【文章內(nèi)容簡介】 特性 EPON 媒質(zhì)的性質(zhì)是共享媒質(zhì)和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。在下行方向，擁有共享媒質(zhì)的連接性，而在上行方向其行為特性就如同點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。 下行方向： olt 發(fā)出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報經(jīng)過一個 1:n 的無源光分路器或幾級分路器傳送到每一個 ONU。 N 的典型取值在 4～ 64 之間（由可用的光功率預(yù)算所限制）。這種行為特征與共享媒質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相同。在下行方向，因為以太網(wǎng)具有廣播特性，與 EPON 結(jié)構(gòu)和匹配： OLT 廣播數(shù)據(jù)包，目的 ONU有選擇 的提取。 上行方向：由于無源光合路器的方向特性，任何一個 ONU 發(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達(dá) OLT，而不能到達(dá)其他的 ONU。 EPON 在上行方向上的行為特點(diǎn)與點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)相同。但是，不同于一個真正的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，在 EPON中，所有的 ONU 都屬于同一個沖突域 ―― 來自不同的 ONU 的數(shù)據(jù)包如果同時傳輸依然可能會沖突。因此在上行方向， EPON 需要采用某種仲裁機(jī)制來避免數(shù)據(jù)沖突。 2． 2 EPON 的 協(xié)議 棧 ? OAM 層： 使用 OAM 協(xié)議數(shù)據(jù)單元，管理、測試和診斷已激活 OAM 功能的鏈路；定義了 EPON 各種告警事件和控制處理 ? 多點(diǎn) MAC 控制： 使用 MPCP（多點(diǎn)控制協(xié)議），實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的 MAC 控制；實(shí)現(xiàn)在不同的 ONU 中分配上行資源、在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)和注冊 ONU、允許DBA 調(diào)度 ? MAC： 實(shí)現(xiàn)對 Media 的控制； ? RS： 調(diào)和子層，為 EPON 擴(kuò)展了字節(jié)定義，調(diào)和多種數(shù)據(jù)鏈路層能夠使用統(tǒng)一的物理層接口； ? PCS： 物理編碼子層，支持在點(diǎn)對多點(diǎn)物理介質(zhì)中的突發(fā)模式 ＋ 支持 FEC算法； ? FEC： 使用二進(jìn)制運(yùn)算（例如 Galois 算法），附加一定的糾錯碼用于在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗和糾錯； ? PMA： 物理媒質(zhì)附加子層，支持 P2MP 功能，實(shí)現(xiàn) PMD 的擴(kuò)展； ? PMD： 物理媒質(zhì)相關(guān)子層（使用 1000BASEPX 接口） PMD 子層定義了EPON 兼容器件的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn) PMD 服務(wù)接口和 MDI 接口之間的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。 圖 2－ 1 EPON 的協(xié)議棧 2． 3 EPON 的 主要技術(shù)特點(diǎn) 1． 多業(yè)務(wù)接入功能 EPON 主要由 3 個部分構(gòu)成：光線路終端 (0LT)、光分配網(wǎng) (0DN)和 光網(wǎng)絡(luò)單元 (0NU)。其中， OLT 位于局端， ONU 位于用戶端， ODN 由無源分 光器件 和光纖線路構(gòu)成。 OLT 可提供各種廣域 網(wǎng) 接口 ，可與上連的 IP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連；可提供千兆以太網(wǎng)接口，并能提供 IP 網(wǎng)絡(luò)二、三層的交換與路由功能。 ONU 提供給用戶數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)接口。目前多個廠家的設(shè)備已能提供給用戶以太網(wǎng)接口和 2M 接口等。 與基于 SDH 的接入方式相比， EPON 全程采用 IP 包的形式傳送，不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。在目前用戶業(yè)務(wù)以固定電話為主的應(yīng)用情況下，對于 2M 電路接口，把 E1 電路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)封裝成標(biāo)準(zhǔn)的 IP 包，與承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的 IP 包統(tǒng)一在 EPON中傳輸，這也正是 EPON 的特色。由于 E1 over IP 不能完全保證 TDM 業(yè)務(wù)的 QoS要求， EPON 傳輸幀中除以 E1 以太網(wǎng)之間的適配封裝、 E1 信號同步定時外，還采用動態(tài)帶寬分配控制來加以保證。 2． 業(yè)務(wù)的 QoS 保障 影響傳統(tǒng) TDM 業(yè)務(wù)在 EPON 中傳輸?shù)闹饕阅苤笜?biāo)是延時和丟幀率。無論 EPON 的上行信道還是下行信道都不會發(fā)生丟幀，因此， EPON 所要考慮的重點(diǎn)是保證面向連接業(yè)務(wù)的低延時。低延時通過 EPON 的 DBA 算法 和時隙劃分的 “低顆粒度 ”(Tin Granularity)來保障。 端到端的 QoS 支持可由現(xiàn)存的 IP 網(wǎng) 絡(luò) 中 如 虛 擬 局域網(wǎng)(VLAN)()、 IPVPN、多協(xié)議標(biāo)簽交換 (MPLS)、支持業(yè)務(wù)等級區(qū)分等來實(shí)現(xiàn)，其中為不同服務(wù)質(zhì)量要求的信號設(shè)置不同優(yōu)先級，以保證信息包按預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級傳遞。支持業(yè)務(wù)等級區(qū)分已被多數(shù)廠家應(yīng)用于其 EPON產(chǎn)品中作為其 QoS 協(xié)議。技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案是：在 EPON 的下行信道上， OLT 建立8 種業(yè)務(wù)隊列，不同的隊列采用不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式；在上行信道上， ONU 建立 8種業(yè)務(wù)端口隊列，既要區(qū)分業(yè)務(wù)又要區(qū)分不同用戶的服務(wù)等級 。 3． 網(wǎng)絡(luò)和信息的安全 EPON 中 OLT 至 ONU 的傳輸 是以廣播方式傳遞的，每個 ONU 能接收到所有的下行數(shù)據(jù)。 標(biāo)準(zhǔn)中為每個連接設(shè)定 LLID 邏輯鏈路標(biāo)識，每個 ONU只能接收帶有屬于自己的 LLID 的數(shù)據(jù)包，其余的數(shù)據(jù)包丟棄不再轉(zhuǎn)發(fā)。因為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀中用戶可以不管 LLID 而獲取非本 ONU 的信息，信息的保密性受到威脅。為保證每個 ONU 數(shù)據(jù)的保密性，需要在下行方向?qū)γ總€ ONU 的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密算法；而 ONU 至 OLT 是 TDMA 方式共享以太網(wǎng)通道，上行方向同樣 也存在非法的用戶通過數(shù)據(jù)通道偽造以太幀來進(jìn)行破壞，為了保證系統(tǒng)的安全性，需要對 MAC 控制幀和 OAM 幀進(jìn)行加 密。目前生產(chǎn)廠家以 128 位 AES 加密技術(shù)或 ACL 功能或攪動加密來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性。 2． 4 EPON 在 HFC 中的應(yīng)用 圖 2－ 2 EPON 在 HFC 的應(yīng)用 一般在 HFC 網(wǎng)絡(luò)中 ,光發(fā)射機(jī)選擇 1310nm 或者 1550nm。要采用 EPON技術(shù)在同一光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)、圖像，乃至聲音， HFC 必須選用 1550nm波長。通過 波分復(fù)用（ WDM）的方式與 EPON 的 OLT 合成于一根光纖。經(jīng)過分路，光纖傳輸送到 ONU 前的解波分復(fù)用，還原成 1550nm信號給 CATV光接收機(jī)，其他信號接到 ONU，完成寬帶數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。 由于 HFC 網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)與 EPON 十分相似；因此，在 HFC網(wǎng)絡(luò)中采用 EPON，只需在原來的光纖網(wǎng)絡(luò)上做簡單的配置，可在較短時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的疊加。同時 HFC 基本上采用 FC/APC 連接器，反射損耗大于60dB；而 EPON 網(wǎng)絡(luò)對光的反射比較敏感，一般要求 APC 連接器。 三個波長 EPON 中也可以采用 DWDM 設(shè)計。這種 設(shè)計采用光纖中 1490nm下行、 1310nm 上行。 1550nm 窗口（ 1530nm 到 1565nm）允許 DWDM 信道在 PON 中透明傳輸，增加 VOD、數(shù)字視頻和帶寬等功能。 EPON 采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)、點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 HFC 目前是最經(jīng)濟(jì)的 CATV 信號傳輸接入方式，它的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與 EPON 十分相似。 EPON 技術(shù)和 HFC 技術(shù)的結(jié)合，無疑給廣電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上擴(kuò)展新的寬帶數(shù)據(jù)接入功能、迅速占領(lǐng)寬帶接入市場提供了機(jī)會。 第三 章 GPON 3． 1GPON 的簡介 1． 什么是 GPON GPON（ GigabitCapablePassiveOpticalNetwork，千兆無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是無源光網(wǎng)絡(luò)（ PON）家族中一個重要的技術(shù)分支，其它類似技術(shù)包括APON/BPON 和 EPON 技術(shù)等。 GPON 是當(dāng)前和未來 2 到 3 年內(nèi)最受關(guān)注的光接入技術(shù)之一。 GPON 的概念最早由 FSAN（ FullServiceAccessNetwork，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)聯(lián)盟）在 20xx 年提出，在此之前， FSAN/ITU 還提出并標(biāo)準(zhǔn)化了 APON/BPON技術(shù)（ ITUT 系列標(biāo)準(zhǔn)）， IEEE 也已經(jīng)開始 EPON 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作并很快于 20xx 年正式發(fā)布 IEEE ，這標(biāo)志著 EPON 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的完成。FSAN/ITU推出 GPON 技術(shù)的最大原因是由于網(wǎng)絡(luò) IP 化進(jìn)程加速和 ATM 技術(shù)的逐步萎縮導(dǎo)致之前基于 ATM 技術(shù)的 APON/BPON 技術(shù)在商用化和實(shí)用化方面嚴(yán)重受阻，迫切需要一種高傳輸速率、適宜 IP 業(yè)務(wù)承載同時具有綜合業(yè)務(wù)接入能力的光接入技術(shù)出現(xiàn)。在這樣的背景下， FSAN/ITU 以 APON 標(biāo)準(zhǔn)為基本框架，重新設(shè)計了新的物理層傳輸速率和 TC 層，推出了新的 GPON 技術(shù)和標(biāo) 準(zhǔn)。 2． GPON 的系統(tǒng)構(gòu)成 和其它 PON 技術(shù)類似， GPON 也是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無源光接入技術(shù)，由局側(cè)的 OLT（ OpticalLineTerminal，光線路終端）、用戶側(cè)的 ONU（ OpticalNetwork Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）以及 ODN（ Optical Distribution Network，光分配網(wǎng)絡(luò)）組成。所謂 “無源 ”，是指 ODN 中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光纖和光分 /合路器（ Splitter）等無源光器件組成，沒有昂貴的有源電子設(shè)備。 GPON 在下行方向（ OLT 到 ONU）采用 TDM 廣播方式、上行方向（ ONU到 OLT）采用 TDMA（時分多址接入）方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中典型結(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)。 GPON 系統(tǒng)要求 OLT 和 ONU 之間 的光傳輸系統(tǒng)使用符合 標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖，上下行一般采用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)單纖雙向的上下行傳輸，上行使用 1260nm～ 1360nm 波長，下行使用1480nm～ 1500nm 波長。此外， GPON 系統(tǒng)還可以采用第三波長方式（ 1540nm～1560nm 波長）實(shí)現(xiàn) CATV 業(yè)務(wù)的承載。 GPON 系統(tǒng)的 ONU/ONT（ ONT 是用于 FTTH 并具有用戶端口功能的 ONU）可放置在交接箱、樓宇 /分線盒、公司 /辦公室和家庭等不同的位置，形成 FTTCab（光纖到交接箱）、 FTTB/C（光纖到樓宇 /分線盒）、 FTTO（光纖到辦公室）和FTTH（光纖到家庭用戶）等不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 圖 3－ 1 GPON 的協(xié)議棧 3． 2GPON 技術(shù) GPON 的特點(diǎn) ： (1)前所未有的高帶寬。 GPON 速率高達(dá) ／ s，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網(wǎng)絡(luò)日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適