1.5 Принцип действия сетей на базе epon

Главное свойство архитектуры EPON состоит в том, что внутри дерева PON распространяются кадры Ethernet (рисунок 1.10). Таким образом, нет фрагментации кадров Ethernet при их прохождении через сеть EPON, как в архитектуре APON.

Прямой (нисходящий) поток формируют передаваемые OLT кадры Ethernet 802.3, которые затем проходят через разветвитель 1xN и принимаются узлами ONT, рис. 1.8-а. [7]

Нисходящий поток данных от OLT передаётся на длине волны 1490 нм со скоростью 2.488 Гбит/с, а восходящие потоки передаются от всех ONU на длине волны 1310 нм с общей скоростью 1.244 Гбит/с (рисунок 1.10).

Окно 1550 нм зарезервировано для добавления других услуг — потокового видео, кабельного телевидения или даже DWDM (1530—1565 нм) — на расстояние до 18 км, рис. 1.8.

Передача данных в прямом потоке аналогична передаче данных в сети Ethernet с общей шиной, когда испущенный одной станцией кадр получается всеми остальными станциями и извлекается ими в соответствии с указанным MAC-адресом назначения.

Обратный (восходящий) поток формируется потоками данных от различных ONT на длине волны 1310 нм, рисунок 1.9-б. В силу специфики пропускания оптического сигнала разветвителем, данные, отправленные узлом ONT, получает только OLT.

Все ONT путем передачи служебных кадров синхронизируются по единой временной шкале центрального узла OLT. Отправка данных абонентскими узлами осуществляется в разрешенные интервалы времени (тайм-слоты). В тайм-слоты, длина которых определяется планировщиком расписания на OLT, может помещаться один или несколько кадров Ethernet, (рисунок 1.9-б). До тех пор, пока не получено разрешение на отправку тайм-слота, ONT буферизует кадры, полученные от рабочих станций абонентов.

Рисунок 1.9 - Архитектура EPON

Рисунок 1.10 - Используемые в PON длины волн для передачи трафика и видео

Таким образом, в обратном направлении сеть EPON аналогична совокупности соединений точка-точка. Однако в отличие от истинной архитектуры точка-точка, сеть EPON нуждается в специальном методе управления, который следил бы за тем, чтобы не было коллизий потоков от разных ONT. Поэтому в EPON, равно как и в любой другой архитектуре PON, центральный узел OLT должен делить всю полосу обратного потока между всеми ONT и выполнять функцию диспетчера, указывая различным ONT в какое время те могут передавать.

Попытка реализовать в EPON (для распределения полосы обратного потока между ONT) метод управления обратным потоком на основе механизма CSMA/CD не очень эффективна. И этому есть две причины.

Во-первых, размер коллизионного домена в сопоставимом по скорости передачи стандарте Gigabit Ethernet составляет сотню метров, что неприемлемо для сети EPON с радиусом до 20 км.

Во-вторых, управление каналом, основанное на механизме CSMA/CD не смогло бы гарантировать определенные временные задержки и обслуживать TDM трафик (голос, видео), иными словами обеспечить QoS требуемого качества.

Для обеспечения детерминированной доставки кадров в восходящем потоке нельзя было использовать схему, основанную на механизме разрешения коллизий.

Коллизии в нормальном режиме работы, т.е. когда передаются данные, следовало бы полностью исключить. Таким решением стал протокол MPCP, рассматриваемый далее. Здесь отметим, что для работы протокола потребовались дополнительные служебные кадры, которыми обмениваются OLT и ONT, и которые не выходят за пределы сети EPON.