接入网经典教程

1、2021-5-1接入网经典教程1 通信网与交换技术通信网与交换技术 第三章：接入网技术第三章：接入网技术 2021-5-1接入网经典教程2 概述概述 2021-5-1接入网经典教程3 概述概述 n谈谈你所用过的上网方式 2021-5-1接入网经典教程4 概述概述 “Last kilometer” last but not the least！ 2021-5-1接入网经典教程5 1.接入网的基本概念接入网的基本概念 1.1 定义定义 （SNI,Service Node Interface）业务节点接口 图图6.2接入网在通信网中的位置接入网在通信网中的位置 2021-5-1接入网经典教程6 1.

2、接入网的基本概念接入网的基本概念 1.1 定义定义 接入网物理参考模型 FPDP 2021-5-1接入网经典教程7 1.接入网的基本概念接入网的基本概念 1.1 定义定义 n接入网可由接入网可由3个接口界定，即网络侧经由个接口界定，即网络侧经由SNI与与 业务节点相连，用户侧由业务节点相连，用户侧由UNI与用户相连，管理与用户相连，管理 方面则经方面则经Q3接口与电信管理网（接口与电信管理网（TMN）相连。）相连。 各网络实体之间的连接关系如图各网络实体之间的连接关系如图6.3所示。所示。 图图6.3接入网的定界接入网的定界 提供业务的实体提供业务的实体, 如交换机、特定如交换机、特定 配置的

3、点播电视、配置的点播电视、 广播电视业务节广播电视业务节 点等。点等。 n可分为支持单一接入的可分为支持单一接入的SNI和综合和综合 接入的接入的SNI。支持单一接入的标准。支持单一接入的标准 化接口主要有提供化接口主要有提供ISDN基本速率基本速率 （2B+D）的）的V1接口和一次群速率接口和一次群速率 （30B+D）的）的V3接口，支持综合接口，支持综合 业务接入的接口目前有业务接入的接口目前有V5接口，包接口，包 括括V5.1接口、接口、V5.2接口。接口。 要支持目前网络所能要支持目前网络所能 够提供的各种接入类够提供的各种接入类 型和业务，而不能限型和业务，而不能限 制现有的业务和接

4、入制现有的业务和接入 类型。类型。 2021-5-1接入网经典教程8 n通俗地讲，所谓接入网就是指本地交换机（或 远端模块局）和用户终端设备之间所有设备和 传输介质构成的传输系统。 1.接入网的基本概念接入网的基本概念 1.1 定义定义 2021-5-1接入网经典教程9 n业务的透明传送业务的透明传送 q接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传 送。送。 n信令的透明传送信令的透明传送 q接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外， 信令和业务处理的功能依然在业务节点

5、中。信令和业务处理的功能依然在业务节点中。 n无条件服务无条件服务 q接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网 应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。 n独立的管理独立的管理 q接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准 化的接口连接化的接口连接TMN，TMN实施对接入网的操作、维护和管理。实施对接入网的操作、维护和管理。 1.接入网的基本概念接入网的基本概念 1.1 定义定义 重要特征重要特征 2021-5-1接入网经典教程1

6、0 1.接入网的基本概念接入网的基本概念 1.2 接入网的分类接入网的分类 n根据传输介质的不同，接入技术可以分为：根据传输介质的不同，接入技术可以分为： q有线接入技术有线接入技术 n铜双绞线接入铜双绞线接入 n光纤接入光纤接入 n混合接入混合接入 q无线接入技术无线接入技术 n固定无线接入固定无线接入 n移动无线接入移动无线接入 2021-5-1接入网经典教程11 2.铜双绞线接入铜双绞线接入 过去的做法：加装MODEM，33bps(最高56bps) 交换机不买账！ Digital Subscriber Line 2021-5-1接入网经典教程12 2.铜双绞线接入铜双绞线接入 2.1 D

7、SL分类分类 n按是否支持对称传输来划分：按是否支持对称传输来划分： q非对称传输的非对称传输的 nADSL、VDSL和和RADSL q支持对称传输的支持对称传输的 nIDSL、HDSL、SDSL、UDSL和和G.SHDSL。 2021-5-1接入网经典教程13 2.铜双绞线接入铜双绞线接入 2.1 DSL分类分类 2021-5-1接入网经典教程14 测量室、模块局数据机房 数据模块 语音模块 用户端口 端子模块端子模块 DSLAM 用户 城域网 ADSL Modem ADSL线路连接示意图 横排 直列 用户端口 用户端口 分离器 分离器 外线 交接箱 配线主干 横排横排 直列 直列 程控交换

8、机 电话机房 分离器 电话机 电脑 BAS 分离器 2.铜双绞线接入铜双绞线接入 2.2 ADSL 2021-5-1接入网经典教程15 n用户端 q分离器 qMODEM（ATU-C,ADSL Transmission Unit-Central） n局端(DSLAM, DSL Access Multiplexer数字用户线接入复用器 ) q分离器 qMODEM(ATU-R, ADSL Transmission Unit-Remote) n每个用户的ADSL modem都与DSLAM的一个端口相对应，它从多个ADSL modem连接收取信号，将其转换到一条连接到互联网的高速线路和设备上 。 客户端

9、和局端设备客户端和局端设备 2021-5-1接入网经典教程16 DSLAM 2021-5-1接入网经典教程17 机房、模块局 主干电缆 配线电缆 配线电缆 到1号楼 到2号楼 2#-1-502下户线 用户家 ADSL ADSL 机房到用户端链路机房到用户端链路 2021-5-1接入网经典教程18 局端和用户端的收发局端和用户端的收发 MUL:局端复用器 FEC编码：前向纠错编码，由接 收端负责验证 POTS:PlainOldTelephoneServic e，模拟电话业务 DMUL:用户端分接器 2021-5-1接入网经典教程19 ADSL的核心技术的核心技术 = 2021-5-1接入网经典教

10、程20 Hz 26K POTS 138K1104K4K 上行上行下行下行 DMT(Discrete Multi-Tone )即离散多音频调制，即离散多音频调制， 它是一种多载波调制技术，其核心的思想是将整个传输它是一种多载波调制技术，其核心的思想是将整个传输 频带分成若干各子信道，每个子信道对应不同频率的载频带分成若干各子信道，每个子信道对应不同频率的载 波，在不同的载波上分别进行波，在不同的载波上分别进行QAM调制，不同信道上调制，不同信道上 传输的信息容量（即每个载调制的数据信号）根据当前传输的信息容量（即每个载调制的数据信号）根据当前 子信道的传输性能决定。子信道的传输性能决定。 DMT

11、 2021-5-1接入网经典教程21 DMT n04kHz为语音频段，用于普通电话业务的传为语音频段，用于普通电话业务的传 输输 nADSL的的DMT调制将其他的频带被分成调制将其他的频带被分成255个个 子载波，子载波之间频率间隔为子载波，子载波之间频率间隔为4.3125kHz， 容限为容限为50fm。在每个子载波上分别进行。在每个子载波上分别进行QAM 调制形成一个子信道调制形成一个子信道 q低频一部分子载波用于上行数据的传输低频一部分子载波用于上行数据的传输 q高频部分子载波用于下行信号传输，上、下行载波高频部分子载波用于下行信号传输，上、下行载波 的分离点由具体设备设定，如果设备采用回

12、波抵消的分离点由具体设备设定，如果设备采用回波抵消 法，则上、下行信号会共用部分子载波。法，则上、下行信号会共用部分子载波。 2021-5-1接入网经典教程22 DMT 图6.8DMT调制基本结构 2021-5-1接入网经典教程23 n系统初始化过程和功率调整系统初始化过程和功率调整 qDMT调制技术提供了子信道传输速率自适应和动态调调制技术提供了子信道传输速率自适应和动态调 整的具体实现整的具体实现:初始化过程中的收发器训练、子信道初始化过程中的收发器训练、子信道 分析和运行中的功率调整来实现的。分析和运行中的功率调整来实现的。 DMT 2021-5-1接入网经典教程24 n目前目前ADSL

13、ADSL用户接入系统设备的网络传送模式主要有两种：用户接入系统设备的网络传送模式主要有两种： nATMATM传输模式传输模式 采用采用ATMATM传送模式的传送模式的ADSLADSL接入系统中，局端接入系统中，局端DSLAMDSLAM设备上行链路的设备上行链路的 数据接口通常为标准的数据接口通常为标准的ATMATM接口，并可直接或通过本地传输网络与接口，并可直接或通过本地传输网络与ATMATM 交换机相连。交换机相连。ADSLADSL传输系统承载的传送数据格式为传输系统承载的传送数据格式为ATMATM信元。接入系信元。接入系 统的用户端统的用户端RTURTU设备上通常可提供设备上通常可提供AT

14、MATM接口或以太网接口或以太网10Mbit/s10Mbit/s的应用的应用 接口。这种模式增加了设备复杂度，提高了成本，不利于宽带接口。这种模式增加了设备复杂度，提高了成本，不利于宽带IPIP接入。接入。 ADSL的传送模式的传送模式 2021-5-1接入网经典教程25 n PacketPacket传输模式传输模式 采用采用PacketPacket传送模式的传送模式的ADSLADSL接入系统中，局端接入系统中，局端 DSLAMDSLAM设备的上行链路数据接口和用户端设备的上行链路数据接口和用户端RTURTU设备的用户设备的用户 数据接口均为目前流行的以太网接口。数据接口均为目前流行的以太网接

15、口。ADSLADSL传输系统承载传输系统承载 的传判断数据格式通常可根据局端和用户端设备的功能变化的传判断数据格式通常可根据局端和用户端设备的功能变化 而分别采用可变长度的第二层以太网帧或第三层而分别采用可变长度的第二层以太网帧或第三层IPIP包。这样包。这样 ADSLADSL终端成了终端成了IPIP终端，终端，IPIP包经过包经过DMTDMT调制后通过电话线传调制后通过电话线传 输到局端，经解调后进入以太交换机，再通过路由器连接到输到局端，经解调后进入以太交换机，再通过路由器连接到 互联网。这样做可以大大简化设备，降低成本。互联网。这样做可以大大简化设备，降低成本。 ADSL的传送模式的传送

16、模式 2021-5-1接入网经典教程26 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 nWhat？ 所谓光纤接入网（OAN）就是采用光纤传输技 术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户 之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。 2021-5-1接入网经典教程27 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 nWhy？ n与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的 n单个波长可传输10Gb/s，采用波分复用可传输更高的速 率 n衰减很小，不加中继的距离现在可达数百公里 q n抗腐蚀能力强，不受电磁波干扰 q n盗接线头困难，不易盗听 2021-5-1接入网经典教程28 1Mbps3M8M25M100M A

17、DSL / ADSL2+ 基于铜线基于铜线 ADSL2+ / VDSL2 基于铜线基于铜线 PON / P2P 基于光纤基于光纤 Internet 接入技术 业务 数字家庭数字家庭 3km2km5km 距离 2003年2006年 视频会议视频会议 游戏游戏 SDTV 视频会议视频会议 SDTV VoD HDTV VoD HDTV 2010年2000年 n解决了双绞线接入的带宽瓶颈问题 ； n解决了双绞线接入的长距离覆盖的问题； n 全光纤接入可以满足用户长距离、高带宽、全业务的需求全光纤接入可以满足用户长距离、高带宽、全业务的需求 nWhen？ 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 2021-5-

18、1接入网经典教程29 nHow? T V (PON) (AON) AN 系统管理功能 SN 功能 SN 功能 ONU ONU ONU ONU AF AF a UNI 用户侧 ODN ODT OLT OLT SNI 接入链路 网络侧 R/S S/R Q3 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 2021-5-1接入网经典教程30 nOLT(optical line terminal,光线路终端光线路终端 ) q提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口） q提供与ODN的光接口 q分离不同的业务 q对众多的ONU进行管理和指配 nODN（Optical Distribution Node ） q为OL

19、T和ONU之间提供光传输技术 q由光连接器和光分路器OBD(Optical Branching device）组成 q完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能 （Optical Network Unit,光网络单元） q 提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口） q 提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换） nAF(Adaptive Function) qONU和用户设备提供适配功能和用户设备提供适配功能 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 2021-5-1接入网经典教程31 2021-5-1接入网经典教程32 nSNI为业务节点接口， nUNI为用户网络接口， nQ3为网络管理接口；

20、nS为光发送参考点，与ONU/OLT光发送端相邻； nR为光接收参考点，与ONU/OLT光接入端相邻； nV为业务网络接口参考点； nT为用户网络接口参考点； na为AF与ONU间的参考点。 3. 光纤接入光纤接入 概述概述 2021-5-1接入网经典教程33 3. 光纤接入光纤接入 3.1 应用类型应用类型 n按照按照ONU在光接入网中所处的具体位置不同，在光接入网中所处的具体位置不同， 可以将可以将OAN划分为划分为3种基本不同的应用类型种基本不同的应用类型 2021-5-1接入网经典教程34 3. 光纤接入光纤接入 3.1 应用类型应用类型 n光纤到路边（光纤到路边（FTTC, Fibe

21、r-To-The-CurbFTTC, Fiber-To-The-Curb ） q光纤化程度已十分靠近用户，因而可以较充分地享受光纤化所带光纤化程度已十分靠近用户，因而可以较充分地享受光纤化所带 来的一系列优点，诸如节省管道空间，易于维护，传输距离长，来的一系列优点，诸如节省管道空间，易于维护，传输距离长， 带宽大等。带宽大等。 q从维护运行的观点仍不理想。从维护运行的观点仍不理想。 q对于将来需要同时提供窄带和宽带业务时，这种结构就不够理想对于将来需要同时提供窄带和宽带业务时，这种结构就不够理想 了。了。 n光纤到楼（光纤到楼（FTTB, Fiber-To-The-Building FTTB,

22、 Fiber-To-The-Building ） qFTTB也可以看作是也可以看作是FTTC的一种变型，不同处在于将的一种变型，不同处在于将ONU直接放直接放 到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多 对双绞线将业务分送给各个用户。对双绞线将业务分送给各个用户。 2021-5-1接入网经典教程35 3. 光纤接入光纤接入 3.1 应用类型应用类型 n光纤到家（光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（）和光纤到办公室（FTTO） q在原来的在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的结构中，如果将设置在路边的ONU换成无源光分路器

23、，然换成无源光分路器，然 后将后将ONU移到用户家即为移到用户家即为FTTH结构。结构。 FTTO主要用于大企事业用户，业主要用于大企事业用户，业 务量需求大，因而结构上适于点到点或环型结构。而务量需求大，因而结构上适于点到点或环型结构。而FTTH用于居民住宅用于居民住宅 用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。 q主要特点：主要特点： 全透明光网络，对传输制式、带宽、波长和传输技术没有任何限全透明光网络，对传输制式、带宽、波长和传输技术没有任何限 制，适于引入新业务；制，适于引入新业务； 无有源电子设备，无有源电子设备，

24、ONU安装在住户处，环境条件大为改善，可以安装在住户处，环境条件大为改善，可以 采用低成本元器件；采用低成本元器件； ONU可以本地供电，降低成本，维护成本也低；可以本地供电，降低成本，维护成本也低； 用户真正有了名副其实的宽带链路，便于采用各种用户真正有了名副其实的宽带链路，便于采用各种WDM或或FDM 技术真正发掘光纤巨大潜在带宽的工作才有可能。技术真正发掘光纤巨大潜在带宽的工作才有可能。 2021-5-1接入网经典教程36 光纤到户后的业务和应用延伸光纤到户后的业务和应用延伸 光纤分路器光纤分路器 ONU(ONU(家庭家庭) ) 家庭网关家庭网关 时代：占领桌面就是占领用户时代：占领桌面

25、就是占领用户 网络时代：接入网及家庭网络就是占领新业务和新应用的市场网络时代：接入网及家庭网络就是占领新业务和新应用的市场 2021-5-1接入网经典教程37 家庭网络的组网形态家庭网络的组网形态 2021-5-1接入网经典教程38 38 家庭网络的典型应用智能家居系统家庭网络的典型应用智能家居系统 2021-5-1接入网经典教程39 智能交互终端主界面： 包含智能家居、智能用电、自助缴费、视频电话、社区生 活、订购消费、医疗服务、模式设定等内容。 39 家庭网络的典型应用智能家居系统家庭网络的典型应用智能家居系统 2021-5-1接入网经典教程40 40 家庭网络的典型应用智能家居系统家庭网

26、络的典型应用智能家居系统 2021-5-1接入网经典教程41 光接入网的拓扑结构光接入网的拓扑结构 光纤接入网的拓扑结构，是指网络的空间 布局和几何形状，表示了网络中各节点的相互 位置与相互连接的情况。网络的拓扑结构对网 络功能、造价及可靠性等具有重要影响。其基 本的拓扑结构是: 2021-5-1接入网经典教程42 (a) 星型结构 (b) 树型结构 (c) 总线型结构 (d) 环型结构 OLT 分路器 分路器 分路器 ONU ONU ONU ONU ONU ONU ONU 分路器 ONU 分路器 ONU 分路器 分路器 分路器 分路器 ONU ONU ONU OLT ONU ONU ONU

27、OLT ONU ONU ONU 分路器 分路器 分路器 分路器 OLT ONU ONU 图5-2 光接入网中的拓扑结构 2021-5-1接入网经典教程43 光接入网的分类光接入网的分类 qActive Optical Network q接入网内含有源器件 q是主干网技术的延伸 nSDH、PDH、ATM、等等 qPassive Optical Network q接入网内不含有源器件 q是专门为接入网发展的技术 基于ATM的APON 基于以太网的EPON 2021-5-1接入网经典教程44 n有源光网络(AON) n 无源光网络(PON) 基于基于PDH PDH 的的AONAON 基于基于SDH

28、SDH 的的AONAON 基于基于ATMATM的的APONAPON 基于以太网的基于以太网的EPONEPON 两者的分路方式不同，两者的分路方式不同，AONAON用电复用器；用电复用器； 可为可为PDHPDH、SDHSDH或或ATMATM，PONPON用无源光分路器。用无源光分路器。 光接入网光接入网(OAN)(OAN)分为：分为： 2021-5-1接入网经典教程45 我们来看看我们来看看,什么是什么是PON? nP Passive OOptical N Network 无源光无源光 网络网络 OLT ONU Optical Line Terminal 光线路终端 Optical Networ

29、k Unit 光网络单元 PSTN Internet ONU ONU PONPON由由光线路终端光线路终端OLTOLT（Optical Line TerminalOptical Line Terminal）、光网络单元）、光网络单元 ONU ONU（ Optical Network Unit Optical Network Unit）和无）和无 源分光器源分光器POSPOS（Passive Optical SplitterPassive Optical Splitter）组成；）组成； Passive Optical Splitter 无源分光器 ONU Optical Network Uni

30、t 光网络单元光网络单元 ONT Optical Network Terminal 光网络终端光网络终端 ODN Optical Distribution Network 光分配网络光分配网络 OLT Optical Line Terminal 光线路终端光线路终端 WDM Wavelength Division Multiplex Module 波分复用模块接口波分复用模块接口 2021-5-1接入网经典教程46 n无源光网络PON Passive Optical Network ， 是指在OLT和ONU之间的光分配网络(ODN)， 没有任何有源电子设备。实现点对多点的光纤 接入网。PON由

31、早期的窄带接入PON(NPON) 发展到目前的宽带接入PON(BPON)， BPON 又包括基于ATM的APON及基于以太的EPON。 2021-5-1接入网经典教程47 PON的背景的背景 n有源光网络需要电信级机房 q需要：供电、防雷接地、安全值守等等 q中小型用户的高性能接入，需要无源光网络 n无源光网络的类型 qAPON：基于ATM的PON nITU-T G.983,1-1998 FSAN nGPONGigabit PON，G.984-2003，用于替换 APON qEPON：基于Ethernet的PON nIEEE 802.3ah-2004 ，EFM 2021-5-1接入网经典教程4

32、8 特点特点 nPON是一种纯介质网络 n避免了有源设备的电磁干扰和雷电影响 n无源光网络设备组网灵活，支持多种拓扑结构。 n无源光网络扩容比较简单 n价格低、安装维护方便、节省了维护成本； n业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号 n缺点是一次性投入成本较高； n其树型结构使保护功能成本较高； n传输距离及容量受限。 2021-5-1接入网经典教程49 PON原理原理-数据复用数据复用 nPON系统采用系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强技术，实现单纤双向传输（强 制）。制）。 n为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号， 采

33、用以下两种复用技术：采用以下两种复用技术： q下行数据流采用广播技术下行数据流采用广播技术； q上行数据流采用上行数据流采用TDMA技术技术。 1490nm 1310nm 2021-5-1接入网经典教程50 PON原理原理-下行数据下行数据 广播方式 2021-5-1接入网经典教程51 PON原理原理-上行数据上行数据 TDMA方式 2021-5-1接入网经典教程52 高档别墅、高档小区高档别墅、高档小区FTTH Page 52 高档公寓楼高档公寓楼 别墅、高档小区别墅、高档小区 1、投资有收益的高端住宅用户，直接采用光纤入户，开展IPTV、高速上网、互动游戏、IP 语音等多重业务。差异化接入

34、手段发展高端用户，以试点为主； 2、OLT部署在局端机房（建议模块局以上），节约主干光纤，降低维护成本。小区或大楼内 分光，ONU可以部署在用户房间，也可以部署在楼道或者弱电间。 局端机房 小区机房 Splitter Splitter IPTV PC Phon e HG850 HG850 OLT 2021-5-1接入网经典教程53 EPON应用场景视频监控应用场景视频监控 Page 53 1、视频监控类项目对上行带宽需求高，终端数量大，分布广泛，EPON覆盖距离广，节约光纤，带宽 高，是实现视频监控的合适技术。 2、采用EPON作为全球眼的承载网络，还具有高可靠、抗干扰、维护方便的优点。 3、

35、需要ONU具备一定的环境适应能力，满足室外应用要求 MA5680T 局端机房 Splitter ONU EPON 交接箱 2021-5-1接入网经典教程54 EPON应用场景村通组网应用场景村通组网 Page 54 县市县市/乡镇乡镇 1、村通项目的特点就是接入网点分散，单点用户数量较少，宽带需求量较小，ARPU值低，环境复杂，一般 没有机房或者机房条件较差 2、EPON的树型组网方式充分适应农村地形特点，有效节约光纤，终端可以提供GE接口，能够充分满足农村 宽窄带需求，结合室外机柜极大降低农村网络建设成本 3、无源组网可靠性高，维护成本低，停电节点不会对其他节点造成影响 MA5680T 局端

36、机房 村屯村屯 远端宽窄带接入设备 ONU 村庄村庄 村庄村庄 Splitter Splitter SBU MSAN E1 80 20 60 40 2021-5-1接入网经典教程55 Why EPON? 2021-5-1接入网经典教程56 EPON fantasy ！ 服务范围大。服务范围大。 带宽分配灵活，服务有保证。带宽分配灵活，服务有保证。 2021-5-1接入网经典教程57 How does EPON work? 2021-5-1接入网经典教程58 接入路由器L2/L3交换机 How does EPON work? HOUSEENTERPRISEBUILDING NETWOK Mana

37、gement PSTN Internet BAS Voice Gateway POSPOS 城域网城域网 IP TVE-PhonePCE-Phone接入路由器 CDN PC视频电话PCIP TVPCL2/L3交换机视频电话 接入路由器 ROUTER OLT OLT ONU 汇聚层汇聚层 接入汇聚层接入汇聚层 接入层接入层 典型的典型的EPON系统系统 CATV 2021-5-1接入网经典教程59 How does EPON work? 上行波长为1310nm 每个ONU在OLT允许的时间段内向OLT 发送数据； 无需冲突检测 报文不需要分片 下行波长为1490nm OLT发送的混合数据通过Sp

38、litter到达每 个用户的ONU； 每个ONU只接收发给自己的数据，丢 弃其它数据； 上上行行采采用用T TD DMMA A方方式式 TDMA (Time Division Multiple Access ) 下下行行采采用用T TD DMM方方式式 TDM (Time Division Multiplexing ) 上行波长为1310nm 每个ONU在OLT允许的时间段内向OLT 发送数据； 无需冲突检测 报文不需要分片 下行波长为1490nm OLT发送的混合数据通过Splitter到达每 个用户的ONU； 每个ONU只接收发给自己的数据，丢 弃其它数据； 上上行行采采用用T TD DM

39、MA A方方式式 TDMA (Time Division Multiple Access ) 下下行行采采用用T TD DMM方方式式 TDM (Time Division Multiplexing ) 下行波长中还有一个1550nm的波长，用来模拟电视信号 2021-5-1接入网经典教程60 How does EPON work? 小明说：下行的数据是广播，那各个小明说：下行的数据是广播，那各个OUN是怎么区分是不是自是怎么区分是不是自 己的数据呢？己的数据呢？ 小白说：我家要接光网络宽带了，新加入的小白说：我家要接光网络宽带了，新加入的OUN怎么获得自己怎么获得自己 上行数据的时间呢？上行

40、数据的时间呢？ Lucy说：下行广播？那别人不是就可以知道我上网在干什么了说：下行广播？那别人不是就可以知道我上网在干什么了 Lily说：说：OUN和和OLT的距离肯定都是不一样的，那会不会由于的距离肯定都是不一样的，那会不会由于“ 时差时差”造成上行数据撞车呢？造成上行数据撞车呢？ 2021-5-1接入网经典教程61 LLID 小明的问题小明的问题: 下行的数据是广播，那各个下行的数据是广播，那各个OUN是怎么区分是不是自己的数据呢？是怎么区分是不是自己的数据呢？ 答：答： 下行的每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定ONU的逻辑链 路标识（LLID），该标识表明本数据帧是给ONU（O

41、NU1、ONU2、 ONU3.ONUn）中的唯一一个。当数据信号到达ONU时，ONU根据 LLID，在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它 ONU的数据帧。 注注：这里引入了一个新的问题-OUN是怎么注册的？ 2021-5-1接入网经典教程62 带宽分配带宽分配 小白的问题小白的问题: 新加入的新加入的OUN怎么获得自己上行数据的时间呢？怎么获得自己上行数据的时间呢？ 答：答： 当ONU在注册时成功后，OLT会根据系统的配置，给ONU分配特定的带 宽，（在采用动态带宽调整时，OLT会根据指定的带宽分配策略和各个 ONU的状态报告，动态的给每一个ONU分配带宽，动态带宽调整的进

42、一步说明后面讲）。带宽对于PON层面来说，就是多少可以传输数据的 基本时隙，每一个基本时隙单位时间长度为16ns。 注注：这里又引入了一个新的问题-OLT是根据什么机制来通知OUN已分配的带宽 2021-5-1接入网经典教程63 下行广播的安全问题下行广播的安全问题 Lucy的问题的问题: 下行广播，如何保证用户数据的安全性？下行广播，如何保证用户数据的安全性？ 答：答： 硬件方面：所有的ONU接入的时候，系统可以对ONU进行认证，认证信息， 可以是ONU的一个唯一标识（如MAC地址或者是预先写入ONU的一个序列号） ，只有通过认证的ONU，系统才允许其接入。 协议方面（这个是最主要的方法）：

43、对于给特定ONU的数据帧，其它的ONU 也会收到数据，在收到数据帧后，首先会比较LLID（处于数据帧的头部）是不是 自己的，如果不是，就直接丢弃，数据不会上二层，这是在芯片层实现的功能， 对于ONU的上层用户，如果想窃听到其它ONU的信息，除非自己去修改芯片的 实现。 软件方面：加密，对于每一对ONU与OLT之间，可以启用128位的AES加密。 各个ONU的密钥是不同的。 策略方面：VLAN隔离，通过VLAN方式，将不同的用户群、或者不同的业务 限制在不同的VLAN，保障相互之间的信息隔离。 注注：又有新问题了，EPON在二层承载的是以太网帧，以太网帧里是没有地方 让给LLID这个字段的，那么

44、LLID是怎么实现的呢？ 2021-5-1接入网经典教程64 测距、时隙补偿测距、时隙补偿 Lily的问题的问题: OUN和和OLT的距离肯定都是不一样的，那会不会由于的距离肯定都是不一样的，那会不会由于“时差时差”造成上造成上 行数据撞车呢？行数据撞车呢？ 答：答： 传统以太网中使用以太网帧的前导码来同步数据，而EPON中的上行是采用分 时发送的方式。 EPON中采用测距和时隙补偿的方式来实现ONU和OLT的时间同步。 注注：又来了，OLT和ONU是用什么方式来测距？怎么实现时隙补偿的呢？ 2021-5-1接入网经典教程65 MPCP 强大的 MPCP 2021-5-1接入网经典教程66 M

45、PCP MPCP：Multipoint control protocol （多点控制协议） EPON系统是一种典型的点到多点传输/接入设备,采用MPCP,可以实现一个可 控制的网络配置,如光网络单元(ONU)的自动发现、终端站点的带宽分配及查 询、监控等. lMPCP在MAC控制层实现 l在EPON中MPCP和现有的以太网兼容 l传统的以太网帧格式仍然被保留 2021-5-1接入网经典教程67 MPCPDU MPCP：Multipoint control protocol （多点控制协议） MPCP有5种消息帧 nGate nReport nRegister-request nRegister

46、 nRegister-ACK 下面我们来看一下下面我们来看一下MPCP是如何通过这是如何通过这5种种 MPCPDU来解决前面我们提出的问题的。来解决前面我们提出的问题的。 2021-5-1接入网经典教程68 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 第一步：OLT发送一条 “Discovery Gate”消息,消息的 内容包括用于发现的授权 (Grant),包括其长度和开始时间, 还有物理层的一些参数,如AGC 建立时间、CDR锁定时间等. OLT大声对周围喊：”我是 华为公司的HR大L，有没有 人要加进来啊，要的在明天 12点到1点把简历给我。现 在是北京时间12点整“ 2021-5-1接入网

47、经典教程69 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 第二步：新加入的OUN,发送 ”Register-request“给OLT，在 其中包括了ONU的能力矢量 (Capability Vector)和物理层的 一些参数. 第二天12点半，小O把简 历交给了大L。 2021-5-1接入网经典教程70 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 第三步：OLT接收到后，经 过验证，给ONU发Register ，消息的内容包括分配给这 个ONU的LLID值、OLT所支 持的ONU能力、对ONU能力 及物理层参数的回应等. 大L电话通知小O：你的资 料我看过，行，你的工号是 9527，一会邮件告诉你上

48、班时间。 2021-5-1接入网经典教程71 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 第四步：ONU收到Register后， 经过验证，给OLT发Register- ACK,消息的内容包括被ONU所 支持和确认的OLT能力、ONU 对被分配的LLID和被设置的物 理层参数的回应等. 小O回答：我知道了，很高兴 加入。 2021-5-1接入网经典教程72 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 问题1： OUN是怎么注册的？ 答：如图所示的4步曲，就 是OUN的注册过程。 2021-5-1接入网经典教程73 ONU的注册和自动发现的注册和自动发现 问题2： OLT是根据什么机制 来给OUN分配带

49、宽的？ 答：如图所示，在注册过程 中，OLT在发送Register后 ，还会发送一个Gate报文（ GateMPCPDU），在这个包 中包括授权的数目、授权的 开始时间及其长度等信息,这 样OUN上行的数据包和控制 包的发送时隙就可以被确定 ，从而实现各个ONU的有序 发送. 大L给小O发的邮件：请于2012年 12月21日前到公司来报道，合同为 期半年。 2021-5-1接入网经典教程74 测距和时隙补偿测距和时隙补偿 问题3： OLT和 ONU是用什么方式 来测距？怎么实现 时隙补偿的呢？ 答：1，OLT在绝对时间T1时，发出一个GATE包，时戳字段的值为T1 2，ONU在绝对时间T2时收

50、到这个GATE包，把本地时间调整为T1 3，在绝对时间T3时，OUN发送一个REPORT包，时戳字段的值为T4 4，在绝对时间T5，OLT收到这个REPROT包 5，通过该响应帧OLT不但能获得ONU的参数，还能计算出OLT与ONU之 间的信道延时RTTT2T1T5T3T5T4。 （T4=T3-T2+T1） GATEREPORT 2021-5-1接入网经典教程75 MPCP MPCP：Multipoint control protocol （多点控制协议） 前面提到的问题： EPON在二层承载的是以太网帧，以太网帧里是没有地方 定义了LLID这个字段的，跟LLID一样，像时间戳字段也在传统的以

51、太网帧结 构中没有定义，那么LLID和时间戳在哪？ 答：MPCP是在二层实现的，它在传统的以太网帧的基础上，做了扩展。 2021-5-1接入网经典教程76 MPCP的帧结构的帧结构 首先我们来看一下传统的以太网帧结构（Ethernet II） 前导码(8 byte) 目的MAC(6 byte) 源MAC(6 byte) 类型(2 byte) 数据(46-1500 byte) CRC(4 byte) 前导码：共8字节，前7个字节由01间隔组成。 用于通知目标站作好接受准备。 最后一个字节是SOF（帧首定界符） 以两个连续的代码1结尾，表示一个帧 的开始 2021-5-1接入网经典教程77 MPC

52、P的帧结构的帧结构 现在我们看一下MPCP的帧结构 Mode(1 bit)+LLID(15 bit) CRC(1 byte) 目的MAC(6 byte) 源MAC(6 byte) 类型(2 byte)(88 08) 操作码（2 byte） 时戳(4 byte) 数据(40 byte) CRC(4 byte) 前导码：1bit的模式位，用来标示是P2P模式还 是广播方式,LLID是逻辑链路标记（第6、7字节 ）. 00-02:Gate 00-03:Report 00-04:Register-request 00-05:Register 00-06:Register-ACK MPCP的类型值：88

53、-08 前面说的那个时间戳字段，用来使OLT和 OUN同步 各个参数和状态等信息在这里体现，不使用 时为全0 2021-5-1接入网经典教程78 ONU和和OLT的行为的行为 DBA(Dynamically Bandwidth Assignment )：动态带宽分配 前面我们说过，EPON支持DBA，他是通过MPCP来实现 的。它是如何操作的呢？ 要解释这个问题，就要从OUN和OLT的行为说起。 2021-5-1接入网经典教程79 ONU和和OLT的行为的行为 OLT和ONU通过MPCP实现动态带宽分配的行为： OLT上电后，会周期性的产生下发”发现窗口“（Discovery Gate） 未注

54、册的OUN在接到Discovery Gate后，与OLT一起完成注册过程（ 前面我们讲过的），OUN与OLT同步时间，测距，获得LLID。 在注册过程中，OUN会接到OLT给他的一个授权”Gate“，这个Gate 中指定了一个给OUN的最小带宽，用于OUN的管理。 OLT还会周期性的下发一个GATE消息，与已经注册的OUN进行全局 时间同步。 已经注册的OUN在给自己分配的带宽时间内，上报一个Report消息。 这个消息内说明了目前自己需要的带宽。 OLT根据自己配置的规则，下发GATE消息给OUN，给OUN指定一个 发送带宽。 OLT是领导，下属OUN们可以提需求，给不给、给多少还是领导说了

55、算 2021-5-1接入网经典教程80 MPCP结束语结束语 结束语结束语 EPON系统是一种结合了成熟的千兆以太网技术和PON技术的理想的光接 入解决方案,而MPCP是解决EPON系统技术难点的关键协议.它通过定义特定 的控制帧消息结构,可以解决上行信道复用、测距及时延补偿等EPON的难点问 题,同时还能实现对EPON系统的动态带宽分配和灵活的网络管理。 但是MPCP依然存在一些问题，如：无法实现网络管理，协议本身有很多定义 不明确的地方（for example:没有规定异常处理)，单OUN多LLID问题，QOS 的实现方案没有统一。 在EPON中MPCP不是万能的， 但没有MPCP是万万不

56、能的 2021-5-1接入网经典教程81 What is OAM? 什么是OAM呢？ OAM - Operation Administration and Maintenance。 根据运营商网络运营的实际需要，通常将网络的管理工划分为3大类：操 作（Operation）、管理（Administration）、维护（Maintenance），简称 OAM。操作主要完成日常网络和业务进行的分析、预测、规划和配置工作； 维护主要是对网络及其业务的测试和故障管理等进行的日常操作活动。 ITU-T对OAM功能进行了定义：1）性能监控并产生维护信息，根据这些 信息评估网络的稳定性；2）通过定期查询的方式

57、检测网络故障，产生各种 维护和告警信息；3）通过调度或者切换到其它的实体，旁路失效实体，保 证网络的正常运行；4）将故障信息传递给管理实体。 2021-5-1接入网经典教程82 EPON中的中的OAM OAM是一种可以监控网络、检查错误原因的工具，是每一种接入网络都需要具备 的，它能帮助运营商有效的管理网络。 传统的以太网管理往往采用简单网络管理协议（SNMP）或者TR069的方法实现。 EPON系统作为一个接入网络，需要电信级的的管理能力。 传统的SNMP和TR069并不适合EPON，因为SNMP和TR069都是三层IP层以上的 协议，他们使用的前提就是下层网络正常，不能对EPON网络链路层

58、进行管理。 IEEE802.3委员会在新的以太网接入标准802.3ah中制定了关于链路层OAM标准。 2021-5-1接入网经典教程83 OAM的作用的作用 以下问题，就能使用OAM完美的解决 n电信员工：”老大，我们浦口区金陵学院的客户最近一直抱怨说上网老掉线“ （异常诊断） n电信老总：”噢，浦口那边不是客户用的是华为的ONU.小的们，你们去统计 一下，那边有多少用户用的是华为的OUN“（状态查询） n老板：“所有中毒的设备，全部重起”（管理操作） 2021-5-1接入网经典教程84 EPON中中OAM运行机制运行机制 应用层 TCP/UDP IP MAC PHY MAC客户端：负责802

59、.3MAC数据的接收和发送 OAM客户端：配置OAM子层，处理接受OAM协议数据单元（OAMPDU），发送PDU 控制模块：提供OAM客户端与OAM子层的接口 解析模块：解析接受到的帧，将OAMPDU送往控制模块，非OAMPDU发往上层 复用模块：将OAMPDU和非OAMPDU复用并发送 2021-5-1接入网经典教程85 OAM帧结构帧结构 dst address （6 byte） Src address（6 byte） Type （2 byte） Subtype (1 byte) Flag (2 byte) Code (1 byte) Date (42-1496 byte) CRC (4

60、byte) DA:OAMPDU中的目的地址是slow-protocols- multicast地址 SA：发出OAMPDU的源MAC地址 类型：88-09（慢协议类型）（什么是慢协议？） 子类型：03（OAM） 标示：包含状态标示 代码域：表明OAMPDU类型 数据域：用与OAMPDU有效载荷 00：状态信息（Information OAMPDU） 01：事件报告（Event Notification） 02：变量获取（Variable Request） 03：变量返回（Variable Response） 04：环回控制（Loopback control） FE：自定义（Organizati