EPON技术原理
EPON基本原理
EPON基本原理EPON宽带接入技术探讨一、EPON简介EPON（Ethernet Passive Optical Network）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3 EFM （Ethernet for the First Mile）提出。
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（Media Access Control）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。
EPON在标准方面处于正在完善阶段。
IEEE 802.3ah工作小组从2000年11月就开始进行EPON的标准化工作。
大约有70个公司加入了这个工作小组，包括Cisco、Nortel、Worldcom、SBC、Verizon、Salira、Broadcom、Agere、Intel、BroadLight、Alcatel等。
估计需要8个月的时间才能有EPON的第一版标准出现。
在PON家族中还有一位早期的成员APON（ATM Passive Optical Network）。
在1995年ATM技术的全盛时期，ITU（the International Telecommunications Union）和FSAN（Full Service Access Network）联盟采纳了A TM标准，把它作为在PON之的第二层的帧封装标准，能为商业用户、家庭用户提供包括IP数据、视频、音频等综合业务，形成了APON的标准（文档号ITU-T Rec G.983）。
但是APON存在着一系列的问题，比如带宽有限、带宽损失大、数据包开销大、协议转换麻烦、技术复杂、设备昂贵、多厂家互操作性差等。
随着以太网技术的异军突起，APON技术一直没有得到大规模应用。
EPON是一种结合了Ethernet和PON的宽带接入技术。
众所周知，Ethernet简单易用，安装方便，运用广泛，但是一直也存在一些问题，特别是在大规模使用时这些问题更加明显。
EPON技术的特点和原理
– 点到点以太接入 • N根光纤，2N个光收发器 • 管理独立
以32个结点为例
P2P
– 小区交换机接入 • 只需铺设1或2根光纤到小 局端
32/64根光纤 64个收发器
用户
区
• 2N+2个光收发器
• 设备占用局端机房空间小
• 在传输过程中需要有源设 备
P2P
1/2根光纤
局端 66个收发器务需求的不断增加对接入层 带宽要求越来越高已是事实。
1.3主要接入技术分析
• 铜线接入
– ADSL – VDSL – LAN接入
• 光纤接入
– P2P – P2MP
1.4 光纤接入的应用模式（FTTx）
• 光纤到家庭用户FTTH 仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引 入光纤由单个家庭住宅独享。
以太网MAC帧
前导码
7Bytes
帧定界符 DA SA 长度/类型
1Bytes
6Bytes 6Bytes
2Bytes
数据
46—1500Bytes
前导码
8Bytes
EPON MAC帧
DA SA 长度/类型
6Bytes 6Bytes
2Bytes
数据
46—1500Bytes
填充 FCS
不定 4Bytes
填充 FCS
Burst OH MACcontrol
Burst ONU 1
Burst ONU 2
Burst OH
Burst ONU 3
IPG/ idlecode10bsymbols EPONcontrol Frame Ethernet Frame(withEth. preamble) Burst OH
EPON技术及工作原理
EPON技术工作原理及应用1.1 PON技术发展光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。
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1 PON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622Mbps，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，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps 对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbps。
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Gbps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基本原理
6
EPON工作原理－上行
➢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。
7
系统工作过程
OLT的操作
•产生时间戳消息，用于系统 参考时间 •通过MPCP帧指配带宽 •进行测距操作 •控制ONU注册
使用注册冲突避让：
在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机 跳过开窗法。
RTT = T2-T1+T5-T3 = T5-
T4
14
在Discovery过程中ONU的执行动作：
在上电启动或复位时，ONU进入 Discovery状态。等待来自OLT的 “Discovery Gate”消息。
如果所收到的消息类型为 Discovery， 且消息中的逻辑PHY ID与自己相同或 为缺省值是，就对此消息做出应答。
在discovery过程中OLT的执行动作：
3
EPON工作原理-帧结构
基于802.3帧格式 新增 LLID ：用于在OLT上标识ONU
4
LLID定义
定义广播与单播实现 a.广播： MODE=1 或者 LLID=0x7FFF b.单播： MODE=0 且 LLID!=0x7FFFF
5
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
OLT必须周期性的发送Discovery检测 帧。
EPON基本原理
EPON基本原理一、EPON系统简介以太网无源光纤网络（EPON）是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构如下图所示：OLTONU1ONU2ONUn 1:n无源光分路器ODNSNIUNI IF PONIF PONSNI：业务节点接口UNI：用户网络接口IF PON：PON专用接口图1 EPON系统EPON系统由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。
在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过一个1:n的无源光分路器（或几个分路器的级联）到达各个ONU；在上行方向（ONU到OLT），一个ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。
为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。
二、EPON传输原理EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
其中上行波长1310nm，下行波长1490nm,用于传递数据业务。
另外光纤上还可以传送1550nm的波长，这个波长主要是用来传递CATV信号。
图2 EPON上下行传输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。
下行传输从OLT 到多个ONU 以广播式下行（时分复用技术TDM ）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 、ONU3......ONUn ）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）。
如下图，ONU1 收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1 给终端用户1 ，丢弃包2和包3。
图3 EPON下行传输上行传输从多个ONU到OLT上行数据，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会给ONU分配特定的带宽。
《EPON技术基础原理》课件
低成本：EPON技 术采用无源光分路 器，降低了网络建 设和维护成本。
灵活性：EPON技 术支持多种业务， 如语音、数据、视 频等，满足不同用 户的需求。
稳定性：EPON技 术采用光纤传输， 具有高可靠性和稳 定性，适合长距离 传输。
挑战分析
带宽限制：EPON技术在带宽上存 在一定的限制，无法满足高带宽应 用的需求。
EPON技术关键技术
PON协议
PON协议是EPON技术的核心，定义了EPON系统的工作方式和数据传输 机制。
PON协议包括数据链路层、网络层和传输层，实现了EPON系统的数据传 输和控制。
PON协议支持多种业务，如语音、视频和数据等，可以满足不同用户的需 求。
PON协议具有高可靠性、高安全性和低成本等特点，使得EPON技术在宽 带接入领域具有广泛的应用前景。
功能：负责将光信号转换为电信号，实现数据传输 特点：具有高带宽、低延迟、高可靠性等优点 应用：广泛应用于光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）等场景 技术：采用时分复用（TDM）、波分复用（WDM）等技术实现数据传输
ODN（光分配网络）
功能：实现光信号的分配和 传输
组成：由光纤、光分路器、 光缆接头等组成
EPON技术基础原理
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单击输入目录标题 EPON技术概述 EPON技术组成 EPON技术关键技术 EPON技术优势和挑战 EPON和特点
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EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网的无源 光网络技术
特点：具有高带宽、低损耗、 抗干扰能力强等特点
应用：广泛应用于EPON技 术中，实现光信号的分配和
传输
ONU（光网络单元）
EPON的工作原理以及技术特点
本文全面地介绍了目前一种先进的宽带接入技术——以太无源光纤网络(EPON)接入技术，介绍了EPON的工作原理以及技术特点。
关键词宽带接入点到多点 EPON ONU OLT1 无源光纤网络的发展过程无源光纤网络为服务供应商的中心机房和商业及居民客户之间解决了最后一公里的网络通信基础。
众所周知，在接入网和本地环路中，在最后一公里的居民区范围里，电话铜线和ATV的同轴电缆的分布占有很大的优势。
在城域范围内，商业用户比较集中的区域一般采用高容量的SONET环、光纤T-3线路或者基于铜线的T-1来解决用户接入问题。
一般说来，租用一条T-3(45Mbit/s)或OC-3(155Mbit/s)线路，每个月的租金至少需要20000～30000元，只有大型企业才能够负担这样高昂的费用。
对于中型规模的企业，通常会选择T-1接入，月租金大约为3000元。
但是大多数小规模的企业和广大住宅用户只能采用基于电话线路的窄带接入(POTS和拨号)。
现在，DSL和Cable Modem作为过渡技术，提供了比较便宜的数据传输服务，但是这些技术也有其缺点，如实施比较困难，施工周期比较长，带宽受到传输距离和现有线路的质量影响较大，对话音服务支持不好等等。
虽然接入网技术的发展相对缓慢，远距离网络传输的带宽却因为波分复用(WDM)等新技术的应用而迅速增长。
近来WDM已经开始渗透到城域网范围。
与此同时，企业内部的局域网已经从10 Mbit/s升级到100 Mbit/s，其中很多不久还会升级到1000 Mbit/s。
城域网具有巨大的带宽容量，末端用户的带宽需求也不断增长，而“最后一公里”的接入就成为了两者之间的瓶颈。
根据Vertical Systems Group的调查，在1999年，76%的美国商业用户，其公司所在位置方圆一英里范围内都有光纤接入点，但是却没有光纤连接到公司。
近年来，运营商们一直在设法给网络市场的接入段提供廉价的宽带。
然而，接入网中存在大量的断点。
EPON原理介绍分-光器介绍
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分光器在工业自动化中的应用
分光器在工业自动化中用于实现设备的远程控制和监测。
通过分光器将光信号传输到各种工业传感器和执行器，实现设备的自动化控制和数 据采集。
分光器在工业自动化中还可以用于构建工业物联网系统，提高生产效率和设备可靠 性。
05 分光器的市场前景和发展 趋势
分光器市场的现状和前景
分光器市场现状
分光器采用光学原理中的分束技术，将输入的光信号分成多路等功率的 光信号，分别传送到不同的用户端设备，实现多用户共享同一根光缆资 源。
分光器不需要电源供电，因此被称为无源光网络中的无源器件。
分光器的技术指标
分光比
分光器将输入光信号分 成个输出光信号的比 例，通常以1:N表示，N
为分路数。
插入损耗
分光器插入到光路中引 起的光功率损失，越小
智能化
随着物联网、云计算等技术的发展，分光器将与智能化技术结合， 实现远程监控、自动调整等功能，提高网络运维效率。
04 分光器的实际应用案例
分光器在宽带接入中的应用
分光器在宽带接入中起到将光 信号分路的作用，实现多用户 共享同一光路。
在光纤入户场景中，分光器可 以将光信号按需分配给各个用 户，提高网络覆盖率和接入速 度。
特点
EPON具有高带宽、长距离传输、低成本、高可靠性、易扩展和维护等优点，是 实现FTTH（光纤到户）的主要技术之一。
EPON的工作原理
01
03
数据传输
02
树形拓扑结构
04
EPON采用单纤双向传输方式， 上行使用1310nm波长，下行使 用1490nm波长。OLT（光线路 终端）通过合波器将CATV信号 和数据信号合在一起传输到ONU （光网络单元），ONU再将 CATV信号和数据信号分离，分 别输出给电视和电脑。
EPON的基本原理
EPON的传输原理 EPON的传输原理
◆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 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: 上行/下行技术:
◆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 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 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）。 OLT端口唯一的一个逻辑链路标识（LLID）。
EPON的基本原理 EPON的基本原理
■ 一个典型的Ethernet over PON系统由OLT、ONU、POS组成。 一个典型的Ethernet PON系统由OLT、ONU、POS组成。 OLT（ OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，ONU（Optical Network Unit）放在用户设备端附近或与其合为一 Terminal）放在中心机房，ONU（ Unit）放在用户设备端附近或与其合为一 体。POS（ 体。POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发 Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发 下行数据，并集中上行数据。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，下 下行数据，并集中上行数据。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，下 行波长：1490nm，另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长，来传递模拟电视信号）。 行波长：1490nm，另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长，来传递模拟
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。
EPON原理
GWD
ONUO发现___测距过程
OLT在T1时刻发送 GATE； ONU在T2时刻接收到GATE ,此时复位本地计数器，时间戳置为T1；
ONU在T3时刻发送REPORT, 此时填入的时间戳为T4； OLT在T5时刻接收到REPORT。
最后RTT由下面的公式得出：
RTT = T2-T1+T5-T3 = T5-T4 其中：T3-T2 = T4-T1
• DBA介绍 • DBA原理 • DBA过程
GWD
DBA带宽分配___介绍
DBA：
相对于静态带宽分配，动态带宽分配（Dynamic Bandwidth Allocation）是指 一种能在实时地（毫秒级）改变PON中各ONU上行带宽动态分配的机制。 优点：实现高效的带宽利用率和服务质量保证 特点：-- 业务透明 -- 健壮性好 -- 公平带宽分配 -- 实时性强 -- 低延时和低延时抖动 EPON系统中DBA依赖于授权和请求消息，在IEEE 802.3ah中描述为： GATE消息 REPORT消息
GWD
DBA带宽分配___原理
GATE消息
GATE消息是从OLT发送到一个单独ONU的，用于给ONU分配传输时隙。一 个时隙用一对数值来（starTime和length）指示，该数值是由DBA代理（或 称调度器）来决定（DBA代理位于MAC控制层的客户端）。starTime和length 的数值被传送到OLT的授权进程，授权进程生成GATE消息，并把它发给相应 的ONU。 ONU侧对收到的GATE消息进行解析并复用传给ONU的授权进程，授权进程 负责在该消息指定的时隙内进行传输。另外，收到的GATE消息中的指示信息 将被交给ONU的DBA代理，用以执行某些必要的DBA特定功能（如选择发送帧 的顺序）。
epon的工作原理
epon的工作原理
Epon（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于光纤传输
的以太网被动光纤网络，其工作原理如下：
1. OLT（Optical Line Terminal）：OLT是Epon中的上级设备，负责管理整个光网络。
它将发送的数据分配给光纤链路中的各个ONU（Optical Network Unit）。
2. ONU（Optical Network Unit）：ONU是Epon中的末端设备，相当于用户侧的网络终端。
它连接到光纤链路，并接收OLT
发送过来的数据。
3. 光纤链路：光纤传输是Epon的核心。
光纤链路将光信号从OLT传输到ONU，同时将ONU发送过来的数据反向传输到OLT。
4. 光分复用：Epon使用TDMA（Time Division Multiple Access）技术进行光信号传输的分复用。
在一个光纤链路中，
可以同时传输多个ONU的数据，通过时间分割的方式，每个ONU在不同的时间片发送和接收数据，实现多路访问。
5. 光功率平衡：Epon中的光信号在传输过程中，会遇到衰减
和光衰等影响。
因此，需要调整信号的光功率，使其在整个链路上保持平衡和稳定。
6. 帧格式：Epon中的数据传输采用以太网帧格式，和传统以
太网一样，使用MAC（Media Access Control）地址进行数据
的发送和接收。
7. 安全性：Epon可以采用各种加密和安全措施，保护数据的安全性，防止数据被非法窃取或篡改。
通过以上工作原理，Epon可以实现高带宽、长距离传输和多路访问的特性，广泛应用于光纤接入网络、宽带接入等领域。
epon原理
3.分光器布放原则 • 分光器放置于中心机房，便于管理和维护，但由于光纤量比较大，网络弹 性不足，实施费用比较高，没有充分发挥PON网络的优势。 • 分光器放置于远端中心机房，集中分光，便于安装；网络结构比较简单； 用户密度比较高时，总的建设费用较低。 • 分光器放置于地下室，节省光缆，充分发挥了EPON的优势，建设费用 很低，但管理与维护工作量较大。 4.光网络单元布放原则 根据ONU布放的位置，可将EPON分为以下几种场景：光纤到户(FTTH)、 光纤到大楼(FTTB)、光纤到节点(FTTN)等。 (1)FTTH方式 FTTH即光纤到户方式适用于用户居住比较分散且用户对带宽的要求较高的 区域，如别墅区，而且开发商有积极性参与网络建设。此时组网方式一般 采用从局端的OLT引出光缆到别墅区，在别墅区内一个相对中心位置放置 分光器，然后通过小芯数管道光缆或新型的小芯数直埋光缆连至用户家中 的ONU，可以根据用户需求在用户家中连接交换机或集线器(HUB)供多个 设备连接。
工作原理
EPON由光纤线路终端、光分配网络(ODN)和光网络单元组成，采用 的是树形拓扑结构。使用上行1 310 nm和下行1 490 nm波长传送数据 和语音，CATV业务则使用1 550 nm波长承载。OLT放置在中心局端， 分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置 在用户侧，OLT与ONU间通过无源的光分配网络按照1:16/1:32/1:64 方式连接. EPON网络采用一点至多点的拓扑结构，取代点到点结构，大大节 省了光纤的用量和管理成本。无源网络设备代替了传统的 ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中 心局端所需的激光器数目，并且OLT由许多ONU用户分担。此外 EPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载 目前的主流业务——IP业务。因此EPON十分简单、高效、建设费用 低、维护费用低，最适合宽带接入网需求。
epon工作原理
epon工作原理Epon（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网的被动光纤网络技术。
它使用一对光纤传输信号，分为上行通路和下行通路。
下面是Epon的工作原理：1. ONU（Optical Network Unit）与OLT（Optical Line Terminal）之间的连接：ONU是用户端设备，OLT是在服务提供商侧的设备。
ONU通过光纤将信号传输给OLT，而OLT将信号通过光缆传输给ONU。
2. 上行通路传输：ONU上的数据通过上行通路传输到OLT。
这个过程利用TDMA（Time Division Multiple Access）技术，即时间分割多路复用技术。
每个ONU被分配一个时间槽，根据时间槽的分配，每个ONU在特定的时间窗口内发送数据。
3. 下行通路传输：OLT上的数据通过下行通路传输到ONU。
OLT将数据封装成帧，并发送到与之连接的ONU。
ONU接收到数据后解析帧，提取与其相关的数据。
4. 点对多点架构：Epon采用点对多点的架构，意味着OLT与多个ONU之间的连接可以通过单根光纤实现。
这种架构减少了所需光纤的数量，减低了网络部署和维护的成本。
5. 被动光纤分配器（PON Splitter）：被动光纤分配器用于分离和合并信号，使得一个OLT可以服务多个ONU。
分配器将光信号分成多个分叉传输，每个分叉传输到一个对应的ONU。
总体来说，Epon的工作原理基于被动光纤分配器的使用和上行/下行通路的分时复用技术，能够实现高效的数据传输和多用户连接。
它在宽带接入领域具有广泛应用，提供高质量的网络连接和快速的互联网访问。
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
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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
epon的概念
epon的概念EPON的概念EPON，全称为以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network），是一种基于以太网技术的被动光纤接入网络。
它是一种高速、低成本、易部署的解决方案，可用于覆盖大面积的住宅区和企业园区等。
一、EPON的工作原理1.1 OLT（Optical Line Terminal）OLT是EPON系统中最重要的设备之一，负责将数据从上层网络传输到下层网络。
OLT通常安装在数据中心或交换机房内，通过光纤与ODN（Optical Distribution Network）连接。
1.2 ONU（Optical Network Unit）ONU是EPON系统中的用户侧设备，也称为ONT（Optical Network Terminal）。
它负责将光信号转换为电信号，并将数据传输到用户终端设备上。
1.3 ODN（Optical Distribution Network）ODN是EPON系统中连接OLT和ONU之间的光纤网络。
它包括主干光缆、分配光缆和接入点等组成部分。
二、EPON的优势2.1 高速率由于使用了光纤作为传输介质，EPON具有非常高的带宽和传输速率。
其理论带宽可达到10Gbps。
2.2 节约成本相比于传统的基于铜线的接入网络，EPON的部署和维护成本更低。
由于使用光纤作为传输介质，不需要进行大规模的电缆敷设，同时也不需要在用户侧安装调制解调器等设备。
2.3 易部署EPON系统可以很容易地与现有的以太网网络集成。
由于其采用了标准化的以太网协议，因此可以与其他网络设备无缝连接。
2.4 灵活性EPON系统具有很高的灵活性和可扩展性。
它可以根据用户需求进行灵活配置，例如增加或减少用户数量、增加带宽等。
三、EPON的应用场景3.1 家庭宽带接入EPON系统可以为家庭提供高速宽带接入服务。
通过将OLT安装在运营商数据中心或交换机房内，将光纤引入小区或楼宇内，并在每个用户处安装一个ONU，就可以实现家庭宽带接入。
EPON技术原理
核心 网络
ONU功能模块示意图
业务部分
用户端 口功能
用户核心部分交换来自能复用/ 解复用功能
ODN 接口 功能
用户端 口功能
供电
公共部分
OAM
ODN
EPON的关键技术
▪ 突发模式光收发器技术 ▪ 帧结构 ▪ 测距 ▪ 动态带宽分配（DBA）机制 ▪ 下行数据安全性技术 ▪ 业务QoS处理 ▪ TDM业务的承载 ▪ 运行维护管理（OAM）功能的实现
EPON关键技术
EPON
▪ 基本特点
l OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网帧 l 传输线路速率下行/上行：1250 Mbit/s / 1250 Mbit/s l 以MAC控制子层的MPCP（multi point control 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 l P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件 l 逻辑分光比1：32（1：64） l 支持A、B类ODN网络
突发模式光收发器技术
▪ OLT光接收机的快速功率恢复
l 要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限
▪ ONU光发射机的突发发射和关断
l 为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖
▪ OLT光接收机的突发同步技术
l 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
▪ 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
▪ 上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制－－TDMA的接入机制
PON的原理——信号复用
▪ PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）。
epon方案
epon方案epon方案概述EPON（Ethernet Passive Optical Network）是以太网无源光纤网络的一种解决方案。
EPON技术是通过使用光纤作为传输介质，将以太网技术和光纤通信技术结合起来，以提供高速、高带宽、大容量的网络服务。
EPON方案在现代通信领域得到了广泛的应用，尤其是在传输速率要求高、带宽需求大的场景中。
原理EPON方案基于一条主干光纤来传输数据，用户通过光纤接入单元（ONU）连接到主干光纤。
主干光纤将数据传输到一个位于中心的光线路交换机（OLT）。
OLT负责在主干光纤上进行数据的传输和路由。
在主干光纤和ONU之间，EPON方案使用了TDMA （Time Division Multiple Access）技术，以实现多个用户之间的共享带宽。
EPON方案使用了IEEE 802.3标准定义的以太网技术。
它使用了光传输介质以及光学收发器，将电信号转换为光信号进行传输，从而实现了更长的传输距离和更高的带宽。
EPON方案支持传输速率为1Gbps，2.5Gbps和10Gbps的不同版本。
在EPON方案中，各个ONU独立地与OLT进行通信，不同ONU之间的通信互不干扰。
EPON方案还采用了高效的动态带宽分配机制，以确保高速的数据传输和网络资源的充分利用。
同时，EPON方案还支持QoS（Quality of Service）机制，以保证不同类型的数据流能够得到适当的优先级处理。
优点EPON方案具有以下几个优点：1. 高带宽：EPON方案采用了光纤作为传输介质，能够提供更高的传输速率和带宽。
这使得EPON方案适用于大容量数据的传输和高负载的网络环境。
2. 长距离传输：EPON方案使用光纤进行数据传输，具有较低的传输损耗，可以实现更长的传输距离。
这使得EPON方案能够满足大范围的网络覆盖需求。
3. 灵活性：EPON方案支持多种传输速率的版本，可以根据具体的需求选择不同的版本。
EPON方案还支持扩展性，可以根据需求增加更多的ONU和OLT，以扩展网络规模。
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物理编码子层（PCS）则在完成传统PCS子层8B/10B编解码和字节同 步的功能之外，新增加了可选的前向纠错（FEC）模块，以进一步提高 系统的性能；PMA子层则主要完成串并和并串转换及时钟提取等功能， 与普通千兆以太网技术一致；PMD子层则主要完成信号的光电转换，根 据EPON自身的特点，要求OLT的光收发模块具有突发接收的能力，而 ONU的光收发模块则必须具备突发发送的能力。由于EPON中各个ONU 距离OLT物理距离的差异，到达OLT侧的不同ONU的光功率可能有很大 的差异，因此要求OLT侧的光接收机具有自动阈值控制（ATC）的功能。 此外，由于EPON上行为TDMA的工作方式，每个ONU只能在预先分配 好的时段内发送数据，否则将在OLT侧造成接收冲突。因此要求ONU侧 的光发射机具有突发发送的功能，在不属于自己的时段内应不发光或只 发微弱的光（<－45dBm），在属于自己的发送授权到来时，能迅速将 光发射功率调整到正常工作水平。
绝对时标技术
为了避免多个ONU上行突发发送时的冲突，EPON系统采用了先进的绝对时标 （Absolute Timestamp）技术，即同一EPON系统内部所有设备的定时都以 OLT侧的定时为基准。系统通过上下行MPCP帧的Timestamp域传递定时信息。 GATE和REPORT操作是MPCP协议的两种操作模式（分别如图 5和图 6所 示）。在OLT侧，发送GATE帧（Discovery Gate和Normal Gate）的同时将本 地时钟计数器的值插入该帧的时标域。在Normal Gate中，还将包含OLT分配 给该ONU的发送起始和结束时刻。ONU接收到属于自己的Gate帧后，提取其 时隙起始和结束时刻存入相应寄存器，并将本地定时寄存器的值改为GATE帧 中的时标值，同时比较这两个时标值的差是否大于guard_threshold的值 （IEEE规定该变量的默认值为4*16bits time），若大于该值，则认为时标发生 了较大漂移，ONU将发起一次重新注册来修正。
• PON是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备（ONU/ONT） 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。
• • • • 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
EPON内不同ONU间通信原理示意
同一EPON系统内部不同ONU间通信的处理方式示意。从ONU1发送过 来的DA＝MAC7的帧到达OLT侧的ULSLE模块时，由于其DA已存在于 已有的DA－LLID对应表中，说明该DA帧应发送回该EPON系统内。于 是将该帧的LLID域改为LLID4后下行单播发送，CPE4可以无须通过L3 设备即可顺利接收来自同一PON内部ONU发送过来的数据帧，也就是 通常所说的EPON peer－peer功能。这也就为同一EPON内部多种业务 流的灵活、高效、快速传送提供了重要的技术支撑。
• 下行数据流采用TDM技术； • 上行数据流采用TDMA技术。
PON基本原理－下行传输 基本原理－ 基本原理
下行数据的安全？
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
PON基本原理－上行传输 基本原理－ 基本原理
上行数据的同步？
上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制－－TDMA 的接入机制
ONU光发射机的突发发射和关断
• 为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖
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
EPON协议栈 协议栈
在IEEE802.3ah-2004中，定义了EPON系统的ISO/OSI参考模型（如图 2所示）。其中，与高层接口的是传统的MAC客户子层，负责将高层的 业务流映射进EPON中进行传送；OAM子层是新增加的一项可选功能模 块，主要用于传递OLT与ONU间的操作、维护和管理（OAM）消息； 多点MAC控制子层则是EPON的核心功能层，负责一个OLT与多个ONU 的通信控制和协调，利用MAC控制帧（如Gate、Report等）实现控制 信息的交互；MAC子层则是通信的主体，与普通以太网MAC没有区别； 适配子层（RS子层）则被用于实现点到点的仿真（P2PE：Point to Point Emulation），用于对EPON内部的逻辑链路标识（LLID）进行处 理；数据链路层与物理层通过GMII接口通信；
EPON的参考模型
IFPON
ODN
SNI
IFPON
ONU 1 ONU 2
UNI
OLT
1:n无源光分路器
SNI：业务节点接口 UNI：用户网络接口 IFPON：PON 专用接口
ONU n
链路仿真技术
链路仿真技术工作原理
链路仿真技术是用于解决EPON点到多点的拓扑结构与传统以太网拓扑 结构的兼容而开发的，可以在逻辑层面实现OLT与多个ONU的通信机制。 IEEE 802系列标准定义了两种类型的媒质：共享的媒质和全双工。在共 享媒质情况下，所有站点都连接到同一个访问域，每次最多只能有一个 站点发送数据，但所有站点都可以一直接收数据。在全双工方式下，通 常采用一个点到点的链路连接两个站点或一个站点与一个网桥，此时， 每个站点都可以同时发送和接收数据。基于以上定义，网桥将不转发从 一个端口发送回本端口的帧，即连接在同一网桥端口的所有站点可以在 不需要网桥参与的情况下互相通信。这就会引起一个有趣的现象：同一 EPON系统内部连接到不同ONU的用户之间在没有3层处理的情况下无 法实现相互通信。为了解决这一问题，同时易于与其他以太网的无缝集 成，在EPON系统内引入了新的链路仿真技术，以实现同一EPON系统 内连接到不同ONU的用户之间可以互相通信。
EPON OLT芯片上下行带宽管理实现方式示意
为了保证不同业务在EPON内部能够得到与其业务类型相匹配的服务，在ONU 侧上行方向定义了不同的分类规则，查找引擎（LUE：Look Up Engine）利用 这些规则确定从UNI端口发送过来的包的流向，以建立特定类型的包与所使用 的队列的对应关系。而每个LLID又与某一个或某几个队列相对应，通常选择1 个LLID对应1个队列。ONU侧每个LLID的上下行数据使用完全独立的队列进行 处理，最大限度保证上下行业务的SLA和QoS SLA QoS
EPON关键技术
EPON
基本特点
• OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网帧 • 传输线路速率下行/上行：1250 Mbit/s / 1250 Mbit/s • 以MAC控制子层的MPCP（multi point control 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
Attenuation range (ITU-T Rec. G.982)
dB
Class A: 5-20、Class B: 10-25、Class C: 15-30
OLT功能模块示意图
ONU功能模块示意图
业务部分
用户端 口功能
核心部分
交换功能
复用/ 解复用 功能
ODN 接口 功能 ODN
用户
用户端 口功能
EPON系统中RTT值的计算
上下行带宽控制与SLA
为了满足预先签订的服务水平协议（SLA：Service Level Agreement），需要 对EPON每个用户的上下行带宽进行精确控制。在图 8中，通过使用下行 Scheduler，结合严格优先级或加权公平排队（WFQ：Weighted FairQueuing） 等技术可以实现高优先级的业务始终能得到最高的服务质量，在实现用户带宽 控制的同时，也可以保证不同业务对延时和抖动等指标的不同要求。
项目
EPON的基本原理； EPON的参考模型； 光网络要求； 业务承载能力； SNI和UNI接口； 功能要求； 业务承载要求。
交流目的
分析EPON中国标准； 了解EPON的关键技术； 了解EPON的工作原理。cal Network）－无源光网络的定义
“0”表示该帧为单播帧，“1”表示该帧为广播或多播帧。ONU上行发送的 帧都会携带自身的源MAC地址和LLID信息，在OLT内部通过MAC地址的学习， 建立ONU各用户的MAC地址与所使用的LLID对应表。在OLT侧，当接收到的 帧的目的地至少有一个位于EPON系统外部时，将该帧转发至外部接口；当接 收到的帧的目的地至少有一个位于EPON系统内部时，修改该帧的LLID信息后 将该帧转发回EPON系统。OLT下行发送时，根据帧的目的MAC地址，查询对 应的LLID，并将该值插入前导码中的LLID域。ONU接收到下行帧时，当LLID 的模式比特为“0”，且LLID属于该ONU，则接收该帧，并将其转发至该LLID 所对应的端口；当LLID的模式比特为“1”，且LLID不属于该ONU，同样接收 该帧，并提交高层处理；所有其他类型的帧都将被丢弃。
EPON协议层次
EPON协议栈示意图 EPON协议栈示意图
EPON设备模型
EFM EPON开放式接入业务模型
上图为EFM建议的一种EPON开放式接入系统架构。从图中可以看出，对于 EPON系统本身，既可以是只提供光/电转换的媒体转换器，也可以是具有L2汇 聚功能的业务集中器，具体实现可以根据用户的实际需要确定。在这个开放系 统架构中，有2种业务模型：一种是通过L3业务复用交换设备与一个集成的业 务提供商相连，同时提供多种宽带接入业务；另一种是通过L2带宽集中器直接 与各业务提供商的IP router、VoIP Gateway、Video Server等相连，提供灵活 的业务选择。此种架构可以最大限度提高EPON系统设计的灵活性，降低设备 成本，保护现有投资，具有强大的扩容和升级能力，便于实现业务平面与承载 平面的分离，易于开展多项增值业务。从图中还可以清楚看出，对于EPON OLT设备，是不需要提供L3路由等功能的，否则将影响系统的模块化分割和业 务的灵活性与扩展性。