EPON核心技術(shù)分析

　　EPON（Ethernet Passive Optical Network）是PON技術(shù)中最新的一種，由IEEE802．3EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺(tái)和TDM（Time Division Multipexing）時(shí)分MAC（Media Access Control）媒體訪問控制方式提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。

　　EPON的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：成本低、維護(hù)簡單、容易擴(kuò)展、易于升級(jí)，提供非常高的帶寬，服務(wù)范圍大，帶寬分配靈活。

　　EPON的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。

　　測距。因?yàn)镋PON采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳送。各個(gè)ONU與OLT之間的邏輯距離是不相等的。OLT需要有一套測距功能來測試每一個(gè)ONU與OLT之間的邏輯距離，并據(jù)此來指揮ONU調(diào)整其信號(hào)發(fā)送延時(shí)，使不同距離的ONU所發(fā)送的信號(hào)能在OLT處準(zhǔn)確地復(fù)用在一起。目前一般使用比較成熟的、數(shù)字計(jì)時(shí)技術(shù)的帶內(nèi)開窗測距法。突發(fā)接收。由于EPON上行用TDMA方式，對(duì)于OLT來講，存在多個(gè)信號(hào)源（ONU）。ONU與OLT之間的距離不同以及線路特性差異將導(dǎo)致各ONU的發(fā)送功率相同，OLT接收時(shí)卻各不相同，這就要求OLT接收機(jī)能實(shí)現(xiàn)突發(fā)接收功能。為了防止數(shù)據(jù)時(shí)域碰撞，必須采用測距和時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)隙同步，使數(shù)據(jù)包按DBA算法的確定時(shí)隙到達(dá)。

　　帶寬分配。上行信道中的傳輸是采用時(shí)分復(fù)用接入方式來共享光纖的，帶寬則根據(jù)ONU的需要，由OLT分配。各個(gè)ONU收集來自用戶的信息并高速向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時(shí)隙，提高上行帶寬的利用率。根據(jù)不同用戶的業(yè)務(wù)類型與業(yè)務(wù)特點(diǎn)合理分配信道帶寬，在帶寬相同的情況下可以承載更多的終端用戶，從而降低用戶成本，最有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

　　時(shí)鐘提取。對(duì)于系統(tǒng)的高速率，快速同步是必須解決的核心問題。而其中ONU和OLT以及上下行比特碼的時(shí)鐘一致是其中的關(guān)鍵，目前一般都采用PLL（Phase Locked Loop）從下行信號(hào)中提取時(shí)鐘，利用幀同步字檢測方式實(shí)現(xiàn)幀同步。

　　同步接收。EPON是一個(gè)網(wǎng)同步系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)OLT與ONU之間的快速同步。各個(gè)ONU與OLT都需要有一個(gè)同步接收的問題，否則一旦發(fā)生bit錯(cuò)位或者相位突變，數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤不但影響到數(shù)據(jù)嚴(yán)重丟失、重傳不斷，還有可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞和癱瘓。

　　傳輸質(zhì)量。傳輸話音和視頻業(yè)務(wù)時(shí)要求延時(shí)既恒定又很小，延時(shí)抖動(dòng)也要小。一種方法是對(duì)不同服務(wù)質(zhì)量要求的信號(hào)設(shè)置不同的優(yōu)先權(quán)等級(jí)。另一種技術(shù)是采用保留帶的方法，提供一個(gè)開放的高速通道，不傳輸數(shù)據(jù)，而專門用來傳輸語音業(yè)務(wù)，以確保POTS（Plain Old Telephone Service）等需要保證響應(yīng)時(shí)間的業(yè)務(wù)能得到高速傳送。

　　攪動(dòng)。由于PON固有的組播特性，為了保證信息保密性，系統(tǒng)必須采用所謂攪動(dòng)的保護(hù)措施。該措施介于傳輸系統(tǒng)擾碼和高層編碼之間，這種攪動(dòng)功能實(shí)施信息擾碼并能為信息保密提供保護(hù)。

　　安全問題。在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式下，EPON的下行信道以廣播的方式發(fā)送給與此相連接的所有ONU，每個(gè)ONU都可以接收OLT發(fā)送給所有ONU的信息，所以產(chǎn)生了一些安全隱患，所以必須對(duì)發(fā)送給每個(gè)ONU的下行信號(hào)進(jìn)行加密。加密算法主要有DES（Data Encryption Standard）、AES等，相比而言，AES更為理想。加密和解密可以在數(shù)據(jù)鏈路層、物理層或者三層以上進(jìn)行。MAC層以上的加密控制只加密凈負(fù)荷，而幀頭和MAC地址信息都保留，MAC層以下的加密可以使OLT對(duì)整個(gè)MAC幀各個(gè)部分都加密，給每個(gè)合法的ONU分配不同的密鑰，利用密鑰對(duì)MAC的地址字節(jié)、凈負(fù)荷、校驗(yàn)字節(jié)甚至整個(gè)MAC幀加密。在物理層加密也是一種比較有效的方法，它能對(duì)整個(gè)比特流（包括幀頭和循環(huán)冗余校驗(yàn)）進(jìn)行加密。在接收端，物理層首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密然后將解密的數(shù)據(jù)傳送給MAC層驗(yàn)證。但是，這種方案要求OLT的物理層對(duì)不同的ONU使用不同的密鑰，但是由于物理層無連接特性使得實(shí)現(xiàn)起來比較困難。在第三層加密，需要對(duì)有效負(fù)荷進(jìn)行加密，而且要確保OAM信息對(duì)MAC客戶層的可見性。