随着全球EPON市场的高速增长，EPON必定在不久的将来取代铜线成为主流的接入方式。这对设备制造商提出了更高的要求，市场需要更高稳定性和更低成本的EPON系统。目前的EPON系统在这些方面还有欠缺，首先，不少高端网络应用要求EPON网络在光纤上可以实现冗余保护，而目前的EPON系统在光路故障检测和快速光纤保护倒换方面，设计得还不够完美。其次，由于物理原因，目前的一个单EPON OLT设备最多接入32个ONU设备，如果要进一步降低EPON系统的成本，就需要在单EPON OLT设备上接入更多的ONU设备，现在比较流行的做法就是增强光功率，但增强光功率的同时，也会增加成本，特别是增加了ONU侧的成本，除此之外，目前还没有更好的办法。2ds光波通信
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多光模块EPON系统参考模型。2ds光波通信
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骨干光纤保护模式。2ds光波通信
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本文提出一种新的EPON实现方法，该方法用一种简单的思路解决目前EPON网络存在的这些难题。大概思想是在不改变现有EPON设计模型的情况下，在OLT侧的光介质层上面再增加了一个Muxer电路。这样，OLT侧的EPON MAC就可以通过Muxer连接多个光模块（图1）。Muxer针对不同的应用可以选择工作在多种模式下。Muxer对上行数据进行检测，选择合适的数据输出到SerDes，同时完成对线路状态的检测。下行方向Muxer接收来自SerDes的数据，然后根据当前的工作模式，选择发送数据的光模块。2ds光波通信
1. Muxer模块工作模式2ds光波通信
Muxer可选的工作模式有：2ds光波通信
A. 选择一路发送，选择一路接收。2ds光波通信
B. 选择多路发送，选择多路接收。2ds光波通信
C. 选择一路发送，选择多路接收。2ds光波通信
选择接收或发送的光模块，均由Muxer模块根据当前工作模式自动完成，发送选择由Muxer模块驱动光模块的TX_EN信号实现，接收选择由Muxer模块配合光模块的SD信号实现。
2. 光纤保护倒换 |
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骨干光纤保护模式下的正常SD信号（上图），2ds光波通信
骨干光纤保护模式下的异常SD信号（下图）。2ds光波通信
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全网光纤保护模式。2ds光波通信
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EPON系统容量扩展方法。 |
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EPON网络的光纤保护有两种方式：一种为骨干光纤保护，一种为全网保护。2ds光波通信
2.1 骨干光纤保护模式2ds光波通信
骨干光纤保护时，由OLT检测光路状态并完成光纤倒换（图2）。OLT侧的每个光模块均可接收到ONU发过来的光信号，由于每个光模块都同时接收，所以只能选择其中一个光模块的信号送到上层Mac。发送方向同时也只能有一个光模块发送光信号，否则就会造成下行数据冲突。这一过程只要将Muxer模块设置在A模式下，就可以实现。2ds光波通信
OLT光模块在收到ONU的数据的同时，会送出一个SD信号，表示线路上有光信号，由于EPON网络中ONU侧数据是突发的，所以在OLT侧的SD信号也是突发的。在骨干光纤保护模式下，OLT的光接口会同时收到ONU发出的光信号，每个收到光信号的模块都会送出一个SD信号，如图3-1所示。当光路出现故障时，故障的光路就接收不到ONU的信号，也就无法正常送出SD信号，如图3-2所示。Muxer通过分析多个光模块送出的SD信号，就可以快速地判断哪条光路出现了故障。
2.2 全网保护模式2ds光波通信
全网保护模式下，由ONU检测光路并完成光纤倒换，如图4所示。ONU检测光路的方法和骨干保护下OLT的检测方法类似，同样是对比两个光路的SD信号即可实现，只不过ONU光模块上的SD信号是稳定的。2ds光波通信
该模式下，OLT侧的每个光模块接收到来自不同ONU链路的光信号，而且这些信号对于OLT来说都是有用的，所以必须将这些信号都送往OLT MAC，幸运的是，这些信号不会发生在同一时刻，如图5所示，只要通过每个模块的SD信号控制一个模拟开关，就可以做到多路复用的效果。这种模式下只有一种可能会造成上行数据冲突，那就是ONU注册的时候，不过ONU注册过程中，ONU的数据冲突是允许的。全网保护模式下OLT侧发送方向需要每个光模块同时发送光信号，这一过程处理起来就简单多了，只要将下行的数据复制到每个链路上，并且将下行的TX_EN打开，就可以实现。这一过程同样依靠Muxer模块实现，对应Muxer的工作状态为B状态。2ds光波通信
由于ONU在注册过程中，注册窗口是OLT设备定期发送出来的，该窗口被称为一个GATE，没有注册的ONU会在GATE窗口中随机向OLT发送注册请求。当开始大多数ONU还没有注册时，就会有很多的ONU都在同一GATE中向OLT发送注册请求，这就势必造成上行数据冲突。为了尽量减少ONU数据的冲突，提高注册效率，可以先将Muxer模块置为模式3进行注册，完毕后再逐步打开未注册光路的发送信号，这样就可以在一定程度上减少ONU注册过程中的数据冲突，提高注册效率。2ds光波通信
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全网保护模式下的SD信号。
3. EPON系统容量扩展2ds光波通信
全网保护模式下，ONU的每个EPON口都是一个独立的链路，当网络不需要保护时，就可以把这些链路当成一个独立的ONU对待。这样再通过Muxer模块的复用，就可以避开物理特性的限制，使得一个OLT可以支持更多的ONU，如图6所示。该模式下Muxer模块的工作机制和全网保护相同。甚至可以将Muxer模块再扩展，一个OLT上连接3个以上的光模块，这样就可以支持到更多的ONU设备，从而大幅度地降低系统的成本。
