EPON技术简介
1、PON技术发展
光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。1983年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON 是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。
图1 PON的两个主要标准体系
APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。
为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps 对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps速率的EPON 系统也常被称为GEPON。100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。
EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbps以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU)与光线路终端(OLT)之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工以太技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802.1p来提供与APON/GPON类似的QoS。
在EFMA提出EPON概念的同时，FSAN又提出了GPON，FSAN与ITU对其进行了标准化，其技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP（通用成帧规程）对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.25Gbps和2.5Gbps下行速率，和155M、622M、1.25Gbps、2.5Gbps几种上行速率，并具有较强的OAM功能。如果不考虑EPON可以看得到的不久将提升到10Gbps速率（10G以太网已经成熟），当前在高速率和支持多业务方面，GPON有优势，但技术的复杂和成本目前要高于EPON，产品的成熟性也逊于EPON。
光纤接入从90年代初就走上了舞台，总的说来是一种“说得多，做得少”的技术。PON 系统无疑是其中佼佼者，EPON与GPON，两种技术各有千秋，无论是EPON技术还是GPON技术，其应用在很大程度上决定于光纤接入成本的快速降低和业务需求，而价格则是最核心因素，ADSL的发展就充分证明了这一点。
实现全光纤的FTTH是宽带接入的发展方向，但是实现全部的光纤接入，需要一个过程。设备、光纤、工程成本和应用的业务需求，都是其广泛推广与使用的关键因素。第一步从FTTB开始，充分利用PON的技术，和现有的以太网的优势（成本底、使用广），然后逐步过渡到FTTH是一条比较合理的选择。
2、EPON的基本原理
与其它PON技术一样，EPON技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。
图2 EPON原理
EPON的系统结构如图2所示。一个典型的Ethernet over PON系统由OLT、ONU、POS 组成。OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，ONU（Optical Network Unit）放在用户设备端附近或与其合为一体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行数据。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，下行波长：1490nm，另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长，来传递模拟电视信号）。
OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口（PON接口）。根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个1 Gbps和10Gbps的以太接口，可以支持WDM传输。OLT还支持ATM、FR以及OC3／12／48／192等速率的SONET的连接。如果需要支持传统的TDM话音，普通电话线（POTS）和其他类型的TDM 通信（T1／E1）可以被复用连接到出接口，OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoS／SLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。OLT根据需要可以配置多块OLC（Optical Line Card），OLC与多个ONU通过POS（无源分光器）连接，POS 是一个简单设备，它不需要电源，可以置于相对宽松的环境中，一般一个POS的分光比为8、16、32、64，并可以多级连接，一个OLT PON端口下最多可以连接的ONU数量与设备密切相关，一般是固定的。在EPON中系统，OLT到ONU间的距离最大可达20km。
在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT，采用广播方式，通过ODN中的1：N无源分光器分配到PON上的所有ONU单元。在上行方向，来自各个ONU的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1：N无源分光器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端OLT接收端。
根据ONU在所处位置的不同，EPON的应用模式又可分为FTTC（光纤到路边）、FTTB（光纤到大楼）、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家(FTTH)等多种类型。
在FTTC结构中，ONU放置在路边或电线杆的分线盒边，从ONU到各个用户之间采用双绞线铜缆；传送宽带图像业务，则采用同轴电缆。FTTC的主要特点之一是到用户家里面部分仍可采用现有的铜缆设施，可以推迟入户的光纤投资。从目前来看，FTTC在提供2 Mbps 以下窄带业务时是OAN（称光纤接入网）中最现实、最经济的方案，但如需提供窄带与宽带的综合业务,则这一结构不甚理想。
在FTTB结构中，ONU被直接放到楼内，光纤到大楼后可以采用ADSL、Cable、LAN，即FTTB+ADSL、FTTB+Cable和FTTB+LAN等方式接入用户家中。FTTB与FTTC相比，光纤化程度进一步提高，因而更适用于高密度以及需提供窄带和宽带综合业务的用户区。FTTO和FTTH结构均在路边设置无源分光器，并将ONU移至用户的办公室或家中，是真正全透明的光纤网络，它们不受任何传输制式、带宽、波长和传输技术的约束，是光纤接入网络发展的理想模式和长远目标。
3、EPON的技术优点
EPON的优点主要表现在：
◆相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需电源，没有
电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；EPON 系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；
EPON系统是面向未来的技术，大多数EPON系统都是一个多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。
◆提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbps的带宽，并且随着以太
技术的发展可以升级到10Gbps。
◆服务范围大，EPON作为一种点到多点网络，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服
务大量终端用户。
◆带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通
过DBA(动态带宽算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS。
4、EPON的传输原理
EPON与APON最大的区别是EPON根据IEEE802.3协议，包长可变至1518字节传送数据，而APON根据ATM协议，按照固定长度53个字节包来传送数据，其中48个字节负荷，5个字节开销。这种差别意味着APON运载IP协议的数据效率低且困难。用APON传送IP业务，数据包被分成每48个字节一组，然后在每一组前附加上5个字节开销。这个过程耗时且复杂，也给OLT和ONU增加了额外的成本。此外，每一48个字节段就要浪费5个字节，造成沉重的开销，即所谓的ATM包的税头。相反，以太网传送IP流量，相对于ATM开销急剧下降。
EPON从OLT到多个ONU下行传输数据和从多个ONU到OLT上行数据传输是十分不同的。所采取的不同的上行/下行技术分别如图3所示：
图3 EPON上行/下行技术
当OLT启动后，它会周期性的在本端口上广播允许接入的时隙等信息。ONU上电后，根据OLT广播的允许接入信息，主动发起注册请求，OLT通过对ONU的认证（本过程可选），允许ONU接入，并给请求注册的ONU分配一个本OLT端口唯一的一个逻辑链路标识（LLID）。
图4 上下行传输原理
数据从OLT到多个ONU以广播式下行（时分复用技术TDM），根据IEEE802.3ah协议，每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定ONU的逻辑链路标识（LLID），该标识表明本数据帧是给ONU（ONU1、ONU2、ONU3......ONUn）中的唯一一个。另外，部分数据帧可以是给所有的ONU（广播式）或者特殊的一组ONU（组播），在图3的组网结构下，在分光器处，流量分成独立的三组信号，每一组载到所有ONU的信号。当数据信号到达ONU时，ONU 根据LLID，在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它ONU的数据帧。举例，图3中，ONU1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。
对于上行，采用时分多址接入技术（TDMA）分时隙给ONU传输上行流量。当ONU在注册时成功后，OLT会根据系统的配置，给ONU分配特定的带宽，（在采用动态带宽调整时，OLT 会根据指定的带宽分配策略和各个ONU的状态报告，动态的给每一个ONU分配带宽，动态带宽调整的进一步说明见后面章节）。带宽对于PON层面来说，就是多少可以传输数据的基本时隙，每一个基本时隙单位时间长度为16ns。在一个OLT端口（PON端口）下面，所有的ONU 与OLT PON端口之间时钟是严格同步的，每一个ONU只能够在OLT给他分配的时刻上面开始，用分配给它的时隙长度传输数据。通过时隙分配和时延补偿，确保多个ONU的数据信号耦合到一根光纤时，各个ONU的上行包不会互相干扰。
对于安全性的考虑。上行方向，ONU不能直接接收到其它ONU上行的信号，所以ONU之间的通信，都必须通过OLT，在OLT可以设置允许和禁止ONU之间的通信，在缺省状态下是禁止的，所以安全方面不存在问题。对于下行方向，由于EPON网络，下行是采用广播方式传输数据，为了保障信息的安全，从几个方面进行保障：
所有的ONU接入的时候，系统可以对ONU进行认证，认证信息，可以是ONU的一个唯一
标识（如MAC地址或者是预先写入ONU的一个序列号），只有通过认证的ONU，系统才允许其接入。
对于给特定ONU的数据帧，其它的ONU在物理层上，也会收到数据，在收到数据帧后，首先会比较LLID（处于数据帧的头部）是不是自己的，如果不是，就直接丢弃，数据不会上二层，这是在芯片层实现的功能，对于ONU的上层用户，如果想窃听到其它ONU 的信息，除非自己去修改芯片的实现。
加密，对于每一对ONU与OLT之间，可以启用128位的AES加密。各个ONU的密钥是不同的。
VLAN隔离：通过VLAN方式，将不同的用户群、或者不同的业务限制在不同的VLAN，保障相互之间的信息隔离。
EPON技术详解 1、EPON技术简介EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah（2005年并入IEEE 802.3-2005标准）。在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理（OAM）机制，以实现必要的运行管理和维护功能。EPON系统的协议参考模型如图1所示。 图1 EPON系统的协议参考模型在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术（下行1490 nm，上行1310 nm）实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km 和20 km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率（线路速率为1.25 Gbit/s）。在数据链路层，多点MAC控制协议（MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID（LLID=0xFF）作为单拷贝广播（SCB）信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。此外，IEEE 802.3-2005还定义了特定的机构扩展机制，以实现对OAM功能的扩展，并用于其他链路层或高层应用的远程管理和控制。相对于BPON和GPON，EPON协议简单，对光收发模块技术指标要求低，因此系统成本较低。另外，它继承了以太网的可扩展性强、对IP数据业务适配效率高等优点，同时支持高速Internet接入、语音、IPTV、TDM专线甚至CATV等多种业务综合接入，并具有很好的QoS保证和组播业务支持能力，是目前建设高质量接入网的重要备选技术之一。2、EPON技术现状自EFMA（Ethernet First Mile Alliance，第一公里以太网联盟）在2004
EPON技术发展 摘要：宽带增值业务的推广，使用户对带宽的需求由原来的几兆变为几兆甚至几十兆。光纤作为传输高速率，大容量，多业务的最佳媒质，是新一代接入网的最好介质，而EPON技术是现阶段光纤接入网建设的最主流成熟的技术。 关键词：宽带接入；点到多点；EPON；ONU；OLT 中图分类号：TN915 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-02 The Development of EPON Technology Tang Guichen （China Tietong Baishan Branch,Baishan134300,China） Abstract:The promotion of broadband value-added services made it possible of transfer date from a few megabytes to even tens of megabytes.High-speed optical fiber transmissions have good characteristics on large capacity,multi-media business.It may be the best material on new generation transmissions methods.EPON technology became most mature technology mainstream nowadays. Keywords:Broadband;Access-to-multipoint;EPON;ONU;OLT 一、无源光纤网络的发展过程
PON系统简介交流材料
汇报人: 徐继晖
湖北邮电规划设计有限公司 2007年12月
目
录
1
PON 技术原理 2 3 4 EPON关键技术 EPON系统网元 商用EPON设备简介
2
PON技术的含义
PON技术是一种宽带接入网技术
PON ODN Splitter
Passive Optical Network 无源光网络 Optical Distribution Network 光配线网 光分路器
无源光网络 (PON) 无源光网络 (PON) 指光配线网 (ODN) 不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路 指光配线网 (ODN) 不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路 器 (Splitter) 等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。 器 (Splitter) 等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。 是一种点到多点的光纤接入技术。 是一种点到多点的光纤接入技术。 本质特征 本质特征 光配线网 (ODN) 全部由无源光器件组成。 光配线网 (ODN) 全部由无源光器件组成。 3
PON的技术种类
点对多点光纤接入技术 点对多点光纤接入技术— —PON PON技术发展 技术发展
相同的拓扑——无源P2MP
APON z ITU-T标准化 标准已经成熟； z ATM技术； z目前提供的接入速率 相对较低，业务提供 能力有限，没有得到 市场认可。
EPON z IEEE EFM工作组 标准化，编号 802.3ah； z 以太网封装； z 标准完善； z 产品开始在市场上 迅速应用。
GPON z FSAN提出，ITU-T 标准化； z ATM、GEM封装； z 标准较完善； z 支持厂家较少。
协议不同
各种 各种PON PON技术的主要差异在于采用了不同的二层技术 技术的主要差异在于采用了不同的二层技术 4
H3C EPON技术白皮书 H3C EPON技术白皮书 关键词： FTTH FTTB FTTx EPON 技术白皮书 摘要：本文献是关于EPON技术的介绍说明型文档，目的在于说明EPON 是一个什么技术、解决了什么问题。对EPON中的技术细节进行简单描述， 可以帮助你了解EPON这种接入技术的特点。 缩略语：
目录 1 EPON技术介绍 1.1 PON技术发展 1.2 EPON的基本原理 1.3 EPON的技术优点 1.4 EPON的传输原理 2 EPON协议和关键技术介绍 2.1 EPON协议栈介绍 2.1.1 EPON的层次模型 2.1.2 MPCP子层 2.1.3 EPON的物理层（RS子层、PCS子层、PMA子层、PDM子层）2.2 EPON关键技术 2.2.1 EPON数据链路层的关键技术 2.2.2 EPON的QoS问题
1 EPON技术介绍 1.1 PON技术发展 光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON 的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。 图1 PON的两个主要标准体系 APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON 技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON 可以支持1.25Gbps对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps速率的EPON系统也常被称为GEPON。100M的EPON 与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。 EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的
E P O N技术及工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
EPON技术工作原理及应用 1.1 PON技术发展 光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。 图1 PON的两个主要标准体系 APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps速率的EPON系统也常被称为GEPON。100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。 EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入
什么是EPON技术 EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM（Time Division Multipexing）时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式提供多种综合业务的宽带接入技术。 EPON的主要特点包括以下几个方面：成本低、维护简单、容易扩展、易于升级，提供非常高的带宽，服务范围大，带宽分配灵活。 EPON的关键技术主要包括以下几个方面。 测距。因为EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信息传送。各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的。OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU 调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。目前一般使用比较成熟的、数字计时技术的带内开窗测距法。突发接收。由于EPON上行用TDMA方式，对于OLT来讲，存在多个信号源（ONU）。ONU与OLT之间的距离不同以及线路特性差异将导致各ONU的发送功率相同，OLT接收时却各不相同，这就要求OLT接收机能实现突发接收功能。为了防止数据时域碰撞，必须采用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步，使数据包按DBA算法的确定时隙到达。 带宽分配。上行信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的，带宽则根据ONU的需要，由OLT分配。各个ONU收集来自用户的信息并高速向OLT发送数据，不同的ONU发送的数据占用不同的时隙，提高上行带宽的利用率。根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽，在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本，最有效地利用网络资源。 时钟提取。对于系统的高速率，快速同步是必须解决的核心问题。而其中ONU和OLT以及上下行比特码的时钟一致是其中的关键，目前一般都采用PLL（PhaseLockedLoop）从下行信号中提取时钟，利用帧同步字检测方式实现帧同步。 同步接收。EPON是一个网同步系统，需要实现OLT与ONU之间的快速同步。各个ONU与OLT都需要有一个同步接收的问题，否则一旦发生bit错位或者相位突变，数据接收错误不但影响到数据严重丢失、重传不断，还有可能导致网络拥塞和瘫痪。 传输质量。传输话音和视频业务时要求延时既恒定又很小，延时抖动也要小。一种方法是对不同服务质量要求的信号设置不同的优先权等级。另一种技术是采用保留带的方法，提供一个开放的高速通道，不传输数据，而专门用来传输语音业务，以确保POTS（PlainOldTelephoneService）等需要保证响应时间的业务能得到高速传送。 搅动。由于PON固有的组播特性，为了保证信息保密性，系统必须采用所谓搅动的保护措施。该措施介于传输系统扰码和高层编码之间，这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供保护。 安全问题。在点对多点的模式下，EPON的下行信道以广播的方式发送给与此相连接的所有ONU，每个ONU都可以接收OLT发送给所有ONU的信息，所以产生了一些安全隐患，所以必须对发送给每个ONU 的下行信号进行加密。加密算法主要有DES（DataEncryptionStandard）、AES等，相比而言，AES 更为理想。加密和解密可以在数据链路层、物理层或者三层以上进行。MAC层以上的加密控制只加密
EPON技术
目录 1.PON技术发展 (1) 1.1EPON的基本原理 (2) 1.2EPON的技术优点 (4) 1.3EPON的传输原理 (4) 2.EPON协议和关键技术介绍 (6) 2.1协议栈介绍 (6) 2.1.1EPON的层次模型 (6) 2.1.2MPCP子层 (6) 2.1.3EPON的物理层（RS子层、PCS子层、PMA子层、PDM子层） (7) 2.2EPON关键技术 (10) 2.2.1EPON数据链路层的关键技术 (10) 2.2.2EPON的QoS问题 (11)
1. PON技术发展 光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。 图1 PON的两个主要标准体系 APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps 速率的EPON系统也常被称为GEPON。100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。 EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbps以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
EPON技术 中国电信接入网维护及装维技能竞赛教材编写小组编制
目录 第一章EPON技术起源......................................................... - 3 - 1.1 接入网的发展特点.................................................... - 3 - 1.2 接入层业务需求分析.................................................. - 3 - 1.3主要接入技术分析.................................................... - 4 - 1.4 光纤接入的应用模式（FTTx）.......................................... - 4 - 第二章EPON技术特点......................................................... - 4 - 2.1 EPON的定义和组成................................................... - 4 - 2.2 EPON系统数据传输机制............................................... - 5 - 2.3 EPON的网络位置..................................................... - 5 - 2.4 EPON系统组网方式................................................... - 5 - 2.5 技术比较（EPON vs MC）.............................................. - 6 - 2.6 网络和业务比较（EPON vs MC）........................................ - 7 - 第三章 EPON技术应用........................................................ - 8 - 3.1 业务提供............................................................ - 8 - 3.2 EPON的安全机制..................................................... - 8 - 3.3 FTTH网络组网....................................................... - 8 - 3.4 FTTB 网络组网...................................................... - 9 - 3.5 EPON与GPON的特点对比............................................ - 10 -
EPON技术工作原理及应用 1.1 PON技术发展 光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。 图1 PON的两个主要标准体系 APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps 对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbps速率的EPON 系统也常被称为GEPON。100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。 EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON 由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbps以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。
．EPON技术介绍 EPON 又名GEPON，是由2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile，第一英里以太网)工作组提出的，并在IEEE 802.3ah标准中进行规范，其工作重点在EPON的MAC协议上，即最小程度地扩充以太MAC 协议；它在PON层上以Ethernet为载体，上行采用以突发的Ethernet包方式发送数据流。EPON最核心部分是PON 光发送/接收模块，其实现方案是，在与APON 类似的结构和G.983 的基础上，设法保留APON 的物理层PON，而以Ethernet技术代替ATM 技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体EPON。 EPON 可提供上、下行对称的1.25Gbps线路传输速率（而10Gbps下行线路速率的系统，也正在研究中）。虽然EPON 采用的Ethernet 封装，非常适用于承载IP 业务，但当时IEEE 制定802.3ah 的初衷是为了接入IP数据业务，并没有考虑TDM 业务接入对时钟同步、时延和抖动等方面的特殊要求，因此EPON 所采用的标准Ethernet 封装方式也给其带来了一个致命的缺点，那就是“难以承载话音或电路型数据专线等TDM 业务”，也很难满足电信级的QoS要求。之后，虽然目前国内外均对TDM over Ether net技术进行了积极的研究，我国也制订了通信行业标准《接入网技术要求-基于Ethernet 的无源光网络(EPON)》，且多家EPON 厂商都对IEEE 标准进行了扩充，在EPON 承载TDM 业务和话音业务方面进行了技术创新，例如在提供数据业务的同时，采用预留带宽的方式来提供语音业务，而且多家EPON 厂商也设计出一些新的MAC 机制并增加新的软硬件，但要完全达到TDM 业务要求的严格的QoS更是面临相当大的困难，这给EPON 的应用带来了一定的限制。 2．GPON技术介绍 GPON(Gigabit passive optical network)全名为Gigabit-capable PON 吉比特/千兆位无源光纤网络，也是一种无源被动式光纤网路。GPON 业务是BPON 的一种扩展，相对于其他的PON 标准而言，GPON 标准提供了前所未有的高带宽（下行速率近2.5Gbps），其非对称特性更能适应宽带数据业务市场；它提供QoS 的全业务保障，同时承载ATM 信元和(或)GEM 帧，有很好的提供服务等级、支持Qo S 保证和全业务接入的能力；在承载GEM 帧时，可以将TDM 业务映射到GEM帧中，使用标准的8k Hz(125μs)帧能够直接支持TDM 业务。作为一种电信级的技术标准，GPON 还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。其下行最大传输速率可高达2.488Gps，上行最大传输速率达1.244Gb ps，传输距离可达20到37公里，因而具有高带宽、高速、高效传输、大范围覆盖、用户接口丰富等的众多特点，是故，已被大多数运营商视为实现接入网业务的宽带化、综合化改造的理想技术。 作为ITU-T提出的一种灵活的宽带光纤接入技术，在GPON 标准中，明确规定GPON 需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet 业务，包括IP业务和MPEG 视频流)、PSTN 业务(POTS，ISDN 业务)、专用线(T1，E1，DS3，E3和ATM 业务)和视频业务( 数字视频)，可以满足多用户VoIP、采用M PEG-2或-4规格的多视频流(如IPTV)和标准分辨率电视(SDTV)或高清晰度电视(HDTV)和多用户高速互联网接入等“三网合一”的需求。且GPON 中的多业务映射到ATM 信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。GPON 一般采用树形（或树形）拓扑结构，在需要提供业务保护和通道保护的情况下，可加上保护环，可对某些光网络终端ONT提供保护功能；下图即是GPON 的体系结 构：
无源光网络EPON技术简介 一、无源光网络的概念 1、光纤接入网 近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。 光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备——光网络单元和局端设备——光线路终端，它们通过传输设备相连。系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。 OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。 ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。 光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。