Upstream
Burst OH MAC control
Burst ONU 1
Burst ONU 2
Burst OH
Burst ONU 3
IPG / idle code 10b symbols EPON control Frame Ethernet Frame (with Eth. preamble) Burst OH
以32个结点为例
P2P
局端
32/64根光纤 64个收发器
P2P
1/2根光纤
局端 66个收发器
小区交换机
局端
P2MP
1根光纤 33个收发器
分光器
用户 用户
用户
16
2.6 网络和业务比较（EPON vs MC）
单一 业务
MC接入
光电收发器
100 M带 宽
E thern et
C 7 8 9 101112
第九章 接入网技术
重点： EPON技术 光纤到家FTTH
目录
• EPON技术起源 • EPON技术特点 • EPON技术原理 • EPON技术应用
2
1.1 接入网的发展特点
• 从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展 • 综合业务应用对带宽的要求越来越高 • 不同的业务应用需要相应QOS技术保证 • 综合业务的需求导致接入手段不断增加
• 为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复 用技术： –下行数据流采用广播技术； –上行数据流采用TDMA技术。
13
2.3 EPON的网络位置
用户驻地网
接入网
核心网
LAN
Telephone
Telephone
PBX
Telephone
Video Service
ONU
分支比最大可为 1：128
EPON（IEEE 802.3-2005）是千兆以太网技术与无源光网 络（PON）的结合，是目前光纤到户的主要技术。 EPON：千兆以太网无源光网络（EPON－Gigabit Ethernet Passive Optical Networks） EPON是点到多点(P2MP)应用的单纤双向光接入技术 EPON采用单纤波分复用技术
• 定义： – 广播： MODE=1或者 LLID=0x7FFF – 单播： MODE=0且 LLID!=0x7FFFF
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3.4 EPON工作原理－下行
• 广播方式 – 在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； – 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符 的最后两个字节； – OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅 接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。
ONU要求具有FE口，POTS口，CATV接口（可选）以分别对应用户 数据、语音、视频的需要。
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目录
• EPON技术起源 • EPON技术特点 • EPON技术原理 • EPON技术应用
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2.1 EPON的定义和组成
• PON的定义
– 无源光网络：Passive Optical Network – 是一种基于P2MP拓朴的技术 – 是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备（ONU/ONT）
• TDMA方式 – OLT接收数据前比较LLID注册列表； – 每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； – 分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU 之间的碰撞。
27
Downstream 3.8MEPCPPcOontrNol 技术原理－上行帧结构 MPCPcontrol
• ODN（Optical Distribution Network ） – 无源光纤分路器和光缆线路组成 – 1:N(N=2/4/8/16/32..)的光分路器是连接OLT和ONU的无源设备
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2.2 EPON系统数据传输机制
• EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
1490nm
1310nm
• 光纤到公司/办公室FTTO 仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方 式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的 设备或网络由用户管理。
• 光纤到楼宇/分线盒FTTB/C 以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU部署在传统的分线 盒（用户引入点）即DP点（DP distribution point分配点）， ONU下采用其他介质接入用户
• REGISTER_REQ （ONU）00-
04
– 在注册规程处理过程中请求注 册。
• REGISTER （OLT）00-05
– 在注册规程处理过程中通知 ONU已经识别了注册请求。
• PON网络的另一个特点是，网络中ONU不可能监测到其它ONU 的上行数据。
• 在PON上解决安全性的措施是ONU通过上行信道传送一些保密 信息（如数据加密密钥），OLT使用该密钥对下行信息加密，因 为其它ONU无法获知该密钥，接收到下行广播数据后，仍然无法 解密获得原始数据。
26
3.7 EPON工作原理－上行
• 光纤到交接箱FTTCab 以光纤替换传统馈线电缆，ONU部署在交接箱即FP点处，ONU 下采用其他介质接入到用户
7
1.5 FTTH的主要技点以太接入 小区交换机接入
APON EPON GPON
8
FTTH：ONU置于户室内，实现真正的光纤到“家”。 FTTB：将ONU安装在用户端楼道或竖井内，多户共享一个ONU，
填充 FCS
不定 4Bytes
填充 FCS
不定 4Bytes
SPD
55 55 SPD 55 55 LLID LLID CRC8
:SPD指示LLID和CRC位置
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3.6 下行数据的安全性
• 因为PON的多点广播特性，所有的下行数据都会被广播到PON系 统中所有的ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制 功能去掉，那么它就可以监听到所有用户的下行数据，这在PON 系统中称为“监听威胁”。
3
1.2 接入层业务需求分析
业务需求群体的差异化 业务需求种类的差异化 业务种类对带宽要求的差异化
理想带宽（bps）
数字电视MPEG2 4M
IPTV MPEG4 2.5M
电子银行
0.4M
远程游戏
0.6M
Voice
0.1M
视频点播VOD 1.5-2M
视频电话
0.5M
视频会议
0.8M
高清电视 20M（经过压缩可达到6-8M）
• OLT光接收机的突发同步技术
– 上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接 收状态
• OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式
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3.10 EPON关键技术－MPCP协议
• 对IEEE802.3标准的重要 扩展
• 规定了OLT和ONU之间的 控制机制
• 提供ONU控制管理信息 • 提供ONU带宽管理信息 • 提供业务监控信息控制
protocol）机制为基础，MPCP通过消息、状态机和 定时器来控制访问P2MP的拓扑结构 – P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件 – 逻辑分光比1：32（1：64） – 支持A、B类ODN网络
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点对多点无源光网络技术包含EPON、GPON、BPON 等。 BPON/APON 由于技术比较复杂、成本较高、速率有限、IP 业务映射效率低等原因，不宜再采用。
➢下行1490nm ； ➢上行1310nm ； ➢1550nm可选用于CATV
20
千兆以太网技术
21
3.2 EPON系统中关键技术
• LLID • 突发光接收技术 • MPCP • 定时与同步 • 注册 • 测距 • DBA • OAM管理
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3.3 EPON关键技术－LLID
• 对802.3标准的扩展 – 修改前导码完成 – 用于对ONU进行唯一标识
A 123456
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x A 4x 5x 6x
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x B 4x 5x 6x
C 7 8 9 101112
A 123456
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x A 4x 5x 6x
A 123456
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x A 4x 5x 6x
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x B 4x 5x 6x
IP数据网
收发器运 维盲点、 故障率高
全业 务
EPON接入
PSTN
IP数据网
无源网 络，无 需维护
1.25 G带 宽
OLT
CATV
之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网（ODN）连接的网 络。
• 无源光网络的构成
– OLT（Optical Line Terminal）－光线路终端 – ONU（Optical Network Unit）－光网络单元 – ONT（ Optical Network Terminal）－光网络终端 – ODN（Optical Distribution Network）－光分配网
splitter
IP骨干网
OLT
ONU
可采用PON的保护结构
对ODN和需要保护的
OLT、ONU实现冗余保护
ONU
PSTN 14
2.4 EPON系统组网方式
环形
树形 总线形
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2.5 技术比较（EPON vs MC）
• MC技术的两种使用方式
– 点到点以太接入 • N根光纤，2N个光收发器 • 管理独立
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x B 4x 5x 6x