IEEE 802.3av 10Gbits EPON 中文翻译（一）

工作上需要阅读这份材料，但是找到的都是英文版的。为了阅读方便增强理解，只好自己来翻译，进度缓慢，术语难懂，能力有限，但是相信终有翻译完的时候。

英文原文见：https://wenku.baidu.com/view/3ccedd255901020207409c10.html

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IEEE802.3av(10G EPON)简介

摘要：在宽带竞争激烈的环境下，对于电信和CATV网络供应商来说，能提供三重服务（语音、视频和高速数据）是一种增加利润的重要方法。PON（无源光网络）是一种经济、可塑性好且有着良好前景的方法，而且它可以提供三重服务。目前，1Gbit/s IEEE802.3ah的EPON协议和ITU-T G.984 2.5Gbit/s的GPON协议已被制定出来，以提供三重服务。然而，高分辨率的交换数字视频服务如IPTV需要更高的带宽。本文提供了IEEE802.3av10Gbit/s EPON的指导性的概貌，也指出了它和EPON(1G)的区别。

1. 简介

PON作为一个有效的方法，通过将分光器靠近用户，减少了光收发器和光线的数目。目前被广泛使用的PON协议是IEEE802.3 EPON和ITU-T GPON。IEEE802.3av10G EPON标准的出现采用了时分复用（TMDA）的最新的高速PON协议。向10G EPON的转变有着至少两大因素。一个因素是家庭网络带宽的增加。使用IEEE802.11（协议）的无线网络和有线家庭网络的容量（带宽），都增加到了100Mbit/s，这是成本的减少、802.11n协议的广泛使用和新型个人电脑的1Gbit/s以太网接口部分导致的。另一个因素是用户对于按需供给的数字视频的不断需求。尽管目前的PON系统能够满足一些需求，但是发展到高清视频还是需要更高速的PON。

简单介绍完TDMA(时分复用)的PON协议，本文将描述10G EPON以及它与EPON(1G)的区别。

2. PON简介

如图1所示，一个PON系统在OLT（optical line terminal）端使用单光收发器，通过由分光器构成的光纤树/总线网络来服务用户端。10G EPON用时分多址的方式（TDMA）在OLT端对所有ONU广播下行数据和同步信息。ONU通过数据包地址信息（packet address information）提取出下行数据。在上行方向，OLT允许ONU在时间片内发送上行数据。

在ONU密集的发送上行数据时需要保护时间，这样传输的（数据）在OLT接收端就不会堆叠起来。需要注意的是，ONU在不发送数据时要关闭其激光发送，以防止OLT近处ONU产生的同步噪声，干扰OLT远处ONU发送的数据。为了能减少保护时机（效率要求），OLT使用一项协议来确定往返延时时间（round trip delay time）(OLT和ONU之间),ONU的上行发送时间也要考虑。//孤王翻不动啦 - -|||

3. IEEE802.3av 10G EPON //加油，努力翻下去！！！

10G EPON和EPON有一些协议是相同的。为了能让EPON和10G EPON在一个PON系统中协同工作，粗波分复用（CWDM,coarse wave division multiplexing）和时分复用（TDM,time division mulplexing）是必要的。同EPON一样，10G EPON依靠VoIP来传输电话业务和承载其他时分复用信号的电路仿真业务（circuit emulation service,CES）。

3.1 10G EPON物理层

10G EPON的下行速率为10Gbit/s。在上行方向支持1Gbit/s和10Gbit/s两种。64B/66B的嵌线编码（blockline code）被用于所有实际为10.3123Gbit/s的10G信号。EPON则使用8B/10B的嵌线编码来传输1G上行信号，其实际速率为1.25Gbit/s。

上行数据和下行数据都是通过一根PON光纤传输的，通过波分复用（WDM）来区分。上下行的不同波长见图2。由于在一个PON系统中有多个ONU，但只有一个OLT，因此对于ONU波长范围的选择应该尽量经济一些。由于激光技术改动量和相对市场容量的原因，1270nm和1310nm的激光比1500-1600nm的激光，更经济。

对于1Gbit/s上行，10G EPON和1G EPON都采用1310nm的波长。这使得OLT对所有的1Gbit/s信号都采用相同的接收器。10Gbit/s的上行信号使用不同的波长带，然而它与1Gbit/s的波长带重叠，所以1G和10G的ONU上行信号是时间共享的。

将10G EPON运用于PON网络中，在EPON系统中有如下好处：

l 能够使用户使用更经济的ONU服务

l 能够通过升级OLT将网络从1G EPON升级到10G EPON，若有必要才升级ONU。

l 在网络运行和服务的同时，能够升级网络。

图3显示了一个OLT支持混合ONU的情况，ONU有10G下行1G上行，和10G上行10G下行两种情况。为了方便起见，图3中的波长颜色与图2中的波长颜色一致。注意波分复用（WDM）用于分别下行的1G和10G，波分复用（WDM）和时分复用(TDM)则被用于上行流量。ONU发现协议和其他支出EPON和10G EPON协同工作的扩展协议将在下一节介绍。

参照光链路损耗预算（opticallink loss budgets）,802.3av规格使用1:16的分光比（eg.一个PON中16个ONU与1个OLT接口相连）或1:32的分光比。在实际中，若其他的光损耗（如，光纤的长度）被限制用于补偿额外的3dB损耗（分光比翻倍是产生的），则可使用更大的分光比，如1:64和1:128。（注意，实际上，分光比是由光参数和每个ONU的带宽要求综合决定的）。所有接口的未修正误码率（bit error rate）被要求不超过10^-3。

经过FEC修正，误码率将低于10^-12。区分不同光接口选项的术语可总结如下：

l* PRX 10G下行和1G上行传输的接口

l* PR 上下行传输都为10G的接口

l* PR-Dn和PRX-Dn(n=10,20,30),特指的是OLT的光接口

l* PR-Un和PRX-Un(n=10,20,30)，特指的是ONU的光接口

|* PR10和PRX10 特指1:16分光比的光通道损耗距离>=10km时<=20dB

l* PR20和PRX20 特指1:16分光比的光通道损耗距离>=20km时<=24dB或者1:32分光比的光通道损耗距离>=10km时<=24dB

l* PR30和PRX30 特指1:32分光比的光通道损耗距离>=20km时<=29dB

与EPON中一样，1550-1560nm波段被保留用于下行视频传输。

与EPON的情况一样，10G EPON的上行突发脉冲时序是宽松的，从能够利用现有的组件。该标准为未来紧缩时序的应用提供了机制，以更有效率的提升带宽。

双速运行（dual-rate operation）

双速运行指的是，OLT同时接收ONU的上行1G和10G速率。接收到的1G和10G流可以是光域或电域。

遗憾的是，由于两种信号在相同的上行波段时间共享，无法用波分复用过滤器（WDM filter）在光域分离出来。将信号从光域中分离出来需要1:2的光分离器。这两个分光器的输出都经过自身的光检测器，随后通过带有过滤器的接收器，该过滤器的存在是为了最大化接收器的灵敏度。该方案的缺点是，由于1:2分光器的存在，会导致大约3dB的额外光损耗。如果这额外的损耗是可以接受的，则可在接收器上使用低增益的光放大器。在电域的分光器可使用光检测器，而不会导致额外的光信号损耗。将1G和10G的信号从电域中恢复出来有多种方案，需要对可行性和复杂度进行折中考虑。

3.2 信号格式和MAC（media access control）协议

在没有前向纠错编码（FEC coding）的情况时，下行信号只是一串以太网帧和无意义的字符，10G以太网P2P就是这样。上行信号若没有时分复用（TDMA）的分帧格式，也只是一串以太网数据流。上行信号也使用了FEC。

图4为上行分帧格式。上行传输分帧的开始部分的同步模式，使得OLT能够同步从ONU那里发送的分帧。OLT使用分帧分隔符模式，来确定开始的66B的传输块和FEC编码队列。这66bit的分帧分隔符是0x4 97 BA C4 69 F0 4C88 FD(传输bit序列为 1011101001 01011101 00100011 10010110 00001111 00110010 00010001 10111111)。在传输错误的时候可以得到FEC编码队列。分帧分隔符后跟着两个包含无意义字符的66bit块。这些无意义的字符使得OLT能够同步反倒频器和确定实际数据帧开始的地方。开始的两块无意义字符被包含在初始的FEC码。

帧分隔符的开始部分（SFD）相比于普通以太网上的值，在EPON和10G EPON上需要做修改。特别的，开始部分的字节需要被改为MAC MODE和LLID变量。不同于以太网的首部8字符(SFD)的0x55, 0x55,0x55, 0x55, 0x55, 0x55和 0xd5,10G EPON和EPON的SFD则为0x55, 0x55, SLD, 0x55, 0x55, 2-octet LLID和CRC-8。SLD是LLID分隔符的开始部分（Start of LLID Deliniter）,它的值为0xd5。LLID是2个8位的区别每个ONU的ID的ONU mac。包含2个8位的LLID的MSB是模式状态位。正如3.4节所述，LLID是在发现阶段的注册时候，由OLT分配给ONU的。CRC-8通过LLID包含SLD，使用的生产多项式为x^8+x^2+x+1。

每个上行流的末尾都分帧结束模式（burst terminator pattern）结尾，该模式有跟着最后的FEC的由3个66位块的1和0交替出现的分帧组成的。ONU在分帧结束模式开始时关闭激光，从而确保在最后一个分帧时完全关闭。

在单播时OLT会给ONU分配一个唯一的LLID。换句话说，这些MAC实例被用于模拟PON上OLT和ONU之间点对点的连接。除此以外，OLT有两个SCB的MAC实例从而能够保证广播下行流量给ONU的机制。这种广播用来广播数据或者用于OLT与未注册的ONU之间的通信。在上行方向，SCBMAC只用于客户机的注册。值为7F-FF的LLID的SCB MAC用于1G下行操作，值为7F-FE的LLID的SCB MAC用于10G下行操作。ONU可以使用更高层的网络处理，比如，VLAN过滤和IGMPsnooping，从而减少传输到应用层的多播流量。OLT在高层网络层可能需要额外的多播MAC，需要的MAC的数量大于ONU的数量加2。

MPCP的PDU为控制帧，ONU用该空指帧来请求带宽，OLT用此控制帧来分配带宽。如图5所示，MPCP PDU帧是一个802.3MAC控制帧，包括4字节的时间戳和40字节的数据和填充域。正如4.3节和4.4节所述，MPCP PDU 还可用于发现和测距。MPCPPDU位于数据接口之下，相比于其他的数据包有着更高的优先级。这样能带宽请求和授权及时送达。

3.2.2 MAC层控制协议

10G EPON的MAC层的控制协议是基于EPON的，也增强了一些对10G FEC的管理功能和突发头部（inter-burstoverhead//我也不知道这个词怎么翻）。MAC协议的作用是当ONU向OLT发送上行带宽请求时和OLT对ONU进行上行数据发送的带宽调度和授权时。MAC协议的具体情况于本节中介绍，图6显示了上行和下行数据流。

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