EPON的功能結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

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1、EPON的功能結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析[陳紅陳俊安劉國(guó)輝]摘要以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)光纖到戶（FTTH）的關(guān)鍵技術(shù)之一。首先描述了EPON的參考模型，然后重點(diǎn)討論了EPON的功能結(jié)構(gòu)以及各組成部分的功能，最后對(duì)EPON的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：光纖到戶以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)陳紅（1955-），女，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級(jí)講師，主要從事電子和數(shù)字通信技術(shù)的教學(xué)和研究工作。通陳俊安通信（1964-），男，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事電子和光纖通信技信熱術(shù)的教學(xué)和研究工作。熱點(diǎn)

2、劉國(guó)輝點(diǎn)（1965-），男，副教授，研究生導(dǎo)師，現(xiàn)在武漢郵電科學(xué)研究院從事研究生教學(xué)和科研工作，研究方向?yàn)楣饫w通信、光網(wǎng)絡(luò)。隨著光纖到戶（FTTH）產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，實(shí)EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙現(xiàn)FTTH的關(guān)鍵技術(shù)——以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）技向光接入網(wǎng)絡(luò)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹型。EPON系統(tǒng)的參術(shù)已成為業(yè)界討論的熱點(diǎn)技術(shù)之一。EPON技術(shù)將以太網(wǎng)考結(jié)構(gòu)如圖1所示。的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的物理層技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入。該技術(shù)具有上述

3、兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，即簡(jiǎn)單易行、成本低廉和可維護(hù)性好等，正因?yàn)槿绱?，EPON技術(shù)的市場(chǎng)前景將十分廣闊。本文將著重分析EPON的功能結(jié)構(gòu)及物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵技術(shù)。圖1EPON參考結(jié)構(gòu)1EPON的參考模型272006.06.廣東通信技術(shù)通信熱點(diǎn)EPON系統(tǒng)由光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和無(wú)源光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成，采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為單纖雙向系統(tǒng)。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理及維護(hù)功能。ONU放置在用戶側(cè)，OLT與ONU之間通過(guò)ODN連接。EPON使用波分復(fù)用（WD

4、M）技術(shù)，同時(shí)處理雙向信號(hào)傳輸，上、下行信號(hào)分別用不同的波長(zhǎng)，但在同一根光纖圖2OLT的功能結(jié)構(gòu)中傳送。EPON只在IEEE802.3的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式上作從功能實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，OLT主要完成如下功能：必要的改動(dòng)，如在以太幀中加入時(shí)戳（TimeStamp）、（1）OLT的物理層完成光／電與電/光轉(zhuǎn)換、串／并PON－ID等內(nèi)容。在下行方向（OLT到ONU），OLT發(fā)與并/串轉(zhuǎn)換、前向糾錯(cuò)、8B／10B與10B／8B變換，并送的信號(hào)通過(guò)ODN到達(dá)各個(gè)ONU。下行采用純廣播的方式，注冊(cè)后，OLT為已注冊(cè)的ONU分配PO

5、N－ID，由各完成上行突發(fā)數(shù)據(jù)的接收和下行廣播數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送。個(gè)ONU監(jiān)測(cè)到達(dá)幀的PON－ID，以決定是否接收該幀，（2）媒體接入控制（MAC）和MAC控制層完成媒如果該幀所含的PON－ID和自己的PON－ID相同，則接體接入的功能。MAC控制層包括多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）收該幀；反之則丟棄。在上行方向（ONU到OLT），一個(gè)的處理引擎，如自動(dòng)注冊(cè)和測(cè)距、GATE處理和REPORT通ONU發(fā)送的信號(hào)只會(huì)到達(dá)OLT，而不會(huì)到達(dá)其他ONU。模塊等功能。信為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用效率，上行方向采用時(shí)（3）自動(dòng)注冊(cè)

6、和測(cè)距模塊發(fā)起并控制測(cè)距過(guò)程，熱點(diǎn)分多址（TDMA）接入方式并對(duì)各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行記錄測(cè)距信息。自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)窗口，發(fā)現(xiàn)新的未注冊(cè)的仲裁。此外EPON還需通過(guò)已定義的接口與電信管理網(wǎng)相ONU，并對(duì)他們進(jìn)行注冊(cè)。當(dāng)關(guān)電或ONU掉線及斷纖連，進(jìn)行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及計(jì)時(shí)，能自動(dòng)地調(diào)整還未報(bào)告的ONU所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。費(fèi)管理，完成操作維護(hù)管理（OAM）功能。（4）GATE處理模塊負(fù)責(zé)組幀，產(chǎn)生ONU所需要的授權(quán)信息，控制ONU光信號(hào)的開啟。由軟CPU-NIOS按事2EPON的功能結(jié)構(gòu)及功能先編制的動(dòng)態(tài)

7、帶寬分配算法程序?yàn)楦鱾€(gè)ONU分配帶寬，由EPON的參考模型可知，EPON系統(tǒng)主要由OLT、即控制ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時(shí)間和發(fā)送窗口大小，并通ODN和ONU三個(gè)部分組成，因此，下面分別介紹它們的過(guò)特定的幀格式發(fā)送給各個(gè)ONU。功能結(jié)構(gòu)和功能。（5）REPORT模塊負(fù)責(zé)解析遠(yuǎn)端發(fā)來(lái)的報(bào)告幀，并送給NIOS處理器處理，作為OLT發(fā)送GATE授權(quán)的依據(jù)。2.1OLT的功能結(jié)構(gòu)和功能（6）完成面向業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)接口功能。OLT的作用是為EPON提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)及2.2ONU的功能結(jié)構(gòu)和功能本地內(nèi)容服務(wù)器之間的接口，

8、并經(jīng)一個(gè)或多個(gè)分配點(diǎn)與用戶側(cè)的ONU通信。OLT與ONU的關(guān)系為主從通信關(guān)系，ONU的作用是對(duì)相應(yīng)用戶的不同業(yè)務(wù)進(jìn)行復(fù)用和分OLT一方面將承載各種業(yè)務(wù)的信號(hào)在局端進(jìn)行匯聚，按照解，以便在上行方向?qū)⒏鞣N不同的家庭終端的不同業(yè)務(wù)信EPON特定的信號(hào)格式向終端用戶傳輸，另一方面將來(lái)自號(hào)復(fù)接起來(lái)在同一傳輸媒體中傳輸；而在下行方向?qū)⒉煌K端用戶的信號(hào)按照業(yè)務(wù)類型分別送入各種專業(yè)網(wǎng)中