２０１ １年第３期 简 （中国电信股份有限公司上海分公司青浦电信局，上海市２０１７００） 摘要 文章首先对ＥＰＯＮ（以太网无源光网络）技术的来源及市场运作下的技术应用优 势进行了分析，并对ＥＰＯＮ网络的关键技术和网络特点及部分实现细节进行了研究，结 合市场环境，尤其是从运营商的角度对ＥＰＯＮ技术在当前和未来应用、发展和衍变方向 等几个方面提出了自己的一些见解。 关键词ＰＯＮ（无源光网络）；ＬＬＩＤ（逻辑链路标识）；ＭＰＣＰ（多点控制协议）；ＯＬＴ（光 线路终端）：ｏＮＵ（光网络单元） 发。因此，造成各厂商对标准定义理解有所差异，以 致不同厂商之间设备互通性能相对不足。这种情况 ＥＰＯＮ（以太网无源光网络）是基于以太网的无 已经在一定程度上了ＥＰＯＮ技术的进一步 源光网络，遵循载波侦听、多路访问的规则，通过单 推广。 纤双向传输，资源利用率高。ＥＰＯＮ能够大大节约主 管道、主干光缆、铜缆等资源，也解决了运营商的电 源问题，它更凭借着可以用来传送数据、图象、固话 ＰＯＮ（无源光网络）的概念由来已久，具有节省 等功能，得到越来越广泛地应用前景。目前应用较多 光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中 的有“全球眼”、楼道综合接入、网吧接入等，尤其值 扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ） 得一提的是，它使光纤到户成为了可能，光进铜退具 技术经过二十多年的发展。以其简便实用、价格低廉 有了可操作性。本文主要讨论ＥＰＯＮ技术在当前网 的特性．几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被 络中的技术应用。ＥＰＯＮ的出现和发展源于需求，发 证明是承载ＩＩ）数据包的最佳载体。随着ＩＰ业务在 展于需求，对于电信和用户都有着非比寻常的意义。 城域和干线传输中所占的比例不断攀升．以太网也 以较低的投入，不断扩大电信带给用户的最后一公 在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接 里接人带宽。特别是对于当前经济危机和极力专注 入、城域甚至骨干网渗透。而以太网与ＰＯＮ的结合， 于成本控制的各大电信运营商而言，经过了融合重 便产生了ＥＰＯＮ。它同时具备了以太网和ＰＯＮ的优 组后，在充分利用有限资源来发展自身的情况下， 点，正成为光接入网领域中的热门技术。市场需求决 ＥＰＯＮ的出现和发展，为价位居高不下的铜缆、管道 定技术的命运。从市场发展背景来看，传统的话音市 等资源的节省提供了契机，为“光进铜退”提供了可 场逐步萎缩，而宽带业务的发展方兴未艾，目前的年 实际操作的可能性。所以，特别是对于电信运营商 增长率均保持在３０％以上，预计在未来３年内用户 意义重大，而且，基于ＥＰＯＮ的综合电信业务提供， 总量还要翻一番，数据业务的收入要远高于话音业 包括固话、数据、图象、ＩＰＴＶ（交互式网络电视）等， 务。宽带接人已经成为固网运营商业务增长的第一 更为ＥＰＯＮ的广阔应用创造了一个良好的前景。目 驱动力。从技术发展背景来看，光纤的近似于无限带 前，ＥＰＯＮ在电信网络的应用已日趋广泛，但在应用 宽的特性，满足了不断增长的大带宽业务的需求，获 中也存在一些问题：由于ＥＰＯＮ标准相对比较松 得了最为经济的网络建设成本。而３Ｇ、ＩＰＴＶ、ＮＧＮ 散，目前只规定了物理层和ＭＡＣ（媒体接入控制） （下一代网络）等新业务的发展对接入网的带宽、安 层．而ＭＡＣ层以上的标准需要设备提供商自行开 全性、稳定性和可管理性提出了更高的要求。从业务 －睾 Ｉ｜ＯＩ １￣１［Ｉ爱３５ ～／０ Ｏ ２０１ １年第３期 发展背景来看，固网运营商面临着话音业务萎缩的 沉重压力，发展的重点必须放在宽带、增值业务以及 了一种控制机制——ＭＰＣＰ来协调数据的有效发送 和接收： ａ）系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许 一电信综合服务等新兴市场，ＮＧＮ的全网ＩＰ化、宽带 基础业务都需要对现网进行改造。但同时，随着各地 市政建设、用户外迁等情况的需要，新的窄带语音接 个ｏＮＵ发送。 ｂ）位于ＯＬＴ的高层负责处理发送的定时、不同 ＯＮＵ的拥塞报告，从而优化ＰＯＮ系统内部的带宽 分配。 入需求仍不断出现。最后从网络建设背景来看，近年 来，铜缆价格居高不下，而光缆因产能过剩的关系价 格大幅度下降：此外，设备厂商逐步降低了对传统话 Ｃ）ＭＰＣＰ帧格式：ＭＰＣＰ帧由目的地址、源地 音设备的生产和支持，转而专注于下一代网络设备 址、长度／类型、操作码、时间戳、Ｅｔ期／保留／填充 的研发和生产，客观上对使用传统设备的运营商产 和校验码组成。 生了压力。综合以上四个方面的因素，ＥＰＯＮ的出 ｄ）ＭＰＣＰ帧类型：共有５种类型，分别是ＧＡＴＥ 现和发展成为各ＩＴ运营商的必然选择，备受推崇。 （ＯＬＴ发出——允许接收到ＧＡＴＥ帧的ＯＮＵ立即 ＥＰＯＮ经历了以下阶段的发展：第一阶段——ＡＰＯＮ 或者在制定的时间段发送数据）、ＲＥＰＯＲＴ（ＯＮＵ发 （ＡＴＭ ＰＯＮ）。ＡＰＯＮ是在１９９５年提出的，１９９６年 出——向ＯＬＴ报告ＯＮＵ的状态，包括该ＯＮＵ同 由１３家大型网络运营商同它们的主要设备供应商 步于哪一个时间戳以及是否有数据需要发送）、 组成了ＦＳＡＮ（Ｆｕｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）联盟， ＲＥＧＩＳＴＥＲ ＲＥＱ（ＯＮＵ发出——在注册规程处理 ＡＰＯＮ采用１５５ Ｍｂｉｔ／ｓ的ＰＯＮ系统技术规范、ＡＴＭ 过程中请求注册）、ＲＥＧＩＳＴＥＲ（ＯＬＴ发出——在注 传输协议、ＩＴｕ．Ｔ Ｇ．９８３系列标准；第二阶段—— 册规程处理过程中通知ＯＮＵ已经识别了注册请 ＢＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰＯＮ）。２００１年宣布实施ＢＰＯＮ， 求）和ＲＥＧＩＳＴＥＲ ＡＣＫ（ＯＮＵ发出——在注册规程 可支持６２２ Ｍｂｉｔ／ｓ的传输速率，同时加上了动态带 处理过程中表示注册确认）。 宽分配、保护等功能，能提供以太网接人、视频发送、 ＭＰＣＰ有两种ＧＡＴＥ操作模式：初始化模式和 高速租用线路等业务；第三阶段——ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｍｅｔ 普通模式： ＰＯＮ）。２０００年１１月，ＩＥＥＥ成立了８０２．３ ＥＦＭ ａ）初始化模式用来检测新连接的ＯＮＵ、测量环 （Ｅｔｈｅｍｅｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｍｉｌｅ）研究组。业界有２１个网 路延时和ＯＮＵ的ＭＡＣ地址。 络设备制造商发起成立了ＥＦＭＡ，实现Ｇｂｉｔ／ｓ以太 ｂ）普通模式给所有已经初始化的ＯＮＵ分配传 网点到多点的光传送方案，所以又称ＧＥＰＯＮ（千兆 输带宽。 以太网无源光网络），ＥＦＭ标准为ＩＥＥＥ ８０２．３ａｈ。 ３）自动化注册 自动化注册是指ＯＬＴ对系统中的ＯＮＵ进行 注册．主要用于系统中增加ＯＮＵ时或者ＯＮＵ重新 １）ＬＬＩＤ” （逻辑链路标识）与仿真子层 启动时的动作。在Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ过程中ＯＮＵ在上电启 仿真子层的目的：ａ）使下层的Ｐ２ＭＰ（点对多 动或复位时．进入Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ状态。等待来自ＯＬＴ的 点）网络的处理方式看起来类似于多个Ｐ２Ｐ链路的 “Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｇａｔｅ”消息，如果收到的消息类型为 集合。ｂ）ＬＬＩＤ的定义改变了以太网固有的特性，是 Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ，且消息中的逻辑ＰＨＹ ＩＤ与自己相同或 传输质量获得可以控制的基础。 为缺省值时．就对此消息做出应答。在ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ过 实现的方法：在每一个分组开始之前添加一个 程中，ＯＬＴ必须周期性地发送Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ检测帧。所 ＬＬＩＤ，替代前导符的最后两个字节。 有的“ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｇａｔｅ”帧都是以广播方式发送的，如 实现机制：ａ）在ＯＮＵ注册成动后分配一个唯 图ｌ所示。 一的ＬＬＩＤ。ｂ）０ＬＴ接收数据时比较ＬＬＩＤ注册列 ４）自动测距 表。ｃ）ＯＮＵ（光网络单元）接收数据时，仅接收符合 补偿因ｏＮＵ距离不同而产生的时延差异： 自己的ＬＬＩＤ的或者广播包。 ＲＴＴ（往返时延），如图２所示。 ２）ＭＰＣＰ（多点控制协议） ａ）在注册过程中，ＯＮＵ对新加入的ＯＮＵ启动 ＭＰＣＰ在ＯＬＴ（光线路终端）和ＯＮＵ之间规定 测距过程。 — ，ｌ ＩＩｏＨ｜Ｉ；ＩＩ ２０１ １年第３期 ｏＬＴ ＯＮＵ ＵＡｌｉｅ， ｛Ｉ）Ａ＝ＩＶＩＡＩＳＵｏｎｔｒｏｌ，５Ａ－￣Ｌ１／ＶＩＡＬａｄｄｒｅｓｓ，ｃｏｎｔｅｎｔ－￣ｉｒｍａｔ＋：ｓｙｎｃ ｌｌｉｎｅ｝ ———————————～ － Ｇｒａｎｔ ｓｔａｒｔ．－． Ｉ ＲａＩ１ｄ。“ ）ｉｓｃｏｖｅｒｙ ＲＥＧ１ｃｏｎｔｅＳＴＥＲ ｎｔ＝ＰｅｎｄｉＲＥＱ ｎｇ ｇｒａ｛ＤＡ＝ＭＡＣ ｎｔｓ｝ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＡ－－ＯＮＵ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ， ｌ ｄｅｌａｙ ｗｉｎｄｏｗ ●—————————一 ＲＥＧＩＳＴＥＲ ｛ＤＡ＝ＰＭＩＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ，ＳＡ－－ＯＬＴＭＡＣａｄｄｒｅｓｓ， ｃｏｎｔｅｎｔ＝ＬＬｌＤ＋Ｓｙｎｃ Ｔｉｍｅ＋ｅｃｈｏ ｏｆｐｅｎｄｉｎｇ ｇｒａｎｔｓ｝ ———————～—～、 － ＧＡＴＥｓ｛ＤＡ＝ＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＡ＝ＯＬＴ ＡＭＣ ａｄｄｒｅｓｓ，ｃｏｎｔｅｎｔ＝Ｇｒａｎｔ｝ 舭一 Ⅲ～ ／ —————一一 ●— ＿■－一 Ｍｅｓｓａｇｅｓ ｓｅｎｔ ｏｎ ｂｍａ￣ｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｓｓａｇｅｓ ｓｅｎｔ Ｏｎ ｕｎｉｃａｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ 图１ ＥＰｏＮ自动化注册图 随着宽带互联网的持续快速发展，网上新业务层出 不穷，特别是近年来开始风靡的多媒体网络游戏、 ＩＰＴｖ、ＶＯＤ（视频点播）等业务，使得人们对网络接 入带宽的需求持续增加。据相关数据显示，未来几年 用户平均带宽需求将达到ｌＯ Ｍ以上，人们对接人 带宽的需求呈不断上升状态。从各大ＰＯＮ设备厂商 来看．目前对于ＤＢＡ、ＭＰＣＰ等关键技术的研究基 本达到一个平衡状态，而主要由ＥＰＯＮ向ＧＰＯＮ发 展。所以。针对ＥＰＯＮ的ＬＬＩＤ进行了变换，不再是 简单地在原以太网帧结构上做改动，而是采用全新 图２ ＥＰＯＮ自动测距图 的ＧＥＭ ＰＯＲＴ作为最小单位承载业务。ＧＰＯＮ中 ｂ）ＯＬＴ使用ＲＴＴ来调整每个ＯＮＵ的授权 采用了突发光电技术，０ＬＴ通过Ｒａｎｇｉｎｇ测距过程 时间。 获取ＯＮＵ的ＲＴＤ（往返延迟），从而指定合适的均 Ｃ）ＯＬＴ也可以在任何收到ＭＰＣＰ ＰＤＵ的时候 衡延时参数ＥｑＤ（Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｌａｙ），保证每个 启动测距功能。 ＯＮＵ发送数据时不会在分光器上产生冲突。０ＬＴ 使用注册冲突避让：在ＥＰＯＮ系统中，解决 获取序列号和Ｒａｎｇｉｎｇ的过程都需要开窗，即Ｑｕｉｅｔ ＯＮＵ注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随 Ｚｏｎｅ．暂停其他ＯＮＵ的上行发送通道。业界在 机跳过开窗法ＤＢＡ（动态带宽分配）。 ＧＰＯＮ技术方面比较领先的是华为公司，目前中国 电信等运营商已经陆续建设ＧＰＯＮ网络，采用的就 是华为公司的设备。 针对以上关键技术的提升，目的还是聚焦在更 大的带宽、更高的通道利用率、更好的ＱｏＳ和网络 管理、更远的覆盖距离，以解决最后一公里的。 ＨＤＴＶ（高清晰度电视）、ＶｏｌＰ、ＩＰＴＶ、Ｐ２ＭＰ等 ＴＴ警ｃｌｃ‘’ｏ ｌｎ，ｒ／ ＇３７ ／ ｌｉ ，ｒＩｌＫｌＩ口Ｊ（｝ ｌ —。２０１ １年第３期 高带宽应用的出现使基于铜线技术的ＤＳＬ（数字用 户线路）接入网成为带宽瓶颈，接入网从上而下的光 纤化是不可避免的大趋势，各运营商的光进铜退完 全具备了可操作性。光纤接人技术中Ｐ２ＭＰ的ＰＯＮ 户需求的变化动态分配带宽。ｅ）点对多点的结构，只 需增加ＯＮＵ数量和少量用户侧光纤即可方便地对 系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资。ｆ）具有 同时传输语音、１Ｐ数据和视频广播的能力，辅以电 信级的网管系统，足以保证传输质量，再通过扩展第 三个波长（通常为１５５０ ｎｍ）即可实现视频业务广播 传输。基于以上技术，ＥＰＯＮ的应用将大有可为。 参考文献 １ 胡保民，刘德明，黄德修．ＥＰＯＮ：下一代宽带光接入网 技术最受瞩目的应该是目前应用最广、成熟度最高 的ＥＰＯＮ技术。从目前整个情况来看，ＥＰＯＮ已经进 入一个大规模部署阶段。无论是技术的成熟度，还是 产业链的完整度、设备的成本和价格，包括目前设备 厂商产品的系列化，各个方面都已经比较成熟，在日 本已经实现大规模商用。２００８年，国内的ＥＰＯＮ用 户大概在２０多万，全球的ＥＰＯＮ为１０００多万，而 ［Ｊ］．光通信研究，２００２，（５）：２２．２５． ２岑贤道，安常青．网络管理协议及应用［Ｍ］．北京：清华 大学出版社．１９９８． ＧＰＯＮ用户规模还是较小。所以，综合考虑ＥＰＯＮ接 人系统具有以下特点：ａ）局端（０ＬＴ）与用户（ＯＮＵ） 之问仅有光纤、光分路器等光无源器件， 无需租用机房，无需配备电源，元需有源设备维护 人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本。 ｂ）ＥＰＯＮ采用以太网的传输格式，同时也是用户局 域网／驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性， ３ Ｄｏｕｇｌａｓ Ｍａｕｒｏ，Ｋｅｖｉｎ Ｓｃｈｍｉｄｔ．Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ＳＮＭＰ［Ｍ］． Ｏ’Ｒｅｉｌｌｙ＆ａｍｐ；Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，２００ １． ４ ＳＴＤ １７．ＲＦＣ１２１３．Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏ￣Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ＴＣＰ／ＩＰ・ｂａｓｅｄ ｉｎｔｅｒｎｅｔｓ— ＭＩＢ—ＩＩ［Ｓ］． ５张多英，李学易，刘伟平，李建东．ＥＰＯＮ系统中的ＭＰＣＰ 消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素。ｃ）采 用单纤波分复用技术（下行１４９０ ｒｉｍ，上行ｌ３ １０ ｎｍ）． 仅需一根主干光纤和一个ＯＬＴ，传输距离可达 ２０ ｋｍ（分光比１：１６），在ＯＮＵ侧通过光分路器分送 给最多３２个用户．因此可大大降低０ＬＴ和主干光 纤的成本压力。ｄ）上下行均为千兆速率，下行采用针 ６ 协议研究［Ｊ］．应用光学，２００４，２５（４）：２１～２５． ＫＲＡＭＥＲ Ｇ．ＭＵＫＨＥＲＪＥＥ Ｂ．ＭＡＩＳＬＯＳ Ａ．Ｅ￣ｅｍｅｔ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｍ］．Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００３． （１９７９～），男，硕士研究生，主要从事 宽带接入网（包括ＮＧＮ网络）建设和维护方面的 工作。 对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利 用ＴＤＭＡ（时分复用）共享带宽。高速宽带充分满足 了接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用 收稿日期：２０１０．１２—０９ 下期要目预告 全球物联网的发展现状 Ｒａｄｉｕｓ动态黑名单功能的实现 融合型位置信息处理技术及应用 结合Ｐ２Ｐ技术的ＤｏＳ攻击方式分析 系统体系方法在电信系统中的应用 基于动态克隆选择的记忆检测器更新算法 ３８ 患 ｉｉ
