EPON 系統簡介

家庭型網路(Home Network ONU)：其扮演角色相當於家庭網路的閘門，所 有要到Internet 的資料都必須經過它，而後端是連接一台 Home Gateway 分別透 過有線及無線網路連接不同電腦以提供資料、語音、影像的傳輸。

戶外型網路(Outdoor ONU)：其扮演角色相當於戶外光纖網路終端機，提供 資料、網路語音的傳輸。

z 連線距離遠，可達 20km。

z 延展性多，OLT 每個光纖接口可支援 64 或 32 台的 ONU。

z 相容性好，可與不同廠牌的 OLT 搭配使用。

z 初期建構成本高，需要國家來佈建光纖主幹。

z 工廠生產良率低，光纖線容易折斷。

z 工廠維修不易，相對成本高。

如下表述是針對光纖發展沿革及標準來介紹。

z 發展沿革

無源光纖網路（Passive optical network）又稱被動式光纖網路，為光纖 通訊網路的一種，其特色為不用電源就可以完成訊號處理，就像家裡的鏡子，不 需要電就能反射影像，除了終端設備需要用到電以外，其中間的節點則以精緻小 巧的光纖元件構成。

以新一代網路 NGN（New Generation Network）通訊觀念，電信網路可以粗 分為核心網路（Core Network）與接取網路（Access Network）兩部份。核心網 路相當於傳統的中繼及長途線路。接取網路則有光纜環。核心網路與接取網路的 功能不同，其傳輸型態也不同，因此 PON 的應用又可分為核心網路的 PON 及接取 網路 PON 兩大類型。前者以分波多工（WDM）為主，後者光分歧器與分波多工元 件均用到。

早期工作在有效光纖到家的介面開始於 20 世紀九十年代。全服務接取網路

（Full Service Access Network）工作小組，隸屬於大的電信運營商和設備系 統廠家。自從制訂了兩代 PON 的標準後，國際電信聯盟（ITU）做了更多的工作。

更老的 ITU-T G.983 標準是基於非同步傳輸模式（ATM），這樣的 PON 稱為 APON

（ATM PON）。然後，最原始的 APON 標準被改進了。和逐漸完善的 ATM 協議一樣，

最全的最終版本為 ITU-T G.983，被通常稱為寬頻 PON（Broadband PON）。雖然

APON/BPON 宣稱一個很高的速率頻寬，但是一個典型的 APON/BPON 提供 622 兆位 元每秒(Mbit/s) (OC-12)的下行頻寬和 155 兆每秒的上行頻寬。

ITU-T G.984(GPON)標準代表著對 BPON 的推動和比較，有著更高的總頻寬和 頻寬使用效率，不同長度的包。這個標準准許位元率的一些選擇，但是工業標準 集合 2.488 千兆位元每秒(Gbit/s)的下行速率和 1.244 Gbit/s 的上行速率。

GPON 封裝方法(GEM)允許非常有效率的包的用戶調度。基於幀斷鏈從而允許更高 的服務質量服務質量(QoS)對延遲敏感調度如語音和視訊通訊。

IEEE 802.3 乙太網 PON（EPON 或 GEPON）標準在 2004 年完成，作為乙太網 第一英里項目的一部分，EPON 使用標準的 802.3 乙太網幀和對稱的 1 千兆位元 每秒的上行和下行速率。EPON 是以數據為核心的網路的一個應用包括全業務語 音，數據和視訊網路。10 千兆位元每秒（Gbps）的 EPON（10G-EPON ）現在是 P802.3av 的一個小組任務。

PON 設備具有波長方向多工復用 (WDM)的優點，使用一個波長給下行調度和 另一個波長給上行調度在一個單獨的無零分散漂移光纖（ITU-T G.652）。BPON、

EPON、GEPON 和 GPON 有相同的基本波長計劃，上行使用 1490 奈米波長和下行 調度使用 1310 奈米波長。1550 奈米是預留給隨意疊加服務的，通常為 RF 視訊。

同位元率一樣，這個標準描述了一些光功率，BPON 和 GPON 通常是 28dB 的 小功率的，但是產品也通常宣稱使用更小的功率。28 dB 符合 20 公里的 32 路分 裂。前向糾錯編碼(FEC)可以為 GPON 系統提供另外的 2-3 分貝衰耗預算。隨著光 的改進，28 分貝預算將會被增加。雖然 GPON 和 EPON 協議允許大的分配比率。

（高於 128 用戶的 GPON，大於 32,768 用戶的 EPON)。在實際中大部分 PON 設備 是以 1 個上聯帶 32 個或更少的用戶。

一個 PON 設備包含一個中央辦公節點，稱為光連結終端（OLT），一個或多 個用戶節點，稱為光纖網路單元（ONUs）或者光纖網路終端(ONTs)，和一個光纖 和一個稱為光分布網路（ODN）的分隔器在這兩個設備之間。光纖網路終端是一 個 ITU-T 術語，而 ONU 是一個 IEEE 術語。在多用戶單元中，ONT 可以使用傳統 的乙太網的雙絞線、Coax MoCA，或者 DSL 技術來橋接用戶自己的設備和獨立住 戶單元。一個 ONT 是一個 EPON 設備和服務提供網路服務商到用戶的終端介面。

一些 ONUs 提供單獨的用戶單元來提供服務例如電話，乙太網數據或者視訊。

OLT 保證了 PON 和網路服務提供商之間的的介面，這些通常包括：

¾ IP 協議 (IP)調度超過千兆、10 千兆或者 100 兆位元每秒的乙太網。

¾ 標準時間分配復用(TDM)介面，例如 SONET 或者 SDH。

ONT 終止 PON 和現在的國家服務介面到最終用戶。這些服務能夠提供聲音（老 式電話服務 (POTS)）或者 IP 語音（VoIP）、數據(通常 網際網路 或者 V.35、

視訊和/或者遙測（TTL、ECL、RS530 等等）。通常 ONT 的功能分割成兩部分：

¾ ONU：終止 PON 和表現的融合介面–例如 xDSL、coax 或者多服務乙 太網–朝著用戶和。

¾ 網路終端環境(NTE)，NTE 提供了分離，國家網路介面指向用戶。

一個 PON 是一個分享網路，在這些 OLT 發送一個單獨的可以被所有 ONTs 看 到的流下行調度。每一個 ONT 只能讀到那些對應本 ONT 的包的內容。加密用於防 止對下行數據的偷聽。

z 上行頻寬分配

配上行頻寬到 ONTs。因為光分布網路(ODN)是共享的，若 ONT 在隨機時間發 送數據則可能造成 ONT 上行傳輸的衝突（collide）。由於每個 OUT 與 OLT 的距 離一定，其傳輸延遲也一定。這就使得 OLT 可以測量延遲並且記錄下來，然後通 過 PLOAM（physical layer operations and maintenance，物理層操作和維護) 資訊均衡延遲。

當所有的 ONTs 延遲被確定，OLT 傳輸就授權給獨立的 ONTs。一個授權允許 使用一個清晰間隔的時間向上行發送數據。這個授權的映射每一毫秒動態重計算 的。這個映射分配頻寬到所有 ONTs，例如每一個 ONT 接收時間頻寬為它的服務 的需要。

一些服務–POTS，例如–要求實質上的固定的上行頻寬，OLT 可以提供一個 固定的頻寬分配給每一個這樣的被提供的服務。DS1 和一些數據提供課程也許會 要求固定上行位元率。但是很多數據調度，例如網上衝浪，是突發和高可變的。

雖然動態頻寬分配(DBA)，一個 PON 能夠度量預定的上行調度，遵守 traffic engineering，機率復用概念。(下行調度能夠也被過量預定的，用同樣的方法任 何區域網都可以被過量預定。為一個下行預定過量特性在 PON 中是 ONT 必須可以 接受所有任意的包括時間和大小的下行時間縫概念。

在 GPON 中這是 DBA 的兩種形式，狀態報告（SR)和沒有狀態報告（NSR).

在 NSR DBA 中，OLT 繼續分配一個小額額外頻寬到每一個 ONT.如果 ONT 沒有 發送調度，那它將會傳送空閒幀通過他的過量分配。如果 OLT 觀察一個給的 ONT 沒有發送空閒幀，則就會增加頻寬分配到這個 ONT.一旦 ONT 的爆炸唄傳送了，

那 OLT 觀察很多的空閒幀從一個給定的 ONT，然後減少他的分配相應的。NSR DBA

有在 ONT 實行沒有要求的優點，同時也存在 OLT 沒有辦法得知怎樣最佳的分配頻 寬到通過幾個需要更多的 ONTs 上。

在 SR DBA 中，OLT 選舉 ONTS 為了他們的待辦事項。一個給定的 ONT 也許有 一些所謂的地調度容器(T-CONTs), each with its 每一個有他本身的優先權或 者調度類。ONT 報告每一個 T-CONT 分開到 OLT.這些報告資訊包含一個對數的代 辦事務的測量在 T-CONT 隊列中。 通過知道服務級別許可對每一個 T-CONT 通過 整個 PON , T-CONT 代辦任務是一樣的, OLT 能夠完美的分配空閒的頻寬在 PON 中 can optimize allocation of the spare bandwidth on the PON.

EPON 系統使用一個 DBA 機構相等於 GPON 中的 SR DBA 解決方案。OLT 選擇 ONU 為他們的隊列狀態，並同意頻寬使用 MPCP GATE 資訊，當 ONUs 報告他們的狀 態使用 MPCP GATE 資訊

z 現有 PON 的狀態

TDM-PON：APON/BPON 和 EPON/GEPON 都被廣泛發展了，但 2008 年絕大多數 網路設計使用 GPON 或者 GEPON。GPON 有至少 2 百萬個已安裝埠。GEPON 有將近 一千五百萬已發展埠。

DOCSIS over EPON 或稱為 DPON：有線電纜數據傳輸系統服務介面規範 (DOCSIS)PON，或者稱為 D-PON/DPON，是由幾家公司提議，並由 Cable Labs 負 責領導推動的，以現有的基於乙太網的無源光網路(EPON, GEPON or 10GigEPON) 上的 媒體接入控制 (MAC) 和 物理層 (PHY)標準來實現 DOCSIS 服務層介面的 一個無源光網路。對應的標準是 DPoE （Docsis Provisioning of EPON）。截 止 2011 年 3 月，該規範的 I01 版本已經由 Cable Labs 發布。 總體說來，DPON 設備保持了運營商現有的基於 DOCSIS 的運營管理平台，並以 EPON 的大頻寬能力 取代基於 HFC 的有限頻寬。 DPoE 技術使得 EPON 的 OLT 像一個 DOCSIS 電纜數據 機終端系統（CMTS)平台，而 ONU/ONT 則可以對應於 CM。 一些 DPON 系統為了發 送包括乙太網 LAN 和乙太網虛有私有連結（EVPL）,和點到點乙太網傳輸（ELINE）

服務的乙太網傳輸服務，也許可以選擇支持城域乙太網論壇（MEF)9 和 14 標準。

在這些實例中 DPON 系統也可一扮演一個 IP/MPLS 提供者邊緣（PE）路由器。

RF-PON 或稱為 RFoG：廣播頻率 PON 或者玻璃上的廣播頻率(RFOG)或者混合 光纖同軸 PON(HFC-PON)或者電纜 PON,是傳輸現有通過 PON 電纜傳輸（通常是通 過混合光纖和同軸電纜）的 RF 訊號的一種無源光網路，傳輸在 RF-PON 的正向是 一個獨立的點到多點系統 或者一個通過現存 PON 如 GPON 或者 GEPON/EPON 的光

覆蓋。RF-PON 的覆蓋工作是和一些 CWDM PON 或者潛在的 WDM-PON 覆蓋工作相同 的。相反 RF 支持是被傳輸上聯或者返回 RF 到一個單獨的 lamda 從 PON 返回波長 提供的。因為標準沒有完成所以實施根據提供者有所不同。 電纜和電信工程師 社會（SCTE)介面實施子委員會（IPS）第五工作組正在致力於 IPS 910 RF 在玻 璃上。RF-PON 提供對於現有 RF 模式技術的向後兼容，但沒有對 RF 基礎服務提 供額外的頻寬。這意味著在只有光纖可以到達而電纜不能提供或者可行的地點支 持 RF 技術。這項技術是標記於向電纜電視操作者和他們現有的 HFC 網路

WDM-PON：波長分波多工 PON 或者稱為 WDM-PON 是一種被一些公司最先使用，

並利用多光波長從而增加到終端用戶的上聯和下聯可用頻寬的無源光網路。

WDM-PON 能夠在更長距離上提供更多頻寬通過奉獻更多的生光頻寬給每一個用 戶，並且通過增加連結損失預算到每一個波長，使在每一個分束器導致的光衰耗 降低敏感，WDM-PON 的多波長是一個能夠被應用到每一個單獨的光網路單元

（ONUs）到一些虛擬 PONs 的共存在一些物理公共建設。 或者波長能夠被收集通 過通過統計復用從而保證波長唯一和 ONUs 更低的延遲經驗。沒有一個 WDM-PON 標準被沒有異議的被所有組織接受。根據一些 WDM-PON 的定義，WDM-PON 對每一 個 ONUs 都有一個專用的波長一些其他更自由的定義建議在任何一個方向上使用 了多於一個波長的 PON 就是 WDM-PON。在沒有一個無異議的定義的情況下，讓 WDM-PON 的提供商指出一個沒有偏見的列表是困難的。

z 無源光網路的賦能技術

依據 PON 的拓撲結構,他的上聯傳輸模式（如 ONU 到 OLT）和下聯傳輸模 式(如 OLT 到 ONU)是不同的.對下聯傳輸來講，OLT 以連續模式（CM）向用戶發 送光訊號廣播。舉例來說，下聯通道總存在數據光訊號。然而，在下聯通道，

ONUs 能夠以連續模式傳輸光數據訊號。這樣所有的從 ONU 傳輸的訊號都會通 過功率分配器（作為功率耦合器）匯聚（隨著衰減）和重疊到一個光纜。為了 解決這一問題，上聯通道採用了突發模式傳輸(BM)。當被分配一個時槽和需要 被傳送時，給定的 ONU 傳送一個光包，並且所有的 ONUs 通過分時多工模式（TDM）

來分享上聯通道。當 ONUs 不是在同一間隔同步傳輸光包時，或者 OLT 和給定 的 ONU 之間的距離是隨機的時候，這個突發模式光包，包於包之間通過 OLT 被接受的間隔是不相同的。當 OLT 與 ONUs 之間的距離是不同一的時候，被 OLT 接受的光包可能有不同的振幅。補償間隔不同和振幅不同突發模式時鐘和數據