一、光纖接入網的接入方案

(a)    P2P，點對點的網路傳輸成本太高，浪費光纖資源。

(b)    光纖到路邊交換機，降低了傳輸成本，但是在接入側增加了帶電裝置，增加了故障點，也相應的增加了維護成本。

(c)    PON網路以點到多點的方式，不僅降低了傳輸成本，也避免了接入側故障點的增加。

二、PON網路架構

無源光網路（PON）是一種採用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向光接入網路，其典型拓撲結構為樹型。

PON系統由局側的光線路終端（OLT）、使用者側的光網路單元（ONU）和光分配網路（ODN）組成，為單纖雙向系統。在下行方向（OLT到ONU），OLT傳送的訊號通過ODN到達各個ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU傳送的訊號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。ODN在OLT和ONU間提供光通道。

三、FTTx場景

FTTC (Fiber to the Curb) 光纖到路邊

FTTB (Fiber to the Building) 光纖到樓

FTTH (Fiber to the Home) 光纖到戶

四、PON技術標準化情況

五、EPON資料複用方式

lEPON系統採用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術，實現單纖雙向傳輸

下行資料流採用廣播技術

上行資料流採用TDMA (Time Division Multiple Access)技術

六、EPON下行資料

廣播方式：EPON的下行為廣播方式，所有的ONU都能收到相同的資料，但是通過LLID來區分不同的ONU的資料，ONU 過濾廣播報文來接收屬於自己的資料。

七、EPON上行資料

TDMA: OLT統籌管理ONU傳送上行訊號的時刻，發出時隙分配幀。ONT根據時隙分配幀，在OLT分配給它的時隙中傳送自己的上行訊號。（相關技術：測距、DBA）

八、EPON協議簡介

lMAC Client：MAC地址主機（通常指一個ONT或者ONU）

lOAM：  Operation Administration Maintenance 執行、管理和維護子層

lMPMC：Multi-Point MACControl 多點MAC控制子層

lMAC：   Media Access Control 媒體訪問控制

lRS：       Reconciliation Sublayer 調和子層

lGMII：   Gigabit Media Independent Interface 千兆比媒質獨立介面

lPCS：     Physical Code Sublayer 物理編碼子層

lFEC：     Forward Error Correction 前向糾錯

lPMA：   Physical Medium Attachment 物理媒質附加子層

lPMD：   Physical Medium Dependent 物理媒質相關

lMDI：    Medium Dependent Interface 媒質相關介面

九、MPCP子層

MPCP：Multi-point Control Protocol 多點控制協議

OLT和多個ONU通過MPCP協議對話，實現：

    控制MAC幀的傳送和接收；

    Gate Processing；

    Discovery Processing；

    Report Processing。

從而完成“多點MAC控制層”的功能。

EPON系統通過一條共享光纖將多個DTE連線起來，其拓撲結構為不對稱的基於無源分光器的樹形分支結構。MPCP就是使這種拓撲結構適用於乙太網的一種控制機制。 EPON作為EFM討論標準的一部分，建立在MPCP（Muti-Point Control Protocol多點控制協議）基礎上，該協議是MACcontrol 子層的一項功能。MPCP使用訊息，狀態機，定時器來控制訪問P2MP（點到多點）的拓撲結構。在P2MP拓撲中的每個ONU都包含一個MPCP的實體，用以和OLT中的MPCP的一個實體相互通訊。作為EPON/MPCP的基礎，EPON實現了一個P2P模擬子層，該子層使得P2MP網路拓撲對於高層來說就是多個點對點鏈路的集合。該子層是通過在每個資料報的前面加上一個LLD（Logical Link Identification）邏輯鏈路標識來實現的。該LLID將替換前導碼中的兩個位元組。PON將拓撲結構中的根結點認為是主裝置，即OLT；將位於邊緣部分的多個節點認為是從裝置，即ONU。MPCP在點對多點的主從裝置之間規定了一種控制機制以協調資料有效的傳送和接收。系統執行過程中上行方向在一個時刻只允許一個ONU傳送，位於OLT的高層負責處理髮送的定時、不同ONU的擁塞報告、以便優化PON系統內部的頻寬分配。EPON系統通過MPC PDU來實現OLT與ONU之間的頻寬請求、頻寬授權、測距等。 MPCP涉及的內容包括ONU傳送時隙的分配，ONU的自動發現和加入，向高層報告擁塞情況以便動態分配頻寬。MPCP多點控制協議位於MAC Control子層。MAC Control向MAC子層的操作提供實時的控制和處理。

十、多點MAC控制層（ ONU自動註冊）

自動發現技術：

發現是指新連線或者非線上的ONU接入PON的程序。該程序由OLT發起，它週期性地產生合法的發現時間視窗(Discovery Time Windows)，使OLT有機會檢測到非線上的ONU。發現時間視窗的週期沒有定義，由廠商定。

在EPON系統中，最開始的也是至關重要的一步就是要解決光網路單元ONU的註冊問題.。為實現PON系統良好的可擴充套件性和方便的操作維護管理，在系統開通執行後，隨業務發展需要增加新的ONU或故障修復後的ONU要重新加入到系統時，希望這些ONU能夠自動地加入而不影響正常工作的ONU。因此ONU的自動加入是PON系統的關鍵技術之一。

發現處理

步驟1：OLT通過廣播一個發現GATE訊息來通知ONU發現視窗的週期。發現GATE訊息包含發現視窗的開始時間和長度；

步驟2：非線上ONU接收到該訊息後將等待該週期的開始，然後向OLT傳送REGISTER_REQ訊息（REGISTER_REQ訊息中包括ONU的MAC地址以及最大等待授權（Pending Grant）的數目）；

步驟3：OLT接收到有效的REGISTER_REQ訊息後，將註冊該ONU，分配和指定新埠的標識(LLID)，並將相應的MAC和LLID繫結。OLT向新發現的ONU傳送註冊(Register)訊息，該訊息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步時間。同時，OLT還對ONU最大等待授權的數目進行響應；

十一、EPON與Ethernet幀比較

十二、EPON關鍵技術

突發控制

EPON的點對多點（P2MP）的特殊結構和分時多重進接（TDMA）的接入方式了決定了OUN傳送機工作在突發傳送的模式下。ONU在什麼時候傳送資料，是由OLT來指示的，當OUN傳送資料時，開啟鐳射器，傳送資料；當ONU不傳送資料時，為了避免對其他ONU的上行資料造成干擾，必須完全關閉鐳射器。這樣，ONU上的鐳射器就需要不斷地快速（ns級別）開啟和關閉。因此，傳統的針對連續傳輸設計的APC（自動功率控制）迴路，不能在突發模式傳送的情況下正常工作（連續模式的自動功率控制迴路之所以不能正常工作在突發模式下，是由於當鐳射器關閉時，直流偏置切斷，當鐳射器被重新開啟時，自動功率控制迴路已丟失了原來的狀態，直流偏置呈現不連續的變化）。

為實現突發傳送有2個方案：

1、採用數字APC電路；

2、改進傳統的自動功率控制系統。

具體實現方式不在這裡描述。方案1相比方案2存在一個缺點：它需要有一個微控制器的參與，並需要一塊高速的RAM，不利於模組的整合，成本較高。

測距

EPON系統點對多點的特殊結構導致了各ONU的資料幀延時不同，為防治資料在時域碰撞，並支援ONU的即插即用，必須引入測距技術。

各個ONU和OLT的物理距離不同、環境溫度的變化和光電器件的老化等因素都會產生傳輸時延。在ONU的註冊階段，為補償由於物理距離差異造成的的試驗，進行靜態測距；而在通訊過程中，為校正溫度變化、期間老化等因素引起的時延漂移，會進行動態測距。

DBA

DBA演算法就是實時地改變EPON的各ONU上行頻寬的機制。EPON中如果用頻寬靜態分配，對資料通訊這樣的變速率業務很不適合，如按峰值速率靜態分配頻寬則整個系統頻寬很快就被耗盡，頻寬利用率很低，而動態頻寬分配使系統頻寬利用率大幅度提高。

通過DBA，我們可以根據ONU突發業務的要求，通過在ONU之間動態調節頻寬來提高PON上行頻寬效率。

DBA具有如下的功能：

1、提高上行頻寬的效率

2、允許靈活的SLA策略

3、充分支援增強型業務特性

DBA採用集中控制方式：

所有的ONU的上行資訊傳送，都要向OLT申請頻寬，OLT根據ONU的請求按照一定的演算法給予頻寬（時隙）佔用授權，ONU根據分配的時隙傳送資訊。其分配准許演算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割時隙反應信元到達的時間分佈並請求頻寬，OLT根據各ONU的請求公平合理地分配頻寬，並同時考慮處理超載、通道有誤碼、有信元丟失等情況的處理。

光纖衰減和光功率預算