EPON：四大新课题亟待破解

　　近年来随着IP技术的发展，产生了大量以以太网技术为基础的接入技术，IP技术已经成为大多数运营商的数据网络的主要承载技术。EPON就是其中之一，并且以其突出的综合优势被业界寄予厚望。但随着应用需求的不断变化，EPON在突发接收问题、动态带宽分配、实时业务的传输质量以及安全性等方面的问题也逐渐凸现出来。

　　基于以太网的无源光网络（EPON）是一个点到多点的光接入网，具有很高的性价比，能够为终端用户提供可靠的数据、话音和视频业务。其带宽远远大于现有的其它接入网技术，被普遍认为是下一代宽带光接入网技术的最好选择。目前，EPON的优点已经被业界认可，但是EPON技术目前还处于研究阶段，还存在以下几个关键技术难点需要解决：

突发接收问题

　　由于EPON上行用TDMA方式，对于OLT来讲，存在多个信号源（ONU）。ONU与OLT之间的距离不同以及线路特性差异将导致各ONU的发送功率相同，OLT接收时却各不相同，这就要求OLT接收机能实现突发接收犤5犦。为了防止数据时域碰撞，必须采用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步，使数据包按DBA算法的确定时隙到达。由于ONU读取的是OLT发送的连续的比特流，所以不需要快速重新调整。

　　另外一个解决方法是允许ONU调整它们的发送功率使得从各个ONU来的功率电平相等。但是这个方法会导致ONU的硬件更为复杂，要求有处理从OLT到各ONU的反馈的特殊信令协议。更为重要的是，这会使得线路传输性能限定在离OLT最远的ONU等级上。

动态带宽分配（DBA）

　　带宽分配分为静态和动态两种，静态带宽由打开的窗口尺寸决定，动态带宽则根据ONU的需要，由OLT分配。DBA技术是MAC层技术关键，它直接关系到上行信道的利用率和数据时延。TDMA方式的最大缺点在于其带宽利用率较低，采用DBA可以提高上行带宽的利用率，在带宽相同的情况下可以承载更多的终端用户，从而降低用户成本。另外，DBA所具有的灵活性为进行服务水平协商（SLA）提供了很好的实现途径。

　　实现带宽动态分配的关键在于如何获得ONU的实际状态，各种DBA算法获得ONU状态的手段不同，目前MAC层争论的焦点就是DBA算法和802.3.ah标准中是否确定统一的DBA算法。目前的方案是基于轮询的带宽分配方式，即OLT采用轮转的方式对各ONU进行轮询，ONU在传输的有效数据流中嵌入其缓冲区内等待以太数据包发送请求控制信息，OLT对各个ONU大小不一的带宽请求信息按照限定最大发送窗的分配方案分别进行授权。

实时业务的传输质量

　　传输实时话音和视频业务要求传输延时既恒定又很小，延时抖动也要小。由于以太网采用CSMA/CD方式传输数据，不提供端到端的包延时、包丢失率以及带宽控制能力，因此造成比较大的时延，影响了实时业务的服务质量。如何提高实时话音和IP视频业务的QoS，是一个亟待解决的技术难题。可以从几个方面着手解决这个问题。一种方法是对不同服务质量要求的信号设置不同的优先权等级，对实时业务优先传送。另一种技术是采用保留带的方法，提供一个开放的高速通道，不传输数据，而专门用来传输语音业务，以便确保POTS等需要保证响应时间的业务能得到高速传送。

EPON的安全问题

　　在点对多点的模式下，EPON的下行信道以广播的方式发送给与此相连接的所有ONU，每个ONU都可以接收OLT发送给所有ONU的信息，所以产生了一些安全隐患，比如保密信息被侦听、OAM信息被修改或重发，伪造OAM信息、以合法身份对网络进行攻击等。所以必须对发送给每个ONU的下行信号进行加密。加密算法主要有DES、AES等，相比而言，AES更为理想。加密和解密可以在数据链路层、物理层或者三层以上进行。MAC层以上的加密控制只加密净负荷，而帧头和MAC地址信息都保留，这就使得非法ONU仍然可以获得任何其它ONU的MAC地址。MAC层以下的加密可以使OLT对整个MAC帧各个部分都加密，给每个合法的ONU分配不同的密钥，利用密钥对MAC的地址字节、净负荷、校验字节甚至整个MAC帧加密。在物理层加密也是一种比较有效的方法，它能对整个比特流（包括帧头和CRC）进行加密。在接收端，物理层首先对数据进行解密然后将解密的数据传送给MAC层验证。因为每个ONU采用不同的密钥，即使收到别的ONU的数据帧，也不能够将其解密成具有正确格式的帧，因而不会被MAC层接受。在这种方案中，恶意的ONU不能获得任何信息。但是，这种方案要求OLT的物理层对不同的ONU使用不同的密钥，但是由于物理层无连接特性使得实现起来比较困难。在第三层加密，需要对有效负荷进行加密，而且要确保OAM信息对MAC客户层的可见性。加密问题仍然是一个尚待解决的技术难题。

＊＊＊　　小资料：EPON与APON　　＊＊＊

EPON（EthernetPON）

　　由于以太（Ethernet）技术的高速发展，把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来的EthernetoverPON概念开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。2000年11月，IEEE组织“以太网最后一公里”研究组，研究和制订了EPON标准。EthernetPON最大的优越性在于允许运营商放弃复杂昂贵的ATM和SONET器件，从而使网络大为简化。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95％以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，成为连接接入网最终用户的一种有效的通信方法。EPON系统能够提供高达1Gbit/s的上下行带宽，这一带宽能够适应现在及将来10年内用户对带宽的需求。由于EPON采用复用技术，支持更多的用户，每个用户可以享受到更大的带宽。

　　EPON系统不采用昂贵的ATM设备和SONET设备，能与现有的以太网相兼容，大大简化了系统结构，成本低，易于升级。由于无源光器件有很长的寿命，户外线路的维护费用大为减少。标准的以太网接口可以利用现有的价格低廉的以太网络设备。而PON结构本身就决定了网络的可升级性比较强，只要更换终端设备，就可以使网络升级到10Gbit/s或者更高速率。EPON不仅能综合现有的有线电视、数据和话音业务，还能兼容未来业务如数字电视、VoIP、电视会议和VOD等等，实现综合业务接入。

APON（ATM－PON）

　　APON（ATM－PON）是FSAN（FullServiceAc