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.................................................................................................. - 6 -
2.4 EPON系统组网方式 .............................................................................................. - 6 -
2.5 技术比较（EPON vs MC） .................................................................................... - 7 -
2.6 网络和业务比较（EPON vs MC）.......................................................................... - 8 - 第三章EPON技术原理..................................................................................................... - 9 -
3.1 EPON工作原理 .................................................................................................. - 9 -
一、EPON下行的工作原理 ................................................................................. - 9 -
二、EPON上行的工作原理 ............................................................................... - 10 -
3.2 EPON的关键技术................................................................................................ - 11 -
一、LLID ......................................................................................................... - 11 -
二、突发模式光收发技术 ................................................................................... - 12 -
三、MPCP协议................................................................................................. - 13 -
四、定时与同步 ................................................................................................. - 14 -
五、注册............................................................................................................ - 15 -
六、测距............................................................................................................ - 16 -
七、DBA ........................................................................................................... - 18 -
八、OAM管理................................................................................................... - 18 -
九、业务QoS处理............................................................................................ - 19 -
3.3 EPON系统工作过程 ......................................................................................... - 20 -
3.4 EPON保护 ....................................................................................................... - 20 - 第四章EPON技术应用................................................................................................... - 22 -
4.1 业务提供............................................................................................................. - 22 -
4.2 EPON的安全机制................................................................................................ - 23 -
4.3FTTH网络组网 .............................................................................................. - 23 -
4.4 FTTB 网络组网.................................................................................................... - 23 -
4.5 EPON与GPON的特点对比 ................................................................................ - 25 -
第一章EPON技术起源
1.1 接入网的发展特点
●从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展●综合业务应用对带宽的要求越来越高
●不同的业务应用需要相应QOS技术保证
●综合业务的需求导致接入手段不断增加
1.2 接入层业务需求分析
●业务需求群体的差异化
●业务需求种类的差异化
●业务种类对带宽要求的差异化
思考：
业务需求的不断增加对接入层带宽要求越来越高已是事实，如何提供高带宽的接入网？？
1.3主要接入技术分析
主要技术包括铜线接入技术和光线接入技术。
●铜线接入
–ADSL
–VDSL
–LAN接入
●光纤接入
–P2P
–P2MP
注：有线接入的未来与发展趋势——光接入
1.4 光纤接入的应用模式（FTTx）
●光纤到家庭用户FTTH
仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。
●光纤到公司/办公室FTTO
仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。
●光纤到楼宇/分线盒FTTB/C
以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU部署在传统的分线盒（用户引入点）即DP 点（DP distribution point分配点），ONU下采用其他介质接入用户
●光纤到交接箱FTTCab
以光纤替换传统馈线电缆，ONU部署在交接箱即FP点处，ONU下采用其他介质接入到用户FTTH 应用是PON技术引入的主要源动力
第二章EPON技术特点
2.1 EPON的定义和组成
●PON的定义
–无源光网络：Passive Optical Network
–是一种基于P2MP拓朴的技术
–是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备（ONU/ONT）之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网（ODN）连接的网络。
●无源光网络的构成
–OLT（Optical Line Terminal）－光线路终端
–ONU（Optical Network Unit）－光网络单元
–ONT（Optical Network Terminal）－光网络终端
–ODN（Optical Distribution Network）－光分配网
2.2 EPON系统数据传输机制
●EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
●为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：
–下行数据流采用广播技术；
–上行数据流采用TDMA技术。
2.3 EPON的网络位置
2.4 EPON系统组网方式
EPON系统组网方式主要有：环形，树形，总线型。如下图所示：
2.5 技术比较（EPON vs MC）
●MC技术的两种使用方式
–点到点以太接入
?N根光纤，2N个光收发器
?管理独立
–小区交换机接入
?只需铺设1或2根光纤到小区
?2N+2个光收发器
?设备占用局端机房空间小
?在传输过程中需要有源设备
?设备分级管理
●EPON的接入方式
–只需铺设1或2根光纤到小区
–需N+1个光收发器
–设备占用局端机房空间最小
–传输中不需有源设备
–设备集中管理
2.6 网络和业务比较（EPON vs MC）
第三章EPON技术原理
EPON技术的基本特点主要有如下几个方面：
–OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网帧
–传输线路速率下行/上行：1250 Mbit/s / 1250 Mbit/s
–以MAC控制子层的MPCP（multi point control protocol）机制为基础，MPCP 通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构
–P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件
–逻辑分光比1：32（1：64）
3.1 EPON工作原理
一、EPON下行的工作原理
EPON 下行帧结构如下图所示
EPON的帧基于IEEE802.3基本帧结构，但是对Preambel/SFD做了修改，其中将第6、7字节作为LLID,用于标识ONU,将SFD字节作为CRC8校验码，第3字节
作为SLD(LLID定界符)。
EPON的下行帧是个复合帧，包含多个变长数据包和同步标签。每个变长变长数据包是对应某个特定地址的ONU的，每个数据包都包括帧头、变长数据和FCS。
–在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；
–在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；
–OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。
EPON下行方向支持三重扰动功能，系统支持针对每个LLID的揉动功能，每个LLID应有独立的密钥。
●因为PON的多点广播特性，所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的
ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉，那么它就可以监听到所有用户的下行数据，这在PON系统中称为?监听威胁?。
●PON网络的另一个特点是，网络中ONU不可能监测到其它ONU的上行数据。
●在PON上解决安全性的措施是ONU通过上行信道传送一些保密信息（如数据
加密密钥），OLT使用该密钥对下行信息加密，因为其它ONU无法获知该密钥，接收到下行广播数据后，仍然无法解密获得原始数据。
二、EPON上行的工作原理
●TDMA方式
–OLT接收数据前比较LLID注册列表；
–每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧；
–分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。
● 上行帧结构：上行帧由突发的以太网帧＋MPCP 上行控制帧＋物理层的突发开
销组成
D o w n s tre a m
U p s tre a m
IP G / id le c o d e 10b s y m b o ls
E th e rn e t
F ra m e (w ith E th . p re a m b le )E P O N c o n tro l F ra m e B u rs t O H
3.2 EPON 的关键技术
EPON 系统中的主要关键技术有LLID 、突发光接收技术、MPCP 、定时与同步、注册、测距、DBA 、OAM 管理等
一、 LLID
● 对802.3标准的扩展
– 修改前导码完成
– 用于对ONU 进行唯一标识
●定义：
–广播：
MODE=1或者LLID=0x7FFF
–单播：
MODE=0且LLID!=0x7FFFF
二、突发模式光收发技术
●OLT光接收机的快速功率恢复
–要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限
●ONU光发射机的突发发射和关断
–为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖
●OLT光接收机的突发同步技术
–上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态●OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式
三、MPCP协议
多点控制协议（MPCP）定义了点到多点光网络的MAC控制机制，它是OLT和ONU之间的一种控制机制，用于协商数据的有效发送和接收，是EPON的关键技术。
MPCP主要功能：
●ONU的自动发现和加入
●测距
●向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽，在MAC控制层完成
协议栈结构
MPCP控制帧
MPCP引入了新的MAC控制信息，MPCP帧的类型主要包括CATE、REPORT、REGISITER_REQ、REGISITER、REGISITER_ACK。其中CATE、REPORT用于分配和请求带宽，REGISTER信息用来控制自动发现过程。
●GATE（OLT）00-02
–允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据
●REPORT（ONU）00-03
–向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。
●REGISTER_REQ （ONU）00-04
–在注册规程处理过程中请求注册。
●REGISTER （OLT）00-05
–在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。
●REGISTER_ACK （ONU）00-06
–在注册规程处理过程中表示注册确认。
五种类型的MPCP帧如下图所示：
四、定时与同步
●定时方法：
–所有ONU都与OLT的唯一时钟同步；
–主要是用时间戳域来完成的。
●时间戳定义
–时间戳域使用４个字节
–时间戳所标识的是在MAC控制帧上传到MAC层时OLT的计数值。
–计数值宽度为16位或32位，计数单位为16ns
●定时过程
–OLT以自己本地的计数器插入timestamp域中
–ONU以本地计数值插入timestamp域中
–ONU根据收到的OLT的timestamp更新自己的计数器
–OLT根据收到的ONU的timestamp计算差值（测距）
五、注册
●指OLT对系统中的ONU进行注册
–主要用于系统中增加ONU时或者ONU重新启动时。
●注册过程
–ONU的执行动作：
?在上电启动或复位时，ONU进入Discovery状态。等待来自OLT的?Discovery Gate?消息。
?如果所收到的消息类型为Discovery，且消息中的逻辑PHY ID与自己相同或为缺省值是，就对此消息做出应答。
–OLT的执行动作：
?OLT以广播方式周期性的发送Discovery检测帧。
?响应ONU的注册请求并分配LLID
六、测距
在正常的网络状态下，各个ONU和OLT之间的距离是不同的，这会引起传送相位不同，OLT可能会接收到重叠的来自不同ONU的传输数据。PON采用一个特殊的方法来同步ONU的传输，称为测距。首先，一个ONU把自己和下行帧头部同步，并等待测距窗口打开。当窗口打开时，网络进入测距程序，在这期间确定了OLT和所有活跃的ONU之间的时延和相位差，ONU从而相应地调整他们的相位和授权。
OLT与各ONU间的环路时延不同：
–各ONU距OLT的光纤路径不同
–各ONU元器件的不一致性
–环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化
●测距包括静态测距和动态测距：
●测距要求
–补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（Round Trip Time）
–在注册过程中，ONU对新加入的ONU启动测距过程
–OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间
–OLT也可以在任何收到MPCP PDU的时候启动测距功能。
●使用注册冲突避让：
–在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。
–
测距过程
● 1. OLT在T1时刻发送GATE；
● 2. ONU在T2时刻接收到GATE ,此时复位本地计数器，时间戳置为T1；
● 3. ONU在T3时刻发送REPORT, 此时填入的时间戳为T4；
● 4. OLT在T5时刻接收到REPORT。
●最后RTT由下面的公式得出：
–RTT = T2-T1+T5-T3 = T5-T4
–其中：T3-T2 = T4-T1
计算出RTT后，OLT据此给ONU发送GATE帧，例如，如果OLT希望在T1时刻接收ONU的数据，则在GATE帧中给ONU的起始时间为：T0＝T1-RTT。
七、DBA
DBA是OLT和ONU之间的动态分配协议，它可以起到提高系统上行带宽利用率以及保证业务公平性和QoS的作用。相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指实时地（ms级）改变PON中各ONU上行带宽的机制，根据带宽状态和ONU需求动态（合理）分配ONU的上行带宽。
算法特点：
–业务透明
–低时延和低时延抖动
–公平带宽分配
–健壮性好
–实时性强
八、OAM管理
OAM管理完成ONU的认证、配置、在线的性能监测、各种故障告警和远端故
障指示、远端近端环回等功能，OAM是OLT对ONU进行远程管理通信协议，有一定的开放性和扩展性
●基本支持功能：
–Remote Failure Indication（远端故障指示）
–Remote Loopbak（远端环回）
–Link Monitoring（链路监视）
●扩展功能
–ONU版本管理
–ONU配置管理
九、业务QoS处理
业务等级协定(SLA)分为基于LLID和基于业务流的两种规定。
基于LLID是指EPON系统支持针对每个LLID（对应于用户或业务）的SLA 参数的设置，包括固定带宽、保证带宽、最大带宽等，并支持对上、下行分别进行配置。
基于业务流是指OLT 应能基于以太网帧中的相关参数对上行业务流进行分类，ONU应支持基于物理端口和以太网帧中的相关参数对上行业务流进行分类。
3.3 EPON系统工作过程
●OLT的操作
–产生时间戳消息，用于系统参考时间
–通过MPCP帧指配带宽
–进行测距操作
–控制ONU注册
●ONU的操作
–ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT；
–ONU等待发现帧（gate）
–ONU进行发现处理，包括：测距，指定物理ID和带宽。
–ONU等待授权，ONU只能在授权时间发送数据
3.4 EPON保护
为提高网络可靠性和生存性，在EPON系统中采用光纤保护倒换机制，光纤保护倒换可分为以下两种方式进行：
●自动倒换：由故障发现触发，如信号丢失或信号劣化等；
●强制倒换：由管理事件触发。
光纤保护倒换类型分为四大类：
类型a：主干光纤冗余保护,如下图所示
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
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
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
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
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
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。
10G E P O N技术综述-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1. 引言 作为提供宽带及其它接入服务的未来基础架构，无源光网络 (PON) 已日益普及。新兴的 IEEE 802.3av 10G EPON [1] 标准是一种最新、速度最快的时分多址 (TDMA) PON 协议。随着超过 100 Mbit/s 容量的IEEE 802.11n 无线和有线网络的家庭部署成本之不断降低，家庭网络的带宽需求同时相对提高，成为推动现有技术向 10G EPON 标准发展的一大动力。此外，客户对数字视频点播的需求有望进一步提高，而这也将成为推动 10G EPON 技术发展的另一个推动力量。尽管当前的 PON 系统能够满足上述某些需求，但随着高清视频的推广，用户必然需要更快速的 PON技术。 本文首先将简短回顾一下 TDMA PON 协议的概念，随后将介绍 10G EPON 协议及其与目前正在部署的 EPON 协议的区别。 2. PON 介绍 如图 1 所示，PON 系统在光纤线路终端 (OLT) 使用单光纤收发器，通过无源光纤信号分配器构建的树形／总线网络为不同用户提供服务。10G EPON 协议使用 TDMA，在此机制下，OLT 不仅将广播下行数据，同时还将与所有光网络单元 (ONU) 实现信息同步。ONU 可根据数据包地址信息识别下行数据。在上行方向上，OLT 将为每个 ONU 分配（或授予）传输数据的时间周期。 OLT 上行传输时间的分配包括一个监控时间，以确保不同 ONU 的传输不会在 OLT 接收机上发生重叠。OLT 可根据它与 ONU 之间的往返时延大幅地缩短监控时间。 3. 基于以太网的 IEEE 802.3av 10Gbit/s PON (10G EPON) 10G EPON 构建于 EPON 标准基础之上并加以发展，使 EPON 与 10G EPON 系统能够通过粗波分复用 (CWDM) 以及时分多路复用 (TDM) 技术相结合，在同一 PON 上实现共存。上述二者都可通过 VoIP 技术进行语音通信，并通过电路仿真业务 (CES) 传输其它的 TDM 客户端信号。 3.1. 10G EPON 物理层 10G EPON 下行 MAC 的传输速率为 10 Gbit/s。上行传输支持 1 Gbit/s 与 10 Gbit/s 这两种传输速率。所有 10Gbit/s 信号均采用64B/66B 模块线路代码，从而实现了 10.3125 Gbit/s 的线路速率。1 Gbit/s 上行采用相同的 8B/10B 模块线路代码作为 EPON，因而实现了 1.25 Gbit/s 的线路速率。 如图 1 所示，我们通过 CWDM 在同一 PON 光纤上实现下行和上行数据传输的分离。由于每个 OLT 端口均有多个 ONU，因此我们选择的波长频段需允许在 ONU使用低成本的激光。
．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。