EPON是一個新技術，用於保證提供一個高品質與高頻寬利用率的應用。EPON在日本、韓國、中國大陸、台灣及其他以乙太網路為基礎的地區都獲得很高的評價...
EPON是一個新技術，用於保證提供一個高品質與高頻寬利用率的應用。EPON在日本、韓國、中國大陸、台灣及其他以乙太網路為基礎的地區都獲得很高的評價，藉著IEEE802.3ah標準發表在乙太網路最後一哩的應用，業界都非常希望儘快導入EPON，當EPON被發展完成後，它將可以提供一個高效率、低成本，又穩定的環境以滿足一般民眾家用及商務上的需求。網際網路革命開始於透過銅線(雙絞線)及電話撥接數據機，把人與人之間的距離拉近，隨著對於豐富內容的需求增加，對於網際網路的處理速度也因而增加，由於撥接數據機每秒56Kbps的頻寬上限，促使數位用戶端迴路(DSL)及纜線數據機 (Cablemodem)每秒數百萬位元的寬頻傳輸取而代之，無論是以DMT或QAM為基礎的技術，都是為提供每秒數百萬位元傳輸速率於既有的銅線上，但實際的速率卻取決於電信機房中心與用戶的距離及銅線結構的品質。
然而這些技術的實際頻寬決定於系統服務商基於其網路設備所能夠支援及其所提供和促銷服務，但最大之傳輸速率也僅限於數百萬位元傳輸速率。
隨著家用及辦公室的電腦運算位元速度提升，磁碟機的容量加大，電腦顯示器週邊如液晶顯示器、數位相機、數位錄影機，及有線/無線網路的速度也增加。另外伴隨著高頻寬需求的應用，如高畫質影像、線上遊戲及遠距教學，在「最後一哩」的應用中，終端使用者需要更多的頻寬，只有數百萬位元傳輸速率是不夠的。
幸運的是，同樣的乙太網路技術改革了企業間網路，並保證在接取及最後一哩的網路中所做的事情會相同，許多產業觀察家相信，乙太網路將普遍用於高速應用的寬頻接取及點對點的通訊技術。
何謂EPON？
以下內容將介紹嶄新的接取技術─被動式乙太光纖網路(Ethernet Passive Optical Networking，EPON)，這個技術不僅提供了千兆傳輸頻寬，同時價格低且穩定幾乎成了乙太網路的代名詞，主要的系統服務業者已經在開發EPON 系統並與下一代的寬頻接取作結合。
一個被動光纖網路是單一且光纖共用，同時並使用便宜的分光器，把訊號從單一光纖分散至獨立的用戶，之所以被稱呼為「被動光纖網路」是因為有別於傳統的電信機房局端及用戶端的連結，這其中並沒有一個主動電子設備裝置介於該接取網路之間，這樣的優勢大大的簡化了網路系統的操作、維護及成本，另一個優點為相較於一個點對點的光纖網路中，其所使用的光纖並不需要很多。
使用乙太網路技術創造一個被動光纖的架構，被動式乙太光纖網路為點對多點的光纖拓樸結構，當用戶連結至特定分配光纖，它們共用光纖配送網路(Optical DistributionNetwork，ODN)，藉由骨幹光纖回到電信機房局端。
對於低光纖數的需求是可以想像的，我們可以從圖1的架構中看出傳統的點對點的乙太網路路，終端交換器(Curb-Switched)乙太網路及EPON間的不同。點對點的乙太網路可能使用N條或2N條的光纖，但必須使用2N個光收發器，而終端交換器乙太網路則使用一條骨幹光纖。如此是可以節省光纖及電信機房所占用的空間，但仍需使用2N+2個光收發器，且必須供應電力給交換器來使用。
EPON也使用一個骨幹光纖、最少的光纖及佔用電信機房較小的空間，同時只需N+1個光收發器，另外也不需要額外的電力，下行的傳輸速率幾乎達其全速的骨幹連結，它同時也支持下行串列廣播，如影像。
介紹EPON拓樸架構及組成
如圖2所示，EPON使用了1：N 的分光器，而發展出樹狀分支結構。
EPON網路包括光傳輸終端機(Optical Line Terminal，OLT)及光網路單元(Optical Network Unit，ONU)。一般而言，OLT存在於局端電信機房(CentralOffice，CO)，多為乙太網路交換器或媒體轉換器平台，ONU則多置於靠近客戶端，如路邊、建築物或用戶住處，ONU則提供802.3ah WAN介面及802.3ah用戶端介面(圖3)。
使用分光器
EPON規劃了在單一光纖上作全雙工傳輸，並以點對多點的拓樸架構呈現，用戶只看到自己與局端間的傳輸，而非其它在該拓樸架構的用戶，圖4只針對某一用戶端使用分時多工處理協定(TimeDivision Multiplex Access，TDMA)的技術在單一時間與局端作傳輸。
EPON系統使用了分光器(splitter)，利用不同的光波長來進行上行串列傳輸及下行串列傳輸，其波長如下：
‧1490nm下行串列傳輸
‧1310nm上行串列傳輸
採用多點控制協定MPCP
為了管理點對多點(P2MP)光纖網路，EPON使用多點控制協定(Multi-Point Control Protocol，MPCP)。MPCP執行頻寬管理工作，包括頻寬的詢問、自動發現和排序，它在MAC層實現這些功能，利用了64位元的控制訊息：
‧GATE and REPORT欄位用在分配及給予頻寬
‧REGISTER和REGISTER_REQUEST欄位使用在控制自動發現ONU過程
MPCP提供了接通網路資源的最佳化，自動化排序的機制減少了頻寬鬆散的問題，而ONU自動回報頻寬需求給OLT的機制用以實現動態頻寬分配(Dynamic BandwidthAllocation，DBA)，光收發器的參數藉由OLT與ONU的交握機制而達到最佳化的目的。
解析OLT和ONU的操作
OLT負責自動發現ONU的過程，其中包含了頻寬排序和Logical Link IDs(LLID)的指定，利用時間標記欄位在下行串列傳輸的GATE MAC控制訊息，可達到ONU與OLT同步的功能，ONU接收GATE訊息並傳送REGISTER_REQUEST訊息，在預定的時間週期內將其註冊到 OLT，OLT利用REGISTER訊息回覆給ONU，用以指明認可ONU的註冊。
EPON下行串列傳輸
EPON網路控制802.3架構的實體層廣播，如圖5所示，廣播訊框被LLID在預傳時間所摘取，一個64位元的GATE訊息被送到下行串列傳輸來分配頻寬。
EPON上行串列傳輸
如圖6，MPCP利用時槽包含多路802.3訊框，利用64位元REPORT message回報ONU狀態至OLT，在這個架構之下，不會有任何衝突及封包碎裂問題。
EPON晶片組之設計須考慮互通性
圖7是 Passave公司所研發的ONU及OLT晶片，這些晶片提供符合標準規範、高效能及具成本效益的點對點EPON解決方案。
這兩種晶片在單一光纖，於兩端同時提供超高速乙太網路效能給多達128位使用者，晶片也支援網際網路協定的視訊服務(IP Video)及網際網路語音(VoIP)的應用，而晶片保證所有的用戶都在於AES的保密協定之下作傳輸，同時上傳頻寬使用率可藉由動態頻寬分配 (DynamicBandwidth Allocation，DBA)管理，而且晶片也完全支持IEEE802.3ah的標準，主要考慮到與其他基於IEEE802.3ah標準所設計之晶片間的互通性。
(本文作者為Passave行銷副總裁)