第術EPON第術EPON10GEPON2EPON隨著Internet的普及，局域網和骨干網都在向高速化方向EPON隨著Internet的普及，局域網和骨干網都在向高速化方向無源光網絡（PON）性能優(yōu)越、成本低，被認為是接入Etherne是傳送P業(yè)務的最理想的鏈路層協(xié)議之一，以太網接口已經成為事實上的通用業(yè)務插座。Ethernet與PON的結合催生了EPON（EthernetOpticalNetworks）。34420001114委員會20001114委員會Committee）立了一個新的研究組。該研究組的研究主題是“EthernetintheFirstMile（EFM）”。2001年7月17日，IEEE宣布批準了EFM出的授權立項請求——（PAR）與此同時作業(yè)組批準Force2004年6月24日，EFM聯(lián)盟在芝加哥舉行的Supercomm2004EFM互操作性演示上宣布，IEEE標準委員會已經正式批準了IEEE802.3ah標準。5EFMEFMPoint-to-pointfiberPoint-to-multipointfiberOperation,Administration,andMaintenance對EFM具有廣闊的市場應與IEEE802體系（如橋接、管理信息庫等）兼容；與其他IEEE802標準顯著不同；技術經濟67下行方向的傳輸與千兆以太網物理層傳輸基本相同，但其下行方向的傳輸與千兆以太網物理層傳輸基本相同，但其OLT發(fā)出的是以太網幀（加入的LLID）經過8B/10B編碼光分路器將OLT發(fā)出的信號分路到各分支上，但支路上ONU接收到OLT發(fā)給所有的比特流，經8B10B解碼后根899EN標準上行通信采用了與NEN標準上行通信采用了與N相同的TDMA技術，即由LT通過發(fā)放授權（grnt）的方式控制各U的上行發(fā)送；在OLT指定的發(fā)送時間里，ONU同樣是發(fā)送符合千兆以太網物理層要求（前導碼也已加入LLID）、速率EPONE3GMI的CAC、射BPMA子層負責并串∕串并轉換OAM、MPCP和P2MP是在802.3基礎上擴展而來的，其中 MPCP和P2MP是為支持EPON所特有的 LLC子層負責使本地網絡層實體與遠端對等網絡層實體之間交換協(xié)議數據單元（PDU）的服務。OAMLLC子層負責使本地網絡層實體與遠端對等網絡層實體之間交換協(xié)議數據單元（PDU）的服務。OAM層是IEEE802.3ah為以太網應用到公網，根據運營商對網絡的MPCP子層提供對PON這樣的無源點對多點拓撲的多點接入控制。MAC層根據LLC層提供的參數對LLC來的消息進行成幀（加MAC層的幀頭和差錯校驗碼）；當MAC層接收到下層送上來的MAC幀時，檢錯、去掉幀頭和差錯校驗碼并送往LLC層（出錯則丟棄）。調和子層在普通以太網中擔當GMII接口信號與MAC信號的映射EPON中進行點對點仿真（P2PE）GMII接口是劃分MAC層和物理層的一個標PCS子層負責對GMI來的數據字節(jié)進行8B/10B編碼送PMA子層，或作相反的變換。PMA子層負責并串∕串PMD子層負責比特流的傳輸，包括光電轉換、脈沖成形、確定功率、適當地均衡、判決接收等。EPON的物理EPONEPON的物理EPON物理編碼子層物理媒質附加子層物理媒質相關子層EPONPCS和PMA子層在傳統(tǒng)點對點千兆以太網相應功能的基礎上進行了擴展，目的是為了適應EPONEPONPMD支持點對多點的PON拓撲EPONEPONPMD支持點對多點的PON拓撲結構在1:16時支持在一根單模光纖上以1000Mbps數據速率在不少于物理層接口的誤碼10-12EPON采用WDM兩種PMD1000BASE-PX10，目標距離1000BASE-PX20，目標距離20kmEPONPMD1000BASE-PX10-U：目EPONPMD1000BASE-PX10-U：目標距離10km的上行發(fā)射和下行接收的1000BASE-PX10-D：目標距離10km的下行發(fā)射和上行接收的1000BASE-PX20-U：目標距離20km的上行發(fā)射和下行接收的1000BASE-PX20-D：目標距離20km的下行發(fā)射和上行接收的1000BASE-PXPMD1000BASE-PXPMDEPONPCS子層的擴展：ONUEPONPCS子層的擴展：ONUEPONPCS子層的擴展：可選的FECEPONPCS為支持FECEPONPCS子層的擴展：可選的FECEPONPCS為支持FEC進行了相應的擴展。IEEE將支持FEC在PON中采用FEC的主要目的是擴大分支數以降低成本。FEC在EPON分層結構中EPONPCS子層的擴展：可選的FECEPONFEC在發(fā)送端EPONPCS子層的擴展：可選的FECEPONFEC在發(fā)送端被傳輸的以太幀后附加上FEC校驗碼字（該碼字與被校接收端按同樣規(guī)則檢驗以太幀數據與校驗碼字之間的關系，自動802.3ah規(guī)定FEC采用G.975推薦的RS(255,239)802.3ah對FEC保持與1000BASE-PCS兼容的幀格與傳統(tǒng)的1000BASE-X設備持FEC可選性EPONPCS子層的擴展：可選的FECFECFECFECEPONPCS子層的擴展：可選的FECFECFECFECEPONPMA為支持1000BASE-PX，EPONEPONPMA為支持1000BASE-PX，EPON的PMA子層進行了ONU要與OLT同步，即ONU的發(fā)送時鐘應跟蹤ONU的接收時鐘；OLTPMA子層的CDR時間（即TCDR）要小于400ns；注：CDR時間TCDR是指從OLT側光接收模塊輸出的電信號達到穩(wěn)定值的15%時刻（Treceiver_settlg）到比特時鐘的頻率和相位被同步住∕恢復時刻的時間。EPON點對點仿為了兼容IEEEEPON點對點仿為了兼容IEEE關于以太網的相關協(xié)議（如IEEE802.1DBridging），融合PON點對多點物理拓撲結構到以太網框架中以滿足實際應用的在P2PE模式中，OLT必須包含N個MAC端口在P2PE模式中，OLT必須包含N個MAC端口，一個端口對應一個EPON中通過邏輯鏈路標識來標識一個ONU和它對應的OLT上的MACLLID是在ONU注冊期間動態(tài)分配實際EPON設備中可LLID標識ONU的端口及連接模式。EPON的上行多址接入和動態(tài)帶寬EPON的上行多址接入和動態(tài)帶寬上行各ONU上行帶寬資ONU的自動發(fā)現(xiàn)和ONU向OLT報告帶寬請求（用以支持PON的統(tǒng)計復用和帶寬動態(tài)分配）802.3ah動態(tài)帶寬分終端設備的QoS的定義、保證及管理策MPCP是一種用來仲裁不同ONU同時傳輸的雙向信息協(xié)多點MAC多點MACMPCP采用TDMA方MPCP采用TDMA方式只允許一個ONU發(fā)送以太幀，由OLT授權ONU被發(fā)現(xiàn)注冊后進入網通過反饋機制更好地利用網絡帶寬。多點MAC控制子層產生MAC控制幀，這些控制幀有更高優(yōu)先級。MPCPMACMPCPMAC授權（Gate）報告（Report）注冊請求（Register_Require）注冊（Register）授權（Gate）報告（Report）注冊請求（Register_Require）注冊（Register）注冊確認（Acknowledge）ONUONU的自動發(fā)現(xiàn)對EPONONUONU的自動發(fā)現(xiàn)對EPONONU系統(tǒng)自動完成對新ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊，無需人工干新ONU的加入不影響運行中的ONU能夠在短時間內（60s）完成新ONU的自動根據NU距LT最遠距離優(yōu)化ONU自動加入相關參數，支持最遠距離為30km的ONU的自動加入。①OLT周期地發(fā)布注①OLT周期地發(fā)布注待注冊ONU在分配時間內發(fā)送注冊請OLT收到注冊請求幀后，分配LLID并給ONU發(fā)授權幀，等待ONU的注冊確ONU在收到注冊幀，LLID，并在OLT的授權期間發(fā)OLT收到注冊確認②③④⑤⑥EPON采用時間標簽法進行系統(tǒng)同步。EPON采用時間標簽法進行系統(tǒng)同步。LT與ONU兩端個有同頻時鐘，LT以一定的時間間隔給每個ONU發(fā)送當前LT的時鐘計數值（時間標簽值），ONU收到該時間標簽后，用該標簽來刷新ONU的當前時鐘標簽，保證NU以落后于LT一定的時間與OLT在時間上同目前EPONONU通過上行目前EPONONU通過上行Report幀報告包括請求，OLT根據各ONU帶寬請求和帶寬分配策略決定各ONU的授權，通過下行IEEE802.3ah未對動態(tài)帶寬分配策略（DBA算法）作出規(guī)目前已報道的DBA有效分配帶寬，提高有效分配帶寬，提高系統(tǒng)的帶寬利用支持多業(yè)務的區(qū)分服務，保證服務質AssuredForwarding（AF）Best滿足SLA，保證帶寬分配的公平公平性：同等級用戶獲同等服務，不同等級用戶獲得上述因素是相互制約的，需要統(tǒng)籌兼顧EPONDBA按OLT與ONU集中式算EPONDBA按OLT與ONU集中式算三種三種IPACT：InterleavedPollingwithAdaptiveCycle采用交織輪詢機制IPACT：InterleavedPollingwithAdaptiveCycle采用交織輪詢機制，以請求∕授權方式對上行信道進行帶寬分配每個輪詢周期OLT以輪轉方式依次向每個ONU分配一次上行信道時隙該算法是根據ONU報告的需求分配給各個ONU時隙，最大可能地提高鏈路的帶寬利用率。在系統(tǒng)負荷很高的條件下，有必要限制輪詢周期的上限以防止端到端延遲無限制增加。同時通過設定ONU的最大傳輸窗口Wmax，可以保證ONU間的公平性NWT RNi式中，Tmax為最大輪詢周期，Tguard為保護間隔，RN為EPON的線路速?Wmax也決定了給ONU的保證帶WREPORTWB Ti式中的WREPORT是為REPORT消息保留的窗口長度，是?當只有一個ONU有?Wmax也決定了給ONU的保證帶WREPORTWB Ti式中的WREPORT是為REPORT消息保留的窗口長度，是?當只有一個ONU有數據發(fā)送的極端情況，這個ONU可用帶WREPORWBmax iWNguardRN?當所有ONU都有相同的SLA時，（6.1）可簡WNTRN?在N=16Tmax為2msTguard取1μsRN為1000MbpsEPON的條件下=15500字節(jié)WREPORT取84字節(jié)，每ONU得到保證帶寬61.66Mbit/s，ONU的最大帶寬約為881Mbit/sABCDABCD固定OLT在周期k中授權給ONUi的時固定OLT在周期k中授權給ONUi的時wi特忽略了請求的多少而總是授權最有固定的周期Tmax這實際上就是靜態(tài)帶寬分配，帶寬利用限制OLT在周期k中授權給ONUi的時vi限制OLT在周期k中授權給ONUi的時viminwi式中 是請求窗口的大小注特按請求的字節(jié)數量授權，但不會超過一種最保守的方法，在所有的方案中周注：在計算vi,k時，包括一個REPORT消息中收到的隊列物理層開銷：Ton、Toff和發(fā)送一個REPORT消息所需要的額外長度。開門OLT在周期k中授權給ONUi的時開門OLT在周期k中授權給ONUi的時wi,kvi特授權窗口大小不受限于，其授權帶寬總是與請求帶寬如果供給負載超過網絡容量，周期會無限制增唯一的限制因素是NU緩存的大小Q，即一個NU不能存儲超過Q個字節(jié)，因此不會有超過字節(jié)的請求。性有較好的平均分組時延，但在高負荷下會有非常長的周期時間；請求時隙長度存在振蕩現(xiàn)最高分組時延不適用于多業(yè)務接OLT在周期k中授權給ONUi的時ConstviwOLT在周期k中授權給ONUi的時ConstviwiW特在請求窗口長度上增加一個固定信用Const彌補發(fā)性假設在NU發(fā)出REPORT消息后到這個RT消息獲得的授權時隙開始的時刻之間，NU收到了x字節(jié)。如果授權窗口大小等于請求窗口大?。玿字節(jié)（即信用額為x）則這x字節(jié)的授權延時為0；總體時延也將會變OLT在周期k中授權給ONUi的時 iOLT在周期k中授權給ONUi的時 iwiW特使用與固定信用服務類似的方式，但是其信用的大小與請求窗口成比例；性因為D業(yè)務具有一定程度的預測性，通過觀察獲得的業(yè)務變化量而導出的線性信用變化，能夠較好地適應D業(yè)務，降低授權延時；總體時延也將會有彈性OLT在周期k中授權給ONUi的時vimin彈性OLT在周期k中授權給ONUi的時viminwNWiiwnni特去除最大窗口Wmax唯一的限制因素是最長周期時間Tmax性最大窗口通過下列方法來保證；前N個授權的累加值（包括正在進行的授權）不會超過×Wmax字節(jié)（N＝U的數目）。當只有一個ONU有數據發(fā)送，它可以得到最大N×Wmax的授在IPACT算法中，引入DiffServ模型，支持在IPACT算法中，引入DiffServ模型，支持ONU內調度：802.1D的嚴格優(yōu)先級調度，分為若干個個不同優(yōu)先級隊列，當產生REPORT幀時統(tǒng)計各優(yōu)先級隊列的大小并上報ONU間調度：采用基于授權∕請求的IPACT算法，匯總各ONU上報不同優(yōu)先級隊列請求，按優(yōu)先級計算授權。將NU在不同優(yōu)先級上獲得的授權合并后，發(fā)送一個總的授權到相應的ONU。該算法能夠較好地保證高優(yōu)先級業(yè)務的服務質量，但會造OLT高優(yōu)中優(yōu)ifnnB GRMHiiG RRMniGelseGMBHOLT高優(yōu)中優(yōu)ifnnB GRMHiiG RRMniGelseGMBHniRM低優(yōu)nnniGRL BtotalGHGMiifiRLRnn totalGHiGMelseGL L nBRLii1ii有較高的帶通過有較高的帶通過合理設置Tmax，可以獲得一定的延可變輪詢周期，造成網絡負載較輕時信道利用率下降很多。（為經過改進的IPACT算法可以支持DiffServ，但在網絡負載較輕時，低優(yōu)先級業(yè)務的傳輸時延增加，形成“輕載懲罰”效應。在ONU側建立兩級緩存隊列，其中Ⅰ區(qū)由多個優(yōu)先級隊在ONU側建立兩級緩存隊列，其中Ⅰ區(qū)由多個優(yōu)先級隊當發(fā)送時隙到達時，來自Ⅱ區(qū)的數據包被傳送到OLT，空出了隊列；同時，來自Ⅰ區(qū)的數據包送到Ⅱ區(qū)隊列的在當前時隙的結尾，U向LT報告當前Ⅱ區(qū)隊列的占用情況，以獲取下一個發(fā)送周期。典型的DBA算法IPAQGIPAQG，Integrated典型的DBA算法IPAQGIPAQG，IntegratedPeriodicandQuasi-Periodic輪詢算Polling，輪詢算Polling，帶寬保ONU被分成BGONU和non-BG每個BGONU根據帶寬請求和SLA占用一個或多個入口，如有入口剩余，則動態(tài)分配給non-如有被BGONU占用但未完全使用的入口，則剩余帶寬可動態(tài)分配給non-BGONU6.5EPON的運行維護管以太接入網OAM的目標要6.5EPON的運行維護管以太接入網OAM的目標要以太網技術應用到接入網、城域網這樣的公網環(huán)境，與增加以太網的OAM功能是以太網技術應用到公網的關鍵EPON體系中增加了OAM子層。802.3ah對以太接入網的OA作出了原則性的規(guī)范，為以太網技術應用到接入網中打下了良好的基礎。EPON的OAM子層由802.3ah標準的第57子句定義。OAM子層為網絡操作者∕運營商提供了檢測網絡狀況和EPON的OAM本地DTE接收路本地DTE接收路徑失效時能夠向對等實體發(fā)支持單向操作的用戶接入物理層設備在故障時可進行遠端故障指對支持OLT至ONU方向的單向操作的EPON，故障情況下可由其他物理層設備不支持OAM遠端故障指示單向操作，但有些設備在物理層提供遠端故障指示機制。遠端提供支持數據鏈路層幀環(huán)回模式鏈路提供支持包含診斷信息的事件指鏈路提供支持包含診斷信息的事件指提供支持802.3ah第30子句各種MIB其他OAM運行和激活是可選擇的。提供OAM功能的發(fā)現(xiàn)機制。為高層的管理應用提供擴展機制。802.3ahIEEE802.3ahOAM子層不涉及保護倒換和站點管理功能，可以通IEEE802.3ahOAM子層不支持配置和協(xié)商功能（如帶寬分配、速IEEE802.3ahOAM子層不涉及OAM數據保密和OAM實體認證關的問題OAM子層不支持對遠端MIB變量的設置功OAMOAMOAMOAMOAM與AM子層配合的DTE應支持主動和∕或被動模式。當AOAM與AM子層配合的DTE應支持主動和∕或被動模式。當AM被激活時，具有主動和被動模式能力的DTE需要選擇主動或被動模式中的一種①②主動被動OAMOAM定義了一系列影響鏈路工作的事件：①②③④緊急鏈路事件（包括LinkFault、DyingGasp、Critical遠端OAM遠端環(huán)回（目的是故障定位和鏈路性能測試OAM遠端環(huán)回（目的是故障定位和鏈路性能測試OAMOAMPDUOAMOAMPDUCode域的值是控制器在生成信息OAMCode域的值是控制器在生成信息OAMPDUEPON的生存在公用接入網中，各EPON的生存在公用接入網中，各類用戶對業(yè)務的可靠性要求越來越EPON應用于公用接入網時，必須要為EPON網絡提供電范目前的EPON保護倒換方案主要參考了ITU-TG.983x關于802.3ah沒有為業(yè)務可靠性及網絡保護倒換作出規(guī)1：對的光1：對的光模塊和主干2OLT的PON口和主干類型3：對OLT的PON類型3：對OLT的PON干光纖、配線纖和ONU光模類型4：對OLTONUPON進行EPON的安全EPONEPON下行方向為廣EPON的安全EPONEPON下行方向為廣播方式，存在著惡意竊聽的可能；非法ONU偽裝注冊，侵入PONEPON保密性可控性(Controllability)EPON共享線路和下行廣播方式需要EPON共享線路和下行廣播方式需要進行加密。ITU在G.983采用攪動加密過于簡單，應用在多業(yè)務EPON中存在很大的安全威AES作為新一代的數據加密算法有很高的安全性，但在EPN高達1Gbps的大吞吐量的工作環(huán)境下,完全采用ES算法無法保證實時性。根據不同的業(yè)務對安全性，時延性要求各不同，對業(yè)務分類，并→RSA公鑰密碼算并用來對攪動和AE這兩種對稱密碼算法（單鑰密碼）的密碼進行分配?！鶵SA公鑰密碼算并用來對攪動和AE這兩種對稱密碼算法（單鑰密碼）的密碼進行分配?！鶤ES加密算→攪動加密算PLS服務語PLS加PLS服語PLSRSGMIIGMIIRSPLS服務語PLS加PLS服語PLSRSGMIIGMIIRSMACMAC攪動:特點是結構→FPGA攪動:特點是結構→FPGAAES:特點是較多→協(xié)處理器RSA：處理數據量→軟核處理器軟件DSPDSP專用加密配置缺乏靈活性，成本FPGA構建“協(xié)處理器”，由硬件來快速完成運算瓶頸。同時又具有通用處AlterastratixII系列2s60FPGAQuartusII5.0+SOPC+NIOS2IDEAlterastratixII系列2s60FPGAQuartusII5.0+SOPC+NIOS2IDE軟件NIOS2處理器24MHz頻率+協(xié)處1000DSP純軟件處理協(xié)處理器的處理0.59ms，能基本滿足對數據業(yè)務的加密處理。10GEPON10GEPON標準IEEE802.3av已經于2009年10GEPON10GEPON標準IEEE802.3av已經于2009年9月11EPON10GEPON光功率預算，定義了六種光功率預算模型，基本能滿足運營商網MPCP兼容，與傳統(tǒng)1GEPON在MPCP層面前向兼容，并對原有FEC編碼方式，采用（255，223）的FEC編碼方波長重新規(guī)劃，上行使用1268～1280nm波段，下行重用原有的低功率預算等級：低于20dB的低功率預算等級：低于20dB的通道損耗，典型場景為1:16，中功率預算等級：低于24dB的通道損耗，典型光比1:16，