（北京格林威尔科技发展有限公司 北京100085）
摘要 本文简要介绍了EPON标准产生的背景，分析了标准自身的局限性，着重对EPON在不同市场中的应用进行了需求分析，并探讨了相应的技术解决方案。[BR]关键词 EFMA；以太网无源光网络；FTTB；FTTC；FTTH
    2004年6月，EFMA（the Ethernet in the first mile alliance）历时3年时间制订的IEEE 802.3ah标准正式被IEEE标准协会批准，从而宣告这个IEEE 802标准历史上规模最为庞大的项目之一正式完成。 随着标准制订工作的完成，使用EPON技术实现的FTTB/C和FTTH应运而生，运营商也逐步开始了示范和推广工作。
    从当前的发展情况来看，目前的EPON技术和产品已经能够满足FTTB/C市场，但要像ADSL那样，支持大规模的家庭用户接入还并不成熟。
1 EPON标准产生的背景
    EFMA名称中“第一英里”指的是用户到运营商端局的这一段连接，它的目标是将已经被广泛应用的以太网技术推广到电信用户的接入网市场。EFMA的工作内容主要是制订四项标准：
    （1）单模光纤上的点对点以太网（EFMF）
    EFMF（Ethernet first mile fiber）是在单模光纤上利用两个不同的波长双向传输以太网数据的标准，提出了两个新的物理媒质相关子层（PMD）标准，分别为1000Base-BX10和100Base-BX10，它们是在已有的1000Base-LX和100Base-FX标准基础上修改而成的。
    （2）以太网无源光网络（EPON）
    EPON（Ethernet passive optical network）规范包括多点控制协议和两种不同的PMD（1000Base-PX10、1000Base-PX20）的规范，同时还对协调子层（RS）进行了一定的扩展。
    （3）铜线以太网（EFMC）
    EFMC（Ethernet first mile copper）定义了基于DSL技术在一对双绞线上双向传输以太网数据的技术，包括两种具体的PMD标准：10PASS-TS和2BASE-TL。
    （4）网络的OAM[BR]第一英里以太网接入与以往的企业内部以太网不同之处在于对运行维护管理要求的提升，为提高网络的可操作和维护性，IEEE 802.3ah标准对OAM（operations，administration，and maintenance）制订了可选性规范，OAM目标要求包括远端故障指示、远端环回、链路监视等。
    IEEE 802.3ah所规范的诸多技术中，最受瞩目的是EPON。用户对带宽需求的迅速增加只有依靠光纤才能够满足，PON由于其无源和多分支的特点，早已被认为是FTTH最为理想的应用技术，而以太网，则因其在城域、园区和企业网中的大规模应用，成为最主流的网络标准。它们的结合被很多厂商和运营商看作是解决用户不断提升的带宽需求的低成本方案。
2 IEEE 802.3ah标准的局限性
    IEEE 802协议族由一系列标准组合而成，EFMA定义的IEEE 802.3ah只是对其中一个分支IEEE 802.3标准的增补。
    EPON中的标准定义必须遵循原有IEEE 802协议族的结构，而且不能超出IEEE 802.3标准的范畴，这个原则保证了整个协议体系的灵活性和可扩展性，但却不可避免地会削弱EPON系统自身的协议完整性。
    IEEE 802.3标准定义的是针对传输介质的存取控制，在具体实现中，必须有高层次的网桥或者逻辑连接实体。IEEE 802.3ah标准不能对一个EPON设备的网桥以及网桥的其它端口进行规范，也无法定义整个设备的管理信息和链接的安全性。这就为EPON的市场应用造成了一定的困难。
3 EPON市场应用分析
    IEEE 802.3ah标准并没有像ITU-T制订的BPON（broadband passive optical network）或者GPON（gigabit passive optical network）标准那样去限定具体的应用环境，如FTTB、FTTC或FTTH等。按照EFMA的愿望，这个标准能够提供一种满足多种业务需求的通用接入技术，而不限制其具体的应用。
    EFMA主席Craig Easley在该标准正式发布时表示：“IEEE 802.3ah EFM标准的完成扩大了以太网在城域和接入网中的覆盖范围和影响，这个新的标准为服务商提供了多种灵活而成本低廉的城域和接入以太网宽带服务解决方案。现在，服务提供商可以集中精力于向用户提供关键的服务，而不用再担心互操作性的冲突了。”
    但从目前的技术发展情况来看，EFMA期望的全面接入则由于诸多技术因素的影响还难以真正实现。
    从表1可以看出，在不同的应用模型中，运营商及用户对EPON系统的业务和功能要求存在着一定程度的差别。下面，我们将从各个角度对此进行详细的分析。
    表1不同市场应用的需求对比
      FTTB/C   FTTH
兼容性  无  有
安全性  有  有
语音业务  无  有
专线业务  有  无
视频业务  无  有
3.1兼容性
    在IEEE 802.3ah标准定义的范围内，兼容性的问题应该随着标准的最终确定而迎刃而解。但对于最终的产品，兼容性所要求的是更全面的设备互操作性。
    对应FTTB/C市场，由于不同用户的需求差别较大，厂商提供的系统业务和功能差别也比较明显，比如为满足大用户综合接入的需求，格林威尔公司目前专门推出了EP3000系列EPON系统以支持E1专线和以太网专线业务。针对这种情况，运营商将从同一厂商采购OLT（光线路终端）和ONU（光网络单元）设备，所以兼容性问题并不十分突出。
    而在FTTH市场，从成本、管理和方便扩容角度考虑，运营商自然希望不同厂商产品能够相互兼容，这也是运营商大规模部署FTTH的一个基本前提。
    ONU侧设备的形态是千变万化的，可以是一个类似ADSL终端的简单接入设备，也可以是一个集成PON端口的综合接入设备（IAD），所以目前不同厂商提供的EPON芯片和设备也有诸多不同，这也给设备的兼容性造成了障碍。
    IEEE 802.3ah标准为了增强以太网的管理功能，定义了OAM协议，为ONU的管理提供了一定的支持，但这还不能达到FTTH运营的要求。标准中定义的OAM只能够管理ONU设备的PON端口，而对ONU的用户端口的管理只能通过各个厂商自行扩展的OAM协议实现，这就使设备的互操作性受到限制。有三种方式可以解决这一问题：
    （1）简化管理要求
    只管理ONU的上行PON端口，或者说只关注ONU和OLT之间的光链路，而不配置和管理ONU设备的其它部分。这种方式对于形态单一的ONU，比如只提供一个FE接口的用户设备，一定程度上是可以接受的，但随着向三网合一的方向发展，这种简单的管理方式必然难以适应。
    举一个简单的例子，假如一个EPON系统使用1 550 nm波长传送下行数字电视广播，如果一个用户退订这个服务，运营商就需要关闭相应ONU的视频接口，而这个功能只有对ONU预先进行配置才能够实现，目前的标准OAM定义对此无法支持。
    （2）分布式管理
    OLT只管理ONU的上行PON接口，确保OLT和ONU之间的连接。而对ONU设备的其它管理信息通过SNMP（简单网络管理协议）网管直接对ONU进行操作，这种方式会导致管理难度的大幅度提升。
    理想的情况是每个厂商都使用相同的MIB（管理信息库），比如互联网工程组（IETF）定义的诸多标准MIB。遗憾的是，由于诸多原因，IETF定义的标准以太网设备MIB并没有被广泛应用，目前的很多主流厂商都使用私有的MIB来管理各自的设备。在EPON产品中，这种现象恐怕不会迅速有所改观。
    另一种方案是所有厂商公开各自的设备MIB，由第三方提供相应的网络管理软件进行管理。这种方案显然对运营商来说成本较高，难以实施。
    最后一个方案是由各个厂商提供各自的管理系统，分别管理各自的设备。这种方式强调了设备管理，但会弱化网络管理，同时会不可避免地提高网管体系的复杂程度。
    （3）制订设备管理规范
    可以由厂商和运营商共同制订相关的设备规范和一套基于扩展OAM协议的管理规范，类似ITU-T定义的GPON OMCI。规范中需要定义设备可能的形态、相应的功能以及管理信息和配置方式。这是最简单有效的管理方式，目前国内部分运营商也正在准备制订相应的管理标准，但真正将其实现在产品中，还需要一段时间。
3.2安全性
    EPON网络中下行数据的安全性，一直是运营商和用户都非常关注的问题，对于FTTH和FTTB/C两个市场都非常重要。但由于IEEE 802标准的整体结构，这个问题无法由IEEE 802.3ah工作组来加以解决。
    IEEE 802.1链接安全性工作组正在制订相关的IEEE 802.1ae及IEEE 802.1af等标准，目前还没有正式完成，这使得目前各个厂商只能按照各自的方式实现数据的加密，在密钥交互和加密算法等方面均自行加以定义。
    不同的方式都能够实现相应的加密性能，可以确保某个用户的信息不会被其它用户破解。但回到FTTH市场，由于加密实现方案都是自行定义的，这又为兼容性增加了障碍。
3.3语音和专线业务支持
    理想的FTTx应能在光纤上同时提供数据、语音和视频的接入。当然，最为理想的方案是全IP接入，使用VoIP和IPTV支持语音和视频这两项传统业务，这是EFMA制订EPON标准时所关注的应用方案，即用以太网+IP提供所有业务。
    但是传统业务的需求不可能等待相应技术和应用的成熟才会出现。在全IP接入的时代还没有到来，而数据业务的带宽需求还比较有限的今天，实现多业务接入常常被看作是EPON系统在FTTx市场应用的亮点。为此，很多厂商都在IEEE 802.3ah标准的基础上自行开发出了支持TDM专线业务或者语音业务的EPON系统。
    对在EPON系统中TDM承载质量的疑虑也随着一系列支持专线业务的EPON系统的推出而烟消云散。格林威尔公司的两代EPON系统EP2000和EP3000均可以提供完善的E1承载业务，能够满足相应的各项指标要求，已经在多个应用环境中获得了验证。
    当然对TDM专线业务和语音的支持在IEEE 802.3ah标准中也不会有所定义，不同厂商使用的技术有所不同，性能也参差不齐，这也成为EPON向FTTH市场推广的一个障碍。
3.4 视频业务支持
    为了利用PON下行广播的特点，IEEE 802.3ah中定义了SCB（single copy broadcast），OLT侧的一个独立的SCB MAC实体同时与多个ONU的多个MAC实体进行通信，将广播或者多播帧一次性发向所有的ONU。但具体SCB MAC应该如何应用，已超出了这个标准讨论的范围。
    在使用IGMP（Internet组管理协议）实现IPTV的应用方案中，一种方案是将SCB MAC映射到网桥实体的一个或者多个组播端口，使用SCB发送组播帧，这种方式可以节省下行带宽，但需要在ONU侧的网桥实现IGMP侦听功能。另一种可行的方式就是不使用SCB MAC发送组播数据，在OLT侧实现IGMP侦听功能，将组播数据帧复制并分别转发给组中的每个ONU。这种方式沿用以往以太网交换设备的方式，而且ONU的实现也比较简单，但下行带宽不能被有效地利用。
    两种方式各有利弊，然而如果没有形成事实标准的实现方案，对相应业务的支持能力就会大打折扣。
4小结
    综合以上的情况，在FTTB/C的市场中，相关的技术和产品已经相当成熟，EPON技术已经可以大有作为。但在FTTH这个领域，EPON的大规模应用还需假以时日。可喜的是，运营商和相关的厂商已经意识到上述问题，并开展了相关的工作，“以太网第一英里”理想的实现指日可待。