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摘要：随着网络在我国的不断发展，网络建设越来越受到人们的关注。本文将浅析基于REPON的以太网络构建，并从REPON的网络结构、REPON网络分层、REPON硬件系统结构和设计以及中心节点和接入节点的硬件结构四个方面来讲述。
关键词：REPON；以太网络
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 04-0000-01
REPON-based Ethernet Network Construction
Wang Yuncheng
(Xiangxi Branch of Hunan Tietong,Jishou416000,China)
Abstract:With the continuous development of our network,networking more and more attention.This article will REPON Ethernet network of construction-based,and from REPON network structure,REPON network layer,REPON hardware system architecture and design as well as the central node and the access node to tell the hardware structure of the four areas.
Keywords:REPON;Ethernet newwork
REPON（Rsseal time Ethernet Passive Optical Network）即基于无源光网络的光纤实时以太网，它包含REPON网络结构、REPON网络分层、REPON硬件系统结构和设计以及中心节点和接入节点的硬件结构。REPON网络主要由接入节点、中心节点以及光分配网构成。REPON网络分层分为REPON MAC层、用户LLC层和PERON PHY层三层。其FPGA硬件系统与中心节点及接入节点的硬件结构，为下一步节点硬件电路的设计和实现打下了坚实的基础。
一、基于PON的网络结构
REPON网络结构采用点到多点的PON拓扑结构。REPON网络结构的主要组成部分有中心节点和接入节点、光分配网络，由无源分路器件和光纤通过树形网络连接一个中心节点和多个接入节点。光分配网络的英文简称是ODN。接入节点与用户业务子网相连接，用户业务子网使用实时无源光网络来进行数据的交换。中心节点是REPON的核心，通过ODN实现用户侧的通信，用中心节点管理接入节点的监控信息和数据，为本身和接入节点进行管理和维护，就是用中心节点监控光电接口，提供管理、操作和维护等功能。ODN由光纤和光分路器组成。每条光纤链路采用单纤双向模式，传送上下行两个波长。REPON为大量实时业务提供单一网络传输平台，中心节点把数据转发到下行波长上，通过ODN目标节点把接收的数据传递给用户，完成用户之间的数据交换。
二、REPON网络分层模型
REPON光纤实时以太网分层模型确定了数据链路层与物理层的功能。REPON包括煤质接入控制协议层（MAC）、用户逻辑链路控制层（LLC）和物理层（PHY）。
其一，用户的LLC层用来连接百兆实时光纤网和用户网络，过滤用户业务报文。其二，MAC进行实时媒质接入控制和成帧/解帧等功能，数据以帧为一个处理单元。各接入节点由时分多址接入，为了防止各接入节点之间的数据造成冲突，就需要同步各接入节点。REPON采用相对时间同步的方式，与绝对时间同步、时延补偿和测距的方法相比而言，不用分别进行测距时延补偿和时间戳同步，简单又易于实现。其三，REPON PHY传送可靠数据给MAC，通过MAC层和MII接口连接。PHY的功能是把数据编成线路码，把数据通过光电、电光转换进行数据的收发。PHY主要由物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）三个子层组成。PCS子层在物理层的顶部，上接MII接口，下接PMA子层，运用的主要技术是4B/5B编解码。由于在数据链路层使用分时隙接入，所以PCS子层没有CMSA/CD和自动协商功能。PMA子层一般完成时钟恢复和串并转换等功能。PMD子层一般完成电光、光电转换，依据125Mb/s的速率发送或接收数据。
三、REPON硬件系统结构和设计
REPON硬件系统采用点到多点的PON结构，PON最根本的特征是ODN全部由无源光器件组成，来防止外部设备受到雷电影响和电磁干扰，减少外部设备和线路的故障率，简化网管复杂度和供电配置，提高系统可靠性和较高的传输带宽，同时节省了维护成本。
REPON中心节点和接入节点的硬件设计，可用可编程的集成器件。现场可编程门阵列（FPGA）是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种，在各类领域应用广泛。用户可以重新配置I/O模块和FPGA内部的逻辑模块，自定义用户的逻辑。FPGA的主要功能模块由存储数据的触发器、输入查找表与复路器等构成。触发器的功能是存储数据；查找表完成输入数据的任意布尔函数；复路器组合不同的输入信号，通过可编程的布线资源连接触发器和查找表，实现不同的时序逻辑和组合逻辑。REPON节点硬件以FPGA为平台来设计和实现，将中心节点与接入节点的核心功能分别集成于一片FPGA芯片上，它不仅功耗低、速率高，而且成本低廉、易于使用。FPGA处于实时网络中具有非常大的实时性，能够对实时业务进行实时处理。综上，使用FPGA的硬件设计，能够提高实时信号的处理能力，节省芯片的数量，方便实现硬件，设计功能灵活，并且成本低廉。
四、REPON以太网络总结展望
随着全球互联网的不断发展与创新，以太网的应用更加成熟，广泛应用于生活生产中。以太无源光网络（EPON）结构与实时以太网技术相结合，探讨的基于PON的REPON，近年最大应用成就，在于工业控制领域的实时控制方面，使用REPON，实现管理层到工业现场层通信的网络一体化，随着技术的成熟和推广，其应用范围将更加广阔，尤其在实时控制传输方面。本文探讨的优化提高提高网络实时性与处理实时信号的能力，对于以太网络的构建优化和应用有着较实际的意义。
参考文献：
[1]刘涛.CAN总线协议控制器的研究与设计[D].武汉科技大学,2007,5
[2]陆敏贵,吴龟灵,李新碗,陈建平.OBS边缘节点突发收发卡的设计与实现 [J].光通信技术,2007,31(12):31-34
[3]叶凯,叶家骏,林如俭.EPON物理层关键技术及其实现[J].光通信技术,2004,02
[4]钟秀芳,李树明,邵岩,王涛.EPON技术应用与产品现状分析及探讨[J].信息通信技术,2009,1
[5]缪学勤.十一种工业实时以太网系统结构概论[J].国内外机电一体化技术,2008,11(7):5-9
关键词：REPON；以太网络
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 04-0000-01
REPON-based Ethernet Network Construction
Wang Yuncheng
(Xiangxi Branch of Hunan Tietong,Jishou416000,China)
Abstract:With the continuous development of our network,networking more and more attention.This article will REPON Ethernet network of construction-based,and from REPON network structure,REPON network layer,REPON hardware system architecture and design as well as the central node and the access node to tell the hardware structure of the four areas.
Keywords:REPON;Ethernet newwork
REPON（Rsseal time Ethernet Passive Optical Network）即基于无源光网络的光纤实时以太网，它包含REPON网络结构、REPON网络分层、REPON硬件系统结构和设计以及中心节点和接入节点的硬件结构。REPON网络主要由接入节点、中心节点以及光分配网构成。REPON网络分层分为REPON MAC层、用户LLC层和PERON PHY层三层。其FPGA硬件系统与中心节点及接入节点的硬件结构，为下一步节点硬件电路的设计和实现打下了坚实的基础。
一、基于PON的网络结构
REPON网络结构采用点到多点的PON拓扑结构。REPON网络结构的主要组成部分有中心节点和接入节点、光分配网络，由无源分路器件和光纤通过树形网络连接一个中心节点和多个接入节点。光分配网络的英文简称是ODN。接入节点与用户业务子网相连接，用户业务子网使用实时无源光网络来进行数据的交换。中心节点是REPON的核心，通过ODN实现用户侧的通信，用中心节点管理接入节点的监控信息和数据，为本身和接入节点进行管理和维护，就是用中心节点监控光电接口，提供管理、操作和维护等功能。ODN由光纤和光分路器组成。每条光纤链路采用单纤双向模式，传送上下行两个波长。REPON为大量实时业务提供单一网络传输平台，中心节点把数据转发到下行波长上，通过ODN目标节点把接收的数据传递给用户，完成用户之间的数据交换。
二、REPON网络分层模型
REPON光纤实时以太网分层模型确定了数据链路层与物理层的功能。REPON包括煤质接入控制协议层（MAC）、用户逻辑链路控制层（LLC）和物理层（PHY）。
其一，用户的LLC层用来连接百兆实时光纤网和用户网络，过滤用户业务报文。其二，MAC进行实时媒质接入控制和成帧/解帧等功能，数据以帧为一个处理单元。各接入节点由时分多址接入，为了防止各接入节点之间的数据造成冲突，就需要同步各接入节点。REPON采用相对时间同步的方式，与绝对时间同步、时延补偿和测距的方法相比而言，不用分别进行测距时延补偿和时间戳同步，简单又易于实现。其三，REPON PHY传送可靠数据给MAC，通过MAC层和MII接口连接。PHY的功能是把数据编成线路码，把数据通过光电、电光转换进行数据的收发。PHY主要由物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）三个子层组成。PCS子层在物理层的顶部，上接MII接口，下接PMA子层，运用的主要技术是4B/5B编解码。由于在数据链路层使用分时隙接入，所以PCS子层没有CMSA/CD和自动协商功能。PMA子层一般完成时钟恢复和串并转换等功能。PMD子层一般完成电光、光电转换，依据125Mb/s的速率发送或接收数据。
三、REPON硬件系统结构和设计
REPON硬件系统采用点到多点的PON结构，PON最根本的特征是ODN全部由无源光器件组成，来防止外部设备受到雷电影响和电磁干扰，减少外部设备和线路的故障率，简化网管复杂度和供电配置，提高系统可靠性和较高的传输带宽，同时节省了维护成本。
REPON中心节点和接入节点的硬件设计，可用可编程的集成器件。现场可编程门阵列（FPGA）是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种，在各类领域应用广泛。用户可以重新配置I/O模块和FPGA内部的逻辑模块，自定义用户的逻辑。FPGA的主要功能模块由存储数据的触发器、输入查找表与复路器等构成。触发器的功能是存储数据；查找表完成输入数据的任意布尔函数；复路器组合不同的输入信号，通过可编程的布线资源连接触发器和查找表，实现不同的时序逻辑和组合逻辑。REPON节点硬件以FPGA为平台来设计和实现，将中心节点与接入节点的核心功能分别集成于一片FPGA芯片上，它不仅功耗低、速率高，而且成本低廉、易于使用。FPGA处于实时网络中具有非常大的实时性，能够对实时业务进行实时处理。综上，使用FPGA的硬件设计，能够提高实时信号的处理能力，节省芯片的数量，方便实现硬件，设计功能灵活，并且成本低廉。
四、REPON以太网络总结展望
随着全球互联网的不断发展与创新，以太网的应用更加成熟，广泛应用于生活生产中。以太无源光网络（EPON）结构与实时以太网技术相结合，探讨的基于PON的REPON，近年最大应用成就，在于工业控制领域的实时控制方面，使用REPON，实现管理层到工业现场层通信的网络一体化，随着技术的成熟和推广，其应用范围将更加广阔，尤其在实时控制传输方面。本文探讨的优化提高提高网络实时性与处理实时信号的能力，对于以太网络的构建优化和应用有着较实际的意义。
参考文献：
[1]刘涛.CAN总线协议控制器的研究与设计[D].武汉科技大学,2007,5
[2]陆敏贵,吴龟灵,李新碗,陈建平.OBS边缘节点突发收发卡的设计与实现 [J].光通信技术,2007,31(12):31-34
[3]叶凯,叶家骏,林如俭.EPON物理层关键技术及其实现[J].光通信技术,2004,02
[4]钟秀芳,李树明,邵岩,王涛.EPON技术应用与产品现状分析及探讨[J].信息通信技术,2009,1
[5]缪学勤.十一种工业实时以太网系统结构概论[J].国内外机电一体化技术,2008,11(7):5-9