CMTS、EPON和EoC的封装方式比较

以太网帧格式

在以太网工作过程中，第3层（IP层）的数据包到数据链路层后，被封装成以太网MAC帧格式，MAC帧种类较多，一般有4种帧格式，但是最常用的还是Ethernet II格式和IEEE802.3 SNAP格式。

以最常见的Ethernet II帧格式为例。

|前同步码（7bytes）|起始码（1byte）|目的MAC地址（6bytes）|源MAC地址（6bytes）|类型（2types）|数据（46-1500bytes）|FCS（4bytes）

前同步码都为相同的10101010，作为接收数据时同步用；

起始码为10101011，标志着以太帧的开始；

目的MAC地址为接收主机的MAC地址，其中前3byte为厂商代号，后3byte为网络适配器编号；

源MAC地址为发送主机的MAC地址；

类型则指出数据段中存放的网络层的数据包的类型，如0x0800代表IP数据包，0x809B代表AppleTalk数据包，0x8138代表Novell类型数据包等；

数据中存放和类型字段相对应的数据包，一般常为IP数据包；

FCS为4byte的帧校验序列，采用32位CRC循环冗余校验对对“目标MAC地址”字段到“数据”字段的数据进行校验。

数据包封装成上述以太帧后，再交给下面的物理层，经过4B/5B编码后，再经过NRZ编码后在线路上传输。

广电双向网络的3种传输方式

（CMTS系统）：以太口------CMTS--（HFC网络）----CM-----以太口

（EPON系统）：以太口-----OLT--（无源光网）---ONU-----以太口

（EOC系统）： 以太口-----EOC局端---（电缆网络）--EOC终端-----以太口

可以看出，这3种广电网络最常用的双向系统其实在本质上是一样的。

都是把终端电脑上的以太网帧经过内部某种方式传输，最后在局端系统都是把以太网帧传到外网去，也就是以太帧的透明传输，只不过在数据链路层的封装方式和物理层的传输方式不同而已。

对于用户来说，只看到以太网帧从终端进去，从局端出来，或者从局端进去，从终端出来。

1：CMTS封装方式

CMTS封装方式：

|FC（1byte）|MAC_PARM(1byte)|LEN(2byte)|EHDR(0-240bytes)|HCS(2bytes)|PDU|

FC为帧控制，是MAC帧头的识别类型。它又可细分为3个字段，FC_TYPE（2bit），FC_PARM（5bit）和EHDR_ON（1bit）。

其中，FC_TYPE表明后面的PDU是什么类型的数据包：

00表示PDU是分组包，常用；

01表示PDU是ATM包，不常用；

10表示保留；

11表示MAC专用包头，也就是CMTS和CM之间连接时，传输的同步信息，为下行参数，是测距、注册时的管理数据包，常用。

FC_PARM根据FC_TYPE的不同而有不同的含义。

EHDR_ON表明后面的EHDR可选字段是否存在：取值为0，表示可选字段EHDR不存在；取值为1，表示可选字段EHDR存在。

当PDU中为以太帧时，如果EHDR字段存在，MAC_PARM取EHDR字段长度；如果EHDR字段不存在，MAC_PARM取值为0。

LEN为长度字段，表示分组PDU的长度加上EHDR的长度。EHDR为可选字段，这里不作详细介绍。

HCS为MAC帧头的校验序列。

PDU为净荷，一般为以太帧或管理数据包。

以太帧经过这样的封装之后，就成为DOCSIS MAC帧。

上行方向加PMD开销、下行方向加MPEG TS包头。

2：EPON封装方式

EPON设备接收到以太帧后，实质上不能说是封装，只是把以太帧中某些字段重新修改后再传输。

如前所述，以太帧包括8byte的前导码和实际MAC帧，EPON设备就是修改前导码来重新构建以太帧的。

修改后的前导码：

|55（1byte）|55（1byte）|SPD（1byte）|55（1byte）|55（1byte）|LLID（2bytes）|CRC（1byte）|

后面的MAC帧结构保持不变。

定界符SPD取0xd5，提前到第3个字节，

第6、7个字节为逻辑连接标识号（LLID），

CRC为校验码。

其中LLID共16bit，前15bit位是ONU在初始化注册成功时OLT分配的LLID号，以区别不同的ONU，最后1bit表示模式（mode）。

当mode取1或LLID取0x7FFF，此帧为广播帧；当mode取0且LLID不为0x7FFF，此帧为指定LLID的单播帧。

以太帧经过此番重建后，再由光纤传输。

EPON系统通常实现的是光缆部分的双向传输，一般在ONU后面还需要建造电缆网，常见的是五类线的LAN或者是广电的同轴电缆网。

通常广电运行商根据自身的特点和优势，会采用EPON+EoC实现双向数据和互动业务，

而其他运营商如移动、电信，会重新铺设五类线电缆网，即EPON+LAN，不过投资较大。

3：EoC封装方式

EoC系统通常在同轴电缆部分实现双向传输，如要实现整个HFC网络的双向传输，最常用的方式是和EPON组合使用，就是上面所说的EPON+EoC。

EPON的OLT（局端）放在机房，ONU（终端）和EoC的局端放在光节点，EoC的终端放在用户家中，形成双向网络。

EoC封装方式：

MAC层把接收到的以太帧数据增加帧头和纠错码形成MAC帧，

根据上层提供的业务要求，将封装完毕的MAC帧排列到MAC帧队列中，

然后将MAC帧队列分成等长的512byte的段，

每个段经过128bit的AES加扰并添加增加性CRC纠错码后封装成PHY块，

然后将PHY块封装到MPDU中发送到物理层.

4:各种封装方式对比分析

从封装的复杂度来说，EPON的封装方式最为简单高效，和以太网帧的适配度最好，只是在以太网帧的基础上修改了几个字段。相比之下，CMTS和EoC的封装方式就略显复杂了。

从MAC层的传输效率来看，EPON封装方式最高，没有多余开销，而CMTS和EoC封装方式稍差，添加了较多的额外字段和安全方面的校验字段。

从标准的成熟度来看，CMTS和EPON都有一系列明确的国际标准，

CMTS有DOCSIS1.0，DOCSIS1.1和DOC⁃SIS2.0，DOCSIS3.0，CMTS和CM各厂商产品可以互换，用户选择度较高。

EPON有IEEE802.3ah，而EoC现在标准和类型众多，高频主要有MoCA和WiFi，低频的现在国内主推HomePlugAV[4-5]标准，没有统一的国际标准。不同标准的产品当然不能混用，就是同一标准的不同厂家的产品混用也容易出问题。

从广电系统采用的双向网改技术来说，前几年的双向网改采用CMTS接入方式的居多。近年来，国内双向网改开始倾向于EPON+EoC的方案，对于这两种方案的好坏，也是仁者见仁，智者见智，有人认为CMTS会有带宽瓶颈，汇聚噪声比较突出，但是也有人会担忧EoC的低频段干扰问题。

到底采用哪种方式，各地需要根据实际情况选用。