EPON介绍(2_MPCP协议)
EPON关键技术介绍
光功率管理技术
光功率自动调整：根据网络需求自动调整光 功率，保证网络性能
光功率均衡：通过调整光功率，实现网络中 各个节点的光功率均衡，提高网络稳定性
光功率监测：实时监测网络中的光功率变化， 及时发现和解决光功率问题
光功率控制：通过控制光功率，实现网络 中的光功率分配和优化，提高网络效率
EPON技术的发展趋势
远距离传输：支持 20km以上的传输距离
04
05
低成本：相对于其他 技术，成本较低
06
易维护：支持远程管理 和维护，降低维护成本
安全性高：支持加密传 输，保障数据安全
节能环保：功耗较低， 符合绿色环保要求
EPON的应用场景
01
家庭宽带接入：提供 高速稳定的家庭网络 连接
02
企业网络：为企业提 供高速、稳定的网络 连接，支持多种业务 需求
企业网络建设
企业内部网络：实现企业内部各 部门之间的高速数据传输
企业外部网络：实现企业与合作 伙伴、客户之间的高速数据传输
企业数据中心：实现企业数据中 心的高效管理和维护
企业安全防护：实现企业网络安 全防护，保障企业数据安全
智慧城市应用
智能交通：实时监控交 通状况，提高交通效率
01
智能政务：提高政务服
演讲人
EPON关键 技术介绍
2023-10-12
目录
01. EPON技术概述 02. EPON的关键技术 03. EPON技术的发展趋势 04. EPON技术的应用案例
EPON技术概述
EPON的定义
EPON（Ethernet Passive Optical Network）
01
是一种基于以太网的无源光网络技术。
EPON系统相关介绍
目录1、EPON通讯系统方案 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.1 九原EPON通讯系统 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.1.1 EPON技术简述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.1.2 EPON功能需求 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.1.3 EPON技术方案 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.1.4 组网分析方式---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.1.5 光缆布线方案---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 51.1.6 组网结构分析---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 72、EPON通讯相关设备 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 82.1 长沙工程 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 82.1.1 ONU及相关附件介绍------------------------------------------------------------------------------------------------- 82.1.2 ONU及相关附件使用----------------------------------------------------------------------------------------------- 102.2 九原工程 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 112.2.1 OLT相关附件介绍及使用 ---------------------------------------------------------------------------------------- 112.2.2 ONU 相关附件介绍及使用 --------------------------------------------------------------------------------------- 122.2.3其他相关附件介绍及使用 ---------------------------------------------------------------------------------------- 131、EPON通讯系统方案1.1 九原EPON通讯系统1.1.1 EPON技术简述1） EPON：基于以太网无源（光的传输及分配无需电源）光网络，是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。
EPON
浅谈EPON技术及应用随着现代科技的不断发展，人们对通信的要求不断提高。
为了满足人们对宽带增长的要求，实现接入网的高速化、宽带化和智能化，各种接入技术层出不穷，如LAN、数字用户（DSL，Digital Subscriber Line）、电缆调制解调器（CM，Cable Modem）、电力线通信（PLC，Power Line Communication）等，然而被认为最有前途的是光接入技术，无源光网络（PON）具有以维护、高宽带、低成本等优点，是通过单一平台综合接入语音、数据、视频等多种业务的理想平台。
一 EPON的概述无源光网络产生自20世纪80年代以来经过几个发展阶段，起初人们认为将ATM技术与PON技术结合的APON/BPON技术是实现综合接入的理想模式，但由于数据业务爆炸式的增长，ATM技术暴露出效率不高、协议复杂等弱点，因而未能大规模应用。
在这种背景下两个引人关注的PON新标准出台，其中之一是ITU/FSAN负责制定用来代替APON/BPON的GPON标准，另一个是IEEE 802.3ah工作组制定的EPON标准。
2000年12月，在IEEE的赞助下，成立了EFM（以太网第一英里）研究小组，开始了EPON技术的标准化工作。
EPON标准IEEE802.3ah于2004年6月正式公布。
进一步增强EPON 竞争力，IEEE于2006年成立了802.3av工作组开展了10G EPON系统的研究，从而使得带宽能力方面得到了一定程度上的提高，但带宽使用效率上尚无明显改善。
随后，10GEPON标准IEEE802.3av在2009年9月正式颁布。
EPON（Ethernet Passive Optical Network）以太网无源光网络，由IEEE802.3EFM （Ethernet for the First Mile）提出，是PON技术中的一种，它将简单经济的以太网技术与PON的传输结构结合起来，从而实现了再以太网上提供语音、数据、视频等多种业务。
EPON的关键技术及实现原理
EPON的关键技术及实现原理EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网技术的无源光网络，它使用光纤作为传输介质，在光线从中心局传入用户终端的过程中不需要中继节点的参与。
EPON将以太网和光纤接入技术结合，实现了大带宽、高可靠性和低成本的宽带接入。
一、光传输技术光传输技术是EPON中最基础的技术之一，它包括了光纤的选择和光纤传输的参数设计。
在EPON中，一般采用单模光纤进行传输，因为它具有更低的衰减和更高的带宽。
此外，还需要考虑光纤的长度、连接等参数的设计，以实现光信号的高速传输。
二、光分配技术光分配技术是EPON中的关键技术之一，它主要包括了光发送和接收的技术。
EPON使用了一种被称为比例脉冲宽度调制（PON）的技术，它通过在一个周期内改变光脉冲的宽度来传输数字信号。
在EPON中，光发送端使用激光器将数字信号转换为光信号，并通过光纤传输到用户终端，光接收端再将光信号转换为数字信号，实现数据的传输。
三、以太网技术以太网技术是EPON的核心技术之一，EPON使用以太网协议作为数据的传输协议，这使得EPON可以兼容现有的以太网设备和系统。
EPON将以太网帧封装在光信号中进行传输，用户终端上的以太网设备可以直接接入EPON，无需进行额外的协议转换。
四、调度控制技术调度控制技术是EPON中的关键技术之一，它主要用于实现共享信道的调度和管理。
EPON中采用了一种被称为动态带宽分配（DBA）的技术，它可以根据不同的用户需求和网络负载情况动态地分配带宽资源。
DBA技术通过控制ONU（光网络单元）的发送速率和发送时隙来实现带宽的分配，从而提高网络的效率和性能。
EPON的实现原理主要是基于光纤传输和以太网技术的结合。
当用户需要接入宽带网络时，光纤连接到用户终端设备的光接收端口，光信号经过光分配器进入光纤传输中。
同时，用户终端设备上的以太网设备通过以太网接口与EPON网络相连，可以直接发送和接收数据。
EPON原理及相关协议介绍
ONU
2
作为EPON网络的中央控制单元，负 责转发和管理数据。
Optical Network Unit（光网络光信号的接收和发送。
3
Passive Optical Splitter
被动光分配器将光信号分割给多个 ONU，使得一个OLT可以服务多个终 端用户。
1 传输技术
EPON使用光纤传输数据，而传统网络通常使用电缆传输。
2 网络结构
EPON采用基于以太网的分布式网络结构，传统网络通常采用集中式结构。
3 拓扑结构
EPON网络常用的拓扑结构包括星型和树状，传统网络则有更多不同的拓扑结构。
EPON的优点和缺点
1
优点
EPON具有高带宽、灵活性高、成本较低等优点，适用于大规模宽带接入。
3 支持新技术
EPON将持续支持新技术的发展，如5G、云计算和物联网等，满足未来网络的需求。
EPON商业模式和成本分析
EPON的商业模式可以包括设备供应商、网络运营商、互联网服务提供商等不同参与方，成本分析涉及 设备投入、维护费用等。
EPON的推广策略
推广EPON可以结合行业需求，加大市场推广力度，提供完善的解决方案， 增加宣传和培训等手段。
2
缺点
EPON存在距离限制、光纤依赖性强等缺点，需要综合考虑使用场景和需求。
IEEE 802.3 ah标准
IEEE 802.3ah是用于以太网在PON上的扩展标准，规定了EPON网络的物理 层和MAC层协议。
IEEE 802.1 Q和802 .1 ad标准
IEEE 802.1Q是虚拟局域网（VLAN）标准，而802.1ad是在以太网上实现多级VLAN的标准。
FTTx
EPON是实现光纤到用户 （Fiber-to-the-X）的重要技术 之一，可以为家庭和企业提供 高速接入。
MPCP协议详解--带注释(EPON关键协议)
MPCP协议详细介绍1MPCP帧结构MPCP定义了5种消息，称之为MPCP DATA UNITs，GA TE、REPORT、REGISTER_RQ、REGISTER、REGISTER_ACK，他们用于OLT和ONU之间的信息交换。
所有的MPCPDU为64字节的MAC控制帧，包括以下域：1、DA（目的地址），6个字节域，所有的MPCPDU都使用一个共同的多播MAC目的地址，其值为：01-80-C2-00-00-01，但是REGISTER报文除外，其使用ONU的实际MAC地址。
2、SA（源地址），在OLT中，对应一个GMII接口有多个MAC实例，因此不同的MAC发出的数据都必须携带其对应的SA。
3、类型域值为88084、Opcode区分MAC控制帧类型。
0001为PAUSE帧，0002为GATE帧，0003为REPORT帧，0004为REGISTER_REQ帧，0005为REGISTER帧，0006为REGISTER_ACK 帧。
5、TIMESTAMP，时标；用于同步OLT与ONU的MPCP CLOCK，其参考点为DA的首字节。
6、Opcode-specific field：用于传输特定的MPCP功能，不用的时候置0；7、FCS，CRC321.1 REPORT帧REPORT帧是ONU用来向OLT上报本地队列状态的。
1.1.1Queue #n report这个域的内容表示的不是实际的队列字节长度，其为传送这些字节需要的时间，这个时间还要考虑上前导码、帧间隔、FEC检验域等时间。
1.1.2Report bitmapQueue有效指示，相应位为1则表示此QUEUE域值有效，否则无效。
总共对应8个队列。
1.1.3Number of Queue Sets由于OLT分配给ONU的时隙不会正好等于ONU中的数据队列的发送时间，因此在时隙边界有可能会浪费部分的带宽（不能传送被切断的以太网帧），所以802.3ah工作组进入了多个queue sets，每个queue set都表示从队列开始的队列指示，但是分别指示了不同的长度，如果OLT分配的时隙中无法发送整个队列的话，则可以选择其中一种queue set来作为给ONU分配时隙的依据。
epon协议
epon协议Epon协议。
Epon（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网的被动光纤网络技术，它是一种新兴的接入技术，被广泛应用于光纤接入网络中。
Epon协议是Epon技术的核心，它规定了光端机（ONU）和光线路终端（OLT）之间的通信协议，保证了网络的正常运行和数据的传输。
首先，Epon协议采用了TDMA（Time Division Multiple Access）技术，通过时间分割的方式实现了ONU之间的数据传输。
每个ONU在特定的时间段内发送和接收数据，避免了数据的冲突和干扰，提高了网络的效率和稳定性。
此外，Epon协议还采用了AES（Advanced Encryption Standard）加密算法，保障了数据的安全性，防止了数据的被窃取和篡改，保护了用户的隐私和利益。
其次，Epon协议支持了多种业务接入，包括宽带接入、语音接入、视频接入等多种业务，满足了用户对于多样化业务的需求。
同时，Epon协议还支持了QoS （Quality of Service）技术，保证了不同业务的传输质量，保障了关键业务的传输稳定性和实时性，提高了用户的满意度和体验。
另外，Epon协议还支持了远程管理和维护功能，通过SNMP（Simple Network Management Protocol）等管理协议，实现了对网络设备的远程监控和管理，简化了网络的运维和管理，降低了运营商的成本，提高了网络的可靠性和可维护性。
总的来说，Epon协议作为Epon技术的核心，具有高效、安全、多样化、可管理等特点，是当前光纤接入网络中最为主流和成熟的接入技术之一。
它不仅满足了用户对于高速宽带接入的需求，还为运营商提供了一种高效、灵活、可靠的网络接入解决方案，是未来光纤接入网络发展的重要方向之一。
综上所述，Epon协议在光纤接入网络中发挥着重要的作用，它的出现和应用，极大地推动了光纤接入网络的发展和普及，为用户和运营商带来了诸多便利和好处。
EPON的核心技术介绍
EPON的核心技术介绍EPON为以太无源光网络,PON为其缩写,该技术属于新型的光纤接入网技术,属于点到多点应用的光接入技术,主要使用无源光纤及多点结构传输,可以满足以太网的多种业务需求。
无源光网络主要由光线路终端(OLT)、光网络单位(ONU)及光分配网络(ODN)组成,可以将其本质特点看作ONU所有均由无源器件组成,信号可通过分光器将光纤传输给用户。
1、EPON的技术特点与传统以太网相比,主要具有几方面特点:（1）OLT与ONU使用光分路器、光纤等连接,不需要有源设备维护人员、机房及配置电源,节省了较多的建设成本,实际应用效果较显著;（2）上下均使用单纤波分复用技术操作,只需光纤和OLT就可得到理想的传输距离。
在ONU侧,可应用光分路器将其传输给各个用户,减轻了光纤耗费成本。
（3）EPON具有传输IP数据、TDM及视频广播的能力,其中IP 与TDM主要应用IEEE 802.3采用以太网方式操作,并设置有网管辅助系统,提高了传输质量。
（4）上下行均为千兆速率,上行应用时分复用共享带宽,下行使用用户加密方式共享带宽,高带宽有效满足了接入网客户需求,而且可结合用户需求合理的分配带宽。
（5）点对多点结构一般采用增加ONU 数量及设置用户侧光纤方式实现系统升级,保证了运营商的投资安全。
2、EPON核心技术（1）动态带宽分配的DBA动态带宽分配算法表示实时改变EPON各OUN的带宽机制。
如果EPON带宽为静态分配,此时就不能进行数据通信业务变速,如果采用峰值速度静态分配带宽,容易在短期内用尽带宽,而且降低了带宽利W率。
从另一方面分析,动态带宽分配的实现提高了了系统带宽利用率。
一般可利用DBA实现ONU业务要求,在ONU之间开展动态调节带宽可有效提升PON的上行带宽效率。
随着效率的提升,可以给PON 上增加跟多W用户,用户可W到的带宽峰值完全超过传统固定分配带宽。
动态控制经常进行集中控制,该种方式可让发送所有ONU 上行信息,而且都必须给LOT提出带宽申请,然后OLT结合ONU等相关要求满足带宽W授权,分配准则的主要思想是,任意一个ONU都可分割实习信元到达的时间分布,并能进行带宽请求操作,OLT可根据ONU 要求合理、公正的分配带宽,并能处理好细细乱码、超载及信元丢失等情况。
EPON介绍(2_MPCP协议)
MPCP 协议详细介绍1 MPCP 帧结构MPCP 定义了 5种消息，称之为 MPCP DATA UNITS ,GATE 、REPORT 、REGISTER_RQ 、REGISTER 、REGISTER_ACK ，他们用于 OLT 和 ONU 之间的信息交换。
所有的 MPCPDU 为64字节的MAC 控制帧，包括以下域：1、 DA （目的地址），6个字节域，所有的 MPCPDU 都使用一个共同的多播 MAC 目的 地址，其值为：01-80-C2-00-00-01，但是REGISTER 报文除外，其使用 ONU 的实 际MAC 地址。
Octets6 6 2 2 4404Figure 8.1 Format of generic Mi 5CP frame.2、 SA （源地址），在OLT 中，对应一个 GMII 接口有多个 MAC 实例，因此不同的 MAC发出的数据都必须携带其对应的 SA 。
3、 类型域值为88084、 O pcode 区分 MAC 控制帧类型。
0001 为 PAUSE 帧，0002为 GATE 帧，0003为 REPORT 帧，0004为 REGISTER_REQ 帧，0005 为 REGISTER 帧，0006 为 REGISTER_ACK 帧。
5、 T IMESTAMP ，时标；用于同步 OLT 与ONU 的MPCP CLOCK ，其参考点为 DA 的 首字节。
6、 Opcode-specific field :用于传输特定的 MPCP 功能，不用的时候置 0；7、 FCS ，CRC32Fields1.1 REPORT 帧FieldsRepeated n times asindicated by VNumber of queue setsOctets6 6 2 2 4 1 [1] [2] [2] [2] [2] [2] [2] [2] [2] 039 4Figure 8.2 Format of REPORT frame.REPORT 帧是ONU 用来向OLT 上报本地队列状态的。
EPON技术原理及设备简介
EPON技术原理及设备简介
EPON技术原理及设备简介
1
2 3
EPON技术
PON技术的发展方向
EPON的原理
EPON技术原理及设备简介
EPON技术 EPON是一种采用点到多点网络结构、无 源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM 时分MAC媒体访问控制方式、提供多种综合业 务的宽带接入技术的技术。EPON是一种结合 了Ethernet(以太网)和PON的宽带接入技术。
EPON技术原理及设备简介
GPON技术 2002年9月提出概念。ATM、GEM封装，成帧协议-GFP 标准正在逐步完善，特点：下行可达2.5Gb/s,分光比 可达1:64
EPON技术原理及设备简介
WDM PON 基于WDM技术，现在正处于实验室开发阶段
EPON技术原理及设备简介
网络组成：由局端OLT、光分配网络(ODN)、用户终端组成(ONU) 局端设备（OLT）与用户设备（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件无需 租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运 营维护成本 EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有 天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素 采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个 OLT，传输距离最远可达20公里。在线路侧通过光分路器分送给最多32个用户(或 ONU终端)，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力 上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上 行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求， 并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽 点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩 容升级，充分保护运营商的投资 EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 8 02.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过 扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输
PON技术详细介绍
EPONEPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。
1.简介EPON波分复用技术EPON(Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。
第一种模式采用载波侦听多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。
相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。
EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。
在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。
下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。
N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。
这种行为特征与共享媒质网络相同。
在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。
上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。
EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。
但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON种，所有的ONU 都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同事传输依然可能会冲突。
因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。
2.技术基础无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。
同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。
EPON技术简介
EPON技术简介1EPON技术介绍1.1PON技术发展光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON，PaiveOpticalNetwork)。
１９８３年，ＢＴ实验室首先发明了ＰＯＮ技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。
PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。
目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。
图1PON的两个主要标准体系APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON，APON的最高速率为622Mbp，二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、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。
为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbp对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbp。
由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。
对于Gbp速率的EPON系统也常被称为GEPON。
100M的EPON与1G的EPON的不同在速率上的差异，在其中所包含的原理和技术，是一致的，目前业界主要推广的是GEPON，百兆位的EPON也有不多的一些应用。
在后面文档中提到的EPON，如果没有特别说明，都是指千兆位的GEPON。
EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。
EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。
EPON系统中的MPCP协议研究
各个 ONU 互通信号, 但 ONU 之间不能互通。 因 此, 当不同的 ONU 向 OL T 发送数据时有可能发生 碰撞, 这就需要由 OL T 进行全局控制, 安排好各个 在此过程中, OL T 扮演着主控角 ONU 的上传时隙。 色, ONU 扮演着受控角色。 为了在主控的 OL T 和 受控的 ONU 之间有效地传输数据, 需要一个有效 的控制机制来控制 OL T 和 ONU , 这就是多点控制 协议 (M PCP:M u lt i2Po in t Con t ro l P ro toco l) 。它在 已有的 E thernet 控制帧的基础上又定义了 5 个控 制帧, 以实现 EPON 系统的启动注册、 时间同步、
间。
G ran t# n L eng th: 第 n 个确认允许的长度。 Sync T im e: 为 OL T 同步所需时间, 该时间为
图 1 EPON 控制帧一般结构
F ig. 1 Gener ic structure of EPO N con trol fram e
以太控制帧的类型值为 0x8808。不同的控制帧 有着不同的操作码 (O p code ) 和数据 保留 填充
第 4 比特为 0 时表示 ONU 对确认 1 不需要做任何 动作, 为 1 时则要求 ONU 在确认 1 的时段内必须 发送 R EPO R T 帧; 第 5、 6、 7 比特含义与第 4 比特 相同, 只是对应的确认是 2、 3、 4。
G ran t # n Sta rt T im e: 第 n 个确认的开始时
F lag s: 其值为 1 时表示明确要求 ONU 重新注
EPON中光线路终端的MPCP协议功能的实现
南京邮电大学硕士学位论文EPON中光线路终端的MPCP协议功能的实现姓名：***申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：***20060401要是因为定义一个基本的新ＭＡＣ业务对公众而言是一个巨大的伤害。
而且满足第二个目标是满足第一个目标的最大保证。
对于第一个目标：给企业或家庭的宽带提供者提供它们所需要的媒介。
ＭＰＣＰ协议给出了其相应的低层协议。
其主要内容是在ＰＯＮ的拓扑结构基础上，提供点到多点的承载媒体，维持良好的ＴＤＭＡ机制和带宽管理功能。
面对上述的第二个目标：仍然是一个以太网。
ＭＰＣＰ协议给出了其相应的高层协议。
这个协议是以ＵＬＳＬＥ协议为代表。
这是一个类似于８０２．１Ｄ桥协议差不多的协议。
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系统通过一条共享光纤将多个ＯＮＵ连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源光分路器的树形分支结构。
多点控制协议（ＭＰＣＰ）就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制弘‘Ｉ。
删－∞耕冁撇黼雠雌蝌冁辩蛾柚Ｉ－枷嘲嘲艟耀Ｎ幄孵耐幽晌啦∞Ｈ－弹昧盯鹏。
加酗悄盯鼬ｍＨＩ叫孵酬＾Ｈ渔０１．Ｔ·潮删佣０－竞曦麟是Ｐ髓－舟撑婚‘ｏｏｏｍ氍棚ＪⅣ歙升憎ＩＩ升Ⅳ姒嗍啦眦ＥＰ姒●鞭Ｗ懿Ｌ明朗胤一硒强褂■棚盯Ｐ■Ｄ●Ｐｍ融Ｌ啪｝喇鞠俚嘲能ＫＩ＂圈２．５ＭＰＣＰ协议的分层图南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章ＭＰＣＰ坼议主要功能的实现ＯＬ蕾。
嗍图３．５ＥＰＯＮ测距过程图ＲＴＴ＝下行时延＋上行时延＝瓦一‘＋正一五＝Ｔ一瓦（３－－１）测距授权是由下行授权消息携带的。
携带测距授权的授权消息离开ＯＬＴ后，ＯＬＴ就等待测距窗口的打开以及被测距ＯＮＵ对于测距授权的响应。
各个ＯＮＵ在未分配授权后将暂时停止上行业务的发送，于是在ＰＯＮ的传输媒质上就出现一段没有上行信号的“窗口”，用来进行测距；被测距ＯＮＵ将在这个窗口中对测距授权响应以一个上行申请消息。
EPON
EPON介绍定义EPON网络使用单根光纤两种波长传输双向1.25Gbit/s的数字信号，上行方向采用1310nm波长窗口，下行方向采用1490nm 波长窗口。
EPON网络由OLT（Optical Line Terminal）、ONU（Optical Network Unit）和ODN（Optical Distribution Network）组成，物理拓扑是点到多点的树形网络，逻辑拓扑是OLT到各个ONU的多个点对点链路。
其中，ODN起连接OLT和ONU的作用。
目的EPON作为PON技术之一，具有高带宽、长距离覆盖、组网灵活、中间网络节点无源等公共特征。
应用于宽带接入网，可以提高网络带宽和性能，降低维护成本，是主流运营商青睐的下一代光接入技术。
EPON可以应用在FTTH（Fiber To The Home）、FTTB（Fiber To The Building）、FTTO（Fiber To The Office）和FTTM （Fiber To The Mobility Base Station）的环境中，支持：∙语音∙数据∙视频∙租用线路∙分布式业务EPON系统概述EPON拓扑结构EPON标准是众多TDM-PON标准之一，具有TDM-PON网络的基本特征，树状拓扑网络由OLT、ONU和ODN（Optical Distribution Network）三部分组成，ODN又分为主干光纤、分光器、支路光纤等无源光部件。
整体拓扑如图1所示。
图1 EPON物理网络拓扑图在EPON网络中：∙OLT是放置在局端的终结EPON协议的汇聚设备。
∙ONU是位于客户端的给用户提供各种接口的用户侧终端，OLT和ONU通过中间的无源光网络ODN连接起来进行互相通信。
∙ODN由光纤、一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在OLT和ONU/ONT间提供光通道，起着连接OLT和ONU/ONT 的作用，具有很高的可靠性。
EPON工作原理EPON是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，EPON系统采用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术，实现单纤双向传输。
EPON原理及相关协议介绍
多点MAC控制 控制——在IEEE802.3中的层次 多点 控制 在 中的层次
• 代替了MAC控制子层的位置，位于DLL的底层，支持多个 客户和其他的MAC控制功能 • 通过特定的协议实现实时控制多个MAC的机制，并实现 对MAC子层的操作 • MPCP是一种管理P2MP 的协议。目前还没有制定管理 P2MP的标准 • 多个MAC共用一个物理层。每一个独立的MAC给OLT和 ONU提供P2PE,附加的一个MAC提供SCB功能 • ONU的RS层完成了帧过滤，所以只要一个MAC • EPON终端在注册过程中分配的LLID唯一标识了MAC
12了epon各种告警事件和控制处理18wwwhuaweicomp2p拓扑下的协议架构拓扑下的协议架构19wwwhuaweicomp2mp拓扑下的协议架构拓扑下的协议架构20wwwhuaweicomepon技术背景介绍epon协议内容简介epon关键技术介绍epon协议总体介绍多mac控制简介mpcp协议介绍rspcspma子层简介21wwwhuaweicom多点多点mac控制控制多点多点mac控制的实现目标控制的实现目标支持p2pe这种特例olt支持多个llid和mac客户端onu支持单个llid支持单拷贝广播机制允许动态带宽分配的灵活架构使用32位时
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• EPON技术背景术介绍
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• EPON技术背景介绍 EPON协议内容简介
EPON协议总体介绍 • 多MAC控制简介 • MPCP协议介绍 • RS、PCS、PMA子层简介
• EPON关键技术介绍
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标准的基本内容
• 在以太网架构中实现P2MP拓扑结构的机制 和控制协议 • 多点MAC控制实现在不同的ONU中分配上 行资源、在网络中发现和注册ONU、允许 DBA调度 • RS子层为EPON扩展了字节定义 • PMD子层定义了EPON兼容器件的指标 • OAM定义了EPON各种告警事件和控制处理
EPON基础知识讲解
ODN（光分配网络）
总结词
ODN是连接OLT和ONU的光分配网络，负责传输光信号。
详细描述
光分配网络（ODN）是连接OLT和ONU的光分配网络，负责传输光信号。它由光纤光缆、光分路器、光 连接器、光衰减器等无源光器件组成，具有灵活的组网结构和丰富的业务调度能力。ODN通常采用树形 或星形结构，能够实现高效的光信号分配，以满足不同用户的需求。
兼容性
APON与EPON不兼容， 需要不同的设备和网络架 构。
EPON与GPON的比较
传输效率
EPON和GPON的传输效率相当， 都能够提供较高的带宽和较低的
延迟。
传输距离
GPON的传输距离比EPON更远， 能够覆盖更广泛的区域。
成本
GPON的成本比EPON更高，因 为GPON的设备和线路都需要更
扩展性好
EPON网络支持灵活的扩展， 可以方便地增加新的用户或业
务。
成本低
EPON网络结构简单，无需电 源和电子设备，降低了建设和
运营成本。
EPON的应用场景
宽带接入
EPON可以提供高速宽 带接入服务，满足家庭 和企业用户的上网需求。
视频监控
EPON可以传输高清视 频信号，适用于城市监 控、平安社区等视频监
网络设备之间的通信。
在EPON中，MAC协议用于实现 OLT和ONU之间的数据传输和控 制，包括数据帧的封装、解封装、
调度和冲突避免等功能。
EPON中的MAC协议通常采用基 于TDMA的接入方式，实现上行
数据的同步传输和带宽分配。
保护倒换和QoS机制
保护倒换是指在网络出现故障时， 自动切换到备用线路或设备，以 保证网络可靠性和稳定性的一种
运营和维护
EPON技术及测试
PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。 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TDM技术； 上行数据流采用TDMA技术。
1490nm
1310nm
PON基本原理－下行传输
下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据
1
Ack
重注册进程成功确认
2-255
保留
接收时应忽略
REGISTER_ACK MPCPDU的标志域
EPON技术研究－下行帧结构
前导码 7Bytes
帧定界符 1Bytes
DA 6Bytes
SA 6Bytes
长度/类型 2Bytes
数据 46—1500Bytes
填充 不定
FCS 4Bytes
前导码 8Bytes
1000BASE-PX10和1000BASE-PX20具有以下基本特征： 点到多点的光纤传输； 在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:32，传输距离达到10km； 在单模光纤上，以1000Mbps速率，分路比为1:16，传输距离达到20km； 在物理层业务接口上，误码率小于等于10-12。
测距
OLT与各ONU间的环路时延不同： 各 ONU距 OLT的光纤路径不同 各ONU元器件的不一致性 环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化 测距包括静态测距和动态测距： 静态测距：用在新的ONU安装调试阶段、停机的ONU重新投入运行时，通过开窗测距技术获得往返时延，并对时延差异进行补偿 动态测距：应用于系统运行过程中，通过检测往返时延的变化对温度、光电器件老化等因素的影响进行补偿 测距要求 测距精度高，一般要求在全 1～2bit内 测距过程对运行中的其它ONU的影响最小，保证运行业务的QOS 测距范围大，即能提供的均衡延时大
华为epon介绍
EPON产品介绍1 概述华为公司推出的EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）系列产品包括OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）设备和ONU（Optical Network Unit，光网络单元）设备，可以为用户提供完整的光纤到户（FTTH，Fiber To The Home）、光纤到大楼（FTTB，Fiber To The Building）等光接入解决方案。
z OLT设备：采用具有光线路终端功能的Quidway S6500系列以太网交换机。
z ONU设备：采用Aolynk ET系列光终端或者带有EPON模块的S2000-HI交换机2 EPON简介2.1 总体框架EPON是PON技术的一种，PON网络侧采用GE速率，遵循802.3ah标准。
802.3ah标准中详细介绍了EPON的工作模型，以及MPCP（Multiple Point Control Protocol：多点控制协议）、OAM（Operation，Administration and Maintenance：操作、管理和维护）功能。
结构图如下。
EPON结构图一个典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成。
z OLT放在中心机房（CO，Central Office）。
z ONU放在网络接口单元（NIU：Network Interface Unit）附近或与其合为一体。
z POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，即分光器，是一个连接OLT 和ONU的无源设备，它的功能是将输入（下行）光学信号分发给多个输出端口，使多个用户能够共用一条光纤，从而共享带宽；在上行方向，将多个ONU光学信号时分复用到一条光纤中。
2.2 EPON技术特点点到多点结构一个OLT下面可带32个ONU（后续可扩展），每个OLT下面的所有ONU通过时分复用共享1G带宽，即每个ONU可以提供上下行最大为1Gbps的带宽。
EPON技术分析
EPON技术分析1、EPON技术简介原文位置EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。
2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005标准)。
在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。
此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。
EPON系统的协议参考模型如图1所示。
原文位置原文位置原文位置图1 EPON系统的协议参考模型原文位置在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490 nm，上行1310 nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km和20 km的最大距离传输。
在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率(线路速率为1.25 Gbit/s)。
在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。
图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。
MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。
原文位置利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID(LLID=0xFF)作为单拷贝广播(SCB)信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。
EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。
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MPCP协议详细介绍1MPCP帧结构MPCP定义了5种消息，称之为MPCP DATA UNITs，GA TE、REPORT、REGISTER_RQ、REGISTER、REGISTER_ACK，他们用于OLT和ONU之间的信息交换。
所有的MPCPDU为64字节的MAC控制帧，包括以下域：1、DA（目的地址），6个字节域，所有的MPCPDU都使用一个共同的多播MAC目的地址，其值为：01-80-C2-00-00-01，但是REGISTER报文除外，其使用ONU的实际MAC地址。
2、SA（源地址），在OLT中，对应一个GMII接口有多个MAC实例，因此不同的MAC发出的数据都必须携带其对应的SA。
3、类型域值为88084、Opcode区分MAC控制帧类型。
0001为PAUSE帧，0002为GATE帧，0003为REPORT帧，0004为REGISTER_REQ帧，0005为REGISTER帧，0006为REGISTER_ACK 帧。
5、TIMESTAMP，时标；用于同步OLT与ONU的MPCP CLOCK，其参考点为DA的首字节。
6、Opcode-specific field：用于传输特定的MPCP功能，不用的时候置0；7、FCS，CRC321.1 REPORT帧REPORT帧是ONU用来向OLT上报本地队列状态的。
1.1.1Queue #n report这个域的内容表示的不是实际的队列字节长度，其为传送这些字节需要的时间，这个时间还要考虑上前导码、帧间隔、FEC检验域等时间。
1.1.2Report bitmapQueue有效指示，相应位为1则表示此QUEUE域值有效，否则无效。
总共对应8个队列。
1.1.3Number of Queue Sets由于OLT分配给ONU的时隙不会正好等于ONU中的数据队列的发送时间，因此在时隙边界有可能会浪费部分的带宽（不能传送被切断的以太网帧），所以802.3ah工作组进入了多个queue sets，每个queue set都表示从队列开始的队列指示，但是分别指示了不同的长度，如果OLT分配的时隙中无法发送整个队列的话，则可以选择其中一种queue set来作为给ONU分配时隙的依据。
简单而言，就是ONU提供了本地队列长度的多个门限截至位置，这些位置可以给OLT以更加灵活有效的带宽分配依据。
1.2 GATE帧1.2.1Number of Grants/flagsNumber of Grants/Flag域中的低3比特（比特2～比特0）表示此GATE中携带的窗口授权个数，最多不能超过4个，其值从0变化到4，当为0时表示不进行窗口授权，仅表示一种链接机制，为1时表示携带1个窗口授权参数，为4表示携带4个窗口授权参数。
比特3表示此GA TE消息是discovery GATE 还是normal GATE，为0表示normal GA TE。
比特7～比特4表示在对应的授权窗口内需要ONU回告REPORT消息（强制回告）。
比特4对应第1个授权窗口，比特7对应第4个授权窗口。
一般来讲，如果OLT强制要求ONU回告REPORT消息的话，必须分配一个比原有授权窗口略大的一个窗口参数以适合REPORT消息的传送，如果OLT还是按照原来的参数进行分配的话，ONU的REPORT消息将会抢占正常数据的发送位置，由此可能导致带宽存在浪费的现象。
当然，ONU也可自主发出REPORT消息，此时的REPORT消息应该是计算在队列长度中的。
1.2.2Grant #n start timeStartTime是以TQ为单位的，32位的计数器，ONU将在此StartTime指定的时刻开启激光器。
不过在discovery GATE中指定的startTime仅仅是可以打开激光器的参数值，因为ONU将会在此值上延时一个随机时间后才能打开激光器。
1.2.3Grant #n Length\在Discovery GATE中的Grant Length用来给ONU计算随机时间范围，在ONU中是根据grantLength减去REGISTER_REQ的传送时间作为随机时间范围的。
1.2.4Sync time这个仅在discovery GATE中设置。
ONU在指定的TAGC与TCDR期间发送IDLE码型。
1.3 REGISTER_REQ帧OLT收到REGISTER_REQ帧后有两个重要信息要处理：计算RTT与学习ONU的MAC 地址。
1.3.1FLAGsFlag=1表示注册请求，Flag=3表示撤销注册请求。
其他值均为保留值，OLT接收到保留值是不处理的。
1.3.2Pending GrantsONU接收到GA TE消息后将把startTime等参数存贮起来等待本地MPCP时钟到点时再根据存贮起来的参数进行数据发送，ONU中会有一个缓存，此pending Grants就是指示这个缓存中剩余空间的，其目的是告诉OLT我还能缓存多少个授权窗口参数信息，如果超过则会被ONU丢弃。
1.4 REGISTER帧REGISTER消息用来为通过注册验证的ONU分配LLID，由于此时链接尚未建立，因此REGISTER消息发送时采用了广播的LLID，但是其MAC地址却是学习到的对应ONU的MAC地址。
（此时有其他用户根据广播LLID可以获取MAC数据帧的话就可以把其MAC设置为混杂模式以便监听其他ONU的下行数据了）。
REGISTER消息还能用来撤销注册，OLT发送REGISTER消息给一个已经注册上的ONU时，表示要求其重新注册或者撤销其注册资格。
此时OLT发出的REGISTER消息采用唯一的LLID以及多播MAC地址01-80-C2-00-00-01。
1.4.1Assigned Port携带唯一的LLID信息。
一个PON 调度处理引擎系统中的LLID都是唯一的，也就是说同一个处理平台上的不同PON光口分配的LLID不能有冲突。
但是不同的处理系统中（比如两块PON接口板）的LLID可以成各自独立分配系统。
1.4.2FLAGs有四种情况，除去这四种情况外的REGISTER报文在ONU处是不处理的。
1、对已经注册的ONU要求其重新注册；2、撤销注册，对已经注册的ONU撤销其注册状态，撤销后ONU将加入未初始化的ONU一类；3、注册成功响应，表示ONU注册信息验证通过；4、注册未成功响应，表示ONU注册信息验证没有通过；1.4.3Sync Time同REGISTER_REQ中的sync time类似，但是数值可以不同，为经过调整的数值。
1.4.4Echoed pending grant表示OLT已经知晓ONU中的缓存空间。
1.5 REGISTER_ACK帧Flags域表示ONU是否响应注册；Echoed assigned port为REGISTER中分配指定的port的一份拷贝。
Synctime也是REGISTER的数据拷贝。
2Opcode-independent processMAC控制子层中的处理操作分为两种：与Opcode无关的parser控制处理、发送复用处理，以及与Opcode相关的PAUSE帧处理、discovery处理、GATE处理、REPORT 处理。
其实parser与复用模块也是有与opcode相关的部分。
2.1 Control parserControl parser负责把接收到的帧进行分类，分发到不同的处理模块进行处理，比如数据帧去业务处理，GA TE帧去GATE处理模块等等。
OLT与ONU中的control parser模块基本相同，唯一的区别在于时标处理方式。
其中guardThresholdOLT=12 TQ，guardThresholdONU=8 TQ2.2 ONU Control Multiplexer其中的checksize state处如果发现待传送帧的TQ大于指配的时间窗时，此数据帧（控制帧）必须停止发送，也就是仍然存放在缓存队列中的首地址位置。
2.3 Multi-point transmission control2.4 OLT Control Multiplexer3Gating processGate process包括OLT产生GATE信息以及ONU接收和处理GATE信息的过程。
在OLT侧为Gate generation process，在ONU侧为Gate reception process（parsing and verifying 接收的GATE帧）和Gate activation process（发送timing控制）。
3.1 Gate generation at OLTGate generation由DBA agent驱动，它决定给分配给ONU的startTime和length参数值，每接收到DBA agent来的请求，Gate generation process都会产生一个GA TE信息帧发送给ONU。
Gate信息还能用来实现keep-alive机制，其可以告知ONU，OLT虽然没有下发GATE 时间信息，但是OLT中对应的逻辑运转还是正常的。
这种情况发生在DBA没有按时（50ms）向gate generation process发起请求，那么gate generation process将自动产生GA TE信息（grant number=0）给ONU以保持链接。
ONU如果在1s之内（MPCP clock）没有收到GATE信息，则ONU将撤销注册。
802.3ah协议规定，ONU撤销注册时，当前正在发送的帧必须传送完；另有一种意见是立刻中止传送。
4Reporting process4.1 Report generation at ONUReport消息由DBA驱动，当DBA在设定的时间内无发送report消息的请求时，ONU 需要自动产生一个空的report消息，以此来告知OLT一个结果：ONU在运转。
4.2 Report reception at OLT在1s之内如果收不到ONU的report消息，则认为此ONU下线，必须在本地数据库中撤销其注册登记资料。
5Discovery process自动发现机制用来检测新上线的ONU，学习其RTT时间以及MAC地址。
这个发现过程分为四个阶段：discovery gate generation process、Request reception process、Register generation process、final registration process。
这四个阶段都是由Discovery Agent来驱动的。
5.1 Discovery gate generation process5.5 Discovery process at ONU。