以太无源光网络及其关键技术

EPON技术的应用分析一、EPON简介EPON（以太无源光网络）是光纤接入网的主流技术，也是一种宽带综合接入技术，它延用了以太网和TDM的一些特性。

从网络分层协议上来看，EPON属于L2的协议。

具有高带宽、低成本、易维护、易扩展、等特点。

一个典型的EPON 系统由OLT、ONU、POS组成。

OLT（Optical Line Terminal光线路终端l）放在中心机房或模块局，它可以作为一个L2交换机或者L3路由器。

在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE接口。

OLT还支持ATM, FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准，同时通过支持E1接口来实现传统的TDM话音的接入。

ONU（Optical Network Unit）又叫光网络单元，放在用户驻地侧（CPE），EPON中的ONU主要采用以太网协议。

可以实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能，并且可以通过堆叠实现高带宽的共享和大范围的用户接入。

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和集中上行数据。

无源分光器的部署相当灵活、适应环境广。

一般一个POS的分光比为8、16、32、64、128等，并可以进行多级连接。

EPON技术主要应用方式是FTTX，作为中国电信“光进铜退”的解决方案，它可以很好的实现现有业务（宽带、电话、IPTV等）的接入和现有网络（IP网、交换网、传输网等）的融合。

二、EPON的网络应用模式1、EPON+DSLAMEPON+DSLAM方式可以很好解决“最后一公里”问题，缩短宽带用户线的距离，也可作为DSLAM下移的解决方案。

这种模式下，光纤敷设到小区或DSLAM，小区内采用ONU+DSLAM方式，也可采用ONU+DSLAM集成方式，利用小区内的铜缆资源就可以开展DSLX业务。

以太网无源光网络简明介绍原理：EPON是一种光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。

它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。

因此，他有低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理以下是网络拓扑图：.接入系统的特点系统由局端机房设备﹙OLT﹚、用户终端设备（ONU）、光配线网（ODN）三个部分组成。

局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。

因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；设备介绍华为 SmartAX MA5680T(OLT)华为 SmartAX MA5680T-EPON/GPON系统OLT光接入设备是华为EPON/GPON系统中OLT （Optical LineTerminal）设备，和终端ONU（Optical NetworkUnit）设备配合使用，可以提供EPON/GPON接入业务，满足FTTH（Fiber To The Home）光纤到户、FTTB（FiberTo The Building）光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求。

MA5680T拥有海量的交换容量达到400G，每槽位带宽高达10G，并且支持20G的上行带宽。

MA5680T是目前业界第一款T比特（1000G）的宽带接入产品。

MA5680T支持目前所有的光接入方式，包括：EPON、GPON、千兆光以太网、百兆光以太网，只需插入不同的接口板就可以支持不同的光接入方式，各种光接口板可以随意的混插，为运营商提供了一个极其灵活的光接入平台：可以提供EPON和GPON的接入方式，实现FTTX，并且可以避免技术选择的风险；可以提供千兆光以太网接口，作为DSLAM或交换机的光汇聚设备；可以提供百兆光以太网接口，作为大客户的高速接入；MA5680T作为接入层光纤接入的汇聚平台，可以为运营商提供丰富的光纤接入手段，满足接入层多样化的接入需求和多元的光接入手段相配套的，是多样化的远端ONU，根据光纤延伸的位置不同，MA5680T可以提供不同类型的ONU，包括家庭型、楼道型、户外型等，为运营商提供完整的FTTX解决方案。

1EPON介绍1.1 系统结构EPON由光线路终端（OLT）、光合／分路器和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。

OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。

ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合／分路器连接。

EPON使用波分复用（W DM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送．EPON只在IEEE802．3的以太数据帧格式上做必要的改动，如在以太帧中加入时戳（Time Stamp）、PON－ID等内容．下行采用纯广播的方式，注册后，OLT为已注册的O NU分配PON－ID，由各个ONU监测到达帧的PON－ID，以决定是否接收该帧，如果该帧所含的PON－ID和自己的PON－ID相同，则接收该帧；反之则丢弃。

上行采用时分多址接入（TDMA）技术。

此外EPON还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理（OAM）功能。

虽然APON对实时业务的支持性能优越，但随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP 服务质量（QoS）技术的采用，高层协议与EPON MAC协议相配合，EPON已完全可能以相对较低的成本提供足够的QoS保证．加之EPON的价格优势明显，因而被认为是解决“第一英里”电信接入瓶颈，最终实现光纤到家的优秀过渡方案。

随着Internet的迅速普及，网上内容的爆炸性扩充，一个巨大的网络社会已然形成，人们的生活、学习和工作越来越离不开网络。

正如在现实生活中美好生活离不开高速畅捷的交通一样，人们对网络带宽的需求也在不断提高。

毫无疑问，光纤在传输带宽方面具有无与伦比的优势。

经过多年的发展，长途干线光纤通信网络几乎已经铺满全球。

此时，接入网带宽成为整个传输网络的瓶颈，并开始迎接光通信时代的到来。

无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。

EPON的关键技术及实现原理EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网技术的无源光网络，它使用光纤作为传输介质，在光线从中心局传入用户终端的过程中不需要中继节点的参与。

EPON将以太网和光纤接入技术结合，实现了大带宽、高可靠性和低成本的宽带接入。

一、光传输技术光传输技术是EPON中最基础的技术之一，它包括了光纤的选择和光纤传输的参数设计。

在EPON中，一般采用单模光纤进行传输，因为它具有更低的衰减和更高的带宽。

此外，还需要考虑光纤的长度、连接等参数的设计，以实现光信号的高速传输。

二、光分配技术光分配技术是EPON中的关键技术之一，它主要包括了光发送和接收的技术。

EPON使用了一种被称为比例脉冲宽度调制（PON）的技术，它通过在一个周期内改变光脉冲的宽度来传输数字信号。

在EPON中，光发送端使用激光器将数字信号转换为光信号，并通过光纤传输到用户终端，光接收端再将光信号转换为数字信号，实现数据的传输。

三、以太网技术以太网技术是EPON的核心技术之一，EPON使用以太网协议作为数据的传输协议，这使得EPON可以兼容现有的以太网设备和系统。

EPON将以太网帧封装在光信号中进行传输，用户终端上的以太网设备可以直接接入EPON，无需进行额外的协议转换。

四、调度控制技术调度控制技术是EPON中的关键技术之一，它主要用于实现共享信道的调度和管理。

EPON中采用了一种被称为动态带宽分配（DBA）的技术，它可以根据不同的用户需求和网络负载情况动态地分配带宽资源。

DBA技术通过控制ONU（光网络单元）的发送速率和发送时隙来实现带宽的分配，从而提高网络的效率和性能。

EPON的实现原理主要是基于光纤传输和以太网技术的结合。

当用户需要接入宽带网络时，光纤连接到用户终端设备的光接收端口，光信号经过光分配器进入光纤传输中。

同时，用户终端设备上的以太网设备通过以太网接口与EPON网络相连，可以直接发送和接收数据。

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。

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。

EPONEPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。

它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。

因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

1.简介EPON波分复用技术EPON(Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。

第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。

相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。

在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。

N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。

这种行为特征与共享媒质网络相同。

在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。

EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。

但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON种，所有的ONU 都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同事传输依然可能会冲突。

因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

2.技术基础无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。

同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。

PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）的起源信息化进程的推进和网络应用的需求，快速推动着网络的发展。

在网络的总带宽以每半年翻一番的速度递增的急速推动下，新的网络应用和网络技术也不断地涌现。

PON技术就是顺应这股潮流而走向市场的一种质优价廉的宽带接入技术。

从整个网络的结构来看，由于光纤的大量铺设，DWDM等新技术的应用使得主干网络在几年之内已经有了突破性的发展。

同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也从10M, 100M到1G甚至10G。

而目前大家关注，最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈。

必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。

这就好象在一个国家的公路系统，干线和各地区干道都已经建成高等级的宽阔的公路，但通向家庭和商家的门口却还是羊肠小道，这个公路网络的效率无法有效地发挥。

然而，与主干网和局域网不同，接入网情况复杂，需求多样。

宽带接入市场才刚刚起步，市场上可供选择的接入技术众多，各有起优点和不足。

在我国，T1/E1或SONET/SDH接入在价格上，一般用户难以承受；ADSL接入由于其距离和选线率的限制使其费用偏高、用户群不易扩展；Cable Modem方式在网络的结构上和服务的提供上都还有一些问题，而结构的改造费用不菲，同时还受到政策因素的影响；Ethernet 接入由于用户实装率过低而使得本身的成本优势荡然无存，同时由于安全和服务质量难以保证受到广泛批评。

LMDS系统作为一种无线连接的理想方式，可以作为一个很好的补充，但由于其对环境的要求使其不可能成为一种主导技术。

在这种情况下，市场呼唤新技术登场，来解决一些目前技术难以解决的一些问题，以更低的价格。

向用户提供更高的带宽，更好的服务质量。

已经有过多年发展的PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）正式揭开面纱，预计在今明两年内就可走向市场。

EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。

它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。

因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

EPON波分复用技术简介EPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。

第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。

相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。

在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。

N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。

这种行为特征与共享媒质网络相同。

在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

在上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。

EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。

但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU 都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。

因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

技术的发展2000年11月，IEEE成立了802.3EFM(Ethernet in the First Mile)研究组，业界有21个网络设备制造商发起成立了EFMA，实现Gb/s以太网点到多点的光传送方案，所以又称GEPON（GigabitEthernet PON）。

epon的概念EPON的概念EPON，全称为以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network），是一种基于以太网技术的被动光纤接入网络。

它是一种高速、低成本、易部署的解决方案，可用于覆盖大面积的住宅区和企业园区等。

一、EPON的工作原理1.1 OLT（Optical Line Terminal）OLT是EPON系统中最重要的设备之一，负责将数据从上层网络传输到下层网络。

OLT通常安装在数据中心或交换机房内，通过光纤与ODN（Optical Distribution Network）连接。

1.2 ONU（Optical Network Unit）ONU是EPON系统中的用户侧设备，也称为ONT（Optical Network Terminal）。

它负责将光信号转换为电信号，并将数据传输到用户终端设备上。

1.3 ODN（Optical Distribution Network）ODN是EPON系统中连接OLT和ONU之间的光纤网络。

它包括主干光缆、分配光缆和接入点等组成部分。

二、EPON的优势2.1 高速率由于使用了光纤作为传输介质，EPON具有非常高的带宽和传输速率。

其理论带宽可达到10Gbps。

2.2 节约成本相比于传统的基于铜线的接入网络，EPON的部署和维护成本更低。

由于使用光纤作为传输介质，不需要进行大规模的电缆敷设，同时也不需要在用户侧安装调制解调器等设备。

2.3 易部署EPON系统可以很容易地与现有的以太网网络集成。

由于其采用了标准化的以太网协议，因此可以与其他网络设备无缝连接。

2.4 灵活性EPON系统具有很高的灵活性和可扩展性。

它可以根据用户需求进行灵活配置，例如增加或减少用户数量、增加带宽等。

三、EPON的应用场景3.1 家庭宽带接入EPON系统可以为家庭提供高速宽带接入服务。

通过将OLT安装在运营商数据中心或交换机房内，将光纤引入小区或楼宇内，并在每个用户处安装一个ONU，就可以实现家庭宽带接入。

据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，EPON网络是采用FTTB方式组建网络，其组网基本单元为OLT和ONU。

OLT为局端设备提供丰富的PON 口，用于连接ONU设备；ONU是用户端设备提供相应的数据和语音接口，实现用户业务的接入。

对于不同业务的接入实现主要是采用对不同用户不同业务打不同的VLAN标签来透明传输到相应的业务接入服务器，并将相应的VLAN标签剥离后送入IP承载网传输。

1．EPON网络介绍EPON（以太无源光网络）是一种新兴的光纤接入网技术，它是采用点到多点结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分MAC（MediaAccessControl）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。

所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。

它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。

因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便管理等等。

EPON可以实现语音、数据、视频、移动业务的融合。

EPON系统主要由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）、ONT（光网络终端）和ODN（光分配网）组成，它处于网络的接入网层面，主要适用于宽带业务的光纤接入。

有源网络设备包括中心局机架设备（OLT）和光网络单元（ONU）。

光网络单元（ONU）给户提供数据、视频和电话网络与PON之间的接口。

ONU最初的作用是接收光路信号，然后转换成用户所需的格式（以太网、IP广播、电话、T1/E1等）。

OLT设备则通过光纤连接到IP核心网络。

光接入网的引入，其覆盖范围达到20km，保证了OLT从光接入网建网初期就可以提升到传统的城域汇聚节点处，从而简化了接入网汇聚层的网络结构，也节省了端局的数量。

另外，光接入网大容量、高接入带宽、高可靠性、多业务QoS等级支持能力的特点，也使接入网向统一、融合、高效承载平台的方向演进成为现实。