EPON工作原理

EPON是一项釆用点到多点拓扑结构，利用光纤和光无源器件进行物理层传输，在以 太网协议的基础上开发了新的数据链路层协议来提供多种服务的宽带接入新技术。这项技 术充分结合了无源光网络技术和以太网技术的优势，为在局端中心机房和终端客户现场之 间配置宽带接入光纤线路提供了一种高效低成本的方法。这种经济高效的结构和技术，为 接入网最终用户提供了一种最有效的宽带方式，并且随着吉比特以太网的迅速普及和十吉 比特以太网主干和城域环的应用，EPON将成为未来宽带互联网中比较理想的最后一公里 解决方案。

1. 下行数据传输

在EPON中，OLT传输下行数据到多个ONU,完全不同于从多个ONU上行传输数据到 OLTo上下行传输采用不同的技术。下行采用TDM传输方式；上行传输采用TDMA传输方 式，如图2-8所示。 OLT将数据以可变长度的数据包广播传输给所有在EPON上的ONU,每个数据包带有 一个包含目的地ONU标识符的信头。此外，有些包可能要传输给所有的ONU （广播）或指 定的一组ONU （多播）。在光分路器处，流量分成独立的3组信号，每一组包含所有指定ONU 的信号。当数据信号到达该ONU时，它接收分配给它的包，丢弃那些传输给其他ONU的包。

2. 上行数据传输

EPON在上行传输时，釆用TDMA技术将多个ONU的上行信息组织成一个TDM信息 流传输到OLT,如图2-9所示。TDMA技术是将合路时隙分配给每个ONU,每个ONU的信 号在经过不同长度的光纤（不同的时延）传输后，进入光分路器的共用光纤，正好占据分配 给它的一个指定时隙，以避免发生相互碰撞干扰。 釆用时分复用技术（TDM）分时隙给ONU管理上行流量，时隙是同步的，以便当数 据信号耦合到一根光纤时各个ONU的上行包不会互相干扰。ONU在ONU指定的时隙上 传输数据给OLT,釆用时分复用避免数据传输冲突，即上行釆用争用方式，下行釆用广 播方式。
EPON网络采用点到多点的拓扑结构，取代点到点结构，大大节省了光纤的用量、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, 减少了局端所需的激光器数目，并且OLT由许多ONU用户共享。EPON利用以太网技术， 釆用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的主流业务（即IP业务）。因此，EPON + 分简单、高效、建设费用低、维护费用低，是最适合宽带接入网需求的技术。

3. 帧格式

EPON和APON的主要区别是：在EPON中，根据IEEE 802.3以太网协议，传送的是可 变长度的数据包，最长可为1518个字节；而在APON中，根据ATM协议的规定，传送的 是53字节的固定长度信元。显而易见，APON系统不能直接用来传送IP业务信息。IP要求 将待传数据分割成可变长度的数据包，最长可为65 535个字节，其中典型的长度为576字节。 以太网适合携带IP业务，与ATM相比，极大地减少了开销。吉比特以太网全双工设备仍将 继续使用常规的以太网96位帧间隔（IFG, InterFame Gap）和64字节的最小包长度。以太 网的帧格式如图2-10所示。 EPON帧格式与IEEE 802.3的以太网数据帧格式兼容，并在以太网帧格式中加入了时间 戳、LLID等信息。ONU根据MAC帧中的逻辑链路标识（LLID）确认数据包的归属，此EFMA 对原有MAC帧结构做了部分修改，将原802.3帧结构中的前导（Preamble）和帧定界符（SFD, Start of Frame Delimiter）修改为 LLID 定界符（SLD, Start of LLID Delimiter）与 LLID 以及 8位循环冗余校验（CRC）码，使EPON中ONU可以通过LLID进行数据包识别，如图2-11 所示。

下行数据传送釆用广播的方式,OLT为已注册的ONU分配LLID.ONU接收与自己LLID 相匹配的下行数据帧。上行采用时分多址（TDMA）接入技术，ONU仅在OLT分配的时间 窗口发送数据。
EPON下行帧结构如图2-12所示。它由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成，其 传输速率为1 Gbit/s （经8B/10B编码后变为L25Gbit/s）,每帧又携带多个可变长度的数据包 （时隙）。每帧的开头是同步标识符，占一个字节，携带时钟信息，用于ONU与OLT的同步, 每2ms发送一次（即每秒5 000帧）。按照IEEE 802.3组成可变长度的数据包，给各ONU分 配数据包，每个数据包由信头、可变长度净荷和误码检测域组成。
EPON上行帧结构如图2-13所示。与光分路器连接的各个ONU发送的上行信息流通过 光分路器耦合进共用光纤，以TDM的方式复合成一个连续的数据流。  EPON的上行方向采用基于请求/授权的接入方式，组帧方式如下：当某一个ONU收到 OLT通过MAC控制帧传递的授权信息后，在分配给自己的时隙开始时刻发送一同步信息， 包括帧间保护（一般设为96bit）；然后依次发送变长以太分组，直到时隙结束时刻，按此方 式将多个ONU信息在上行方向组成一帧。若在某一 ONU时隙结束时，仍有分组没发完，则 必须等到下一授权时隙才能发送。该数据的帧长与下行帧长一样，也是2ms,每帧有一个帧 头，表示该帧的开始。