宽带接入技术：第5章光纤接入技术

1、2022/7/24接入网技术接入网技术第5章 光纤接入技术光纤接入网概述5.1ATM无源光网络（APON）接入技术5.2以太网无源光网络（EPON）接入技术5.3吉比特无源光网络（GPON）接入技术5.4有源光网络（AON）接入技术5.5 接入网技术5.1 光接入网的基本概念5.1.1光纤的优势带宽优势与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的单个波长可传输10Gb/s，采用波分复用可传输更高的速率长距离传输优势衰减很小，不加中继的距离现在可达数百公里抗恶劣环境优势抗腐蚀能力强，不受电磁波干扰安全性优势盗接线头困难，不易盗听大多数运营商断言：未来理想的宽带接入网是基于光纤的网络 接入网技

2、术光纤的工作窗口（可用工作波长区）有三个：850nm窗口 （ 780nm850nm）1310nm窗口（ 1260nm1360nm）1550nm窗口 （ 1480nm1580nm）三个工作区的使用情况850nm波长常用于多模光纤通信，未得到很好使用1310nm波长应用广泛，主要用于中距离、中容量的传输1550nm波长用于长距离、大容量的传输现已打开了第四个工作窗口：1625nm 接入网技术5.1.2 光接入网的基本结构OAN：Optical Access Network，光接入网光接入网概念：接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式光接入网是G.902标准的一个典型实例 接

3、入网技术5.1.2 光接入网的基本结构用户侧网络侧光接入网(OAN)光光用户侧设备（电/光）光接入网设备光光接入网设备网络侧设备（电/光）光ITU-T提出的光接入网的基本结构接入网系统管理功能Q3ONUONUODNOLTAF中心局终端设备用户侧网络侧UNISNI光接入网(OAN) 接入网技术5.1.2光接入网的基本结构组成：光网络单元ONU （Optical Network Unit）提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口）提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）光分配网 ODN（Optical Distribution Network）为OLT和OUN之间提供光传输技术由光连接器和光分

4、路器OBD (Optical Branching device)组成完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能光线路终端OLT（Optical Line Terminal）提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口）提供与ODN的光接口分离不同的业务 接入网技术5.1.3 光接入网的分类光接入网可分为：AON、PONAON：有源光网络Active Optical Network接入网内含有源器件是主干网技术的延伸SDH、PDH、ATM、等等PON：无源光网络Passive Optical Network接入网内不含有源器件是专门为接入网发展的技术无源：大大简化了接入途中的机房条件包括：APON

5、、EPON APON基于ATM的无源光网络（在PON中采用ATM技术），后更名为宽带PON（BPON）； EPON基于以太网的无源光网络（采用PON的拓扑结构实现以太网帧的接入）； GPONGPON 业务是BPON 的一种扩展。 5.1.4 光纤接入网的拓扑结构1、无源光网络（PON）的拓扑结构 无源光网络（PON）的拓扑结构一般采用星形、树形和总线形。 单星形结构 单星形结构是指用户端的每一个光网络单元(ONU)分别通过一根或一对光纤与OLT相连，形成以光线路终端(OLT)为中心向四周辐射的星型连接结构。 双星形结构 双星形结构单星形结构的改进，多个光网络单元(ONU)均连接到无源光分路器O

6、BD（分光器），然后通过一根或一对光纤再与OLT相连。（2）树形结构 连接OLT的第1个光分路器(OBD)将光分成n路，下一级连接第2级OBD或直接连接ONU，最后一级的OBD连接n个ONU。（3）总线形结构 2、有源光网络（AON）的拓扑结构 有源光网络（AON）的拓扑结构一般采用双星形、链形和环形结构。（1）有源双星形结构（2）链形结构 当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链形结构（线形结构。 （3）环形结构 环形结构是指所有节点共用一条光纤链路，光纤链路首尾相接组成封闭回路的网络结构。 这种结构的突出优点是可实现自愈。 接入网技术5.1.5 光纤接入网的应用类型ONUO

7、BD中心局ONUONUBuildingOBDOBD FTTC FTTB FTTH homeOLTOAN的应用示意图根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型 光纤到路边 FTTC 光纤到楼 FTTB 光纤到家/办公室 FTTH/O 接入网技术5.1.5 光纤接入网的应用类型FTTC： Fiber To The Curb/CabONU设在交接箱处用户到ONU之间（引入线）仍用双绞铜线连接或同轴缆通常为点到点和点到多点结构一个ONU可为一个或多个用户提供接入是一种介质混合结构通常采用FTTC+xDSL技术ONUOBD中心局OLT光接入网 接入网技术5.1.5 光纤接入网的应用类型FTTB： Fibe

8、r To The BuildingONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方用户到ONU之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接点到多点结构，一个OUN为多个用户提供接入通常采用FTTB+Ethernet技术OBD中心局OLT光接入网ONUBuddingEthernet 接入网技术5.1.5 光纤接入网的应用类型FTTH： Fiber To The HomeONU直接放在用户家里中心局到用户之间全部为光连接和光传输接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络是一种真正意义上的宽带接入技术是用户接入网的长远目标综上：FTTH和FTTC更适合分散的个人用户的接入 FTTB更适合单位和密集小

9、区用户的接入OBD中心局OLT光接入网ONUhome 接入网技术基站接入 接入网技术ADSL2+PONADSL2+VDSL2Centre officeHomeVDSL2ONTADSL2+10/100Base-T1 km2 kmIP DSLAMGECurbBuildingGESplitter1 x NFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSLBest Suitable is the Best ChoiceFTTX场景分析 接入网技术5.1.6光接入网的传输技术 1、双向传输技术（复用技术） 双向传输技术（复用技术）是上行信道(ONU到OLT)和下行信道(OLT到ON

10、U)的区分。（1）光空分复用(OSDM) OSDM就是双向通信的每一方向各使用一根光纤的通信方式，即单工方式。（2）光波分复用(OWDM) 只需将两个方向的信号分别调制在不同波长上即可实现单纤双向传输的目的。（3）时间压缩复用方式(TCM)在一根光纤上以脉冲串形式的时分复用技术，每个方向传送的信息，首先放在发送缓存中，然后每个方向在不同的时间间隔内发送到单根光纤上。（4）光副载波复用(OSCM) 在OSCM中，首先将两个方向的信号分别调制到不同频率的射频波上，然后两个方向的信号再各自调制一个光载波（可以使用一个波长）。 接入网技术 2、多址接入技术 OLT与ONU的连接方式采用点到多点的连接方

11、式时，为了使每个ONU都能正确无误地与OLT进行通信，反向的用户接入，即多点用户的上行接入需要采用多址接入技术。（1）光时分多址接入(OTDMA)方式OTDMA方式是指将上行传输时间分为若干时隙，在每个时隙只安排一个ONU发送的信息，各ONU按OLT规定的时间顺序依次以分组的方式向OLT发送。（2）光波分多址(OWDMA)方式 光波分多址(OWDMA)方式是每个ONU使用不同的工作波长，OLT接收端通过分波器来区分来自不同ONU的信号。 （3）光码分多址(OCDMA) 光码分多址(CDMA)方式是给每个ONU分配一个唯一的多址码，将各ONU的上行信号码元与自己的多址码进行模二加，再调制相同波长

12、的激光器，在OLT用各ONU的多址码恢复各ONU的信号。 （4）光副载波多址（OSCMA）方式 SCMA方式采用模拟调制技术，将各个ONU的上行信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段，然后用此模拟射频信号分别调制各ONU的激光器，把波长相同的各模拟光信号传输至OBD合路点后再耦合到同一馈线光纤到达OLT，在OLT端经光/电探测器后输出的电信号通过不同的滤波器和鉴相器分别得到各ONU的上行信号。 接入网技术5.2 无源光网络PONODN全部由无源器件组成（无源光分路器等）信号在传输过程中无再生放大信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成与有源光

13、网络比：覆盖范围和传输距离更小可靠性更高（户外无有源设备，提高抗干扰能力）价格更低、安装维护更方便是光接入网有发展潜力的技术（价格、维护等优势） 接入网技术5.2.1 PON的系统结构星形或树形拓扑结构 接入网技术5.2.2 PON的数据传输下行：OLT向各ONU采用广播通信方式，传输连续时隙流（下行帧）局端数据 OLT 封装成连续时隙流下行帧 以广播方式传送 各ONU收到信元流，取出属于自己的数据用户终端上行：采用TDMA技术（动态分配），突发传送时隙流（上行帧）各ONU共享上行信道，且数据突发性强。各ONU向OLT申请带宽OLT授权ONU发送（上行的发送时隙、带宽分配等） 获得授权的ONU

14、在指定时隙发送 接入网技术5.2.2 PON的数据传输PON的帧分上行帧和下行帧为了实现TDMA接入，在上行时隙中传输的数据要求附加开销。上行时隙格式如下：ONUONUOLTONUOBD上行突发模式下行连续模式保护时隙附加开销ATM信元/OAM信元/以太帧用于OLT同步、标识信元开始OAM信元为管理信元，如带宽申请、测距等 接入网技术技术特点单纤双向、点对多点下行采用广播，上行采用时分多址(TDMA) 方式采用了多点控制协议(MPCP)、绝对时标、光突发发送/接收等技术1490nm1310nm 接入网技术PON技术标准化状况 接入网技术 接入网技术xPON系统的容量EPON系统GPON系统下行

15、带宽：1.25G上行带宽：1.25G下行带宽：2.5G上行带宽：可达2.5G单PON口的情况 接入网技术xPON网络基本结构 光分路器OLTODNONU局端主设备传输通道末端设备 接入网技术PONWLAN/LAN应对ADSL，为大客户用户和新小区提供差异化宽带服务Internet光纤全面替代铜线，网络扁平化大大节约网络设备，去除瓶颈BRASRouterOLT光分路器RouterVideoServersApplicationServersApplicationServersVideoServersONUModem PON组网优势 PON的大容量和长距离传输优势可以节约大量的局端设备、90%以上的

16、汇聚交换机，简化了网络结构，提高了网络性能，节约了局房面积 PON的OLT设备应尽量设置在城域网汇聚层，MDU型ONU提供密集用户接入 无源光分配网故障率低，降低OPEX3Km1020Km/DSLAM汇聚交换机双绞线光纤 接入网技术5.2.3 PON的关键技术测距技术快速比特传送技术突发信号的收发搅码技术（扰码）媒质接入控制（MAC）技术 接入网技术测距技术 为何需要测距？采用TDMA，必须保证每个时隙的数据彼此独立，互不干扰PON结构中，各ONU到OLT的物理距离不等，则各ONU到OLT的传输时延不同，如不进行时延补偿，会出现时隙的重叠，造成数据干扰为确保多个ONU到OLT间的正确传输，必须

17、引入测距机制，使各ONU到OLT的逻辑距离相等 接入网技术 上行信元间的碰撞和重叠 接入网技术 ONU的虚拟距离与实际距离远 接入网技术快速比特传送技术测距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存在相位差异需要采用某种技术实现快速同步基本策略先实现位同步、再进行信元同步普通的滑动技术不能满足快速同步要求，需采用其他技术突发信号的收发需要快速开启和关闭光电路，以适应上行的突发数据传输接收端，需要快速调整接收门限，以适应不同距离用户的信号衰减 接入网技术快速AGC（光模块）(动态范围 20dB)快速时钟恢复（B-CDR SERDES)有快速AGC阈值线0# ONU1# ONU0# ONT无快速AG

18、C恢复出来的数据到达OLT的信号及阈值建立ONT/ONU发出的信号PON基本技术突发接收 接入网技术搅码技术（扰码）为了保证共享介质传输的安全性，引入搅码技术在发送端：通过一个随机码对信息进行异或运算后传送在接收端：采用相同的随机码再进行一次异或运算，得到原始数据信元的时隙分配接入请求/允许带宽的动态分配带宽管理由OLT完成为不同的业务提供优先级和带宽上行带宽的占用由媒质接入控制MAC协议实现媒质接入控制（MAC）技术 接入网技术5.3 EPON的工作原理EPON：Ethernet Passive optical network在PON上传送Ethernet帧基于Ethernet技术和PON技

19、术物理层采用PON，链路层采用以太网速率(数据传输速率：1Gbit/s)下行：千兆，广播方式上行：千兆，共享标准规范：IEEE的802.3ah传输距离20 Km，分支比 1:32 接入网技术5.3.1 EPON的系统结构网络结构与PON相似，但：接入的主干网为以太网传输的数据流为以太帧流OLTODNONU1ONU2ONUnEPON（传输以太帧流）Ethernet 交换机用户用户用户OBD 接入网技术EPON-MA5680T在全网解决方案中的应用 接入网技术5.3.1 EPON的系统结构EPON是由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）构成拓扑结构多为星型或树型分支结

20、构为物理的点到多点结构ODN由无源分光器和光纤组成OLT位于EPON系统的局端一侧，负责EPON系统外部资源与终端用户的连接，汇聚外部业务，协调远端ONU。外部资源包括语音、数据及视频业务。除了这些基本功能外，高等级的OLT还具备数据路由、交换和语音网关等功能。ONU负责用户的接入，业务的覆盖。 接入网技术5.3.2 EPON的复用技术上、下行信息速率均为1Gb/s其物理层编码方式为8B/10B码，所以其线路码速率为1.25Gb/s由一根光纤采用波分复用实现全双工通信使用三个波长时，下行使用1490nm、上行使用1310nm，增加一个下行1550nm波长，携带下行CATV业务。 使用二个波长时

21、，下行（OLT到ONU）使用1490nm，上行（ONU到OLT）使用1310nm，用于分配数据、语音和IP交换式数字视频（SDV）业务。 接入网技术 EPON的光路波长分配 1、下行通信 EPON下行采用时分复用（TDM）+广播的传输方式。 EPON下行传输的数据流被组成固定长度的帧。EPON下行传输速率为1.25Gbit/s，每帧帧长为2ms，携带多个可变长度的数据包。 含有同步标识符的时钟信息位于每帧的开头，用于ONU与OLT的同步，同步标识符占1个字节。 2、上行通信 在上行方向，EPON采用时分多址接入（TDMA）方式，具体来说，就是每个ONU只能在OLT已分配的特定时隙中发送数据帧，

22、每个特定时刻只能有一个ONU发送数据帧，否则，ONU间将产生时隙冲突，导致OLT无法正确接收各个ONU的数据，所以要对ONU发送上行数据帧的时隙进行控制。 每帧进一步分割成可变长度的时隙，每个时隙分配给一个ONU。 接入网技术EPON的帧格式EPON传送可变长Ethernet帧（641518字节）EPON帧为定时长帧下行：固定长度帧的连续数据流（2ms），内含多个不同长度的以太帧（时隙）头部校验部分，其中：信息头部含ONU标识符和同步头上行：采用TDM技术，每个ONU在授权给定的时隙内发送数据帧，不会发生碰撞（注：申请带宽时可能发生碰撞）。帧长度也为2ms 接入网技术5.3.3 EPON的协议

23、模型 接入网技术数据链路层MAC Client （媒体访问控制客户端）子层提供终端协议栈的以太网MAC和上层之间的接口；OAM子层负责有关EPON网络运维的功能MAC控制子层负责ONU的接入控制，通过MAC控制帧完成对ONU的初始化、测距、和动态带宽分配，采用申请/授权（Request/Grant）机制，执行多点控制协议（MPCP），MPCP的主要功能是轮流检测用户端的带宽请求，并分配带宽和控制网络启动过程； MAC （Medium Access Control，媒介接入控制）子层将上层通信发送的数据封装到以太网的帧结构中，并决定数据的发送和接收方式 接入网技术EPON的协调子层 P2MP拓扑

24、上的点对点仿真OLT包含N个MAC端口，一个端口对应一个ONU。在ONU注册过程中，OLT给每个ONU分配一个唯一的LLID，同时，OLT的每个MAC端口配置一个与其相连ONU相同的LLID。当OLT发送一个帧给ONU时，OLT的仿真功能在帧中插入一个特定的LLID，这个LLID与数据帧将要前往的MAC端口相关。只有与该LLID相同的ONU能与发送的帧匹配，并将数据接收传送给MAC层其它的ONU无法与该LLID匹配，数据帧被它们忽略，MAC层无法看到上行方向，ONU把它的LLID插入每个发送的数据帧中，OLT将根据这个唯一的LLID将数据帧分发到相应的MAC端口。 接入网技术 EPON的协调子

25、层 EPON 协议帧是在802.3帧格式上扩展而来.与802.3帧的主要区别在于EPON对MAC帧的前导码和起始定界符 (SFD) 这8个字节做了扩展.主要变化是在前导码中以SLD，LLID，和CRC8代替了前导码中的几个字节.SLD用来给接收方定位LLID和CRC8域.LLID为2字节长，最高位为模式位，剩下15位指明对应的MAC地址的LLID.CRC8域包含从SLD到LLID之间的CRC校验码.通过MAC地址和LLID的映射，完成了在P2MP拓扑上的点对点仿真. 接入网技术 EPON的协调子层普通MAC帧和EPON帧前导码的区别字节前导码&SFDEPON扩展注释10 x550 x55相同2

26、0 x550 x55相同30 x55SLDLLID起始定界符(SLD)40 x550 x5550 x550 x5560 x55LLID 15:8最高位为mode位，低7位为LLID14:870 x55LLID 7:0LLID 7:080 xd5CRC837字节的CRC校验和 接入网技术PHY层物理编码子层PCS将GMII发送的数据进行编码/解码（8B/10B），使之适合在物理媒体上传送；物理介质附加子层PMA负责发送、接收、定时恢复和相位对准功能。物理介质相关子层PMD位于整个网络的最底层，主要完成光纤连接、电/光转换等功能。PMD为电/光收发器，把输入的电压变化状态变为光波或光脉冲，以便能在

27、光纤中传输。 接入网技术5.4 物理层的关键技术 为降低 ONU 的成本，EPON 物理层的关键技术集中于 OLT,包括:突发信号的快速同步、网同步、光收发模块的功率控制和自适应接收。由于OLT 接收到的信号为各个ONU 的突发信号,OLT 必须能在很短的时间（几个比特内）内实现相位的同步,进而接收数据。上行信道采用 TDMA 方式,而 20 km 光纤传输时延可达0.1 ms （105 个比特的宽度）,为避免 OLT 接收侧的数据碰撞,必须利用测距和时延补偿技术实现全网时隙同步,使数据包按 DBA 算法的确定时隙到达。由于各个 ONU 相对于OLT 的距离不同,对于 OLT 的接收模块,不同

28、时隙的功率不同，在 DBA 应用中,甚至相同时隙的功率也不同（同一时隙可能对应不同的ONU）,称为远近效应（Far-nearProblem ）。因此,OLT必须能够快速调节其0、1 电平的判决点。 接入网技术在下行方向，只有OLT一个信号源，ONU接收的是OLT发射过来的恒速流信号。对于某一个特定的ONU来讲，在物理层面上接收信号电平和相位特性是相对稳定的，因此不会存在突发接收问题。OLT一旦启动，激光器一直处于开启和调制状态，因此也不会存在突发发射问题。但在上行方向，有多个信号源ONU, ONU与OLT之间的不同距离以及链路特性上的差异会造成各ONU的发送的信号功率到达OLT时各不相同；同时

29、，一个ONU发射的信号与来自其他ONU的信号没有严格的同步关系，这要求OLT在很短的时间内对每个ONU的突发信号分别同步，简而言之，这就需要OLT端的接收机支持突发接收。图 EPON光突发信号产生与接收 接入网技术为了减轻网络对突发光接收器件的要求，EPON对物理层信号的传输格式进行了进一步规定。EPON要求每个ONU在发送突发信号之间要发送足够长的空闲信号，以留出时间来打开激光器和调整接收机参数，并不传送上层数据。接收机可以空闲信号的幅度和相位特性来在接收真正的数据信号之前调整到最佳状态。空闲信号的时间长度，也称为保护带（guard band）。它是下列参数的总和。这样EPON信号保护带的时

30、间长度在12 之间，有效地简化了EPON突发模块的设计要求。 图 EPON信号的物理层开销 接入网技术5.5 EPON的工作过程EPON网络启动时，会有一个初始化过程，ONU会向OLT注册自己的信息，得到一个LLID来标示自己。在控制信息交互的同时，OLT与ONU之间还会完成时钟的同步和测距。OLT根据ONU的数目和业务以及与其距离的长远，来完成时隙的分配。初始化完成后，EPON就进入正常的通信状态。OLT会通过控制信息来控制各个ONU发射信号的时间。在每一次的控制信息交互中，OLT和ONU之间都会对测距进行校准，下一次带宽分配的依据。OLT在完成通信的同时，还会向网络广播注册信息，一旦有新的

31、ONU加入，新加入的ONU就会相应注册信息，完成注册过程。ONU还会向OLT报告自己的业务拥塞状态，OLT会根据这些信息，来动态地分配带宽。可以看出，EPON是通过控制帧来进行MPCP控制的。MPCP同时负责收集定时信息，OLT会根据相应的带宽分配方法来调整ONU可接入带宽。 接入网技术OLT作为EPON的核心，实现以下功能:发起并控制测距过程，并记录测距信息。根据测距信息，利用带宽分配算法，为ONU分配带宽，即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小。ONU则实现下列功能:响应OLT发出的测距及功率控制命令，并作相应的调整选择接收OLT发送的数据对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的

32、发送窗口中向上行方向发送。 接入网技术5.6 EPON的MPCP协议MPCP协议功能ONU的自动发现和注册ONU的动态测距提供OLT给ONU进行带宽分配的机制 接入网技术MPCP通用帧结构 5.6.1 MPCP定义的协议帧 接入网技术MPCP定义的协议帧GATE帧： 在Discovery过程和正常数据操作过程中发送授权时间片给 ONU，以便ONU根据所分配的时间片进行数据发送REPORT帧: 从ONU发往OLT用于报告ONU的状态以及请求.REGISTER_REQ：在自动发现过程中，ONU发给OLT用于向OLT请求注册。REGISTER：OLT发给ONU用于对REGISTER_REQ消息的响应

33、.REGISTER_ACK：ONU发给OLT指示整个注册过程的结束。 接入网技术MPCP PDU 接入网技术MPCP GATE PDU授权帧的功能发现授权，用于为所有未注册的ONU分配自动发现授权普通授权，用于为单一的已经注册的ONU分配发送授权部分字段的含义NUMBER OF GRANTS/FLAGS: 0-2比特，授权数目3 比特，发现授权/普通授权4-7比特，强制报告，指示OLT是否要求ONU在对应的发送窗口内发送报告帧SYNC TIME：OLT告诉ONU它接收来自ONU的信号所需要的同步时间，约为几百纳秒，在同步时间期间，ONU应该只传输空闲码组。GRANT START TIME /

34、GRANT TIME: 用开始时间和长度来表示ONU发送数据的时间窗口，该时间窗口包括ONU打开激光器的时间、同步时间、发送数据的时间和关闭激光器的时间。 接入网技术MPCP PDU 接入网技术MPCP REPORT PDUREPORT帧的功能:从ONU发往OLT用于报告ONU的状态向OLU请求上行带宽部分字段的作用NUMBER OF QUEUE SETS: 队列集的数量，表示有多少个队列集。REPORT BITMAP: 该字段的每个比特对应于一个队列，该比特位1，表示该队列存在，为0表示不存在。QUEUE #N REPORT: 队列#N 报告的长度信息。 接入网技术MPCP REGISTER

35、_REQ PDU 接入网技术MPCP REGISTER_REQ PDUREGISTER_REQ PDU部分字段含义 Timestamp:携带MPCP时钟，对应发送DA第一个字节时的时钟值用于同步OLT与ONU的MPCP时钟用于测距Flag:表示是请求注册，还是结束注册Pending grants: 向OLT指示ONU可以存储未来授权的缓存容量，OLT把接收到的这个字段的值用来作为发布授权的参考。DBA不应发布超过ONU存储能力的授权。 接入网技术MPCP REGISTER PDU 接入网技术MPCP REGISTER PDUREGISTER PDU部分字段含义 Assigned port：给O

36、NU分配LLID, 一旦LLID分配给ONU并与OLT的相应端口联系起来后，OLT和ONU之间的一条单播的逻辑链路就被建立起来了。FLAGS：指定OLT对ONU发布的不同的注册命令，包括重新注册：已注册的ONU重新注册一次解除注册：已注册的ONU释放LLID,转换到未初始化状态确认：确认ONU注册成功拒绝：拒绝ONU的注册请求，该ONU仍处于为初始化状态SYNC TIME: 与授权帧的同步时间含义一致ECHOED PENDING GRANTS: 应答悬挂授权，表示OLT向ONU确认它已知道了ONU能够存储的做大授权数。 接入网技术MPCP REGISTER_ACK PDU 接入网技术MPCP

37、REGISTER_ACK PDUREGISTER_ACK PDU部分字段含义 FLAGS: 指定ONU侧不同的注册响应，可以是拒绝、确认。ECHOED ASSIGNED PORT: 注册帧中ASSIGNED PORT的拷贝ECHOED SYNC TIME：注册帧中SYNC TIME的拷贝 接入网技术5.7 EPON测距过程各个ONU到OLT传输时延变化物理距离环境温度的变化光电器件的老化等因素在ONU的注册阶段进行静态测距补偿由物理距离差异造成的时延通信过程中实时进行动态精测校正环境温度变化和器件老化等因素引起的时延漂移 接入网技术OLT有个本地时钟计数器，该计数器对时间颗粒计数。当OLT发送

38、MPCP帧时，它就将本地时钟计数器的值，即绝对时钟插入到其时间标签域中。ONU中也有一个本地时钟计数器。这个计数器也是对时间颗粒计数。但是，ONU无论何时接收到OLT发送的MPCP帧，就要将这个帧所携带的新的时间标签值来刷新自己的本地时钟计数器的值。 利用时间标签下行同步 5.7.1 EPON中的时间标签测距法的原理 接入网技术时间标签法测距是基于EPON系统时间标签同步的。时间标签法测距即通过时间标签的传递，通过计算接收的时间标签值和本地时钟计数器时间标签差值来实现测距。图 时间标签法测距的原理 接入网技术OLT在本地时间为t1时，给ONU发送一个GATE帧，它携带的时间标签值为TS=tl

39、。经过Td时间的传输延时后，这个GATE帧到达ONU。已启动的ONU在T2时刻监测到一个空闲时隙标记时，将本地计时器重置为T1，然后就等待。等待Twait时间后，即在时刻T3这个ONU的发送窗口开始了，它就发送REPORT帧，包含ONU参数的地址、服务等级等）在线响应数据帧，此时，数据帧中的本地时间戮为T4;经过Tu时间的传输延时后，OLT在T5时刻接收到该响应帧。测距的目的是要得到由ONU到OLT之间的RTT植。 RTT=（T5-T1）-Twait =T5-T1）一（T4一T1） =T5-T4 从上式可以看出，OLT用收到ONU的响应帧时，本地时钟计数器的绝对时标值减去收到的响应帧中时间标签

40、域的值，就可以得到ONU的RTT值了. 接入网技术 当OLT通过测距过程得到了ONUi初始的或实时的RTTi后， Tdi = Teqd - RTTi ONUi在发送所有的数据之前都延时Tdi，这样ONUi的均衡环路延时就限定为Teqd这个固定值，从而避免了上行的数据冲突 利用测距结果实现上行时隙同步的原理 接入网技术（1） ONU的初始测距 用Te表示OLT希望接收到ONU数据的时间，Ta表示ONU实际发送数据的时间，Te与Ta之间的关系为: Te=Ta-RTT （2）ONU的动态测距EPON系统OLT周期地发送GATE帧到ONU，指明ONU的授权。ONU周期地上报REPORT帧至OLT，指明

41、其带宽请求。我们利用REPORT帧上的时间标签进行动态时间标签法测距。这样测距间隔时间为GATE、REPORT帧的周期. 接入网技术5.8 ONU的自动发现过程 在EPON网络中，ONU并不总是在线的，因此OLT和ONU之间需要一个自动发现过程，以使得离线的ONU能够登录并访问PON网络 。自动发现过程是由OLT来控制 自动发现过程如下OLT周期性的发送Discovery GATE帧，其中包含了ONU可以利用的Discovery时隙窗口，使得离线ONU有机会发送消息以让OLT知道它的存在。Discovery GATE帧以广播的方式发送。Discovery GATE帧中包含了发现窗口的起始时间和

42、长度。 接入网技术5.8.1 ONU的自动发现过程 接入网技术（1）OLT 每隔 1s 向系统各个 ONU 广播发送目的地址为广播LLID （全零） 的注册授权, 并根据系统内距离最远的 ONU 确定开窗大小 （ 例如:10 km 为 150s ;20 km 为 250s ;30 km 为 350s）。注册授权的发送是否被激活由网管决定, 当网管允许新 ONU 加入时, 向 OLT 发出使能信息, OLT 收到网管发出的使能信息后,就可以周期性地发送注册授权。（2）新的 ONU 收到注册授权后, 在开窗分配的时间内向 OLT发送注册请求帧, 并等待接收 OLT 发送的注册帧。如果 ONU 在发

43、送注册请求帧后 100ms （系统可配置） 内还没有收到 OLT 发出的注册帧, 则认为注册冲突, 自动延迟一定时间（18 s , 系统可配置）后, 等待 OLT 新的注册授权开窗。（3）OLT 接收到 ONU 发出的注册请求帧后, 由系统软件为该ONU 分配 ONU ID , 然后以广播 LLID 向该 ONU 发送注册帧, 目的 MAC 地址指向该 ONU。 需要考虑的是当有多个 ONU 正好同时需要加入系统时, 自动加入流程如何处理。 此时可能有多个ONU 收到 OLT 发出的注册授权, 并都在开窗给定的时间内向OLT 发送注册请求帧。 接入网技术（4）在发送了注册帧后, OLT 为注册

44、确认帧发送注册确认帧授权（带宽授权） , 并等待该 ONU 发出的注册确认帧, 该授权在 OLT认为 ONU 注册失败前始终有效。 如果 OLT 在发出注册确认帧授权后 50 ms 内没有收到该 ONU 发出的注册确认帧, 那么 OLT认为该 ONU 注册失败, 向该 ONU 发送要求其重新注册的信息。（5）新 ONU 收到注册帧后, 用新分配的 ONU ID 覆盖原来的ONU ID, 同时等待 OLT 的注册确认帧授权以发送注册确认帧, 通知 OLT 新 ONU ID 刷新成功, 同时等待最小带宽授权。如果 ONU在发送了注册确认帧后, 100ms 内还没有收到 OLT 发出的最小带宽授权,

45、 那么 ONU 认为自己注册失败, ONU ID 自动复位, 重新等待注册授权。（6）OLT 在发送注册确认帧授权后的 50 ms（系统可配置） 内收到 ONU 的注册确认帧, 那么 OLT 认为该 ONU 刷新 ONU ID 完成, 该 ONU 注册成功, 否则认为 ONU 注册失败。 接入网技术冲突的解决（一）冲突的检测 当 ONU 在发出注册请求帧的一段时间内（100 ms , 可由系统配置） 没有收到 OLT 发给自己的注册帧时, 此 ONU 认为自己注册发生冲突（1）随机跳窗方式。 发生注册冲突时, 发生冲突的 ONU 随机跳过若干个注册授权后才重新响应。由于注册授权的周期为 1 s

46、 ,那么发生冲突的 ONU 可随机延时 18 s （系统可配置） , 然后继续等待注册授权。 采用随机跳过开窗的方法比随机延迟时间需要多花一些时间, 但是不需增大注册开窗, 不会影响系统的带宽利用率。（2）发现窗内随机延迟。发生注册冲突时, 发生冲突的 ONU 仍然每次都响应注册授权, 但是在响应开窗时随机延迟一定时间（但必须保证 ONU 随机延迟后的应答仍然可以落在开窗内）。采用随机延迟时间的方法可以缩短 ONU 加入系统的时间, 但是由于需要给冲突的 ONU 留出一定的富余, 使得它们在冲突并延迟一段时间后仍能落在注册授权开窗允许的范围内, 所以需要增大注册开窗的长度, 这样会降低系统的带宽利用率, 从而导致整个系统效率的降低。 接入网技术（三）两种冲突避让机制的比较下面我们从 ONU 加入时间、开窗对系统带宽利用率的影响以及硬件实现复杂度等方面对 2.3 所提出的两种冲突避让机制进行比较。（1）加入时间的比较由于在实际情况中, 多个 ONU 同时加入的机率很小, 所以我们假设最多只有 8 个 ONU 同时加入系统。 计算可知两种方法完成 8 个 ONU 注册所需时间如表8-6所示。 接入网技术（2）对系统带宽利用率的影响ONU 自动加入系统时, 开窗频率和开窗