EPON学习指南.pdf

1、CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl EPON 学习指南 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 目录 第一章:EPON技术原理 . 3 第一节：PON技术简介 . 3 第二节：EPON 技术 . 5 多点控制协议-MPCP 6 EPON 传输原 理 . 7 EPON 层次模 型 . 8 MPCP子层 . 9 EPON 的物理 层（RS 子层、PCS子层、PMA子层、PDM子层） 9 PCS子层 . 10 FEC 子层 . 11 PMA子层 . 11 PMD 子层 . 11 小结

2、. 12 EPON 数据链 路层的关键技术 13 EPON 数据链 路层的关键技术 13 EPON 的QoS问题 . 15 1. 安全性 16 2. 业务区分 16 第三章 EPON 产品与应用 . 17 第一节 EPON 产品介绍 . 17 OLT 主机(S7502/S7503/S7506/S7506R) 17 EPON 设备组 成（ONU 设备） 18 EPON 设备组 成（ONU 设备） 19 EPON 设备组 成（POS设备 ） . 21 第二节 典型 应用 . 22 EPON 运营商 组网应用 . 22 EPON 行业组 网应用 . 22 FTTH 解决方 案 23 小区接入FTTB

3、 解决方案 . 23 商务楼宇FTTB 解决方案 . 24 IPTV( 组播)解 决方案 . 24 EPON 广电解 决方案一 . 25 EPON 广电解 决方案二 . 25 EPON 广电解 决方案二（续） 26 网吧一条街解决方案 . 26 边远地区解决方案 . 27 边远地区解决方案二 . 27 视频监控解决方案 . 28CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 第一章:EPON 技术原理 第一节：PON 技术简介 无源光网络 （PON, passive optical Network) 用来解 决现在用户对接入带宽的需求迫切， 传统

4、 ADSL 为主的接入方式，难以满足用户高带宽，双向传输能力以及安全性方面的要 求 。 由于光纤的传输距离远， 抗干扰能力强， 容量大能优势， 光纤逐渐成为接入网传输介质的首 选。 PON 的组成结构： PON 由三部分组成： 光线路终端（OLT-Optical Line Terminal ） 光网络单元(ONU-Optical Network Unit ), 和无源分光器(POS-Passive Optical Splitter ) PON 结构的特点： PON 是一各 种 非对称， 点到 多点（P2MP) 结构，OLT 和 ONU 所扮演 的角色不 同，OLT 相当 于 Master 的角

5、色，ONU 相当于 Slave （ 奴隶）的 角色. 优点 1 ：是 大 量节约光 纤， 大量节约 光收 发器。 优点 2： 因为信号在 PON 传输过程 ， 中 不经过有 源电 子器件， 减少 潜在故障 点， 使用无源 设 备简化了 网络 层次结构 ，扁 平化的网 络结 构更易于 维护 和管理。 优点 3 ： PON 传输距离 长 （1020KM) ， 完 全克服了 以太 网和 xDSL 接 入方式在 距离 上的局限 性， 大大增强 了运 营商的端 局部 署的灵活 性。 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 优点 4 ：PON 与 x

6、DSL 相比 带宽更高 ，完 全满足未 来 HDTV 在 线播放 业务需要 。 优点 5：多 用途，PON 是 天 然的广播 网络 ，采用单 纤波 分复用技 术， 可以在 OLT 端 交有线电 视信号叠 加 进 PON 网 络 中传输， 在用 户端再通 过分 离器分离 出来 ，PON 可以 传 送数据也 可以 传 送有线电 视信 号。 技术优势 小结 ： 节省大量 光纤 和光收发 器， 较传统光 纤接 入方案成 本低 大量使用 无源 设备，可 靠性 高，显著 降低 维护费用 网络扁平 化， 结构简单 更利 于运营商 对网 络的管理 最高20km 的 接入距离 ，使 运营商端 局部 署更加灵 活

7、 组网模型 不受 限制，可 以灵 活组建树 型、 星型拓扑 网络 应用广泛， 不 仅仅是运 营商 宽带接入， 也 可作为广 电视 频的传输 网络 ， 视频监控 的 图 像 传输网络 现阶段十 分适 合我国FTTB 网络的建 设以 及广电 的 HFC 双向改造 ，以 及运营商 的大 客户 宽带接入 EPON 的主要标准： APON: ATM over PON ， ITU G.983 协议 标准， 就是在 PON 网络上 传输 ATM 信元， 最高 速率 622Mbps GPON: Gigabit PON, ITU G984 协 议标准， 对 APON 的升 级和扩展， 采 用通用帧 格式 提供多

8、种 业务的支 持。 最高速率 为 2.5Gbps. EPON: Ethernet over PON, IEEE 802.3ah 协 议标准， 就是 在 PON 网 络 上传输以 太网 格式的报 文，可以 支 持 1.25Gbps 对称速率 。 三 种标准 的区别 ： APON 存 在带 宽不足 、 技术 复杂、 价格高 、 承 载 IP 业 务效率低 等问 题， 未 能取得 市场上的 成 功。 GPON 在 高速 率和支持 多业 务方面有 优势 ，但技术 复杂 、成本较 高， 产品的成 熟度 不高。 EPON 基 于以 太网技术 ，协 议简单而 高效 。成本方 面相 比 APON，GPON 具

9、 有明显 的 优势。 目前从技 术上 对比GPON 、EPON 各有 优缺 点， 两者 在 FTTH 领域 各有 市场； 可见 的 未来，EPON 将会走 在 GPON 的前面 、 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 第二节：EPON 技术 本节围绕两个问题而展开讨论： 1. ONU 如何分辨出收到的数据是 OLT 发给自己的？ 2. OLT 如何分配信道资源，以避免 ONU 的上行数据冲突？ EPON 信 道复 用技术:采用 WDM 技 术， 实现单纤 双向 传输 EPON 传输方 式： 上行业 务为 TDMA 方 式。下行 业务

10、为广播方 式。 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 多点控制 协议-MPCP 与以太网 P2P 结构不同，PON 是 P2MP 的结构。ONU 对于上行信道资源存在竞争， 需要一种仲 裁机制来避 免上行数据 冲突并且合 理地分配信 道资源。802.3ah 协议规 定 了 相应的控制协议多点 控制协议（MPCP ，Multi-point MAC Control Protocol）。 MPCP 主要定义了多点 MAC 控制 子层 （Multi-point MAC Control sublayer ） 来扩展并 代 替了 802.3 协 议

11、所定义的 MAC 控制子层 （MAC Control sublayer）。 MPCP 协议的控制帧的 优先级要高于 MAC Client 数据帧的优 先级。 多点 MAC 控 制通过控 制 MAC 客户 端 的接收和 发送 使其工作 在点 对多点光 网络 中，而对 MAC 客 户端 来说就好 象连 接到一个 独享 的链路上 。为 了达到此 目的 ，多点 MAC 控制协议 遵 循以下原 则： MAC 客户端通过多点 MAC 控制子层发送和接收帧。 多点 MAC 控 制决定何时允许客户端接口控制复用器发送一个帧。 在某些情况下，当 MAC 客户端发送 帧时 MAC 控制可能产生控制帧，并利用 MA

12、C 控 制帧传送优先级高于 MAC 客户帧的特性，优先发送 MAC 控 制帧。 通过使用时分复用(TDMA) 的方法， 在任意给定时刻仅允许一个 MAC 在网 络中发送上行 帧，使得多个 MAC 可以 在共享介质上操作。 通过 GATE 处理功能协调此类发送的 GATE。 通过发现处理功能在网络中发现新设备并允许其发送数据。 利用报告处理功能提供的反馈机制可以合理地控制网络带宽的分配。 P2MP 网络的操作是非对称的，其中 OLT 为主 设备，ONU 为从设备。 802.3ah 定义的 数据链 路层 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl

13、 EPON 传输 原理 MPCP 协议报文 EPON 与APON 最大的区别是EPON 根据IEEE802.3 协 议， 包长可变 至1518 字节 传送数据， 而 APON 根据ATM 协议，按 照固定长度 53 个字节包来 传送数据，其中 48 个字 节负荷，5 个 字节开销。这种差别意味着 APON 运载 IP 协议的 数据效率低且困难。用 APON 传送IP 业务， 数据包被分成每 48 个字 节一组，然后在每一组前附加上 5 个字节开销。这个过程耗时且复 杂， 也给 OLT 和 ONU 增加 了额外的成本。 此外， 每一 48 个字 节段就要浪费 5 个字节 ， 造成 沉重的开销，即

14、所谓的 ATM 包的税头 。相反，以太网传送 IP 流量，相对于 ATM 开销 急剧下 降。 EPON 从OLT 到多个ONU 下 行传输数据和从多个ONU 到OLT 上行数 据传输是十分不同的。 所采取的不同的上行/ 下 行技术分别如图 3 所示 ： 当 OLT 启动 后， 它会周期性的在本端口上广播允许接入的时隙等信息。 ONU 上电后， 根 据 OLT 广播的允许接入信息，主动发起注册请求，OLT 通过对 ONU 的认证（本过程可选）， 允许 ONU 接 入， 并给请求注册的 ONU 分配一个本 OLT 端口唯一 的一个逻辑链路标识 （LLID）。 图 3 （上） 图4 （下） CCIE

15、#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 数据从OLT 到 多个 ONU 以广播式下行 （时分复用技术TDM ）， 根据 IEEE802.3ah 协 议， 每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、 特定 ONU 的 逻辑链路标识 （LLID） ， 该标识表 明本数据帧是给 ONU （ONU1 、ONU2 、ONU3ONUn ） 中的唯 一一个。 另外， 部分数据帧 可 以是给所有的 ONU （广播 式）或者特殊的一组 ONU（组播），在图 3 的组 网结构下，在分光 器处， 流量分成独立的三组信号， 每一组载到所有 ONU 的信号 。 当数据信号到

16、达 ONU 时，ONU 根据 LLID， 在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它 ONU 的 数据帧。 举例， 图 3 中，ONU1 收到 包 1 、2 、3 ， 但是它仅仅发送包 1 给 终端用户 1 ， 摒弃包 2 和包 3 。 对于上 行， 采用时分多址接入技术 （TDMA） 分时隙给ONU 传输上行流 量。 当 ONU 在注册 时成功后，OLT 会根据系 统的配置， 给 ONU 分配 特定的带宽， （在采用动 态带宽调整时，OLT 会根据指定的带宽分配策略和各个 ONU 的状态报 告， 动态的给每一个 ONU 分配带宽， 动态带 宽调整的进一步说明见后面章节） 。 带宽

17、对于 PON 层面来说， 就是多少可以传输数据的基本 时隙，每一个基本时隙单位时间长度为 16ns。 在一个 OLT 端口（PON 端 口）下面，所有的 ONU 与 OLT PON 端口之间时 钟是严格同步的，每一个 ONU 只能 够在 OLT 给 他分配的时刻上面 开始， 用分配给它的时隙长度传输数据。 通过时隙分配和时延补偿， 确保多个 ONU 的数据信 号耦合到一根光纤时，各个 ONU 的 上行包不会互相干扰。 对于安 全性的考虑。 上行方向，ONU 不能直 接接收到其它 ONU 上行 的信号， 所以 ONU 之 间的通信， 都必须通过 OLT，在 OLT 可以设置允许和禁止 ONU 之

18、间的通信 ， 在缺省状态下 是 禁止的，所以安全方面不存在问题。对于下行方向，由于 EPON 网络，下 行是采用广播方式 传输数据，为了保障信息的安全，从几个方面进行保障： 所有的 ONU 接入的时候， 系统可以对 ONU 进行 认证， 认证信息， 可以是 ONU 的一 个 唯一标识 （如 MAC 地址 或者是预先写入 ONU 的 一个序列号） ， 只有通过认证的 ONU ， 系统才允许其接入。 对于给特定 ONU 的数据帧 ， 其它的 ONU 在物理层上 ， 也会收到数据， 在收到数据帧 后，首先会比较 LLID（ 处于数据帧的头部）是不是自己的，如果不是，就直接丢 弃， 数据不会上二层，

19、这是在芯片层实现的功能， 对于 ONU 的上层用户 ， 如果想 窃 听到其它 ONU 的信息，除 非自己去修改芯片的实现。 加密， 对于每一对 ONU 与 OLT 之间 ， 可以启用 128 位的 AES 加密。 各个 ONU 的密钥 是不同的。 VLAN 隔离 ： 通过 VLAN 方式 ， 将不同的用户群、 或者不同的业务限制在不同的 VLAN ， 保障相互之间的信息隔离。 EPON 层次 模型 对于以 太网技术而言，PON 是一 个新的媒质。802.3 工作 组定义了新的物理层。而对以 太网 MAC 层以及 MAC 层 以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON 的 层次模型 如

20、下： CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 图 5 EPON 的层次模型 MPCP 子层 EPON 系统通 过一条共享光纤将多个 DTE 连接起 来，其拓扑结构为不对称的基于无源分 光器的树形分支结构。MPCP 就是使这 种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制。 EPON 作为 EFM 讨论标准的一部分，建立在 MPCP（Muti-Point Control Protocol 多点 控制协议）基础上，该协议是 MAC control 子层 的一项功能。MPCP 使用 消息，状态机，定 时器来控制访问 P2MP （ 点到多点） 的拓扑结构。

21、 在 P2MP 拓 扑中的每个 ONU 都包含一 个 MPCP 的实体， 用以和 OLT 中的 MPCP 的一 个实体相互通信。 作为 EPON/MPCP 的 基础，EPON 实现了 一个 P2P 仿 真子层，该子层使得 P2MP 网络拓扑对于高层来说就是多个点对点链路的集合。 该子层是 通 过在每个 数 据报的前 面 加上一个 LLD（Logical Link Identification）逻辑链 路标识来实现的。该 LLID 将替换前 导码中的两个字节。PON 将拓扑结构中的根结点认为是 主设备， 即 OLT； 将位于 边缘部分的多个节点认为是从设备， 即ONU。MPCP 在点对多 点的主

22、 从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。 系统运行过程中上行方向在 一个时刻只允许一个ONU 发送， 位 于OLT 的高层负 责处理发送的定时、 不同ONU 的拥塞报 告、 以便优化 PON 系统内部的 带宽分配。EPON 系统通 过 MPC PDU 来实现 OLT 与 ONU 之间 的带宽 请求、带宽授权、测距等。 MPCP 涉 及的内容包括 ONU 发送 时隙的分配，ONU 的自动发 现和加入， 向高层报告拥塞情 况以便动态分配带宽。MPCP 多点控制 协议位于 MAC Control 子层。MAC Control 向MAC 子层 的操作提供实时的控制和处理。 EPON

23、的 物理层（RS 子层、PCS 子层、PMA 子层、PDM 子层） EPON 物理层 通过 GMII 接口与 RS 层相 连，担负着为 MAC 层传 送可靠数据的责任。物理 层的主要功能是将数据编成合适的线路码； 完成数据的前向纠错； 将数据通过光电、 电光转 换完成数据的收发。整个 EPON 物理 层由如下几个子层构成： 物理编码子层(PCS) CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 前向纠错子层(FEC) 物理媒体附属子层(PMA) 物理媒体依赖子层(PMD) 同千兆以太网的物理层相比， 唯一不同的是 EPON 的物理层多了一个前向纠

24、错子层 （FEC）， 其它各层的名称、 功能、 顺序没有太大的变化。 前向纠错子层完成前向纠错的功能。 这个子 层是一个可选的子层， 它处在物理编码子层和物理媒体附属子层中间。 它的存在引入使我们 在选择激光器、分光器的分路比、接入网的最大传输距离时有了更大的 自 由 。 从 宏 观 上 讲 ， 除了 FEC 层和 PMD 层以 外，各子层基本上可以同千兆以太网兼容 PCS 子层 PCS 子层处于 物理层的最上层。PCS 子 层上接 GMII 接口下接 PMA 子层， 其实 现的主要技 术为 8b/10b ，10b/8b 编 码变换。 由于 10 比特的 数据能有效地减小直流分量， 便于接收端

25、的 时钟提取，降低误码率，因此 PCS 层需要把从 GMII 口接收 到的 8 位并 行的数据转换成 10 位并行的数 据输出。这 个高速的 8b/10b 编码器的工作频率 是 125MHz， 它的编码原 理基于 5b/6b 和3b/4b 两种编码 变换。PCS 的 主要功能模块为： 发送过程：从 RS 层通过GMII 口发往PCS 层的数据经过发送模块的处理(主要 是8B/10B) ： 根据 GMII 发 来的信号连续不断地产生编码后的数据流，经 PMA 的数据请 求原语把他们 立即发往 PMA 服务接口。 输入的并行八位数据变为并行的十位数据发往 PMA 。 自动协商过程 ： 设置标识通知

26、 PCS 发 送过程发送的是空闲码、 数据、 还是重新配置链路。 同步过程：PCS 同步过程 经 PMA 数据 单元指示原语连续接收码流， 并经同步数据单元指 示原语把码流发往 PCS 接收过程。PCS 同步过程设 置同步状态标志指示是否 PMA 层发 送 来的数据是否可靠。 接收过程：从 PMA 经过 同步数据单元指示原语连续接收码流。PCS 接收 过程监督这些码 流并且产生给 GMII 的数 据信号，同时产生供载波监听和发送过程使用的内部标识、接 收信号、 监测包间空闲码。PCS 子层 的发送、 接收过程在自动协商的指示下完成数据收 发、空闲信号的收发和链路配置功能。具体数据的收发满足 R

27、D 平衡规 则。在链路上传 输的数据除了 256 个数 据码之外，还有 12 个特 殊的码组作为有效的命令码组出现。 在 EPON 系统 中，按照单纤双向全双工的方式传送数据。当 OLT 通过光纤 向各 ONU 广播 时， 为了对各ONU 区别， 保 证只有发送请求的 ONU 能收到数据包， 802.3ah 标准引入了 LLID 。 这是一个两字节的字段，每个 ONU 由 OLT 分配 一个网内独一无二的 LLID 号，这个号码决定 了哪个 ONU 有权接收广播的数据。这个两字节的字段所处的位置见下图所示。 图 6 LLID 在帧中的位 置 这个字段占据了原千兆以太网 802.3z 中前导码（

28、preamble） 部分两个字节的空间，同 802.3z 标准 相比 SPD （或 称 SLD ，LLID 定界符 在EPON 中为 0XD5 ）的位置 也滞后了。对于CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 在 EPON 中新 增的 LLID， 我们可以把它当作数据发送出去， 不用对 PCS 作什么变动。 但是 对 于 EPON 中 SPD 位置的这种 变化，我们必须给以足够的重视。我们知道，普通的千兆网技术 发送状态机根据 EVEN 或ODD 的指示选 择第一个或第二个字节用/S/ 来替代 ，也就是说 SPD 的位置可以是变化的。而在

29、EPON 的PCS 技术中，SPD 的位置是 固定的，我们要准确地把前 导码的第三个字节用/S/来替代，否则 ONU 会收 不到正确的以太网包。这是因为 SPD 在整个 八字节的前导码中有固定的位置，它起着指示 LLID 和CRC 位 置的作用。如果它不能出现在 以太网包头中的第三个字节的话， 我们就不能够得到正确的 LLID 值。 没有正确的 LLID，处 于等待状态的 ONU 就得 不到想要的数据。 在各 ONU 向OLT 突发发送 数据的时候， 得到授权的 ONU 在规定时 隙里发送数据包， 没有 得到授权的 ONU 处于休息 状态。 这种在上行时不是连续发送数据的通信模式叫突发通信。

30、在 OLT 侧，PCS 的发送和接收都处于连续的工作模式；而在 ONU 侧的PCS 子 层接收方向是连续 接收 OLT 侧 来的广播数据，而在发送方向，却是在断断续续地工作。因此 EPON 的PCS 子层 不仅要能像普通的千兆 PCS 子层一样 在连续的数据流状态下能正常工作， 在面对突发发送和 突发接收时也要保持稳定。其中 OLT 侧的突发同 步和突发接收是实现 EPON 系统PCS 子层技 术的关键。 FEC 子层 FEC 子层的位 置处在 PCS 和 PMA 之间 ，是 EPON 物 理层中的可选部分。它的主要功能如下： 发送 FEC 子 层接收从 PCS 层发过来的 包， 先进行 10

31、b/8b 的变换 ， 然后执行 FEC 的编码 的算法，用校验字节取代一部分扩展的包间间隔，最后再把整个包经过 8b/10b 编码并 把数据发给 PMA 层。 字节对齐 FEC 子层接收 从 PMA 层的 信号， 对齐帧。 当选择 FEC 子层的时候，PMA 子层的 字节对齐就被禁止。 接收 把经 字节对齐之后的数据进行 RS 译码、 插入空闲码后发送数据到 PCS 层。 对于 EPON 系 统而言，使用前向纠错技术的具体优点可以概括如下： 可以减小激光器发射功率预算，减少功耗； 可以增加光信号的最大传输距离； 能有效地减小误码率，满足高性能光纤通信系统的要求便，是一个很好的选择方案。 此外

32、EPON 中 所使用的光器件均为无源光器件，因此信号的传输距离有限，在一些接入 距离较大的地方，FEC 技 术尤其重要。 PMA 子层 EPON 的 PMA 层技术同千兆以太网 PMA 层技术相比没有什么变化，其主要功能是完成串并、 并串转换，时钟恢复并提供环回测试功能，它同相邻子层的接口是 TBI 接口。 PMD 子层 EPON 的 PMD 子层的功能是完成光电、电光转换，按 1.25Gbps 的速率发送或接收数据。 802.3ah 要求 传输链路全部采用光无源器件， 光网络能支持单纤双向全双工传输。 上下行的 激光器分别工作在 1310nm 和1490nm 窗口； 光信号的传输要做到当光分

33、路比较小的时候， 最CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 大传输 20km 无中继。 按所处位置的不同， 光模块又可以分为局端和远端两种。 对于远端的光模块而言， 接收 机处于连续工作状态， 而发送机则工作于突发模式， 只有在特定的时间段里激光器才处于打 开状态， 在剩下的时间段里， 激光器并不发送数据。 由于激光器发送数据的速率是 1.25Gbps ， 因此要求激光器的开关的速度要足够快。同时要求在激光器处于关闭状态时，要使从 PMA 层发送过来的信号全部为低， 以确保不工作的 ONU 激光器的输 出总功率叠加不会对正在工作 的激光器

34、的信号造成畸变影响。 小结 MPCP 的五种 控制帧: GATE （OLT 发出） OLT 控制 ONU 何 时发 送数据。 REPORT （ONU 发出）ONU 定期向 OLT 报告 自己的状 态。 REGISTER_REQ（ONU 发出 ）ONU 向OLT 请 求注册。 REGISTER（OLT 发出）OLT 向 ONU 确认 ONU 请求 注册 成功。 REGISTER_ACK（ONU 发出 ）ONU 向OLT 确认 ONU 注册成 功。 MPCP 定义的三 个处理过程 Discovery Processing (OLT 可以 在网 络中发现 新 的 ONU ，为 成功注册 的 ONU

35、分配LLID ， 并且将 该 ONU 的 MAC 地 址与 相应的LLID 绑定) OLT 周期性 地 广播GATE 帧，GATE 帧包 括了传输 的开 始时间及 时间 窗口的长 度。 未注册 的 ONU 收到GATE 帧 ，就等待 这个 周期向OLT 发送 REGISTER_REQ 帧。为 了 避免多个 ONU 同时接 入 带来的冲 突， 每个ONU 在传 输 REGISTER_REQ 帧时， 等 待一个随 机的 时间。 OLT 会向注 册 成功的ONU 发 送一个REGISTER 帧， 其 中 包括了OLT 分配给 ONU 的LLID，以 及 OLT 要求的 同 步时间等 。 ONU 收到

36、REGISTER 帧 之后， 等待OLT 再次 发送来GATE 帧， 在 GATE 消息指示 的周 期内向OLT 返回REGISTER_ACK 帧， 表 示确认注 册成 功，ONU 整 个 注册过程 就完 成了。 Report Processing (OLT 根据来 自 ONU 的 REPORT 帧 ，了解ONU 的 带宽请求 和实 时状态， 实现对各 个ONU 的 带宽动 态分配和 实时 状态的监 控。) Report Processing 的任 务是处理网 络中 REPORT 帧 的产生和 终结 。REPORT 帧 是由更高 层产 生的， 由 MAC Client 交付 给多点MAC 控制

37、子层 。REPORT 帧用 来通 告带宽需 求， 也用来重 置 OLT 的看门 狗 定时器。 REPORT 帧必 须周期性 产生 ，即使没 有带 宽请求也 会产 生。 相 当于 ONU 的 Keep-alive 消 息。 一旦OLT 的看 门狗定时 器超 时，OLT 会认为 ONU 已 经离 线而注销 该ONU。 正确 的机 制是应该 使 OLT 周 期性 地确认ONU 的 存在。 Gate Processing (OLT 控制 ONU 在 某一 时隙发送 数据 帧或控制 帧， 是对ONU 使用 上行信 道传输的 授权 过程。) MPCP 的 一个 主要的思 想就 是通过OLT 分 配使用信

38、道资 源的授权 ，能 够在多 个 ONU 中决定单 个 ONU 传输。 ONU 的传输 时 间窗口是 由GATE 帧包含 的 开始时间 与时 间长度决 定的 。ONU 在本 地 定时器与 GATE 帧 包含 的开始时 间相 同时开始 传输 ， 在GATE 帧包 含的时间 长度 到达前一 段时 间结束传 输，以留 有充 分的空隙 关掉 激光器。 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl OLT 一次可 以 向一个ONU 发 送多个GATE 帧， 但 保证不 能大于ONU 注册时OLT 提供 的最大值 。 EPON 测距 与时 延补偿 EPON

39、 上 行传 输采用TDMA 方式， 由 OLT 来决定ONU 发 送数据的 时间 ， 由于每 个ONU 距离 OLT 远近不同 会产 生时延差 异， 如果没有 有效 的时延补 偿机 制仍然会 造成 上行数据 传输 冲突。 EPON 测 距和 时延补偿 是上 行信道复 用的 关键技术 在Discovery Processing 过程中 ，OLT 对新注 册的 ONU 测 距， 计算出每 个ONU 的RTT （Round Trip Time）值。 OLT 使用 RTT 来调整 每个 ONU 的 授权 时间。 OLT 也可以在收 到 MPCP PDU 的时 候 启动测距. EPON 数据 链路层 的

40、关键 技术 EPON 数 据链路层 的关键技 术 数据链路层的关键技术主要包括：上行信道的多址控制协议（MPCP）、 ONU 的即插即 用问题、OLT 的测距和时延补偿协议以及协议兼容性问题。 由于下行信道采用广播方式， 带宽分配和时延控制可以由高层协议完成， 因而上行信道 的 MPCP 便 成为 EPON 的 MAC 层技术的核心。目前的 802.3ah 标准确定在 EPON 的 MAC 层 中增加 MPCP 子层。 MPCP 子层的基石主要有 3 点： 一是上 行信道采用定长时隙的 TDMA 方式， 但时隙的分 配由 OLT 实 施；二是对于 ONU 发出 的以太网帧不作分割，而是组合，即

41、：每个时隙可以包 含若干个 802 3 帧，组合方式由 ONU 依据 QoS 决定；三是上行信道必须有动态带宽分配 （DBA ）功能支持即插即用、服务等级协议（SLA）和 QoS。 1. DBA 目前 MAC 层 争论的焦点在于 DBA 的算法及 8023ah 标准中是 否需要确定统一的 DBA 算法，由于直接关系到上行信道的利用率和数据时延，DBA 技术是 MAC 层技术的关 键。带 宽分配分为静态和动态两种，静态带宽由打开的窗口尺寸决定，动态带宽则根据 ONU 的需 要， 由 OLT 分配。 TDMA 方式的最大缺点在于其带宽利用率较低， 采用 DBA 可以提高上行带 宽的利用率，在带宽相

42、同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本。另外， DBA 所具有的灵活性为进行服务水平协商（SLA）提供了很好的实现途径。 目前的方案是基于轮询的带宽分配方案， 即：ONU 实时地向 OLT 汇报当前的业务需求 （Request ） （ 如： 各类业务 的在 ONU 的缓存量级） ， OLT 根据优先级和时延控制要求分配 （Grant ） 给 ONU 一个或多个时隙， 各个 ONU 在分配的时隙中按业务优先级算法发送数据帧。 由此可 见， 由于 OLT 分配带宽的对象是 ONU 的各类业务而非终端用户， 对于 QoS 这样一个基于端 到端的服务，必须有高层协议介入才能保障。 固定 时

43、限上 行帧 时限动 态分 配的上行 帧 CCIE#26016 别让生活磨灭我们的个性 Zhuowang MSN:neyolive.nl 动态分配 过程 ： 在周期 n-1 中，ONU 发送 REPORT 帧给 OLT ，REPORT 帧中包含 ONU 每个队列缓存的数据 流 量情况。 在周期 n 中，DBA 算法产生 GATE 帧 ，给每个 ONU 分配授权时间。 在周期 n+1 中，ONU 根据 OLT 分配 的指定时间进行数据传送。 在周期 n 中， DBA 对前一个周期中收集的信息进行处理， 先对用户配置的最小带宽进行预留， 最小带宽之和不能超过 1G 。 如果最大 带宽之和大于 1G

44、， 则按最大带宽的加权比例进行平均 分配，在 n+1 周期中正确 执行。 2. 系统同步 因为 EPON 中的各 ONU 接入系统是采用时分方式， 所以 OLT 和 ONU 在开始通信之前必 须达到同步， 才会保证信息正确传输。 要使整个系统达到同步， 必须有一个共同的参考时钟， 在 EPON 中以 OLT 时钟 为参考时钟， 各个 ONU 时钟和 OLT 时 钟同步。 OLT 周期性的广播发送 同步信息给各个 ONU ， 使其调整自己的时钟。 EPON 同步的要求是在某一 ONU 的时刻 T(ONU 时钟)发送的信息比特， OLT 必须在时刻 T(OLT 时钟)接收他。 在 EPON 中由于

45、各个 ONU 到 OLT 的距离不同，所以传输时延各不相同，要达到系统同步，ONU 的时钟必须比 OLT 的 时钟有 一个时间提前量， 这个时 间提前量就是上行传输时延， 也就是 如果 OLT 在时刻 0 发送 一个 比 特，ONU 必须在他的时刻 RTT( 往返 传输时延)接收。RTT 等于 下行传输时延加上上行传输时 延， 这个 RTT 必须知道并传递给 ONU。获得 RTT 的过程即为测距(ranging)。当 EPON 系统达 到同步时，同一 OLT 下面 的不同 ONU 发送的信息才不会发生碰撞。 3. 测距 和时延 补偿 由于 EPON 的上行信道采用 TDMA 方式，多点接入导致各 ONU 的数据帧延时不同，因 此必须引入测距和时延补偿技术以防止数据时域碰撞，并支持 ONU 的即插即用。准确测量