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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。
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。
epon和gpon波长摘要：一、EPON 和GPON 技术概述1.EPON 技术简介2.GPON 技术简介二、EPON 和GPON 波长介绍1.EPON 波长2.GPON 波长三、EPON 和GPON 波长比较1.波长分配2.传输距离3.传输速率四、EPON 和GPON 波长在我国的应用1.我国EPON 和GPON 技术发展现状2.我国EPON 和GPON 波长应用案例正文：EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网被动光网络）和GPON（Gigabit Passive Optical Network，千兆被动光网络）是两种广泛应用于光纤接入网络的技术。
它们在网络架构、传输方式等方面存在一定差异，本文将对EPON 和GPON 的波长进行详细介绍和比较。
一、EPON 和GPON 技术概述EPON 技术是基于以太网技术的光纤接入网络，采用单纤双向传输，主要应用于接入网。
GPON 技术是基于ATM 技术的光纤接入网络，采用双纤双向传输，同样主要应用于接入网。
二、EPON 和GPON 波长介绍1.EPON 波长EPON 采用两个波长，分别是1310nm 和1550nm。
其中，1310nm 波长用于上行传输，1550nm 波长用于下行传输。
在实际应用中，还可以使用1490nm 波长作为备用波长。
2.GPON 波长GPON 采用三个波长，分别是1490nm、1550nm 和1588nm。
其中，1490nm 波长用于上行传输，1550nm 波长用于下行传输，1588nm 波长用于时钟同步。
三、EPON 和GPON 波长比较1.波长分配EPON 采用1310nm 和1550nm 波长，GPON 采用1490nm、1550nm 和1588nm 波长。
从波长分配上来看，GPON 具有更多的波长资源，有利于提高网络的传输性能和容错能力。
2.传输距离在无源光网络中，波长越长，传输距离越远。
EPON技术分析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1EPON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。
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上下行波长1. 什么是EPON？EPON是以太网接入技术中的一种，全称为Ethernet Passive Optical Network，即以太网被动光纤网络。
EPON利用了光纤传输的高带宽和远距离的优势，将光信号传输作为一个承载桥梁，实现了高速宽带接入。
在EPON中，光信号从中央办公室的OLT（Optical Line Terminal）发送到用户家庭的ONU（Optical Network Unit）上。
这种以光纤为基础的网络结构能够提供高速的上下行带宽，满足用户对于音频、视频、数据传输等高要求的网络应用。
2. EPON的上下行波长在EPON中，上行波长和下行波长是被用来传输数据的光信号的特定频率范围。
上行波长用于从用户端传输数据到OLT端，下行波长则用于从OLT端传输数据到用户端。
2.1 上行波长在EPON中，上行波长通常使用的是1.310nm的波长。
这种波长的使用是基于其具备较低光衰减的特点，能够在光纤中长距离地传输光信号。
这种波长的使用使得用户端的光信号能够有效地传输到OLT端。
2.2 下行波长EPON中，下行波长通常使用的是 1.490nm的波长。
这种波长与上行波长有所区别，这是为了确保在光信号传输过程中不会相互干扰。
使用不同的波长可以使下行信号不会与上行信号产生冲突，保证了数据传输的稳定性。
3. EPON的优势EPON作为一种高速宽带接入技术，具有许多优势，使其成为了用户首选的网络接入方式。
3.1 高速宽带EPON的上下行波长能够提供高速的带宽，满足用户对于音视频、大数据传输等高带宽需求。
EPON的带宽通常可以达到1Gbps甚至更高，可以支持同步多媒体应用和大容量数据传输。
3.2 长距离传输EPON利用光纤传输信号，可以实现远距离传输。
光信号在光纤中传输的损耗非常小，可以在几十千米的距离内保持信号的稳定性和质量，适用于大范围的网络覆盖。
3.3 灵活性和可扩展性EPON的架构设计灵活且可扩展。
一、无源光网络的概念无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
PON包括A TM-PON（APON，即基于A TM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。
二、无源光网络的优势无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是移动维护部门长期期待的技术。
无源光网络的优势具体体现在以下几方面：（1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。
（2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。
（3）安装方便，它有室内型和室外型。
其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。
而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。
（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。
（5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。
三、基于A TM的无源光网络1．APON技术简介近年来，在接入网上使用A TM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。
EPON技术简介EPON(Ethernet over PON)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，在以太网之上提供多种业务。
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，将成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。
特点EPON不需任何复杂的协议，光信号就能精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ONU与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CSMA/CD，从而充分利用带宽。
另外，EP0N通过在MAC层中实现802.1p来提供与APON类似的QoS。
结构一个典型的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）放在网络接口单元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。
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。
根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个Gbit／s和10Gbit／s的以太接口，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）可以被复用连接到附接口，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OLT（Optical Line Card），OLC与多个ONU通过POS连接，POS 是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般一个POS的分线率为8、16或32，并可以多级连接。
在EPON中，OLT到ONU间的距离最大可达20km，如果使用光纤放大器（有源中继器），距离还可以扩展。
EPON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议，在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层第三层交换功能。
这种类型的ONU可以通过层叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。
因为都使用以太协议，在通信的过程中，就不再需要协议转换，实现ONU对用户数据的透明传送。
ONU也支持其他传统的TDM协议，而且不会增加设计和操作的复杂性。
在更高带宽的ONU中，将提供大量的以太接口和多个T1／E1接口。
当然，对于光纤到家（FTTH）的接入方式，ONU和NIU可以被集成在一个简单的设备中，不需要交换功能，从而可以在极低的成本下给终端用户分配所需的带宽。
远程业务分配控制（remote provisioning）管理可以让运营商通过对用户不同时段的不同业务需求做出响应，这样可以提高用户满意度。
运营商可以通过中心管理系统（central management syste）对OLT、ONU 等所有网络单元设备进行管理，还可以为用户提供可管理的CPE业务，系统可以很灵活地根据用户的需要来动态分配带宽。
EPON的优点相对成本低，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1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。
服务范围大。
EPON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。
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。
但是作为一种新技术，如何进入市场和被市场所认可，取决于很多方面。
EPON产品在严格意义上还没有标准。
其次是诸如测距、同步等一些技术难点的解决方案的成熟和突发性光器件成本的进一步降低。
EPON物理层关键技术及其实现方法详解[日期：2007-02-07]1 引言随着网络业务的不断发展，在骨干网不断提速扩容的同时，接入网越来越成为高速信息网络的瓶颈。
无源光网络(PON)正是解决接入网问题的方法之一，EPON避免了异步转移模式(ATM)复杂和昂贵的设备，和以太网实现无缝连接，成为传输IP数据的最佳平台，是实现真正的三网合一的解决方案。
本文将简要介绍EPON技术，对其物理层(主要是PMD层)的关键技术做出讨论，并给出解决方案。
2 EPON物理层关键技术2.1突发数据发送EPON的点对多点(P2MP)的特殊结构和时分多址（TDMA)的接入方式决定了ONU发送机工作在突发发送的模式下。
这就对激光器的响应速度，更重要的是对发射机输出光功率控制电路提出了新的要求。
传统APC电路针对连续传输设计，其偏置电流在整个传输过程中恒定不变。
然而在突发模式中，激光器被不断地打开和关闭，其偏置电流必须能快速地响应变化。
否则很可能在直流偏置还没有调整到指定值之前，ONU的发送已经结束，激光器又要关闭，直流偏置重新归零，这导致自动功率控制回路无法正常工作。
因此，传统连续模式的自动功率控制回路是无法正常工作在突发模式下的。
针对这种情况提出两种解决方案：方案一是采用数字APC电路的方法。
在每个ONU突发发送期间特定时间点对激光器的输出光信号进行采样，根据激光器输出光功率的具体样值，按一定的算法对激光器的直流偏置进行调整。
采样值在两段数据发送时间间隔内保存，这就解决突发模式下的自动功率控制问题。
但是数字APC存在一些缺点，如它需要一个微控制器的参与，并需要一块高速的RAM，不利于模块的集成，且对微控制器的速率要求较高。
方案二是对传统连续模式自动功率控制电路进行修改，使其能工作于突发模式之下。
连续模式的自动功率控制回路之所以不能正常工作在突发模式下，是由于当激光器关闭时，直流偏置切断，当激光器被重新打开时，自动功率控制回路已丢失了原来的状态，直流偏置呈现不连续的变化。
只要能在激光器关闭期间保持自动功率控制回路的状态不变，当激光器被重新打开时，自动功率控制回路就能在前一个突发间隔结束状态的基础上继续进行工作，直流偏置的变化将是一个连续的过程，因而自动功率控制回路将能稳定工作在突发模式下。
自动功率控制回路主要是通过一个模拟开关和一个运放来实现。
图中模拟开关COM引脚连接激光器APC控制的反馈回路，IN引脚连接激光器的控制信号，低电平时选通激光器。
当输入信号IN为高电平时，输出COM与输入NO连通；当输入信号为低电平时，输出COM与输入NC连通。
通过利用运放近似无穷大的输入阻抗，在激光器关闭期间来保持电容CAPC上的电荷不被释放掉，同时保持激光器CAPC引脚的电压不变，从而实现在激光器关闭时，“记忆”自动功率控制回路的直流偏置值来满足突发工作要求。
经过实验比较，使用激光驱动芯片自带的Enable引脚开关激光器典型值为：打开延迟250ns，关断延迟34ns。
而通过方案二所示的APC稳定电路控制激光器直流偏置，激光器从截至状态过渡(光功率为0)到打开状态(光功率稳定)需要约10ns，从稳定的打开状态到截至状态仅需要5ns，完全满足1.25Gb/s速率下突发传送的要求。
方案二结构简单、效果好，并易于集成。
2.2突发数据接收在EPON系统中，上行数据流由各个ONU以突发形式到达OLT。
由于突发信号的不确定性，0码和l 码在整个上行信道上的不均衡性以及每个ONU和OLT之间的不同传输距离等各种因素造成各个OLT接收到的各个ONU的信号强度各不相同。
在极限情况下，从最近ONU发来的代表0信号的光强度甚至比从最远ONU传来的代表l信号的光强度还要大。
为了正确恢复出原有数据，OLT必须根据每个ONU的信号强度实时调整接收机的判决门限。
现有的突发模式接收机分为直接耦合方式和交流耦合两大类。
直流耦合模式的基本构思：依据接收的突发信号，通过测量其光功率而做出相应的调节。
根据反馈方式不同又可以分为自动增益控制(后向反馈模式)(如图4)和自动门限控制(前向反馈模式)两种方式。
直流耦合模式接收机在整个信元时间内动态调整判决电平，如果为了提高传输效率而减小自适应阀值控制电路放电时间，但这样会使误码性能下降，因此会引入传输容量代价，而且在一个信元时间内阈值的抖动也会引入灵敏度代价。
如果通过在信头插入一定的比特位来确定判决阈值，则引入了传输容量代价，并且噪声对阈值的影响会引入灵敏度代价。
交流耦合模式的基本构思：由于接收到的高速数据流被看做是高频信号的话，前后两个数据流之间平均功率的变化可以认为是低频信号，因此，只需要一个高通滤波器滤除低频信号就可以完成判决门限恢复。
经过交流耦合的信号即转换成可以用0电平作为门限电压的信号。
采用交流耦合方式的系统相对直流耦合方式将会付出约1.5dB的灵敏度代价。
在交流耦合模式接收机中，信号经过电容耦合并放大后，由微分器滤除直流分量，通过一个RS触发器恢复出原来的数据。
不管采用哪种模式，突发接收会都对系统性能造成一定影响，相对于传统连续模式光接收机将付出一定的光功率代价。
在突发接收过程中，对系统性能造成影响的因素主要有两个：一是接收机中固有高斯噪声影响了判决门限的判定，使其偏离最佳值，进而造成接收灵敏度损失；第二个因素来源于接收机中门限检测电路的有限的充放电时间常数。
2.3突发时钟恢复EPON中OLT端的接收机必须工作在突发模式下。
因此，突发模式下的高速时钟和数据恢复技术就成为其关键技术之一。
传统的锁相环虽然能应用于GHz数量级的系统中，但是其同步时间较长，不能满足突发模式下的高速时钟同步的要求。
突发模式下的时钟恢复技术可总结为时间上的附加抽样和空间上的附加抽样两大类。
时间上的附加抽样法，即用一个更高速的时钟，由对数据抽样所得的图案和已知图案比较，从而得到同步时钟。
但是对G比特级别的数据来说，需要一个达到约5G的采样速率，使得这种方案相当难实现。
相对来说，使用多路时钟进行空间上的附加抽样要简单得多，也易于实现。
