EPON媒体接入控制的关键技术研究

一、智能网和NGN|0">

带宽利用率会很低。而制定中的EPON协议一般只会涉及MAC及物理层，不会提出具体的带宽分配算法，它由产品制造商自行规定。本文采用了基于轮询的一种简单带宽分配算法，由OLT对已注册的ONU进行轮询，ONU通过上行信道向OLT提出发送带宽申请。由OLT进行调度决定ONU帧的发送，并将调度信息通过下行信道发送给ONU。带宽请求／准许消息可以通过扩展千兆以太网中的MAC控制帧（目前只定义了Pause帧）来实现，这样便从逻辑上解决了共享信道带宽分配的问题，这里就不加赘述。我们建立了一个简化的仿真模型来分析这种基于轮询的上行接入机制的性能，并与固定时隙的TDMA接入进行了比较。该模型包括1个OLT和16个ONU，为简单起见，每个ONU取相同设置，设定到达每个ONU的数据为100 Mbit／s，缓冲区大小为10 byte，上下行的传输时延在50～100 s随机取值．基于轮询机制的带宽分配算法的ONU端平均队列长度和平均包时延都小于固定时隙的TDMA。本文只是初步讨论了使用基于轮询机制的带宽分配算法的可行性与基本性能，关于WMA值的优化，ONU端缓冲区大小的选定，OLT调度策略的选取，以及将轮询机制与随机争用机制的优点相结合，如何把业务优先级思想引入EPON协议等等，还有很多工作要做。

3　EPON ONU实现方案初步讨论

OLT既可以采用独立结构，也可以采用标准机框结构，将每个OLT做成标准线路接口板，加上控制交换板和网管板，则可以利用背板交换能力和整机网管开发出一种EPON交换机，利于升级和功能扩展。ONU可以采用独立式结构，也可以开发成一种小型用户板，插入现有的用户接入箱中或单独成为一个用户终端。OLT的结构与ONU相似，但为降低成本，EPON大部分功能置于OLT，加之为与IEEE802.3D、802.3Q兼容，需增加P2P仿真功能，OLT MAC芯片要采用多端口，因而OLT软、硬件实现要复杂一些。ONU主要在OLT的控制下，完成相应的功能，结构相对简单，下面就对ONU的软硬件实现加以讨论．

EPON ONU很多地方可以借鉴千兆位以太网的成熟技术，但是突发光模块的功能实现及突发同步检测芯片的设计是EPON物理层的技术难点。实现MAC协议的关键芯片是MPC850微处理器和MAC控制器。MPC850微处理器内部集成了嵌入式Power PC核、一个为通信专用的AISC的通信处理器模块（CPM）和常用外围组件，并提供通用串行总线（USB）的支持，功能强大，具有较高信价比，在通信方面广泛应用。由于E－PONMAC协议尚未制定完成，国际上还没有成品MAC芯片，故MAC芯片可以考虑用FPGA来实现。Xilinx公司的Vertex II是采用SRAM工艺的新一代大规模FPGA，它提供了丰富的IP核心，方便快速开发。Xilinx已经推出用于其Virtex II系列器件的千兆位以太网媒体访问控制器（GMAC）的IP核心．因而用Virtex II系列FPGA从速率上及复杂度上完成EPON MAC功能是可行的。但需要设计针对EPON MAC的IP核心，实现EPONMAC功能并能提供GMII标准接口。

ONU软件核心是实时操作系统和实现MAC层和物理层的功能程序和网络层程序。操作系统应具有高可靠的实时多任务内核，并能提供一种及时响应、高效协调用户实时应用系统的协调机制，目前常用的有VxWorks、pSOS、QNX等等。ONU程序必须有以下软件模块：测距和注册模块、MAC初始化模块、时间同步模块、启动模块等等．OLT是系统的核心，结构相当复杂，也应有操作系统作核心，软件功能有：启动和初始化、上行信道设置、带宽分配、测距和注册、OAM、缓冲器管理、中断处理及各接口管理。OLT和ONU相互协调，根据EPON协议，控制MAC芯片实现带宽分配、碰撞解决、初始化、测距和功率调整等机制。

4　结束语

本文讨论了EPON MAC中的测距技术、上行带宽分配算法及ONU的软、硬件实现方案。由于E－PON的MAC协议还在讨论之中，所以EPON MAC中的其他问题还有待于进一步研究探讨，软硬件实现还有待专用芯片的推出和IP核心的研制，EPON真正走上市场，还需广大科研人员付出艰苦的努力。