EPON核心技术分析

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EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3EFM（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（Time Division Multipexing）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的主要特点包括以下几个方面：成本低、维护简单、容易扩展、易于升级，提供非常高的带宽，服务范围大，带宽分配灵活。

EPON的关键技术主要包括以下几个方面。

测距。因为EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信息传送。各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的。OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。目前一般使用比较成熟的、数字计时技术的带内开窗测距法。突发接收。由于EPON上行用TDMA方式，对于OLT来讲，存在多个信号源（ONU）。ONU与OLT之间的距离不同以及线路特性差异将导致各ONU的发送功率相同，OLT接收时却各不相同，这就要求OLT接收机能实现突发接收功能。为了防止数据时域碰撞，必须采用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步，使数据包按DBA算法的确定时隙到达。

带宽分配。上行信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的，带宽则根据ONU的需要，由OLT分配。各个ONU收集来自用户的信息并高速向OLT发送数据，不同的ONU发送的数据占用不同的时隙，提高上行带宽的利用率。根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽，在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本，最有效地利用网络资源。

时钟提取。对于系统的高速率，快速同步是必须解决的核心问题。而其中ONU和OLT以及上下行比特码的时钟一致是其中的关键，目前一般都采用PLL（PhaseLockedLoop）从下行信号中提取时钟，利用帧同步字检测方式实现帧同步。

同步接收。EPON是一个网同步系统，需要实现OLT与ONU之间的快速同步。各个ONU与OLT都需要有一个同步接收的问题，否则一旦发生bit错位或者相位突变，数据接收错误不但影响到数据严重丢失、重传不断，还有可能导致网络拥塞和瘫痪。

传输质量。传输话音和视频业务时要求延时既恒定又很小，延时抖动也要小。一种方法是对不同服务质量要求的信号设置不同的优先权等级。另一种技术是采用保留带的方法，提供一个开放的高速通道，不传输数据，而专门用来传输语音业务，以确保POTS（PlainOldTelephoneService）等需要保证响应时间的业务能得到高速传送。

搅动。由于PON固有的组播特性，为了保证信息保密性，系统必须采用所谓搅动的保护措施。该措施介于传输系统扰码和高层编码之间，这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供保护。

安全问题。在点对多点的模式下，EPON的下行信道以广播的方式发送给与此相连接的所有ONU，每个ONU都可以接收OLT发送给所有ONU的信息，所以产生了一些安全隐患，所以必须对发送给每个ONU的下行信号进行加密。加密算法主要有DES（DataEncryptionStandard）、AES等，相比而言，AES更为理想。加密和解密可以在数据链路层、物理层或者三层以上进行。MAC层以上的加密控制只加密净负荷，而帧头和MAC地址信息都保留，MAC层以下的加密可以使OLT对整个MAC帧各个部分都加密，给每个合法的ONU分配不同的密钥，利用密钥对MAC的地址字节、净负荷、校验字节甚至整个MAC帧加密。在物理层加密也是一种比较有效的方法，它能对整个比特流（包括帧头和循环冗余校验）进行加密。在接收端，物理层首先对数据进行解密然后将解密的数据传送给MAC层验证。但是，这种方案要求OLT的物理层对不同的ONU使用不同的密钥，但是由于物理层无连接特性使得实现起来比较困难。在第三层加密，需要对有效负荷进行加密，而且要确保OAM信息对MAC客户层的可见性。