? MPCP子层
EPON系统通过一条共享光纤将多个DTE连接起来，其拓扑结构为不对称的基于无源分光器的树形分支结构。MPCP就是使这种拓扑结构适用于以太网的一种控制机制。
EPON作为EFM讨论标准的一部分，建立在MPCP（Muti-Point Control Protocol多点控制协议）基础上，该协议是MAC control 子层的一项功能。MPCP使用消息，状态机，定时器来控制访问P2MP（点到多点）的拓扑结构。在P2MP拓扑中的每个ONU都包含一个MPCP的实体，用以和OLT中的MPCP的一个实体相互通信。作为EPON/MPCP的基础，EPON实现了一个P2P仿真子层，该子层使得P2MP网络拓扑对于高层来说就是多个点对点链路的集合。该子层是通过在每个数据报的前面加上一个LLD（Logical Link Identification）逻辑链路标识来实现的。该LLID将替换前导码中的两个字节。PON将拓扑结构中的根结点认为是主设备，即OLT；将位于边缘部分的多个节点认为是从设备，即ONU。MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制以协调数据有效的发送和接收。系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送，位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告、以便优化PON系统内部的带宽分配。EPON系统通过MPC PDU来实现OLT与ONU之间的带宽请求、带宽授权、测距等。
MPCP涉及的内容包括ONU发送时隙的分配，ONU的自动发现和加入，向高层报告拥塞情况以便动态分配带宽。MPCP多点控制协议位于MAC Control子层。MAC Control向MAC子层的操作提供实时的控制和处理。
? EPON的物理层（RS子层、PCS子层、PMA子层、PDM子层）
EPON物理层通过GMII接口与RS层相连，担负着为MAC层传送可靠数据的责任。物理层的主要功能是将数据编成合适的线路码；完成数据的前向纠错；将数据通过光电、电光转换完成数据的收发。整个EPON物理层由如下几个子层构成： ? 物理编码子层(PCS) ? 前向纠错子层(FEC) ? 物理媒体附属子层(PMA) ? 物理媒体依赖子层(PMD)
同千兆以太网的物理层相比，唯一不同的是EPON的物理层多了一个前向纠错子层（FEC），其它各层的名称、功能、顺序没有太大的变化。前向纠错子层完成前向纠错的功能。这个子层是一个可选的子层，它处在物理编码子层和物理媒体附属子层中间。它的存在引入使我们在选择激光器、分光器的分路比、接入网的最大传输距离时有了更大的自由。从宏观上讲，除了FEC层和PMD层以外，各子层基本上可以同千兆以太网兼容
? PCS子层
PCS子层处于物理层的最上层。PCS子层上接GMII接口下接PMA子层，其实现的主要技术为8b/10b，10b/8b编码变换。由于10比特的数据能有效地减小直流分量，便于接收端的时钟提取，降低误码率，因此PCS层需要把从GMII口接收到的8位并行的数据转换成10位并行的数据输出。这个高速的8b/10b编码器的工作频率是125MHz，它的编码原理基于5b/6b和3b/4b两种编码变换。PCS的主要功能模块为：
? 发送过程：从RS层通过GMII口发往PCS层的数据经过发送模块的处理(主要是8B/10B)：
根据GMII发来的信号连续不断地产生编码后的数据流，经PMA的数据请求原语把他们立即发往PMA服务接口。输入的并行八位数据变为并行的十位数据发往PMA。 ? 自动协商过程：设置标识通知PCS发送过程发送的是空闲码、数据、还是重新配置链路。 ? 同步过程：PCS同步过程经PMA数据单元指示原语连续接收码流，并经同步数据单元指
示原语把码流发往PCS接收过程。PCS同步过程设置同步状态标志指示是否PMA层发送来的数据是否可靠。
? 接收过程：从PMA经过同步数据单元指示原语连续接收码流。PCS接收过程监督这些码
流并且产生给GMII的数据信号，同时产生供载波监听和发送过程使用的内部标识、接
收信号、监测包间空闲码。PCS子层的发送、接收过程在自动协商的指示下完成数据收发、空闲信号的收发和链路配置功能。具体数据的收发满足RD平衡规则。在链路上传输的数据除了256个数据码之外，还有12个特殊的码组作为有效的命令码组出现。
在EPON系统中，按照单纤双向全双工的方式传送数据。当OLT通过光纤向各ONU广播时，为了对各ONU区别，保证只有发送请求的ONU能收到数据包，802.3ah标准引入了LLID。这是一个两字节的字段，每个ONU由OLT分配一个网内独一无二的LLID号，这个号码决定了哪个ONU有权接收广播的数据。这个两字节的字段所处的位置见下图所示。
注释：LLID在帧中的位置
这个字段占据了原千兆以太网802.3z中前导码（preamble）部分两个字节的空间，同802.3z标准相比SPD（或称SLD，LLID定界符 在EPON中为0XD5）的位置也滞后了。对于在EPON中新增的LLID，我们可以把它当作数据发送出去，不用对PCS作什么变动。但是对于EPON中SPD位置的这种变化，我们必须给以足够的重视。我们知道，普通的千兆网技术发送状态机根据EVEN或ODD的指示选择第一个或第二个字节用/S/来替代，也就是说SPD的位置可以是变化的。而在EPON的PCS技术中，SPD的位置是固定的，我们要准确地把前导码的第三个字节用/S/来替代，否则ONU会收不到正确的以太网包。这是因为SPD在整个八字节的前导码中有固定的位置，它起着指示LLID和CRC位置的作用。如果它不能出现在以太网包头中的第三个字节的话，我们就不能够得到正确的LLID值。没有正确的LLID，处于等待状态的ONU就得不到想要的数据。
在各ONU向OLT突发发送数据的时候，得到授权的ONU在规定时隙里发送数据包，没有得到授权的ONU处于休息状态。这种在上行时不是连续发送数据的通信模式叫突发通信。在OLT侧，PCS的发送和接收都处于连续的工作模式；而在ONU侧的PCS子层接收方向是连续
接收OLT侧来的广播数据，而在发送方向，却是在断断续续地工作。因此EPON的PCS子层不仅要能像普通的千兆PCS子层一样在连续的数据流状态下能正常工作，在面对突发发送和突发接收时也要保持稳定。其中OLT侧的突发同步和突发接收是实现EPON系统PCS子层技术的关键。
? FEC子层
FEC子层的位置处在PCS和PMA之间，是EPON物理层中的可选部分。它的主要功能如下： ? 发送 FEC子层接收从PCS层发过来的包，先进行10b/8b的变换，然后执行FEC的编码
的算法，用校验字节取代一部分扩展的包间间隔，最后再把整个包经过8b/10b编码并把数据发给PMA层。
? 字节对齐 FEC子层接收从PMA层的信号，对齐帧。当选择FEC子层的时候，PMA子层的
字节对齐就被禁止。
? 接收 把经字节对齐之后的数据进行RS译码、插入空闲码后发送数据到PCS层。
对于EPON系统而言，使用前向纠错技术的具体优点可以概括如下：
? 可以减小激光器发射功率预算，减少功耗； ? 可以增加光信号的最大传输距离；
? 能有效地减小误码率，满足高性能光纤通信系统的要求，可以使误码率从纠错前的10-4
降至纠错后的10-12；
? 大分路比的分光器的衰减很大，配合使用前向纠错技术，在同样的接入距离内，可以使
用大分路比的分光器，支持更多的接入用户；
? 前向纠错技术在EPON系统中的应用使我们可以选择使用价格低廉的FP激光器作为光
源，大幅降低成本，减小在光模块方面的开销。
作为一项技术，它也有一些不足之处：FEC会增加开销，增加系统的复杂性，使有效传输速率减小。但总的看来，它为系统带来的好处远大于它给系统带来的不便，是一个很好的选择方案。此外EPON中所使用的光器件均为无源光器件，因此信号的传输距离有限，在一些接入距离较大的地方，FEC技术尤其重要。
? PMA子层
EPON的PMA层技术同千兆以太网PMA层技术相比没有什么变化，其主要功能是完成串并、并串转换，时钟恢复并提供环回测试功能，它同相邻子层的接口是TBI接口。
? PMD子层
EPON的PMD子层的功能是完成光电、电光转换，按1.25Gbps的速率发送或接收数据。802.3ah要求传输链路全部采用光无源器件，光网络能支持单纤双向全双工传输。上下行的激光器分别工作在1310nm和1490nm窗口；光信号的传输要做到当光分路比较小的时候，最大传输20km无中继。
按所处位置的不同，光模块又可以分为局端和远端两种。对于远端的光模块而言，接收机处于连续工作状态，而发送机则工作于突发模式，只有在特定的时间段里激光器才处于打开状态，在剩下的时间段里，激光器并不发送数据。由于激光器发送数据的速率是1.25Gbps，因此要求激光器的开关的速度要足够快。同时要求在激光器处于关闭状态时，要使从PMA层发送过来的信号全部为低，以确保不工作的ONU激光器的输出总功率叠加不会对正在工作的激光器的信号造成畸变影响。
9.7 EPON关键技术
9.7.1
波分复用（WDM）和分光技术
EPON 系统由于在一根光纤上通信，所以采用波分复用技术，上行波长1310 nm，下行 波长1490nm，收和发采用了不同的波长来实现双向通信。如果在一根光纤上还要支持广播 电视业务则下行再复用 1550nm 的波长做为承载信道。如图所示：