2.2　EPON工作原理

2.2.1　单纤双向传输机制

EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。EPON光线路终端/光网络单元（OLT/ONU）设备接续如图2-3所示。

（1）1000BASE-PX20支持上下行1Gbit/s的速率，最大传输距离为20km，支持最大分光比为1∶16。

（2）1000BASE-PX20+支持上下行1Gbit/s的速率，最大传输距离为20km，支持最大分光比为1∶32。

（3）10G/1GBASE-PRX30支持上下行1Gbit/s/10Gbit/s的速率，最大传输距离为20km，支持最大分光比为1∶32。

图2-3　EPON设备接续

为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术、上行数据流采用TDMA技术。

2.2.2　单纤两波长传输结构

单纤两波长传输结构如图2-4所示。

10Gbit/s通道下行的中心波长应为1577nm，波长范围为1575～1580nm；10Gbit/s通道上行的中心波长应为1270nm，波长范围为1260～1280nm。

如果要实现CATV等模拟视频业务的承载，应使用的下行中心波长为1550nm，波长范围为1540～1560nm，且光纤为单模G.652光纤。

图2-4　单纤两波长传输结构

2.2.3　EPON工作原理

1.下行数据帧结构

EPON下行数据帧结构如图2-5所示。

图2-5　下行数据帧结构

图中注1和注2为logical_link_id变量映射到传输数据TXD的位置，logical_link_id[14，8]表示变量8bit开始14bit长度的数据。

FCS帧校验序列由MAC层产生。

LLID逻辑链路标识：OLT的10G EPON口在1Gbit/s下行通道采用LLID=“0x7FFF”（MODE=“1”）作为广播LLID，在10Gbit/s下行通道采用LLID=“0x7FFE”（MODE=“1”）作为广播LLID。

1G EPON OLT的每个PON接口可支持至少64个单播LLID，并采用MODE=“1”，LLID=“0x7FFF”作为广播LLID。

10G EPON OLT的每个PON接口可支持至少128个单播LLID，并采用MODE=“1”，LLID=“0x7FFE”作为广播LLID。

每个ONU可有一个或多个LLID，用于标识用户和用户业务，目前应用最多的场景是一个LLID对应一个ONU端口。

CRC：循环校验码。

SPD：帧起始定界符，指示LLID、CRC位置。

2.下行（广播方式）

EPON下行数据发送原理如图2-6所示。

图2-6　EPON下行数据发送原理

在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID，并以此作为接收MPCP下发给自己ONU下行数据的依据；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节。OLT在接收数据时比较LLID注册列表；ONU在接收数据时，仅接收符合自己的LLID帧或广播帧。由于采用广播方式，需要通过加密解决数据安全问题：采用三重搅动（Triple Churning）方式提高数据安全性。

3.上行（TDM A方式）

EPON上行数据发送原理如图2-7所示。

·OLT接收数据前比较LLID注册列表，确认ONU数据合法性。

·每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧，避免数据冲突。

·分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。

·距离是通过OLT-ONU建立连接时测距所得，提供补偿ONU间不同距离产生的时延参数。

如图2-7所示，各ONU按照OLT分配的时隙经过ODN汇聚到同一光纤接入OLT的PON口。时隙采用802.3的帧结构，该帧由包头、净荷、FCS组成。

图2-7　EPON上行数据发送原理

4.系统工作过程

OLT的操作

·产生时间戳消息，用于系统参考时间（上行TDMA）；

·通过MPCP帧指配带宽（下行广播）；

·进行测距操作；

·控制ONU注册，检查LLID；

·LLID三重搅动加密安全操作。

ONU的操作

·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。