EPON技术的实现
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在以前的工作中偶爾會接觸到光網絡,但沒有對技術方面去深入研究,最近翻起以前的學習資料,發現EPON這部分的內容在以前的學習中直接忽略過去了,于是近幾天又重新翻看了以下,也總結一下寫下來。
PON與EPON簡介
在傳統網絡的發展過程中,通過modem和DSL的上網方式逐漸被淘汰,以太網技術成為網絡的主流,以太網雖然帶來了高傳輸速度,但其傳輸距離較短,只能適用于終端比較密集的園區。光網絡的出現完美的解決了傳輸距離的問題。下面我們就對光網絡的工作技術進行具體的研究。
PON(Passive Optical Network:無源光纖網絡),PON是一種采用點到多點(P2MP)結構的單纖雙向光接入網絡。典型的PON網絡是由三類設備組成:光線路終端(OLT)、光網絡單元(ONU)、分光器(POS)。在OLT與ONU之間的光網絡通常稱之為光分配網絡(ODN)。
OLT位于網絡側,放在中心局端,它可以是一個L2交換機或L3路由器,提供網絡集中和接入,能完成光/電轉換,帶寬分配和控制各信道的連接,并有實時監控、管理及維護功能,是整個PON網絡的核心設備。
ONU位于用戶側,用于連接用戶側的網絡設備如機頂盒、路由器等,實現光信號到電信號的轉換,提供用戶側千兆或百兆的以太網接口。
OLT與ONU之間通過無源光分路器(分光器)連接,光分路器用于分發下行數據和集中上行數據。除了終端設備,PON系統中無需電器件而且不需要電源,因此稱為是無源光網絡。
EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太網無源光網絡),顧名思義, 是基于以太網的PON技術。它采用點到多點結構、無源光纖傳輸,在以太網之上提供多種業務。是一種新興的寬帶接入技術,它通過一個單一的光纖接入系統,實現數據、語音及視頻的綜合業務接入,并具有良好的經濟性。
EPON的技術原理
傳統的以太網MAC層實體之間是點到點的結構,PON的MAC層實體間是點到多點的結構。EPON采用波分復用技術,利用多個激光器在單條光纖上同時發送多束不同波長激光,實現單纖雙向傳輸。
為了使PON能融合到以太網架構中,802.3ah協議在EPON層次結構的數據鏈路層規定了多點MAC控制協議MPCP。MPCP協議使用消息、狀態機、定時器來控制訪問P2MP的拓撲結構。
EPON的工作過程是通過MPCP協議完成以下工作:
1、ONU注冊;該過程中OLT分配給每個ONU一個唯一的邏輯鏈路標識(LLID)。
2、擴展OAM(Operation、Adminnistration、Maintenance,操作、管理、維護)連接;該過程使OLT對ONU具備遠程操作管理和維護的能力。
3、帶寬分配;該過程有靜態帶寬分配和動態帶寬分配兩種。動態分配是根據ONU的需要由OLT分配。
4、數據傳輸。
EPON的數據傳輸過程:
數據從OLT到多個ONU下行數據傳輸采用時分復用技術(TDM)將多個ONU的數據服用到一個光纖的不同時隙中,每個數據幀的頭包含注冊時分配給ONU的特定的邏輯鏈路標識(LLID),區分網絡中多個不同的ONU。部分數據可以通過廣播或者組播的形式發送給全部或者部分ONU,ONU在受到數據后,根據LLID判斷并接受自己的數據幀,丟棄發送給其他ONU的數據幀。
上行采用時分多址技術(TDMA),ONU根據OLT給分配的帶寬(時間間隙)傳輸數據到OLT,由于每個ONU距離OLT的距離不同,會產生時延差異。所以OLT的PON下與所有的ONU都保持嚴格的時間同步。具體的實現方式比較復雜,有興趣的單獨研究相關文檔吧。
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