毕业设计（论文）：英民小区EPON接入规划设计方案
利用 PON 的光网络结构实现以太网的接入。在光接入网技术中，无源光网络是一种很有吸引力的纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。近几年，由于 IP 的迅速崛起，以太网取代 ATM 成了最理想的链路层协议，而 PON 作为接入网物理层仍然是比较理想的，于是依据强强联合的原则，将链路层的以太网和物理层的PON 技术结合在一起，有助于开发出新一代的无源光网络 EPON 兼具了无源光网络独特的网络结构优势和以太网的低成本优势。EPON 与现有以太网的兼容性因而容易被市场接受：以太网技术，是迄今为止最成功和成熟的局域网技术。EPON只是对现有IEEE802.3协议作一定的补充，基本上是与其兼容的。考虑到以太网的市场优势，EPON与以太网的兼容性是其最大的优势之一。以太网技术也是不断更新和发展的。百兆/千兆以太网是继承原来以太网的核心遗传因子，使得以太网的速率提高了一两个数量级。EPON的思想也是继承以太网的核心遗传因子， 将以太网最核心的最本质部分保存下来，添加多址接入和远距离传送的成分，使得传输距离和接入拓扑上取得突破。
在 EPON 出现之前，已有称为 APON 的宽带 PON 技术出现，而且在 1998年由 ITU－T制定了标准，但由于技术复杂、成本高、带宽有限、APON系统并未如预期的那样发展起来，而 EPON 以以太网为基础，具有低成本，高带宽，更适应数据业务传输等特点可以更彻底地解决宽带接入的问题。EPON与 APON的主要不同之处在于链路层协议，APON 的链路层协议采用 ATM，EPON 的链路层采用以太网协议，而它们都采用 PON 作为接入物理层，事实上，EPON 是在与 APON类似的结构和 G.983 的基础上，设法保留 APON的精华部分---PON，而以以太网代替 ATM 作为数据
链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更宽业务能力的新的结合体—EPON。
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第二章 EPON的基本概念和原理
2.1 EPON 的产生的背景
目前，网络通信技术的发展呈现两个趋势：一个是光纤技术从主干网向广域网、城域网甚至局域网方向扩展；另一个是以太网技术从局域网向城域网、广域网方向发展。两个趋势的融合导致了一种新的接入网技术——以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Networks , EPON)的产生。它比 APON(ATM Passive Optical Networks)更被业界看好。以太网占有局域网绝大部分的市场份额 ,IEEE继 1999 年推出 1Gbps 的以太网标准802.3z 以来 ,又于 2002 年推出 10Gpbs 的以太网标准 IEEE 802.3ae 另一方面 ,Internet的发展和普及对接入网提出了对带宽、综合业务的更高要求。也正是看到了以太网在接
入网中的前景， IEEE 802.3 工作组于2000年11月成立了 EFM(Ethernet in the First Mile)研究组，专门从事以太网技术在接入网中应用标准的制订,旨在解决“最后一英里”网络瓶颈 ,IEEE802.3ah 已于 2004 年 6 月正式颁布 。为了更加显示用户需求的重要性 , IEEE 将通常所讲的“最后一英里”(Last Mile) 改称为“第一英里”(First Mile) 。
2.2 EPON 的网络结构图
图 2.1 EPON的网络结构
一套典型的EPON系统由 OLT，ONU，POS和 EMS组成，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务平台，提供 EPON系统与业务供应商的核心数据、视频和电话网络间的接口。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供 GE(Gigabit Ethernet)。10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT 还支持 ATM，FR 以及 OC3/12/48/192 等速率的SDH/SONET 的接口标准。OLT通过支持 E1
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接口来实现传统的 TDM 话音的接入。
在 EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在 OLT 上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表网络安全控制、通过读取 MIB 库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。EMS(Electronic Management System)管理PON的不同元素，提供进入业务供应商的核心运营网络的接口，其管理职责包括全程故障查找、配置、计费、性能和安全功能。
ODN由 POS和光纤构成，POS是一个连接 OLT和 ONU 的无源设备，可以置于全天候的环境中，它分发下行数据并集中上行数据，一般一个POS的分线比为 8、16、32。并可有多连接
ONU(Optical Network Unit)放在用户驻地侧CPE(Custom Premier Equipment)。ONU提供客户的数据、视频转换为客户需要的形式，如以太网、IP多播、POTS、T1等。EPON的独特之处是，ONU除了终接和转换光信号外，还提供第二层和第三层交换功能，允许在ONU上实现企业数据流的内部路由。
2.3 EPONG工作原理
在 EPON中，数据采用IEEE 802. 3的帧格式传输，长度最大可达到 1518 字节，比APON更有利于传输IP数据包，因为APON中传输的是 53 字节的信元，其中每个信元中都有 5 个字节的信元头和 48 个字节的净荷，如果用来传输长度最长可达 65536 字节的 IP 包，拆分的量大，不但费时而且网络流量的浪费也很严重。在 EPON 中，数据从OLT到 ONU的传送(下称“下行” )和从 ONU到 OLT 的传送(下称“上行” )是不一样的，这与 IEEE802. 3的以太网有点区别。 EPON工作原理-帧结构。
如图 2.2，下行方向的传输与通常的光千兆以太网物理层传输一样，采用的是类似于以太网的广播技术，OLT发出的是以太网（信宿为各 ONU）帧经过 8B/10B编码后的连续的比特流；速率为 1.25Gbps；到达光分路器被分路到各个支路光纤上，各支路光纤上仍是 OLT 发给所有 ONU 的比特流，但信号光功率/幅度由于分路而变小；ONU 接收到 OLT发给所有 ONU的比特流 8B/10B解码后根据以太网帧前导码中的 LLID （逻辑连接标识）取出本 ONU 的以太网送上层进一步处理。
图 2.2 下行帧结构
如图 2.3，上行方向 OLT授权各 ONU的送时刻和发送时间的长短， 在OLT指定的发送时
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间里， ONU也是发送符合光千兆以太网物理层要求 （除前导码外）、速率1.25Gbps的比在特流。EPON系统的上下行传输是全双工工作的。
图 2.3 上行帧结构
基于802.3帧格式
新增LLID ：用于在OLT上标识ONU
逻辑链接标识（LLID）LLID是EPON系统分配给通过点到点仿真子层（P2PE Sublayer）建立起来的逻辑链接的一种数字标识，每一个逻辑链接都会分配到不同的LLID.
2.4 EPON 的技术特点
EPON属于无源光网络 PON的一种。 PON 是一种点对多点的光纤传输和接入技术。 PON之所以称为无源是因为除了中心局CO 和用户端使用有源设备外，在整个接入网络中都利用现有的网络资源；使用无源设备。EPON 的技术特点主要表现在 :
(1) EPON技术利用单纤组网，采用波分复用技术就可以完成上下行数据的传输，可大量节省光纤和中心局端所需的激光器数目 ,可以充分
(2)在局端到用户点的整个传输线路中不使用有源器件， 仅采用无源光分路器进行一点到多点的延伸，网络结构简单。无源光器件由于无需供电，无需建设专门的小区机房，可以加快建网速度，节省建网成本。无源光器件寿命长、可靠性高，也大大降低了长期的网络管理和维护的
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成本。
(3) EPON的无源和点到多点结构使得网络升级扩容更方便灵活。在已有网络基础上增加新的光网络单元 ONU，只需从分光器处引出光缆到用户处即可，无需像其他系统那样，要中断业务、截断光缆、重新熔接。现有的EPON 系统只要更换终端设备，就可以使网络升级到10 Gbit/ s 或者更高速率，满足将来发展的需要；
(4) EPON系统能够提供非常高的带宽，物理层编码方式采用 8 B /10 B码，能够提上下行对称的 1. 25Gbit/ s带宽，这一带宽基本能适应现在及将来10 年内用户对带宽的需求，并且随着以太网技术的发展可以升级到10 Gbit/ s 甚至40 Gbit/ s 的带宽。高带宽和低成本使EPON能够很好地满足市场对宽带接入的需求； (5) EPON采用以太网技术，帧格式与现有的以太网相兼容，无需传输协议转换就可统结构； 承载 IP业务，实现 ONU对用户数据的透明传送，大大简化了系，实现综合 业务
(6) EPON可以在同一个平台上提供数据、语音和视频应用，不仅能综合现有的模拟电视 、数据和话音业务，还能兼容未来的数字电视、Vo IP 和 VOD 等业务接入，使得运营商在同一个网络上就可以满足不同用户的需求，无需重复建设网络； 实现
(7) EPON提供了全新的 OAM 网络管理机制， 在中心局可以实现到网络末端设备的统一管理，提高维护效率，降低维护成本。EPON 可以对每个用户的带宽实现集中分配，用户的差别接入。
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