低成本的以太網(wǎng)第二層、第三層交換功能。此類ONU可通過層疊為多個(gè)最終用戶提供很高的共享帶寬。由于使用共同的以太網(wǎng)協(xié)議，在通信過程中不需要協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)的透明傳送。同時(shí)，ONU也支持其他傳統(tǒng)的TDM協(xié)議，而且不增加設(shè)計(jì)和操作的復(fù)雜性。對(duì)上述不同類型協(xié)議的支持可通過配置多個(gè)以太網(wǎng)和T1/E1接口實(shí)現(xiàn)。

      EPON中的OLT和所有ONU由網(wǎng)元管理系統(tǒng)(EMS)管理，EMS提供與業(yè)務(wù)提供者核心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的接口，可實(shí)現(xiàn)性能管理、配置管理、計(jì)費(fèi)管理、故障管理和安全管理等功能。

2.EPON的工作原理

      在EPON中，根據(jù)IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議，傳送的是可變長度的數(shù)據(jù)包，最長可達(dá)1500字節(jié)。系統(tǒng)釆用下行廣播發(fā)送、上行時(shí)分多址接入(TDMA)的工作機(jī)制，其原理如圖20所示。

圖20    EPON上下行傳輸原理示意圖

       當(dāng)OLT啟動(dòng)后，它會(huì)周期性的在本端口上廣播允許ONU接入的時(shí)隙等信息。ONU上電后，根據(jù)此信息發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求，OLT為其分配一個(gè)唯一邏輯鏈路標(biāo)識(shí)符(LLID)。

       在EPON下行方向上傳輸?shù)氖怯啥鄠€(gè)數(shù)據(jù)幀組成的連續(xù)信息流，每幀以統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方式攜帶多個(gè)長度可變的數(shù)據(jù)包。每個(gè)包的包頭中含有目的地ONU的標(biāo)識(shí)符，即前述ONU注冊(cè)時(shí)由OLT分配得到的邏輯鏈路標(biāo)識(shí)符。此外，有些包可能要傳輸給所有ONU(廣播)或者指定的一組ONU(組播)。下行信息流會(huì)傳輸?shù)矫恳粋€(gè)ONU,各ONU只接收屬于自己的數(shù)據(jù)包而丟棄其他的數(shù)據(jù)包。

       在EPON上行方向上，利用TDMA技術(shù)，各個(gè)ONU的上行數(shù)據(jù)包在OLT指定時(shí)隙內(nèi)通過無源光分路器進(jìn)入共用光纖，以TDM形式復(fù)用成連續(xù)信息流傳送到OLT。ONU在指定時(shí)隙內(nèi)可發(fā)送多個(gè)長度可變的數(shù)據(jù)包，其帶寬是由OLT配置的，若釆用動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整技術(shù)，則OLT根據(jù)指定的帶寬分配策略和各個(gè)ONU的狀態(tài)，給每一個(gè)ONU動(dòng)態(tài)分配帶寬。由于各個(gè)ONU只在各自的指定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包，不會(huì)發(fā)生碰撞，因此不需要帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）機(jī)制，從而可以充分利用帶寬。

3.EPON的關(guān)鍵技術(shù)