基于以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)分析

李創(chuàng)杰

（長(zhǎng)訊通信服務(wù)有限公司，廣東 揭陽515549）

EPON是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，由于其具有成本低、擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性強(qiáng)、快速、易管理等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸中。EPON具有強(qiáng)大的功能，它同時(shí)具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點(diǎn)，是接入網(wǎng)技術(shù)中的熱門技術(shù)，發(fā)展空間廣闊。EPON使用多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和無源光纖傳輸，可以在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)。由于EPON具有這些特點(diǎn)，其寬帶用戶具有特殊的優(yōu)越性，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的完美結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖罴衙浇?。隨著時(shí)代的進(jìn)步，EPON技術(shù)一定會(huì)不斷完善，更多的功能會(huì)被逐步開發(fā)出來，在信息網(wǎng)絡(luò)傳輸中發(fā)揮更巨大的作用。

1 EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次模型

以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）的信息網(wǎng)絡(luò)使用的是PON結(jié)構(gòu)。EPON和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)、用戶設(shè)備的連接分別通過SNI、UNI實(shí)現(xiàn)。EPON由 ODN、OUN／OUT、OLT三部分組成，其中OLT位于局端，而ONU／ONT則位于客戶端，兩者的區(qū)別為：ONT是直接位于用戶端的，ONU和用戶之間還存在其他網(wǎng)絡(luò)。OLT到ONU／ONT的方向是下行方向，反之則是上行方向。在EPON系統(tǒng)中，OLT可以作為路由器，也可以作為交換機(jī)，而且還是一個(gè)多業(yè)務(wù)平臺(tái)，能夠?qū)o源光纖網(wǎng)絡(luò)提供光纖接口。OLT是系統(tǒng)的核心，其主要功能是：對(duì)測(cè)距過程進(jìn)行控制，記錄測(cè)控信息；發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；發(fā)起并控制ONU功率；對(duì)ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的窗口大小和起始時(shí)間進(jìn)行控制。

協(xié)議參考模型為：設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和互聯(lián)是通過物理層實(shí)現(xiàn)的，物理層還可以為數(shù)據(jù)傳輸提供適宜的運(yùn)行環(huán)境，其子層包括物理媒質(zhì)相關(guān)層、物理編碼子層、物理媒質(zhì)連接子層。數(shù)據(jù)鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物理傳媒質(zhì)的有效控制，將上層通信發(fā)出的數(shù)據(jù)封裝到以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)中，并且選擇合適的發(fā)送方式與接受方式。MAC能夠接受數(shù)據(jù)幀，這個(gè)過程是通過媒體無關(guān)接口實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)幀從MAC向PHY轉(zhuǎn)移的時(shí)候，其上需要帶有MAC的標(biāo)簽，反傳輸?shù)臅r(shí)候，需要將標(biāo)簽去掉，還原以太網(wǎng)幀。OLT端區(qū)分ONG是通過標(biāo)簽上的邏輯連接實(shí)現(xiàn)的。ONU端根據(jù)LLID實(shí)現(xiàn)包裹功能。MACContr ol層可以實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通路的選錄，在多點(diǎn)控制協(xié)議中占據(jù)主要位置。

2 EPON的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 連接初始化過程和沖突解決

當(dāng)啟動(dòng)EPON系統(tǒng)以后，首先開始的是初始化連接。一般都是使用TDMA作為連接方式，這種方式能夠顯著提高線路的使用效率。另外，還需要使用動(dòng)態(tài)請(qǐng)求／準(zhǔn)許機(jī)制實(shí)現(xiàn)帶寬的高效分配。用戶在使用這個(gè)機(jī)制之前需要進(jìn)行注冊(cè)。這個(gè)過程還需要一些信息：報(bào)告ONU的MAC地址、ONU向OLT申請(qǐng)初始使用時(shí)隙、分配LLID、報(bào)告服務(wù)等。如果系統(tǒng)正常運(yùn)行，且ONU的數(shù)值沒有達(dá)到最大值，此過程就會(huì)定期進(jìn)行，檢查是否有新的ONU加入。

2.2 測(cè)距和時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)

由于產(chǎn)生光信號(hào)的光網(wǎng)絡(luò)單元的距離不同，其信號(hào)可能存在沖突，這就需要進(jìn)行距離修正。一般都是準(zhǔn)確測(cè)量所有ONU通道上OLT的距離，對(duì)ONU的發(fā)送延遲進(jìn)行精確的調(diào)整，使ONU發(fā)送窗口的間隔減小，從而使上行信道的利用率提高。

2.3 突發(fā)信號(hào)的快速同步

當(dāng)ONU中的數(shù)據(jù)流到達(dá)OLT以后，數(shù)據(jù)流的比特相位是不相同的而且還是未知的。OLT處的比特同步必須在每個(gè)上行ONU短脈沖數(shù)據(jù)流期間建立，快速比特同步電路在幾個(gè)比特周期內(nèi)和輸入數(shù)據(jù)同步，從而恢復(fù)ONU信號(hào)。

2.4 安全性和可靠性

由于PON系統(tǒng)具有組播的特性，為了提高信息的安全性，就需要采取一定的措施進(jìn)行保護(hù)。一般都采用信息擾碼對(duì)信息進(jìn)行保護(hù)，這種信息擾碼介于高層編碼和傳輸系統(tǒng)擾碼之間，可以為信息保密提供基本的保護(hù)，方法為：OLT定時(shí)發(fā)布更新ONU秘鑰的命令，然后根據(jù)新秘鑰對(duì)發(fā)送給該ONU的數(shù)據(jù)信元進(jìn)行攪動(dòng)加密，保證所有ONU只能夠按照自身設(shè)定的密鑰譯出信息的具體內(nèi)容，確保信息的安全。

2.5 帶分配技術(shù)

EPON系統(tǒng)中，上行方向信道中共享光纖的方式是時(shí)分復(fù)用接入方式，不同的ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候占據(jù)的時(shí)隙也是不同的。隨著社會(huì)需求的增長(zhǎng)，寬帶業(yè)務(wù)不斷增大，用戶對(duì)寬帶的要求也增大，這就需要結(jié)合業(yè)務(wù)的特點(diǎn)對(duì)信道寬帶進(jìn)行合理的分配。這也是EPON系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。

3 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，很多先進(jìn)的技術(shù)被開發(fā)出來，為人們的工作、生活帶來極大的方便。其中，信息網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)的信息傳輸方式，是信息傳輸?shù)囊淮沃卮笞兏?。EPON是一種具有強(qiáng)大功能的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它同時(shí)具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點(diǎn)，是接入網(wǎng)技術(shù)中的熱門技術(shù)，發(fā)展空間廣闊。

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