重庆邮电大学本科毕业设计（论文）
2ms123?N122ms3?N33长度可变第3个ONU时隙信头净荷误码控测域
图2.10 EPON网络上行传输数据帧
四、多点控制协议（MPCP）
1、MPCP协议概述
MPCP协议是EPON网络进行信息互通及调度的依据。MPCP位于MAC控制子层，是一种双向消息协议，使用消息、状态机和时钟来控制点到多点的拓扑结构访问，保障主单元和从单元之间实现数据有效传输。EPON网络中主要用到五种MPCP帧，分别为授权帧（GATE）、注册帧（REGISTER）、注册请求帧（REGISTER REQ）、注册确认帧（REGISTER ACK）和报告帧（REPORT）。不同的操作码区分消息的类型。授权帧和请求帧主要用来进行带宽的分配。注册帧、注册请求帧以及注册确认帧用来完成ONU的注册过程。
多点控制协议是基本的IEEE802.3以太帧。其控制帧的帧长为64字节。控制帧格式如下图所示：
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6字节6字节2字节2字节4字节40字节4字节MAC目的地址 源地址类型/长度时间戳操作码
图2.11 MPCP控制帧格式
数据FCS
第三节 EPON的关键技术
一、ONU的自动发现
为了添加新的ONU，EPON系统必须具有自动发现功能，这是保证OLT与ONU正常通信的重要手段。在EPON系统中，OLT必须具有可以定期或者不定期的检查网络状态的功能。OLT周期性的发送GATE消息，搜索网络中新加入的ONU，或者由于未知原因被注销的ONU，从而对注册的ONU进行带宽分配，对被注销的ONU不进行带宽分配。所以说，自动发现过程保证了OLT与ONU之间的正常通信。
ONU自动发现的过程可以简述如下：
①在初始化的时候，OLT向所有的ONU发送DISCOVERY GATE消息。在消息中，指定了一个DISCOVERY WINDOW，让没有注册的ONU可以在这个窗口内响应GATE消息。
②ONU接收到DISCOVERY GATE消息之后，在一个等待了一个随机延时之后，向OLT发送一个REGISTER_REQ消息。等待一个随机时延可以避免不同的ONU在同一时间发送信息，造成上行时隙冲突的问题。
③在OLT收到了ONU发送过来的REGISTER_REQ消息之后，如果经过验证之后得知该ONU是合法的，则向ONU发送一个REGISTER消息。这个消息包括分配给ONU的ID值等等内容。
④ONU接收到OLT的REGISTER消息之后，等待OLT发送的一个GATE消息。
⑤ONU在收到了GATE消息之后，通过验证之后，OLT发送REGISTER_ACK的消息。样就在ONU与OLT之间建立起了信道，发现过程完成。
上述的整个通信过程如下图2.7所示：
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DISCOVERY GATE发现窗口REGISTER_REQ随机时延REGISTERGATEREGISTER_ACK
图2.12 EPON注册过程
二、ONU测距
在EPON系统中，下行数据传输采用的是广播的方式，然而，上行方向上的数据传输可能会由于各个不同的ONU到达光合路器的时间相同而造成冲突，最后导致系统无法正常的运行。所以，在OLT进行时隙分配之前，必须知道OLT到每个ONU的时延。这个时延可能来自于OLT与每个ONU的距离差异，也可能来自于环境的变化，温度的改变以及元器件的老化等等方面的原因。只有清楚的知道OLT到每个ONU的时延，才能保证在时隙分配完毕之后不会在光合路器上出现数据冲突的问题。而这种测量光线路终端到各个光网络单元的时延的过
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程，就被称作为测距。通过测距过程，可以补偿因光线路终端与光网络单元距离上的差异而造成的传输差异。即测距的目的就是系统为了避免冲突发生而测量光线路终端与光网络单元的时延，安排各ONU的上行时隙以保证它们不发生冲突的过程。
测距的主要方法主要包括扩频法测距、带外法测距和带内开窗测距3种。总得来说，带内开窗测距是EPON最适宜的测距方式。
ONU112OLT123光分路/合路器3ONU2ONU3
图2.13 EPON上行传输ONU的时隙冲突
三、系统同步
EPON为点到多点的拓扑结构。由前面的分析我们可以得知，EPON系统中的各光网络单元是采用时分复用的方式来接入系统的，所以达到时钟同步对光线路终端和光网络单元来说是至关重要的。只有达到时钟同步，才能防止各个光网络单元在进行上行数据传输的过程之中发生碰撞，产生数据上的冲突，才能保证信息的正确传输。
在光线路终端与光网络单元的两端有同频率的系统时钟。在EPON系统中，以OLT的时钟作为共同的参考时钟，每个ONU的时钟保持与OLT时钟同步。在EPON网络中，系统是以时间戳的方式来进行系统同步的。为了达到系统同步，OLT会将下行时间戳封装在GATE MAC控制帧中。ONU在接受到OLT发送来的时间戳之后，就会根据OLT的这个时间戳来更新自己当前的时间戳。总的说来，就是ONU通过不断的刷新当前的时间戳来保证自己以落后于OLT一定
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