【正文】 而關(guān)于 EPON 系統(tǒng)還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究。然后淺談了 EPON 在組網(wǎng)方面的應(yīng)用，最后舉了 2 個(gè)具有代表性的實(shí)例來(lái)說(shuō)明 EPON 的技術(shù)應(yīng)用。隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，骨干網(wǎng)光纖化的大面積實(shí)現(xiàn)，目前城域網(wǎng)的帶寬可以達(dá)到幾十吉的水平，而用戶本地網(wǎng)的帶寬也可以達(dá)到幾十兆到幾百兆的水平。OLT 放置在網(wǎng)吧一條街所在的模塊局，在網(wǎng)吧一條街附近的光交接箱內(nèi)放置光分路器，ONU 放置在各網(wǎng)吧內(nèi)，通過(guò)少量的城域接入光纜實(shí)現(xiàn)了多個(gè)高帶寬需求的接入，取得了良好的效果。 邊遠(yuǎn)地區(qū) EPON 接入模式這種模式適用于各運(yùn)營(yíng)商的信息化村通接入，將 OLT 設(shè)置在接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)，光分路器放置在需要重點(diǎn)接入的區(qū)域，就可以在只占用2芯接入層光纜的情況下解決多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊的語(yǔ)音和信息化接入?？紤]到這種模式在用戶數(shù)較多時(shí)對(duì) ODN 骨干光纖的需求量較大且采用環(huán)型組網(wǎng)方式，建議 EPON 的 ODN 骨干光纖使用較大芯數(shù)光纜。此外，如果需要采用 EPON 的環(huán)路保護(hù)，則需要將從匯聚點(diǎn)引出的骨干光纖以成環(huán)方式建設(shè)。 EPON 在工業(yè)區(qū)接入中的應(yīng)用工業(yè)區(qū)一般均為企業(yè)用戶，建議將 ONU 設(shè)置在企業(yè)的接入機(jī)房，結(jié)合其內(nèi)部交換機(jī)完成各類業(yè)務(wù)的接入。采用這種方式建設(shè)，無(wú)論用戶數(shù)多或少，設(shè)備的利用率都是最大化的，但是用戶數(shù)較多時(shí)對(duì)接入光纜的需求量相對(duì)較大。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活地根據(jù)用戶需求的變化動(dòng)態(tài)分配帶寬；（5）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，只需增加 ONU 數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對(duì)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)，充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資；（6）EPON 具有同時(shí)傳輸 TDM、IP 數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中 TDM 和IP 數(shù)據(jù)采用 IEEE 以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以網(wǎng)管系統(tǒng)，來(lái)保證傳輸質(zhì)量。為了防止有的用戶對(duì)不屬于自己的信息采用逐個(gè)試探的方法進(jìn)行解密，所以要定期對(duì)密鑰進(jìn)行更新。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26圖 DBA 實(shí)現(xiàn)流程圖 安全性考慮 EPON 下行方向的數(shù)據(jù)采用廣播形式，每個(gè) ONU 都可以接收 OLT 發(fā)送給所有 ONU 的信息， 標(biāo)準(zhǔn)中為每個(gè)連接的 ONU 設(shè)定 LLID 值，每個(gè) ONU只能接收帶有屬于自己的 LLID 的數(shù)據(jù)包和廣播數(shù)據(jù)包，其余的數(shù)據(jù)包丟棄不再轉(zhuǎn)發(fā)。OLT 根據(jù)與該 ONU 簽署的服務(wù)等級(jí)協(xié)議（SLA）和該 ONU 的帶寬請(qǐng)求，利用特定的算法計(jì)算并給該 ONU 發(fā)布上行帶寬授權(quán)（Grant），以動(dòng)態(tài)控制每個(gè) ONU的上行帶寬。DBA 采用集中控制方式：所有的 ONU 的上行信息發(fā)送，都要向 OLT 申請(qǐng)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25帶寬，OLT 根據(jù) ONU 的請(qǐng)求按照一定的算法給予帶寬（時(shí)隙）占用授權(quán)，ONU根據(jù)分配的時(shí)隙發(fā)送信息。靜態(tài)帶寬分配方式的原理是 OLT 周期性為每個(gè) ONU 分配固定的時(shí)隙作為上行發(fā)送窗口。在 OAM 方面，EPON 標(biāo)準(zhǔn)中定義了遠(yuǎn)端故障指示，遠(yuǎn)端環(huán)回控制和鏈路監(jiān)視等基本的 OAM 功能，對(duì)于其它高級(jí)的 OAM 功能，則定義了豐富的廠商擴(kuò)展機(jī)制，讓廠商在具體的設(shè)備實(shí)現(xiàn)中自主增強(qiáng)各種 OAM 功能。 則 RTT=TAB 十 TCD=(T4Tl)(T3T2)=(T4TI)(T3T I )=T4T3，因此可以看出 OLT 只需將收到 REPORT 幀時(shí)的絕對(duì)時(shí)間 T4 減去收到 REPORT 幀中時(shí)間標(biāo)簽中的時(shí)間 T3 就可以得到 RTT 的值了。當(dāng) MPCP 消息從高層的 MAC 控制客戶端到達(dá) MAC 控制子層時(shí)，MPCP 用本地時(shí)間對(duì)消息標(biāo)以時(shí)戳（time stamp）。采用這種方法比隨機(jī)延遲時(shí)間的方法所需時(shí)間多，但是不需要增大注冊(cè)窗口，從而也不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的帶寬利用率 [14][15]。當(dāng) ONU 在發(fā)出 REGISTER REQ 的一段時(shí)間內(nèi)，如果沒有收到 OLT 發(fā)給自己的REGISTER，該 ONU 就認(rèn)為自己發(fā)送的 REGISTER REQ 與其它 ONU 發(fā)送的 REGISTER REQ 發(fā)生了沖突，從而自動(dòng)進(jìn)入沖突的處理算法。OLT 收到 REGISTER REQ 后：a)為該 ONU 分配 LLID，并將該 LLID 與其 MAC 地址綁定；b)記錄 ONU 參數(shù)并作相應(yīng)處理；c)發(fā)送 REGISTER 消息通知 ONU 登錄是否成功，返回 LLID 等參數(shù)，并回應(yīng) ONU 的性能參數(shù)；（4）OLT 向 ONU 發(fā)標(biāo)準(zhǔn) GATE，授權(quán) ONU 回復(fù) REGISTER ACK；（5）ONU 在 GATE 所授權(quán)的窗口內(nèi)回應(yīng) REGISTER ACK 。此外還可以通過(guò)該過(guò)程實(shí)現(xiàn)重新登錄（Reregister）和注銷（Deregister ）。所以在 ONU 沒有數(shù)據(jù)申請(qǐng)時(shí)，也要向其發(fā)送一個(gè)空授權(quán)（窗口的 Length 僅夠 ONU 發(fā)送下一個(gè)的 REPORT幀，不附帶任何其他上行數(shù)據(jù)）。ONU 在傳送窗口內(nèi)除了發(fā)送一般數(shù)據(jù)也會(huì)向 OLT 發(fā)送命令數(shù)據(jù) REPORT 消息，向 OLT 報(bào)告本地還有多少數(shù)據(jù)等待下次發(fā)送。這里需要注意的是:授權(quán) GATE 只是一個(gè)控制命令，是 OLT 用來(lái)告訴 ONU 什么時(shí)候可以上傳數(shù)據(jù)而發(fā)送的一個(gè)消息。DISCOVERY 過(guò)程使 OLT 可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并注冊(cè) ONU。EPON 的上行線路速率是 ，因?yàn)椴捎昧?8B/10B 線路編碼，每 10bit中有 8bit 有效數(shù)據(jù)，所有其有效上行傳輸總帶寬為 1Gbit/s，即 1000Mbit/s。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19表 MPCP 協(xié)議中各種控制幀的操作碼從系統(tǒng)上行傳輸總帶寬中減去各種系統(tǒng)運(yùn)行開銷就是上行可用帶寬。控制幀的一般結(jié)構(gòu)如表 所示 [13]。MPCP 在已有的 Ether 控制幀的基礎(chǔ)上又定義了 5 個(gè)控制幀，以實(shí)現(xiàn)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18EPON 系統(tǒng)的啟動(dòng)注冊(cè)、時(shí)間同步、時(shí)隙分配等功能。一個(gè) P2MP 的 PON 結(jié)構(gòu)由一個(gè) OLT 和多個(gè) ONU組成，結(jié)構(gòu)中的每個(gè) ONU 包含一個(gè) MPCP 實(shí)例，用于和位于 OLT 的 MPCP 實(shí)例通信。從 EPON 的功能劃分可以看出，EPON 中較為復(fù)雜的功能主要集中于 OLT，而 ONU 的功能較為簡(jiǎn)單，這主要是為了盡量降低用戶端設(shè)備的成本 [7]。它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。同樣也提供光物理接口，實(shí)現(xiàn)光/電、電/光的轉(zhuǎn)換以及上行數(shù)據(jù)的突發(fā)接收和下行數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送。2. OLT 的功能OLT 是整個(gè) EPON 系統(tǒng)的核心部件，既是一個(gè)交換機(jī)或路由器，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)。ONU 的網(wǎng)絡(luò)側(cè)是光接口而用戶側(cè)是電接口，因此 ONU 需要提供一系列光物理接口，實(shí)現(xiàn)光/電、電/光的轉(zhuǎn)換以及上行數(shù)據(jù)的突發(fā)發(fā)送和下行數(shù)據(jù)的連續(xù)接收，還要完成對(duì)語(yǔ)聲信號(hào)的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、復(fù)用、信令處理和維護(hù)管理功能。由于 EFM 工作組的目的是以盡量小的協(xié)議改動(dòng)將以太網(wǎng)引入接入網(wǎng)范疇，武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14目前暫定的協(xié)議分層（圖 ）與千兆以太網(wǎng)的協(xié)議分層相比，物理層定義幾乎相同（主要改動(dòng)是增加功率控制功能） ，主要的區(qū)別是在數(shù)據(jù)鏈路層增加了兩個(gè)子層：多點(diǎn)接入子層和以太網(wǎng)仿真/安全子層。ONU 提供客戶的數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)與 PON 間的接口。OLT 可提供各種廣域網(wǎng)接口，可與 DCS、話音網(wǎng)關(guān)、IP 路由器等設(shè)備相連：還可提供多個(gè)吉比特以太網(wǎng)和 10吉比特以太網(wǎng)接口，提供第二層和第三層的交換與路由功能，OLT 根據(jù)需要配置多塊 OLC（光線路卡） 。 ODN 在一個(gè) OLT 和一個(gè)或多個(gè) OUN 間提供一條或多條光通道，每個(gè)光通道被限制在一個(gè)特定波長(zhǎng)窗口內(nèi)。圖 EPON 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 參考模型以太網(wǎng)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（EPON）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹型，參考結(jié)構(gòu)如圖 所示。其中 OLT 設(shè)備位于中心局端（Center Office，CO ），充當(dāng)交換機(jī)和路由器的角色。對(duì)模擬的 CATV 業(yè)務(wù)，EPON 采用增加一個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行承載。就是在普通的以太網(wǎng)設(shè)備上，也可以使用各種標(biāo)準(zhǔn)的 PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge To Edge）設(shè)備提供跨網(wǎng)段、端到端的、透明的傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn) TDM 通道。這反而又大大促進(jìn)了 EPON 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，僅其一家的采購(gòu)規(guī)模就足以拉低 EPON 光模塊的價(jià)格。目前 EPON 的第三代芯片的價(jià)格并不比前兩代芯片價(jià)格高（甚至還有下降的趨勢(shì)），功能卻不可同日而語(yǔ)。而價(jià)格方面，國(guó)內(nèi)廠商占優(yōu)。提供 EPON 系統(tǒng)的最初都是一些新興專業(yè)廠商，如 Alloptic 和 Salira。EPON 光收發(fā)模塊的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)完整并開始與 EPON 系統(tǒng)的發(fā)展互相推動(dòng)，二者開始步入良性循環(huán)的軌道；ONU 模塊的價(jià)格從最初的 200 美元以上下降到目前不足 50 美元，價(jià)格水平已經(jīng)和普通的千兆以太網(wǎng)光模塊相當(dāng)。以這種芯片為核心，只需要增加少數(shù)的外圍器件（如模塊和接口電路）就可以構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，某些廠商提供的 ONU 參考設(shè)計(jì)，面積只有手掌一半那么大。采用 1Gbps 雙向?qū)ΨQ數(shù)據(jù)速率，傳輸距離為 10km 和20km 兩種物理層規(guī)范，采用 WDM 方式實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。最理想的接入方式應(yīng)該是 WDMA 方式，即：每一個(gè) ONU 占用一個(gè)波長(zhǎng)，OLT 根據(jù)波長(zhǎng)的不同來(lái)區(qū)別 ONU，但由于可調(diào)光收發(fā)器成本較高，WDMA 方式使 EPON 的管理較為復(fù)雜；隨機(jī)接入的CSMA/CD 協(xié)議的帶寬利用率太低，網(wǎng)絡(luò)跨距受協(xié)議限制，且無(wú)法支持 QOS 應(yīng)用：CDMA 中存在多址干擾、光正交碼有限和擴(kuò)頻帶寬遠(yuǎn)大于用戶數(shù)據(jù)帶寬等問(wèn)題。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)到達(dá)該 ONU 時(shí)，它接收給他的包，擯棄那些給其它 ONU 的包。圖 表達(dá) EPON 系統(tǒng)采用 WDM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。這時(shí) IP 數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)是最好的，因?yàn)?IP 數(shù)據(jù)的平均包長(zhǎng)為 5001200 字節(jié)。實(shí)際上，在 2022 年 1 月左右 EFMA 提出 EPON 概念的同時(shí)，F(xiàn)SAN 也開始進(jìn)行1Gbit/s 以上的 PONGPON 標(biāo)準(zhǔn)的研究。2022 年底，一些設(shè)備制造商成立了第一英里以太網(wǎng)聯(lián)盟（EFMA）,提出基于以太網(wǎng)的 PON 概念—EPON,并促成 IEEE 在 2022 年成立第一英里以太網(wǎng)（EFM）小組，開始正式研究包括 。 1998 年，ITUT 以155Mbit/s ATM 技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)布了 系列 APON（ATM PON）標(biāo)準(zhǔn)。第 4 章闡述了 EPON 的組網(wǎng)應(yīng)用以及淺談了 EPON 的組網(wǎng)實(shí)例。在適當(dāng)?shù)膱?chǎng)合，適時(shí)地采用 EPON 系統(tǒng)，無(wú)論對(duì)于原有的運(yùn)營(yíng)商還是新興的運(yùn)營(yíng)商，都將是一個(gè)明智的選擇。另外，今年我國(guó)在武漢、杭州、北京、綿陽(yáng)等許多城市己經(jīng)開始大量使用 EPON 系統(tǒng)。該技術(shù)充分利用光網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)源光分/合路器的特點(diǎn)，降低了運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備成本、運(yùn)維成本，并為用戶提供更快更穩(wěn)定的寬帶網(wǎng)絡(luò)。把 ONU 集成到 DSLAM（Digital Subscriber Line Access Multiplexer），數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器 )，使用 EPON 能使 DSL 突破傳統(tǒng)的距離，從而增加約 50%的用戶， DSL 可以到達(dá)的范圍和其潛在的用戶群都會(huì)增加。FTTB/FTTC+DSL， FTTB/FTTC+LAN 都是不錯(cuò)的選擇。如何把 EPON 作為一項(xiàng)技術(shù)推廣開去，應(yīng)用到終端用戶上，成為各大廠商最關(guān)心的問(wèn)題。2022 年 6 月 27 日，IEEE 己經(jīng)正式推出了關(guān)于 EPON 系統(tǒng)的 ah 協(xié)議。（7）高的接入可靠性：整個(gè)光傳輸通道為光纖和無(wú)源光器件，可以有效避免電磁干擾和雷電的影響，保證信號(hào)傳輸質(zhì)量。（5）高帶寬：由于 EPON 采用復(fù)用技術(shù)，能夠提供高達(dá) 1 Gbps 的上下行帶寬。另外，由于光電子器件的成本不斷降低，EPON 的接入成本已可與ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對(duì)稱數(shù)字用戶線路）、 Cable Modem（電纜調(diào)制解調(diào)器）相比，特別是目前光纖的價(jià)格比電纜還低，這些條件成為 FTTH 發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)，以太網(wǎng)的相關(guān)器件、設(shè)備價(jià)格低廉。EPON 采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，無(wú)源光纖傳輸方式，比其他接入技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 [2]：（1）與現(xiàn)在以太網(wǎng)的兼容性：以太網(wǎng)技術(shù)是迄今為止最成功和成熟的局域網(wǎng)技術(shù)。然而，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，ATM 技術(shù)暴露出低效率、協(xié)議復(fù)雜且成本過(guò)高等缺點(diǎn)，并未得到大規(guī)模的