无源光网络EPON技术简介
EPON简介
EPON简介EPON(Ethernet Passive Optical Network) 无源光网络技术是一种点到多点的光纤接入技术一般其下行采用TDM广播方式，上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。
一个典型的EPON系统由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网络）、ONU/ONT（光网络单元）和EMS（网元管理系统）组成。
所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。
由IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)提出。
是一种结合了Ethernet和PON的宽带接入技术。
OLT位于中心交换局的机架上，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，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，它通过一个EMS链接到业务供应商的网络上。
OLT可提供各种广域网接口，可与DCS、话音网关、IP路由器等设备相连；还可提供多个吉比特以太网和10吉比特以太网接口，提供第二层和第三层的交换与路由功能。
OLT 根据需要配置多块OLC（光线路卡）。
OLC与多个ONU通过POS（无源光切分器）连接。
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或64，并可有多连接。
ONU/ONT位于用户端，放在一个住户、企业或MDU/MTU处。
ONU与ONT的区别在于ONT直接位于用户端，而ONU与用户间还有其他网络如以太网。
ONU提供客户的数据、视频和电话网络与PON 间的接口。
ONU的主要功能是接收光信号并将其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。
EPON技术的应用分析
EPON技术的应用分析一、EPON简介EPON（以太无源光网络）是光纤接入网的主流技术，也是一种宽带综合接入技术，它延用了以太网和TDM的一些特性。
从网络分层协议上来看，EPON属于L2的协议。
具有高带宽、低成本、易维护、易扩展、等特点。
一个典型的EPON 系统由OLT、ONU、POS组成。
OLT（Optical Line Terminal光线路终端l）放在中心机房或模块局，它可以作为一个L2交换机或者L3路由器。
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将提供了GE接口。
OLT还支持ATM, FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准，同时通过支持E1接口来实现传统的TDM话音的接入。
ONU（Optical Network Unit）又叫光网络单元，放在用户驻地侧（CPE），EPON中的ONU主要采用以太网协议。
可以实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能，并且可以通过堆叠实现高带宽的共享和大范围的用户接入。
POS（Passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备。
它的功能是分发下行数据和集中上行数据。
无源分光器的部署相当灵活、适应环境广。
一般一个POS的分光比为8、16、32、64、128等，并可以进行多级连接。
EPON技术主要应用方式是FTTX，作为中国电信“光进铜退”的解决方案，它可以很好的实现现有业务（宽带、电话、IPTV等）的接入和现有网络（IP网、交换网、传输网等）的融合。
二、EPON的网络应用模式1、EPON+DSLAMEPON+DSLAM方式可以很好解决“最后一公里”问题，缩短宽带用户线的距离，也可作为DSLAM下移的解决方案。
这种模式下，光纤敷设到小区或DSLAM，小区内采用ONU+DSLAM方式，也可采用ONU+DSLAM集成方式，利用小区内的铜缆资源就可以开展DSLX业务。
EPON技术简介
供平 台 ，它提供面 向无源光纤 网络的光纤接 口（ Ｏ 接 ＰＮ
口１ 。根据 以太 网 向城域 网和广域 网发展 的趋势 ，Ｏ Ｔ Ｌ
太 网上提供多种业务 。在一个Ｅ Ｏ Ｐ Ｎ中，光信号不需任
何复杂的协议就能准确地传送到最终用户 ，最 终用户 的 数据也能被集 中传送 到中心网络 。
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的发 展 。本 文 介 绍 了Ｅ ＯＮ技 术 的发 展 和 优 势 ， 阐述 了Ｅ ＯＮ技 术 的 网络 结 Ｐ Ｐ
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耗 时 且 复杂 ，也 给Ｏ Ｔ和 Ｏ Ｕ增加 了额 外 的成 本 。 Ｌ Ｎ
什么是EPON技术
什么是EPON技术EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是PON技术中最新的一种，由IEEE802.3EFM（Ethernet for the First Mile）提出。
EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM（Time Division Multipexing）时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式提供多种综合业务的宽带接入技术。
EPON的主要特点包括以下几个方面：成本低、维护简单、容易扩展、易于升级，提供非常高的带宽，服务范围大，带宽分配灵活。
EPON的关键技术主要包括以下几个方面。
测距。
因为EPON采用点对多点拓扑结构、TDMA技术实现信息传送。
各个ONU与OLT之间的逻辑距离是不相等的。
OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的逻辑距离，并据此来指挥ONU 调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确地复用在一起。
目前一般使用比较成熟的、数字计时技术的带内开窗测距法。
突发接收。
由于EPON上行用TDMA方式，对于OLT来讲，存在多个信号源（ONU）。
ONU与OLT之间的距离不同以及线路特性差异将导致各ONU的发送功率相同，OLT接收时却各不相同，这就要求OLT接收机能实现突发接收功能。
为了防止数据时域碰撞，必须采用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步，使数据包按DBA算法的确定时隙到达。
带宽分配。
上行信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的，带宽则根据ONU的需要，由OLT分配。
各个ONU收集来自用户的信息并高速向OLT发送数据，不同的ONU发送的数据占用不同的时隙，提高上行带宽的利用率。
根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽，在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本，最有效地利用网络资源。
时钟提取。
对于系统的高速率，快速同步是必须解决的核心问题。
EPON简介
EPON 即ETHENET+PON。
ETHENET就是以太网，这种技术已有20多年的发展，技术成熟，并且被证明是承载IP数据包的最佳载体。
PON是无源光网络，1987年有英国电信公司研究人员提出，它具有无源光纤传输，对网络协议透明的特点。
2000年底，EFMA第一英里以太网联盟提出基于以太网的PON-即以太网无源光网络EPON。
2004年6月由IEEE美国电气和电子工程师协会颁布了EPON IEEE 802.3ah标准。
EPON的特点是：第一，无源光纤传输，这种传输方式由于局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本，又因为中间的分配网络均为无源的，所以故障率低；第二：采用点到多点的结构，这种结构具有节省光纤资源且线路利用率高。
第三：采用集中网管，可以实时地修改设备参数，并且告警也可以实时的上报，所以维护方便。
EPON采用局端OLT通过ODN光分配网到用户端ONU的结构，传输模式上采用了波分复用技术：下行波长1490nm，TDM（时分复用）模式传播，这种模式是OLT连续广播，ONU 选择性接收；上行采用1310nm的波长，TDMA（时分多址）模式传播，这种模式为分时突发发送，采用测距技术，保证上行数据不冲突；如果包含CATV的话，CATV将采用1550nm 波长进行传输。
EPON的传输距离为10/20公里，采用1：32和1：64光分路比。
网络部署形式主要分为两种：第一，单光无备份部署，主要有星形、一字型、树形、F 形、环形等方式；第二，有备份部署的方式，这种方式又分为三种，1，双主站单光链备份，即主干光纤冗余保护，2，双光环备份，即OLT/ONU双PON口保护，3，双主站双光链备份，这种备份方式分为两种保护形态，即OLT/ONU全光保护和OLT/ONU手拉手保护。
在有备份的部署方式中，有两种情况可以发生主备倒换即自动倒换和强制倒换。
EPON实验环境搭建介绍
网络安全：EPON 技术面临网络安全 问题，可以通过加 强网络安全措施、 采用加密技术等方 式应对。
设备兼容性： EPON技术需要与 多种设备兼容，可 以通过制定行业标 准、提高设备兼容 性等方式解决。
02
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网络稳定性和 可靠性较高
4
应用场景
家庭宽带 接入
企业网络 建设
校园网络 建设
智慧城市 网络建设
物联网网 络建设
移动网络 建设
技术发展趋势
更高速率：随着网络需求 的增长，EPON技术将向 更高速率发展。
更低成本：随着技术的发 展，EPON设备的成本将 逐渐降低，使其更广泛地 应用于各个领域。
络测试等
实验参数设置
实验类型：选择 实验设备：选择 实验环境：搭建
合适的实验类型， 合适的实验设备，实验所需的环境，
如性能测试、功 如服务器、网络 如网络环境、系
能测试等
设备等
统环境等
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实验规模：确定 实验的规模，如 参与人数、实验 时长等
实验数据：准备 实验结果分析：
实验所需的数据，对实验结果进行
演讲人
目录
01. EPON技术简介 02. 实验环境搭建 03. 实验结果分析 04. EPON技术应用
1
EPON的定义
EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种 基于以太网的无源
光网络技术
它将以太网技术与 无源光网络技术相 结合，实现了高速、 低成本、高可靠性
OLT：局端设备，用于接 收和发送数据
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路由器：用于连接ONU和 OLT，实现数据转发
EPON技术介绍
分离器
WDM
WDM
CATV
1550nm CATV信号
CATV信号 传统电视
局端
用户端
....
PON是天然的广播网络，采用单纤波分复用技术，可以在OLT端将有线电视信号 叠加进PON网络中传输，在用户端再通过分离器分离出来，PON既可以传送数 据也可以传送有线电视信号。
11
PON技术优势小结
Tx
Rx
T1
REPORT T2 …
(T2-T1) ONU Tx Rx T1 T1 … T2
REPORT T2 …
GATE
RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2
GATE帧中含有“时间戳”字段，ONU用这个“时间戳”刷新本地时间寄 存器。OLT可以通过收到的REPORT帧计算出RTT来进行实验补偿。
OLT产生时间戳消息，用于系 统参考时间 OLT 通过MPCP帧指配带宽 OLT 进行测距操作 OLT 控制ONU注册
ONU通过下行控制帧的时间 戳同步于OLT； ONU等待发现帧（gate） ONU进行发现处理，包括： 测距，指定物理ID和带宽 ONU等待授权，ONU只能在 授权时间发送数据
OLT向ONU确认ONU请求注册成功。
REGISTER_ACK（ONU发出）
ONU向OLT确认ONU注册成功。
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ONU注册过程
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EPON测距与时延补偿
EPON上行传输采用TDMA方式，由OLT来决定ONU发送数据的时 间，由于每个ONU距离OLT远近不同会产生时延差异，如果没有有 效的时延补偿机制仍然会造成上行数据传输冲突。
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EPON的信道复用技术
EPON原理介绍分-光器介绍
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分光器在工业自动化中的应用
分光器在工业自动化中用于实现设备的远程控制和监测。
通过分光器将光信号传输到各种工业传感器和执行器，实现设备的自动化控制和数 据采集。
分光器在工业自动化中还可以用于构建工业物联网系统，提高生产效率和设备可靠 性。
05 分光器的市场前景和发展 趋势
分光器市场的现状和前景
分光器市场现状
分光器采用光学原理中的分束技术，将输入的光信号分成多路等功率的 光信号，分别传送到不同的用户端设备，实现多用户共享同一根光缆资 源。
分光器不需要电源供电，因此被称为无源光网络中的无源器件。
分光器的技术指标
分光比
分光器将输入光信号分 成个输出光信号的比 例，通常以1:N表示，N
为分路数。
插入损耗
分光器插入到光路中引 起的光功率损失，越小
智能化
随着物联网、云计算等技术的发展，分光器将与智能化技术结合， 实现远程监控、自动调整等功能，提高网络运维效率。
04 分光器的实际应用案例
分光器在宽带接入中的应用
分光器在宽带接入中起到将光 信号分路的作用，实现多用户 共享同一光路。
在光纤入户场景中，分光器可 以将光信号按需分配给各个用 户，提高网络覆盖率和接入速 度。
特点
EPON具有高带宽、长距离传输、低成本、高可靠性、易扩展和维护等优点，是 实现FTTH（光纤到户）的主要技术之一。
EPON的工作原理
01
03
数据传输
02
树形拓扑结构
04
EPON采用单纤双向传输方式， 上行使用1310nm波长，下行使 用1490nm波长。OLT（光线路 终端）通过合波器将CATV信号 和数据信号合在一起传输到ONU （光网络单元），ONU再将 CATV信号和数据信号分离，分 别输出给电视和电脑。
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无源光网络EPON技术简介一、无源光网络的概念1、光纤接入网近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。
在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。
光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。
在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。
光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。
光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。
通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。
光纤接入网包括远端设备——光网络单元和局端设备——光线路终端，它们通过传输设备相连。
系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。
OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。
它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。
光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。
ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。
它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。
ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。
ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。
因此ONU具有光/电和电/光转换功能。
它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。
ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。
光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。
本文讨论的是无源光网络，对有源光网络就不在多说。
2、无源光网络无源光网络（PON- Passive Optical Network），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备。
PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
PON在解決宽频接入问题上被普遍看好，无论是设备还是运维网管方面，它的成本相对便宜，提供的频宽足以应付未来的各种宽频业务需求。
PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。
二、基于以太网的无源光网络随着Internet的高速发展，用户对网络带宽的需求不断的提高，传统的接入网已经成为整个网络中的瓶颈，以新的宽带接入技术取而代之已成为目前研究的热点。
正是在这种背景下，IEEE于2000年底成立了EFM工作组（Ethernet in the First Mile Study Group），试图引入一种新的接入技术标准－Ethernet PON（或Ethernet over PON，以下简称EPON）。
顾名思义，EPON是利用PON（无源光网络）的拓扑结构实现以太网的接入。
1、EPON的网络结构EPON由光线路终端（OLT）、光合／分路器和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。
OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。
ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合／分路器连接。
EPON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送．EPON只在IEEE802．3的以太数据帧格式上做必要的改动，如在以太帧中加入时戳（Time Stamp）、PON－ID等内容．下行采用纯广播的方式，注册后，OLT为已注册的ONU分配PON－ID，由各个ONU监测到达帧的PON－ID，以决定是否接收该帧，如果该帧所含的PON－ID和自己的PON－ID相同，则接收该帧；反之则丢弃。
上行采用时分多址接入（TDMA）技术。
此外EPON还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理（OAM）功能。
2、EPON的关键技术（1）上行信道复用技术可以说上行的复用技术是EPON技术的核心，从目前的研究来看，大多数方案都使用了DWDM＋TDMA的复用方法。
（2）测距和时延补偿技术由于光纤信道时延较大的特点，ONU与OLT之间的距离将会影响到上行信道的复用，如果准确测量各个ONU道OLT的距离并能精确的调整ONU的发送时延，则可以减小ONU发送窗口间的间隔，从而提高上行信道的利用率并减小时延。
另外，测距过程应充分考虑到整个EPON的配置情况。
例如，系统在工作中加入新的ONU，此时对它的测距不应对其它ONU有太大的影响。
（3）光器件由于EPON上行信道是所有ONU分时复用的，每个ONU只能在指定的时间窗口内发送数据。
因此，EPON 上行信道中使用的是突发信号，这就要求在ONU和OLT中使用支持突发信号的光器件。
现有的大部分光器件还不能满足这一要求，少数突发模式的光器件也只能工作在155Mbps的速率上，而且价格昂贵。
可以说，这是EPON技术面临的一大问题，但是，目前已有厂商正在研制满足EPON要求的光器件，相信随着EPON标准的制定，会有更多的产品出现。
（4）系统同步系统同步是指由于EPON（以太无源光网络）上行为多点到一点的拓扑结构，每个ONU发送时隙必须与OLT的系统分配的时隙保持一致，以防止各个ONU上行数据发生碰撞。
ONU侧的时钟应与OLT侧的时钟同步，EPON时钟同步采用时间标签方式。
在OLT侧有一个全局的计数器，下行方向OLT根据本地的计数器插入时钟标签，ONU根据收到的时钟标签修正本地计数器，完成系统同步；上行方向ONU根据本地的计数器插入时钟标签，OLT根据收到的时钟标签完成测距。
3、EPON与APON的比较在PON家族中最早发展起来的并不是以太无源网络（EPON），而是基于ATM的无源网络技术（APON）。
在无源光网络上使用ATM，不仅可以利用光纤的巨大带宽提供宽带服务，也可以利用ATM进行高效的业务管理。
但是APON有两个问题：一是传输速率不够高，下行为622 Mbit／s或155 Mbit／s，上行为155 Mbit ／s，带宽被16～32个ONU所分享，每个ONU只能得到5～20 Mbit／s。
另一个更主要的问题是，与以太网设备相比，ATM交换机和ATM终端设备相当昂贵。
而且，现在因特网工作于TCP／IP协议，用户终端设备都是IP设备，采用ATM技术必须将IP包拆分重新封装为ATM信元，这就大大增加了网络的开销，造成网络资源的浪费。
而EPON融合了PON和以太数据产品的优点，形成了许多独有的优势。
EPON系统能够提供高达1 Gbit ／s的上下行带宽，这一带宽能够适应现在及将来10年内用户对带宽的需求。
由于EPON采用复用技术，支持更多的用户，每个用户可以享受到更大的带宽。
EPON系统不采用昂贵的ATM设备和SONET设备，能与现有的以太网相兼容，大大简化了系统结构，成本低，易于升级。
由于无源光器件有很长的寿命，户外线路的维护费用大为减少。
标准的以太网接口可以利用现有的价格低廉的以太网络设备。
而PON结构本身就决定了网络的可升级性比较强，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。
EPON不仅能综合现有的有线电视、数据和话音业务，还能兼容未来业务如数字电视、VoIP、电视会议和VOD等等，实现综合业务接入。
虽然APON对实时业务的支持性能优越，但随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP服务质量（QoS）技术的采用，高层协议与EPON MAC协议相配合，EPON已完全可能以相对较低的成本提供足够的QoS保证。
加之EPON的价格优势明显，因而被认为是解决电信接入瓶颈，最终实现光纤到家的优秀过渡方案。
4、EPON与传统的光纤以太网比较普通的光纤以太网为了便于网络的拓展和用户的发展。
需要在远端的节点机房放置交换机。
因为传输过程中都是光传输，所以放置交换机的同时需要配备相应数量的光电转换器，用户越多相应的器件设备也就越多。
这样就带来一个问题，设备越多出故障的概率也就越大，而且都是有源设备受电源，环境影响很大，给维护管理带来了很多麻烦。
而使用EPON，它完全能够完成普通光纤以太网的功能，便于扩展，提供多业务服务和足够的带宽。
而且它在整个传输过程中不存在有源设备，在远端的机房只要放置一个无源的分光设备，结构简单，对环境要求低，稳定，几乎不需要维护。
EPON能够实现普通光纤以太网的功能，而且易于维护，这一个不错的解决方案。
三、EPON的优势及展望EPON的优势长距离，宽带宽（20km，1.25G）。
光纤的接入和传输，光纤化的ONU/ONT，非常有利于光纤在大楼内的布线和用户扩容，光纤直接到商业用户。
EPON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务。
更少的维护和供电。
大楼内无需占用机房和供电设施，支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点，对于运营商来说可以大大降低运营维护费用。
EPON还处于商业开发的起始阶段。
但目前的趋势是数据业务快速增长和快速以太网、G比特以太网的地位提高，都倾向于EPON。
FTTx作为针对大客户、集团用户的解决方案越来越受到青睐。
随着PON技术的规模应用和芯片成本的不断降低，以及光纤铺设规模的不断扩大，EPON技术将很快成为FTTx的主要接入方式之一。
EPON技术在今后将会被越来越多的使用。