epon系统架构及关键技术

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1、1EPON系统架构及关键技术1.1EPON系统架构与分层模型图1为EFM建议的一种EPON开放式接入系统架构。从图中可以看出，对于EPON系统本身，既可以是只提供光/电转换的媒体转换器，也可以是具有L2汇聚功能的业务集中器，具体实现可以根据用户的实际需要确定。在这个开放系统架构中，有2种业务模型：一种是通过L3业务复用交换设备与一个集成的业务提供商相连，同时提供多种宽带接入业务；另一种是通过L2带宽集中器直接与各业务提供商的IProuter、VoIPGateway、VideoServer等相连，提供灵活的业务选择。此种架构可以最大限度提高EPON系统设计的灵活性，降低设备成本，

2、保护现有投资，具有强大的扩容和升级能力，便于实现业务平面与承载平面的分离，易于开展多项增值业务。从图中还可以清楚看出，对于EPONOLT设备，是不需要提供L3路由等功能的，否则将影响系统的模块化分割和业务的灵活性与扩展性。图1EFMEPON开放式接入业务模型在IEEE802.3ah-2004中，定义了EPON系统的ISO/OSI参考模型（如图2所示）。其中，与高层接口的是传统的MAC客户子层，负责将高层的业务流映射进EPON中进行传送；OAM子层是新增加的一项可选功能模块，主要用于传递OLT与ONU间的操作、维护和管理（OAM）消息；多点MAC控制子层则是EPON的核心功能层，

3、负责一个OLT与多个ONU的通信控制和协调，利用MAC控制帧（如Gate、Report等）实现控制信息的交互；MAC子层则是通信的主体，与普通以太网MAC没有区别；适配子层（RS子层）则被用于实现点到点的仿真（P2PE：PointtoPointEmulation），用于对EPON内部的逻辑链路标识（LLID）进行处理；数据链路层与物理层通过GMII接口通信；物理编码子层（PCS）则在完成传统PCS子层8B/10B编解码和字节同步的功能之外，新增加了可选的前向纠错（FEC）模块，以进一步提高系统的性能；PMA子层则主要完成串并和并串转换及时钟提取等功能，与普通千兆以太网技术一致；

4、PMD子层则主要完成信号的光电转换，根据EPON自身的特点，要求OLT的光收发模块具有突发接收的能力，而ONU的光收发模块则必须具备突发发送的能力。由于EPON中各个ONU距离OLT物理距离的差异，到达OLT侧的不同ONU的光功率可能有很大的差异，因此要求OLT侧的光接收机具有自动阈值控制（ATC）的功能。此外，由于EPON上行为TDMA的工作方式，每个ONU只能在预先分配好的时段内发送数据，否则将在OLT侧造成接收冲突。因此要求ONU侧的光发射机具有突发发送的功能，在不属于自己的时段内应不发光或只发微弱的光（<－45dBm），在属于自己的发送授权到来时，能迅速将光发射功率调整

5、到正常工作水平。图2EPON协议分层和OSI参考模型间的关系1.1EPON关键技术EPON是将传统的廉价的、易于管理的以太网技术与可靠的PON拓扑结构相结合而开发的一项新的接入技术。要实现IEEE802.3ah－2004规定的各项技术指标，满足运营商对网络可管理可维护可盈利的要求，首先必须解决诸如链路仿真技术、绝对时标技术、上下行带宽控制与服务水平协议（SLA）、动态带宽分配（DBA）等关键技术。1.1.1链路仿真技术链路仿真技术是用于解决EPON点到多点的拓扑结构与传统以太网拓扑结构的兼容而开发的，可以在逻辑层面实现OLT与多个ONU的通信机制。IEEE802系列标准定义了两

6、种类型的媒质：共享的媒质和全双工。在共享媒质情况下，所有站点都连接到同一个访问域，每次最多只能有一个站点发送数据，但所有站点都可以一直接收数据。在全双工方式下，通常采用一个点到点的链路连接两个站点或一个站点与一个网桥，此时，每个站点都可以同时发送和接收数据。基于以上定义，网桥将不转发从一个端口发送回本端口的帧，即连接在同一网桥端口的所有站点可以在不需要网桥参与的情况下互相通信。这就会引起一个有趣的现象：同一EPON系统内部连接到不同ONU的用户之间在没有3层处理的情况下无法实现相互通信。为了解决这一问题，同时易于与其他以太网的无缝集成，在EPON系统内引入了新的链路仿真技术，以

7、实现同一EPON系统内连接到不同ONU的用户之间可以互相通信。为了标识不同的ONU和ONU的不同端口或同一端口的不同业务类型，引入了LLID这一仅在EPON内部使用的标记，所有的EPON内部操作如带宽分配、地址学习、VLAN模式等都是基于每个LLID实现的，一个ONU可以拥有1个或多个LLID值。图3示出了一种链路仿真技术的工作原理。上层共享局域网仿真（ULSLE：UpperLayerSharedLANEmulation）模块通过检查帧的目的MAC地址处理同一EPON系统内部和EPON系统与