EPON是一個(gè)新技術(shù)，用于保證提供一個(gè)高品質(zhì)與高帶寬利用率的應(yīng)用。

    EPON在日本、韓國(guó)、中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣及其它以以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的地區(qū)都獲得很高的評(píng)價(jià)，借著IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)發(fā)表在以太網(wǎng)絡(luò)最后一哩的應(yīng)用，業(yè)界都非常希望盡快導(dǎo)入EPON，當(dāng)EPON被發(fā)展完成后，它將可以提供一個(gè)高效率、低成本，又穩(wěn)定的環(huán)境以滿足一般民眾家用及商務(wù)上的需求。

    互聯(lián)網(wǎng)革命開(kāi)始于透過(guò)銅線(雙絞線)及電話撥號(hào)接入調(diào)制解調(diào)器，把人與人之間的距離拉近，隨著對(duì)于豐富內(nèi)容的需求增加，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的處理速度也因而增加，由于撥號(hào)接入調(diào)制解調(diào)器每秒56Kbps的帶寬上限，促使數(shù)字客戶(hù)端回路(DSL)及纜線調(diào)制解調(diào)器(Cablemodem)每秒數(shù)兆位的寬帶傳輸取而代之，無(wú)論是以DMT或QAM為基礎(chǔ)的技術(shù)，都是為提供每秒數(shù)兆位傳輸速率于既有的銅線上，但實(shí)際的速率卻取決于電信機(jī)房中心與用戶(hù)的距離及銅線結(jié)構(gòu)的品質(zhì)。

    然而這些技術(shù)的實(shí)際帶寬決定于系統(tǒng)服務(wù)商基于其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所能夠支持及其所提供和促銷(xiāo)服務(wù)，但最大之傳輸速率也僅限于數(shù)兆位傳輸速率。

    隨著家用及辦公室的計(jì)算機(jī)運(yùn)算位速度提升，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的容量加大，計(jì)算機(jī)顯示器外圍如液晶顯示器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)，及有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的速度也增加。另外伴隨著高帶寬需求的應(yīng)用，如高清晰影像、網(wǎng)絡(luò)游戲及遠(yuǎn)距教學(xué)，在“最后一公里”的應(yīng)用中，終端用戶(hù)需要更多的帶寬，只有數(shù)兆位傳輸速率是不夠的。

    幸運(yùn)的是，同樣的以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改革了企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)，并保證在接入及最后一公里的網(wǎng)絡(luò)中所做的事情會(huì)相同，許多產(chǎn)業(yè)觀察家相信，以太網(wǎng)絡(luò)將普遍用于高速應(yīng)用的寬帶接入及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊技術(shù)中。

    何謂EPON？

    以下內(nèi)容將介紹嶄新的接入技術(shù)——以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EthernetPassiveOpticalNetworking，EPON)，這個(gè)技術(shù)不僅提供了千兆傳輸帶寬，同時(shí)價(jià)格低且穩(wěn)定，幾乎成了以太網(wǎng)絡(luò)的代名詞，主要的系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)商已經(jīng)在開(kāi)發(fā)EPON系統(tǒng)并與下一代的寬帶接入技術(shù)相結(jié)合。

    一個(gè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是單一且光纖共享，同時(shí)并使用便宜的分光器，把信號(hào)從單一光纖分散至獨(dú)立的用戶(hù)，之所以被稱(chēng)呼為“無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)”是因?yàn)橛袆e于傳統(tǒng)的電信機(jī)房局端及客戶(hù)端的連接，這其中并沒(méi)有一個(gè)有源電子設(shè)備裝置介于該接入網(wǎng)絡(luò)之間，這樣的優(yōu)勢(shì)大大的簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作、維護(hù)及成本，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為相比于一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖網(wǎng)絡(luò)中，其所使用的光纖并不需要很多。

    使用以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，無(wú)源以太光網(wǎng)絡(luò)為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖拓樸結(jié)構(gòu)，當(dāng)用戶(hù)連接至特定分配光纖，它們共享光纖配送網(wǎng)絡(luò)(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纖回到電信機(jī)房局端。

    對(duì)于低光纖數(shù)的需求是可以想象的，我們可以從圖1的架構(gòu)中看出傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太網(wǎng)絡(luò)路，路邊交換機(jī)(Curb-Switched)以太網(wǎng)絡(luò)及EPON間的不同。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太網(wǎng)絡(luò)可能使用N條或2N條的光纖，但必須使用2N個(gè)光收發(fā)器，而終端交換機(jī)以太網(wǎng)絡(luò)則使用一條骨干光纖。如此是可以節(jié)省光纖及電信機(jī)房所占用的空間，但仍需使用2N+2個(gè)光收發(fā)器，且必須供應(yīng)電力給交換機(jī)來(lái)使用。

    EPON也使用一個(gè)骨干光纖、最少的光纖及占用電信機(jī)房較小的空間，同時(shí)只需N+1個(gè)光收發(fā)器，另外也不需要額外的電力，下行的傳輸速率幾乎達(dá)其全速的骨干連接，它同時(shí)也支持下行串行廣播，如影像。

 圖1：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太網(wǎng)絡(luò)路，路邊交換機(jī)(Curb-Switched)以太網(wǎng)絡(luò)及EPON間的架構(gòu)對(duì)比

    EPON拓樸架構(gòu)及組成

    如圖2所示，EPON使用了1：N的分光器，而發(fā)展出樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)。

    EPON網(wǎng)絡(luò)包括光線路終端(OpticalLineTerminal，OLT)及光網(wǎng)絡(luò)單元(OpticalNetworkUnit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端電信機(jī)房(CentralOffice，CO)，多為以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或媒體轉(zhuǎn)換器平臺(tái)，ONU則多置于靠近客戶(hù)端，如路邊、建筑物或用戶(hù)住處，ONU則提供802.3ahWAN接口及802.3ah客戶(hù)端接口。

 圖2：EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

    使用分光器

    EPON規(guī)劃了在單一光纖上作全雙工傳輸，并以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的拓樸架構(gòu)呈現(xiàn)，用戶(hù)只看到自己與局端間的傳輸，而非其它在該拓樸架構(gòu)的用戶(hù)。EPON系統(tǒng)使用了分光器(splitter)，利用不同的光波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行上行串行傳輸及下行串行傳輸，其波長(zhǎng)如下：

    --1490nm下行串行傳輸

    --1310nm上行串行傳輸

    采用多點(diǎn)控制協(xié)議MPCP

    為了管理點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(P2MP)光纖網(wǎng)絡(luò)，EPON使用多點(diǎn)控制協(xié)議(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP執(zhí)行帶寬管理工作，包括帶寬的詢(xún)問(wèn)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和排序，它在MAC層實(shí)現(xiàn)這些功能，利用了64位的控制信息：

    --GATEandREPORT字段用在分配及給予帶寬

    --REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自動(dòng)發(fā)現(xiàn)ONU過(guò)程

    MPCP提供了接通網(wǎng)絡(luò)資源的最佳化，自動(dòng)化排序的機(jī)制減少了帶寬松散的問(wèn)題，而ONU自動(dòng)回報(bào)帶寬需求給OLT的機(jī)制用以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配(DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收發(fā)器的參數(shù)藉由OLT與ONU的交流機(jī)制而達(dá)到最佳化的目的。

    解析OLT和ONU的操作

    OLT負(fù)責(zé)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)ONU的過(guò)程，其中包含了帶寬排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用時(shí)間標(biāo)記字段在下行傳輸?shù)腉ATEMAC控制信息，可達(dá)到ONU與OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并傳送REGISTER_REQUEST信息，在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)將其注冊(cè)到OLT，OLT利用REGISTER信息回復(fù)給ONU，用以指明認(rèn)可ONU的注冊(cè)。

    EPON下行串行傳輸

    EPON網(wǎng)絡(luò)控制802.3架構(gòu)的物理層廣播，如圖3所示，廣播幀被LLID在預(yù)傳時(shí)間所摘取，一個(gè)64位的GATE信息被送到下行串行傳輸來(lái)分配帶寬。

  圖3：EPON下行傳輸

    EPON上行串行傳輸

    如圖4，MPCP利用時(shí)槽（timeslot）包含多路802.3幀，利用64位REPORTmessage回報(bào)ONU狀態(tài)至OLT，在這個(gè)架構(gòu)之下，不會(huì)有任何沖突及封包碎裂問(wèn)題。

                      圖4：EPON上行傳輸