EPON是什么

Fanly 问答 2022-07-28 11:26:03 阅读(...)

EPON(以太网无源光网络)是基于以太网的PON技术。该标准中将以太网和PON技术结合,在物理层采用PON技术,在数据链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现以太网接入。

EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)是基于以太网的 PON 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。EPON 技术由 IEEE802.3 EFM 工作组进行标准化。

EPON 是基于以太网的 PON 技术

2004 年 6 月,IEEE802.3EFM 工作组发布了 EPON 标准——IEEE802.3ah (2005 年并入 IEEE802.3-2005 标准)。在该标准中将以太网和 PON 技术结合,在物理层采用 PON 技术,在数据链路层使用以太网协议,利用 PON 的拓扑结构实现以太网接入。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、与现有以太网兼容、方便管理等。

EPON 就是一种新兴的宽带接入技术,它通过一个单一的光纤接入系统,实现数据、语音及视频的综合业务接入,并具有良好的经济性。业内人士普遍认为,FTTH 是宽带接入的最终解决方式,而 EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于 EPON 网络结构的特点,宽带入户的特殊优越性,以及与计算机网络天然的有机结合,使得全世界的专家都一致认为,无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。

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。随着 IP 业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升,以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进,逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与 PON 的结合,便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和 PON 的优点,正成为光接入网领域中的热门技术。

EPON 就是一种新兴的宽带接入技术,它通过一个单一的光纤接入系统,实现数据语音及视频的综合业务接入,并具有良好的经济性。业内人士普遍认为,FTTH 是宽带接入的最终解决方式,而 EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于 EPON 网络结构的特点,宽带入户的特殊优越性,以及与计算机网络天然的有机结合,使得全世界的专家都一致认为,无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。

系统结构

EPON 系统有两种类型:一种是使用 2 个波长的系统;另一个是使用 3 个波长的系统。

对于 2 个波长的系统,其下行使用波长为 1510 nm,传送下行语音、数据和数字视频业务;上行使用波长为 1310nm,传送上行语音以及视频点播和下载数据的请求信号。这种系统的双向传输速率均为 1.25 Gb/s,即使 OBD 的分光比为 32,也可以传输 20km。

对于 3 个波长的系统,除下行使用波长为 1510 nm,上行使用波长为 1310 nm 外,又增加了一个下行 1550 nm(1530~1565 nm)波长的传输窗口。新增窗口用于传送下行 CATV 业务或者 DWDM 业务。CATV 业务既可以是模拟视频信号,也可以是 MPEG-2 的数字视频信号。这种系统的分光比为 32 时,可以传输 18 km。

EPON 位于业务网络接口到用户网络接口之间,通过 SNI 与业务节点相连,通过 UNI 与用户设备相连。EPON 系统主要由光线路终端(OLT)、光配线网络(ODN)和光网络单元组成。

在 EPON 系统中,OLT 既是一个交换机或路由器,又是一个多业务提供平台,它提供面向无源光纤网络的光纤接口。按照以太网向城域网和广域网发展的趋势,OLT 将提供 1 Gb/s 和 10 Gb/s 的以太网接口。除了支持传统的语音、普通电话线和其他类型的 T1/E1 接口外,OLT 还支持 ATM、FR 以及 OC3/12/48/192 等速率的 SONET 连接。EPON 中的 OLT 根据需要可以配置多块光线路卡,与 16~64 个 ONU 连接。在 EPON 中,从 OLT 到 ONU 距离最大可以达到 20 km,若使用光纤放大器(有源中继器),距离还可以扩展。

EPON 中的 ONU 采用了技术成熟的以太网络协议,可以实现成本低廉的以太网第 2 层、第 3 层交换功能。这种 ONU 可以通过层叠来为多个最终用户提供共享高带宽。在通信过程中不需要协议转换,就可实现对用户数据的透明传输。ONU 也支持其他传统的 TDM 协议,而且不增加设计和操作的复杂性。

EPON 中的 OLT 和所有的 ONU 都由网元管理系统管理,由网元管理系统提供与业务供应商核心网络的运行接口。网元管理范围涉及故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理等。

工作原理

1.下行数据流采用时分复用(TDM)技术

在 EPON 信号的传输过程中,下行数据采用广播方式从 OLT 发给多个 ONU,根据 IEEE802.3 协议,这些数据包的长度是不定的,最长的可以达到 1518 个字节。在每个数据包当中都有着各自的目的地址信息,也就是说每一个包携带的信头表明数据是给 ONUl、ONU2 还是 ONUn。此外,有一部分包可以是发给所有的 ONU,称为广播包,还有一些发给特殊的一组 ONU,称为组播包。数据流通过分光器后分为 n 路独立的信号,每路信号都含有发给所有特定的数据包。当 ONU 接收到数据流时,各个 ONU 根据特定的地址信息提取出发给自己的数据包,丢弃那些地址信息与自己不同的数据包。

2.上行数据流采用时分多址接入(TDMA)技术

在 EPON 信号的传输过程中,上行数据釆用时分多址接入方式从多个 ONU 发给 OLT。每个 ONU 都分配一个传输时隙,这些时隙是同步的,因此当数据包耦合到一根光纤中时,不同 ONU 不会产生干扰。例如,ONUl 在第 1 个时隙传输数据包 1,ONU2 在第 2 个没有占用的时隙传输数据包 2,ONUn 在第 n 个没有占用的时隙传输数据包 n,这样可以避免传输冲突。

优势

EPON 采用点到多点结构以及无源光纤传输方式,在以太网之上提供多种业务。EPON 技术融合了低成本、高带宽的以太网设备和低成本的光纤网技术,相对于其他接入技术而言具有独特的优势,主要体现在以下几个方面。

兼容性好

EPON 采用了以太网技术,而以太网技术是迄今为止最成功、最成熟的局域网技术,可以说是用户局域网技术的主流。由于 EPON 只是在现有 IEEE 802.3 协议的基础上,通过较小的修改和补充实现在用户接入网中传输以太网帧,因而 EPON 基本上与以太网技术桐兼容。使用以太网作为接入网,不仅成本低,而且通用性好,避免了复杂的传输协议和格式转换,效率高,管理简单。

建设和维护成本低

EPON 系统显著减少了光纤、光收发模块、中心局设备的数量。由于光电子器件的成本不断降低,EPON 的每线设备接入成本已可与 ADSL、CM 相比,特别是目前光纤的价格比电缆还低,这些条件成为 FTTH 发展的基础。同时,EPON 的基础是以太网,而以太网的相关器件、设备价格最低。用 EPON 作接入网,成本低、通用性好,免去了 IP 数据传输的协议和格式转换.效率高,管理简单。另外,局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件,无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员,因而,可有效节省运营维护成本。

带宽高

EPON 目前可以提供的下行传输速率为 1. 25 Gb/s,单波长上行速率为 125Mb/s,并且随着以太网技术的发展可以升级到 1GB/s.这比目前使用的接入方式都要高得多,可以满足宽带上网、视频点播、在线游戏、可视电话、数字高清电视等各种业务的带宽需求,充分满足接入网客户的带宽需求,并可方便灵活地根据用户要求的变化动态分配带宽,从而可以作为用户的终极接入方式。

接入可靠性高

光纤损耗低、频带宽,传输距离可以达到 20 km,避免了传统传输介质(如双绞线、五类线、电缆等)的距离瓶颈问题;整个光传输通道为光纤和无源光器件,可以有效避免电磁干扰和雷电影响,保证信号传输质量;采用无源光纤线路设计,故障点比较少,用光缆代替铜缆,还可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。

关键技术

测距和同步技术

测距技术是 TDMA 方案中的一个关键问题,它实质上是上行信号的同步问题。由于各 ONU 距 OLT 的光纤路径不同和各 ONU 元器件的不一致性造成 OLT 与各 ONU 间的环路时延不同,而且由于环境温度的变化和器件老化等原因,环路延时也会发生不断的变化。因此必须引入测距技术对上述原因引发的时延差异进行补偿,以确保不同 ONU 所发出的信号能够在 OLT 处准确地按时隙复用在一起,避免由于上行时隙间的不同步而导致在 OLT 上发生信号碰撞的现象。EPON 中采用的同步技术是绝对时标(ATS)技术,包括 ATS 的插入和提取等。

OLT 有一个本地时钟计数器,该计数器对时间颗粒计数。当 OLT 发送 MPCP 帧时,它就将本地时钟计数器的值,即绝对时钟插入到其时间标签域中。ONU 中也有一个本地时钟计数器,这个计数器也是对时间颗粒计数。但是,ONU 无论何时接收到 OLT 发送的 MPCP 帧,都要将这个帧所携带的新的时间标签值来刷新自己的本地时钟计数器的值。当 ONU 发送 MPCP 帧时,它也要将自己的时钟计数器的值映射到时间标签域中。OLT 将对接收到的 ONU 的时间标签进行检查。时间标签测距法就是运过时间标签在 OLT 与 ONU 之间的传递,计算接收的时间标签值和 OLT 本地时钟的之间的差来得到 ONU 的 RTT 值。OLT 只要接收到了 ONU 的 MPCP 帧,就要进行测距。

突发发送和接收技术

与所有采用 TDMA 技术的 PON 一样,EPON 中也面临着上行信号的突发发送和接收的问题。由于不同的 ONU 到达 OLT 的距离不相等,以及每一个 ONU 的光模块发出的光信号的强度不同,造成了 OLT 的接收机接收到的信号功率在每一个时隙都不相同,导致 OLT 容易产生误判。

加密技术

由于 EPON 下行是一个共享网络,因此用户安全也是 EPON 中比较受到关注的一个问题。为了确保用户数据的安全,目前主要采用两种方式,一种是为每个 ONU 分配唯一的 LLID(逻辑链接标识),另外一种是采用 AES128 加密技术对用户数据进行加密,ONU 将定时产生新的密钥,并发送到 OLT,OLT 根据一定算法将 ONU 产生的密钥转换成真正的加密图样,对下行数据流进行加密。

EPON 与 GPON 应用比较

GPON 和 EPON 各有千秋,适用范围各有不同,应用场景也有重叠的地方,展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁,应该是共存互补。对于带宽、多业务,QoS 和安全性要求较高以及 ATM 技术作为骨干网的客户,GPON 会更加适合;而对于成本敏感,QoS 和安全性要求不高的客户群,EPON 成为主导。

在住宅用户 FTTB 应用方面会产生重叠,都能满足宽带提速应用需求;在 FTTH 应用场景下,特别是在全业务运营场景下 GPON 更具优势(更高的带宽能力:2. 00 倍于 EPON 下行带宽,1.37 倍于 EPON 上行带宽;更高的分光比 1:128),组网成本比 EPON 更低。

实际上,在建网和组网的过程中,GPON 和 EPON 的建设模式并没有太大区别,只不过是运营商在宽带接入上面临的技术选择而已。从当前看来,GPON 的业务提能力与 EPON 基本一致,目前还没有出现 GPON 能做,而 EPON 做不了的业务接入。

由于技术特点不一样,EPON 和 GPON 技术实际是两个不同的市场应用,EPON 技术比较适合互联网接入的应用类型,GPON 技术比较适合全业务运营和三网融合的应用类型。从商业角度看,这其实是两个细分市场,不过从终端用户角度看,不管是 EPON、GPON,其实对用户都是不可见的,尤其是 FTTB 建设模式,用户家里的终端设备,只看到了以太网接口和电话接口,不需要考虑 GPON 和 EPON 的事情。

0个人收藏 收藏

评论交流

泪雪默认头像 请「登录」后参与评论
  1. 加载中..

相关推荐

  • 猫棒 PON STICK

    PON STICK是什么

    PON STICK光模块也被称之为猫棒,可以充分满足电信级FTTB、FTTH、FTTO设备要求,可以热插拔到MikroTik软路由或者交换机的SFP插槽工作,整机就可作为ONT甚至MDU,从而使整机设备可直接联入GPON或者EPON光网络。
  • Koa

    Koa是什么

    Koa 是下一代的 Node.js 的 Web 框架。由 Express 团队设计。旨在提供一个更小型、更富有表现力、更可靠的 Web 应用和 API 的开发基础。
  • 以太网数据包是什么

    以太网数据包是什么

    以太网数据包就是在以太网中传输的数据包。计算机网络在传输数据时,为了保证所有共享网络资源的计算机都能公平、迅速地使用网络,通常把数据分割成若干小块作为传输单位进行发送,这样的传输单位我们通常称之为包,也叫“数据包”。
  • 以太网卡是什么

    以太网卡是什么

    按网卡的总线接口类型来分我们一般可分为早期的ISA接口网卡、PCI接口网卡。目前在服务器上PCI-X总线接口类型的网卡也开始得到应用,笔记本电脑所使用的网卡是PCMCIA接口类型的。
  • 以太网是什么

    以太网是什么

    以太网是一种计算机局域网技术。IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,规定包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。
  • Samsung S80TB 4K

    三星新款S80TB 4K显示器承诺“惊人”的色彩准确度

    三星宣布推出新款 S80TB ViewFinity UHD 27 英寸显示器,承诺“惊人”的色彩准确性和细节,支持十亿种颜色,并配备两个 Thunderbolt 4 端口,将其变成集线器和显示器。