基于以太网的无源光网络技术应用

EPON中的关键技术   

1. 系统同步   

系统同步是指由于EPON上行采用多点到一点的拓扑结构，每个ONU发送时隙必须与OLT的系统分配的时隙保持一致，以防止各个ONU上行数据发生碰撞。ONU侧的时钟应与OLT侧的时钟同步。EPON时钟同步采用时间标签方式。在OLT侧有一个全局的计数器，在下行方向OLT根据本地的计数器插入时钟标签，ONU根据收到的时钟标签修正本地计数器，完成系统同步；在上行方向ONU根据本地的计数器插入时钟标签，OLT根据收到的时钟标签完成测距。   

2. ONU的自动识别   

ONU自动加入目的是通过系统的自动运行，不需人工干预就能完成对新ONU的发现和注册，使新ONU能够自动加入到EPON系统而不影响其它ONU运行。EFM对解决注册冲突提出了两种方案。   

a. 随机延迟时间：发生注册冲突时，发生冲突的ONU仍然每次都响应注册授权，但是在响应开窗时随机延迟一定时间(但必须保证ONU随机延迟后的应答仍然可以落在开窗内)。采用随机延迟时间的方法可以缩短ONU加入系统的时间，但是需要增大注册开窗的长度，这样会降低系统的带宽利用率。   

b. 随机跳过开窗：发生注册冲突时，发生冲突的ONU随机跳过若干个注册授权后才重新响应。如果注册授权的周期为1秒，那么发生冲突的ONU可随机延时1～8秒(系统可配置)，然后继续等待注册授权。采用随机跳过开窗的方法比随机延迟需要多花一些时间，但是不需增大注册开窗，不会影响系统的带宽利用率。   

3. EPON中TDM业务的传输VSPACE=12 HSPACE="12" ALT="图2：EPON的层次模型。
  
  

尽管数据业务的带宽需求正快速增长，但现有的电路业务还有很大的市场，在短期内仍将发挥其巨大的作用，在今后几年内仍是业务运营商的主要收入来源。所以在EPON系统中承载电路交换网业务，将分组交换业务与电路交换业务结合有利于EPON的市场应用，并满足不同业务的需要。因此现在大家谈论的EPON实际都是考虑网络融合需求的多业务系统。EFM对TDM在EPON上如何承载，在技术上没有作具体规定，但必须兼容以太网帧格式。如何保证TDM业务的质量实际上也就成为多业务EPON的关键技术之一。   

4. EPON中信息安全的考虑   

根据IEEE 802.3ah规定，EPON系统物理层传输的是标准的以太网帧，对此，802.3ah标准中为每个连接设定LLID逻辑链路标识，每个ONU只能接收带有属于自己的LLID的数据报，其余的数据报丢弃不再转发。实际上LLID主要是为了区分不同连接而设定，ONU侧如果只是简单根据LLID进行过滤很显然还是不够的。为此IEEE 802.3ah工作组从2002年下半年起召开了几次会议，专门讨论有关EPON的链路安全性问题，包括研究APON的G.983建议中的搅动机制和802.1x协议等，会议中另一个主要议题是关于安全性的问题：是单独放在EPON中解决，还是放到整个802体系中解决？最终会议决定单独成立一个任务组，根据EPON的具体情况来负责整个802体系的安全性问题的研究和解决。2003年1月份以原EPON安全小组的主要成员为主的新的工作组已经召开会议，将在尽量保证以太网体系架构的基础上，结合802.1x、802.10等已有以太网关于安全性的协议，加强和完善EPON和其它以太网应用的安全性。   

5. EPON中的以太网管理   

对于以太网来说，第一英里接入是一个全新的应用，要求一个完整的新的电信级管理。和传统的局域网不同，在第一英里的终端用户不是按照以太网业务提供者的要求而配置的，第一英里包括局端设备和远端设备。因此，局端设备必须有能力监测业务提供网络和用户驻地网之间的物理链路和设备的一些重要的信息。EFM工作组已经决定提供的OAM功能包括：远端错误指示、远端环回和链路监视。OAM的消息通道采用长度/类型域为8809的慢协议帧传送OAM消息。   

EPON的应用   

10G以太网标准IEEE 802.3ae已经发布，这意味着以太网可进入城域网和广域网领域。而用于局域网的10GBASE-T和10GBASE-CX4的补充标准也已经在2002年底启动，如果接入网也采用电信运营级的以太网技术EPON，将实现从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构，可以大大提高整个网络的运行效率。   

EPON的特点适合应用于长距离高带宽(20km，1.25G)、光纤的接入和传输、光纤化的ONU/ONT，非常适合于FTTB和FTTO模式(非常有利于光纤在大楼内的布线和用户扩容)。EPON系统能提供可调节的、具有优先级和带宽保证的服务。   

采用EPON技术减少了维护和供电需求，大楼内无需占用机房和供电设施，支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容方便，且局端设备和用户端设备为统一网管，可以大大降低运营商运营维护费用。   

EPON是面向未来的技术，它是一个多业务平台，可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。可以完全保证QoS，而且完全遵循IEEE 802.3ah标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向全IP业务网络过渡。   

此外，采用EPON技术带宽分配更灵活，服务有保证。EPON可以通过DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现用户级的SLA，MS-EPON可以根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端口的速率限制)，并可根据业务合约保证每个用户连接的QoS。