现代电信网络的发展方向课件

EPON关键技术及实现原理烽火通信科技股份有限公司2009年5月2007-00-00EPON关键技术及实现原理烽火通信科技股份有限公司2007-1内容概要（一）现代电信网络发展趋势（二）FTTX技术（三）EPON技术（四）二层交换技术（五）烽火EPON设备介绍内容概要典型的FTTH与铜线接入的业务开展能力对比FTTH可支持目前可见的所有业务，性能良好；ADSL对业务的支持能力相对有限。典型的FTTH与铜线接入的业务开展能力对比FTTH可支持目前提供与现有ADSL/LAN宽带接入方式差异化的服务；延伸新建ASON/MSTP传送网的光传送能力；为下一代网络及日益增长的IP业务做好准备，如IPTV等；注重等重点区域的长期利益，率先实施光纤到户的光纤部署，抢占“路权”优势，为日后开展业务奠定基础，如直接为楼内大客户提供专线等需求；传输媒质，光纤无干扰、无辐射；通信系统，带宽不受限（>1000M）、距离不受限（>20km）；终端设备的管理维护能力等技术方面战略战术方面业务经营方面两个前提：技术成熟、成本可行发展FTTP（光纤到驻地）的必要性提供与现有ADSL/LAN宽带接入方式差异化的服务；注重等重EXFOPPM-350B光纤熔接器。用于FTTH的光缆：主干光缆、接入线光缆、引入线光缆、室内光缆；用于FTTH的器件：光收发模块、光分路器、光连接器、光缆集中布线设备、光缆分线箱、光缆终端箱、接头盒；ATM-PON:在欧洲取得了较好的商用效果；EPON:标准即将通过，设备已经广泛应用；G-PON:ITU-TG984.1/2/4系列标准（2003~2004）；设备成熟程度配套设施维护仪表技术成熟程度评估技术已经成熟，具备商用试点条件EXFOPPM-350B用于FTTH的光缆：主干光缆、接FTTP的发展预测一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTTH共存；其中短时间内ADSL将持续占主流（固网运营商），但FTTB+LAN，FTTH市场容量将大量增加；在小区宽带接入方面，驻地运营商，新兴运营商将首选FTTB+LAN或FTTH方式组网；FTTH网络将为用户提供更加丰富的业务，满足不同用户需求。FTTP的发展预测一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTFTTx系统FTTx系统的基本组成：光线路终端（OLT，局端设备）光分配网（ODN，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）光网络单元（ONU/ONT）FTTx系统FTTx系统的基本组成：OLT功能模块示意图OLT功能模块示意图ONU功能模块示意图ONU功能模块示意图FTTx的实现技术FTTx主要包括有源与无源两种技术，当前两种技术的市场份额相当无源光网络PON逐渐成为FTTx的主要实现技术，包含A/BPON、EPON、GPON等传统的P2P光纤接入系统采用媒质转换器（MC），应用比较普遍；新的P2P标准定义了光接口、OAM等内容，改善了传统MC方式存在的缺陷FTTx的实现技术FTTx主要包括有源与无源两种技术，当前两无源光网络（PON）系统原理－1(a)PON系统中的上行方向工作原理上行工作波长范围:1260-1360nm上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制－－TDMA的接入机制无源光网络（PON）系统原理－1(a)PON系统中的上行方向无源光网络（PON）系统原理－2下行工作波长范围:1480-1500nm下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据(b)PON系统中的下行方向工作原理无源光网络（PON）系统原理－2下行工作波长范围:1480-PON技术体制BPON业务适配复杂，业务提供能力有限，传送速率不高，成本较高，IP业务映射效率低等原因，已经被舍弃，不宜再采用；EPON技术由IEEE标准化。其核心是在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层（主要是光接口）规范、一种新的MAC多点控制层协议（MPCP），以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入、一种运行维护和管理（OAM）机制。GPON由FSAN/ITU标准化（G.984）。其目标是形成传输速率更高、更大分路比、能高效承载多种业务并具有更强大的OAM功能的宽带PON技术。GPON引入了一个全新的传输汇聚（TC）子层，并规定TC子层可以采用ATM和GEM两种封装方式。采用了125us的帧长及定时机制，将各种业务载荷（包括TDM和分组）都通过GFP封装入定长帧中，可以较容易的支持TDM和话音业务，并通过带宽指针（pointers）为每一个ONU动态分配上行带宽。EPON和GPON已成为近期研究的热点。PON技术体制BPON业务适配复杂，业务提供能力有限，传送速PONvs.点到点光纤以太网无源光网络PON：点到多点的树形-分支结构局端设备和用户端设备之间为全无源结构可以节约主干光纤和局端设备的光接口可扩展性好，便于维护管理

SplitterFiberCOBusiness/ResidenceP2P光纤以太网：点到点结构局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤，用户独享，保密性好，局端和用户端各需要1个光收发器业务透明性好，带宽高，每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。消耗较多的主干光纤PONvs.点到点光纤以太网无源光网络PON：SplitPONvs.点到点光纤以太网基于MC的点到点技术的两种使用方式：点到点以太接入N根光纤，2N个光收发器管理独立小区交换机接入只需铺设1或2根光纤到小区2N+2个光收发器设备占用局端机房空间小在传输过程中需要有源设备设备分级管理PON的接入方式：只需铺设1或2根光纤到小区需N+1个光收发器设备占用局端机房空间最小传输中不需有源设备设备集中管理局端用户局端用户小区交换机以32个结点为例32/64根光纤64个收发器P2PP2P1/2根光纤66个收发器局端用户分光器P2MP1根光纤33个收发器PONvs.点到点光纤以太网基于MC的点到点技术的两种使PONvs.点到点光纤以太网无源分光器ONUONUIP数据网光电收发器OLTONUIP数据网MC接入PON接入PSTNCATV100M带宽xG带宽收发器运维盲点、故障率高无源网络，无需维护单一业务全业务PONvs.点到点光纤以太网无源分光器ONUONUIP数内容提要FTTH技术EPON技术内容提要FTTH技术EPON是当前最合理的FTTH选择成本低，速率高，多业务能力强；业界已经有较为丰富和成熟的产品可选择；EPON是当前最合理的FTTH选择成本低，速率高，多业务能力分路器尾纤型连接器型熔融拉锥型＆平面波导型分路器尾纤型连接器型熔融拉锥型＆平面波导型December22两种常见的分路器熔锥型分路器优点：技术成熟，成本低。分光比可以根据需要制作，可制作不等分分路器。缺点：损耗对光波长敏感。均匀性较差，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。插入损耗随温度变化变化量大（TDL）多路分路器（如1×16、1×32）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。平面光波导功率分路器（PLC）优点：损耗对传输光波长不敏感。分光均匀。结构紧凑，体积小。单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。缺点：器件制作工艺复杂，技术门槛较高。相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

December22两种常见的分路器熔锥型分路器平面光波导December22两种分路器的比较December22两种分路器的比较December22EPON关键技术——多LLID及ONU的授权什么是多LLID技术每个ONU分配一个以上的LLID，将一个物理ONU划分为多个逻辑ONU使用，可以实现按端口甚至按业务区分服务质量的能力为什么采用多LLID在EPON的工作范围内，所有业务调度和管理都是以LLID为依据的，其它的标记（如802.1ptag）并不能被识别和处理标准中对多LLID技术的规定国标送审稿（2005.5.26）B.1.2——“每个ONU至少支持一个LLID”多LLID在什么场合有用在单纯提供数据业务的FTTH应用场合，多LLID确实没有明显的作用大多数场合的FTTH需要提供包括语音、数据、视频等多种业务，此时，多LLID将显示出极大的技术优势在FTTB的应用场合，多LLID将对不同用户的管理和控制提供直接的技术保障多LLID技术的兼容性可以实现兼容单LLID，不会对互通性造成影响December22EPON关键技术——多LLID及ONU小结——EPON的突出优势传输距离长传输距离最大20公里（与分路比有关）系统可靠性高无源光分路器（ODN）光纤实现了接入网带宽质的飞跃目前可以提供上下行对称的100Mb/s～1Gb/s的带宽将来可以升级到10Gb/s的带宽服务质量有保障OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS系统成本低EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源ODN放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源节约了近50％的光收发模块小结——EPON的突出优势传输距离长服务质量有保障产品现状－网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5006-06产品现状－网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5烽火通信FTTP总体解决方案烽火FTTP解决方案的突出优势：电信级架构，适应运营商对可靠性、运营管理等多方面的要求；全业务支持：全面支持数据、视频、语音以及TDM等多种业务，一线部署，扩展无忧丰富的ONU种类满足不同的用户需求烽火通信FTTP总体解决方案烽火FTTP解决方案的突出优势：AN5116系列局端（OLT）设备14U子框，全千兆背板（96G）中板结构，双面插卡设备正面共有20个槽位，2个核心交换盘位（主备）＋16个EPON接口盘槽位+2个语音处理盘槽位单板具有2个PON接口，可接入64个ONU/用户；单框可接入1024个ONU/用户融合的多业务平台，除EPON外，还支持各种DSL板卡以及窄带业务板卡的任意混插AN5116-03AN5116-0219英寸1U小型结构；满配置可以连接2×32=64个ONU（用户）；接口：2个GE上联接口（光/电可选）；2个FE/GE自适应级联接口（电口）；2个PON接口；～220V和－48V供电方式可选AN5116系列局端（OLT）设备14U子框，全千兆背板（9武汉电信紫菘FTTH工程——一揽子解决方案采用烽火通信的FTTH全面解决方案；设备：AN5116-01、AN5006-05、EDFA、小8M；器件：WDM、OBD；光缆：主干、引入、接入光缆/光纤；配套：ODF、室外光交、FTTH终端盒。三网融合、按需提供；提供普通电话、传真、宽带上网、CATV、数字电视、IPTV等业务；根据用户需求，开通相应业务。工程与商业模式的摸索改造老住宅区的施工经验；探询可行的FTTH商业模式。武汉电信紫菘FTTH工程——一揽子解决方案采用烽火通信的FT武汉电信紫菘FTTH工程——工程现场小区交接箱——置于绿化带，内置分路器小区交接箱内部视图楼道光缆引接楼道交接箱用户终端盒（内置ONU）用户终端盒内部光分路器武汉电信紫菘FTTH工程——工程现场小区交接箱——置于绿化带EPON基本特点PON的基本特点OLT与ONU之间信号传输基于IEEE802.3以太网帧采用8B/10B的线路编码，数据速率为上下行对称1Gbps,线路比特率为上下行对称1.25GbpsP2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件。以MAC控制子层的MPCP机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构分光比1：32支持A、B类ODN网络Attenuationrange(ITU-TRec.G.982)dBClassA:5-20、ClassB:10-25、ClassC:15-30EPON基本特点PON的基本特点AttenuationraEPON分层结构参考模型（a）分层结构参考模型(b)分层结构参考模型细化EPON分层结构参考模型（a）分层结构参考模型(b)分层结构EPON分层结构参考模型-层次MACClient(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子层则负责有关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(MediumAccessControl,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；协调子层RS（ReconciliationSublayer）将MAC层的业务定义映射成GMII接口的信号。RS子层定义了EPON的前导码格式，它在原以太网前导码的基础上引入了逻辑链路标识（LLID）区分OLT与各个ONU的逻辑连接，并增加了对前导码的8位循环冗余校验（CRC8）；EPON分层结构参考模型-层次MACClient(媒体访问EPON分层结构参考模型-层次PCS（PhysicalCodingSublayer,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；PMA（PhysicalMediumAttachment,物理媒介接入子层），为PCS提供一种与媒介无关的方法，支持使用串行比特的物理媒介，发送部分把10位并行码转换为串行码流，发送到PMD层；接收部分把来自PMD层的串行数据，转换为10位并行数据。生成并接收线路上的信号；PMD（PhysicalMediumDependent,物理媒介相关）子层，为于最底层，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，以便能在光纤中传输。EPON分层结构参考模型-层次PCS（PhysicalCoEPON分层结构参考模型-层次接口GMII（GigabitMediumIndependentInterface,吉比特媒介无关接口），字节宽度的数据通道；TBI（TenBitInterface,十位接口），是10位宽度的数据通道；MDI（MediumDependentInterface,媒介相关接口），是串行比特的物理接口；EPON分层结构参考模型-层次接口GMII（Gigabit物理媒质相关（PMD）子层规定了1000BASE-PX10和1000BASE-PX20两种光模块：目前的PX10/20光模块分别可以达到1:32的分路比和10/20公里的传输距离；在物理层业务接口上，误码率小于等于10e-12。描述1000BASEPX10-U1000BASEPX10-D1000BASEPX20-U1000BASEPX20-D单位光纤类型B1.1,B1.3单模光纤光纤数目1标称发射波长1310149013101490nm发射方向上行下行上行下行最小范围（注1）0.5m～10km0.5m～20km最大通道插入损耗（注2）2019.52423.5dB最小通道插入损耗（注3）510dB注1：如果在链路上启用前向纠错，可获得较大的最小传输范围；也可以允许链路上有较高的通道插入损耗。注2：在标称发射波长处。注3：链路的差分插入损耗是通道最大插入损耗和最小插入损耗之差。物理媒质相关（PMD）子层规定了1000BASE-PX10和EPON的关键技术突发模式光收发器技术帧结构测距动态带宽分配（DBA）机制下行数据安全性技术业务QoS处理TDM业务的承载运行维护管理（OAM）功能的实现EPON的关键技术突发模式光收发器技术突发模式光收发器技术OLT光接收机的快速功率恢复要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限ONU光发射机的突发发射和关断为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖OLT光接收机的突发同步技术上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式突发模式光收发器技术OLT光接收机的快速功率恢复EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维护协议，以支持：RemoteFailureIndication（远端故障指示）RemoteLoopbak（远端环回）LinkMonitoring（链路监视）不支持功能和单条链路不相关的管理功能，比如保护倒换和设备管理业务提供和协商功能，比如带宽分配，速率适配和速度/双工协商等功能OAM数据的安全性保证和OAM实体的认证不在标准定义的范畴不支持设置/写远端MIB变量的能力特点OAM的实现和使能是可选的。提供一种实现OAM能力发现的机制。提供一种机构扩展机制使高层管理功能的应用成为可能EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维EPON技术研究－MAC帧结构前导码7Bytes帧定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes前导码8BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8传统以太网MAC帧EPONMAC帧SLD:SLD指示LLID和CRC位置EPON技术研究－MAC帧结构前导码帧定界符DASA长度/类PCS子层对数据监测和前向纠错的扩展对IEEE802.3定义的PCS层的扩展，以支持在点对多点物理介质中的突发模式操作。突发模式操作：为了避免近端ONU的发射噪声造成远端ONU的信号衰减，ONU的激光器在信号发送间隔必须能够关闭。为了控制激光器，PCS必须进行扩展以便能根据信号状态产生tx_enable信号，在正确的时刻开/关激光器。标准定义了可选择的前向纠错机制（FEC），用于提高光连接可靠性和传输距离。1000BASE-X设备可使用自协商机制进行连接，但在1000BASE-PX的P2MP网络中，禁止使用自协商协议。FEC具有以下基本特性：保证帧格式符合1000BASE-XPCS；支持功能可选；向后兼容1000BASE-X设备；支持PCS子层10-12误码特性；支持FEC子层10-4误码特性。

PCS子层对数据监测和前向纠错的扩展对IEEE802.3MPCP协议的主要特点支持规范定义的点到点仿真（P2PE）；OLT支持多个LLID和MAC客户端；每个ONU至少支持一个LLID；支持单拷贝广播机制；支持动态带宽分配的灵活体系结构；使用32比特时间戳来发布定时信息；基于MAC控制的体系结构；对已发现设备进行测距来提高网络性能；进行连续测距以补偿往返时间的变化。MPCP协议的主要特点支持规范定义的点到点仿真（P2PE）；GATE（OLT发出）允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。REGISTER_REQ（ONU发出）在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER（OLT发出）在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK（ONU发出）在注册规程处理过程中表示注册确认。五种类型的MPCP帧MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的发送和接收；MPCP功能是基于专门的协议数据报文完成的，即MPCPDU；目前定义了5中MPCPDU：EPON的关键技术——MPCP控制帧GATE（OLT发出）五种类型的MPCP帧MPCP在OLT和通用MPCPDU目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为MAC控制组播地址，或者是MPCPDU的目的端口关联的单独MAC地址。源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和发送MPCPDU的端口相关联的单独的MAC地址。对于源于OLT端的MPCPDU，源地址可以是任意一个单独MAC的地址。Length/Type：MPCPDU都进行类型编码，并且承载MAC_Control_Type域值。Opcode：操作码指示所封装的特定MPCPDUTimestamp：在MPCPDU发送时刻，时间戳域传递localTime寄存器中的内容。该域长度为32比特，对16比特发送进行计数。时间戳计时步进值为16比特。Data/Reserved/PAD：这40个八位字节用于MPCPDU的有效载荷。当不使用这些字节时，在发送时填充为0，并在接收时忽略。FCS：该域为帧校验序列，一般由下层MAC产生。通用MPCPDU目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为M选通（GATE）消息帧GATE消息的目的在于给ONU分配发送窗口，使得ONU可以进行发现消息的发送以及正常的数据发送。一个GATE消息可包括4个授权。为了将GATE消息作为MPCP从而使得OLT到ONU保持激活状态，授权的个数可以被设置为0。

选通（GATE）消息帧GATE消息的目的在于给ONU分配发REPORT消息帧报告(REPORT)消息有几个功能。每个报告消息中的时间戳用于计算RTT。ONU在每个报告消息中指明针对每个802.1Q优先级队列所需的上行带宽。报告消息用于保持ONU到OLT的激活状态。为了保持OLT端的链路，ONU将周期性地发布报告消息。OLT可以明确的请求一个报告消息。

REPORT消息帧报告(REPORT)消息有几个功能。REGISTER_REQ消息帧REGISTER_REQMPCPDU由某个未发现ONU的MAC控制实体产生。该MPCPDU被标记为广播类型的LLID。

值指示描述0保留接收时忽略1RegisterONU注册尝试2保留接收时忽略3DeregisterONU的重注册请求。相应的，解除分配的MAC并重新使用LLID。4-255保留接收时忽略REGISTER_REQMPCPDU的标志域REGISTER_REQ消息帧REGISTER_REQMREGISTER消息帧REGISTERMPCPDU由对应于所有ONU的MAC控制实体产生，并被标记为广播LLID。

值指示描述0保留接收时忽略1Register要求ONU进行重注册2Deregister请求解除端口分配并释放LLID，相应的也要解除MAC分配。3Ack请求重注册成功4Nack高层实体否定重注册请求5-255保留接收时忽略Flag域REGISTER消息帧REGISTERMPCPDU由对应REGISTER_ACK消息帧REGISTER_ACKMPCPDU由对应于某个激活的ONU的MAC控制实体产生，该MPCPDU被标记为单播类型的LLID。

值指示描述0Nack上层实体否定请求的重注册尝试1Ack重注册进程成功确认2-255保留接收时应忽略REGISTER_ACKMPCPDU的标志域

REGISTER_ACK消息帧REGISTER_ACKMMPCP发现过程－－ONU的发现、注册和认证OLT以一定间隔发送一个发现窗口（如1秒）。新上线的ONU可以利用这个窗口进行注册和认证，进而被OLT接纳。OLT基于MPCP消息中的timestamp字段进行测距OLT基于ONU的MAC地址进行ONU的认证MPCP发现过程－－ONU的发现、注册和认证OLT以一定间隔ONU完成注册后的MPCP协议交互ONU完成注册后，系统维持一个Keep-alive机制：OLT定期（最低50ms一次）发送Gate消息给ONU，ONU也定期（最低50ms一次）的发送Report消息给OLT；如果OLT在一定时间内没有收到ONU发来的任何MPCP消息，则认为该ONU的MPCP协议异常，将解注册（Deregister）该ONU；如果ONU在一定时间内没有收到OLT发来的任何MPCP消息，则认为与OLT之间的链路异常或者OLT的MPCP协议异常，也将自动解注册；MPCP协议基于MPCPDU中的timestamp进行动态测距，确保多个ONU上行TDMA的有序性ONU完成注册后的MPCP协议交互ONU完成注册后，系统维持MPCP发现过程进程由OLT发起，它周期性地产生合法的发现时间窗口(DiscoveryTimeWindows)，使OLT有机会检测到非在线的ONU。发现进程的下一步是OLT向新发现的ONU发送注册(Register)消息，该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步时间。OLT可以要求ONU重新执行发现进程并重新注册。同样，ONU也可以通知OLT请求注销，然后通过发现进程进行重注册。

MPCP发现过程进程由OLT发起，它周期性地产生合法的发现时测距OLT与各ONU间的环路时延不同：各ONU距OLT的光纤路径不同各ONU元器件的不一致性环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础测距包括静态测距和动态测距：静态测距：用在新的ONU安装调试阶段、停机的ONU重新投入运行时，通过开窗测距技术获得往返时延，并对时延差异进行补偿动态测距：应用于系统运行过程中，通过检测往返时延的变化对温度、光电器件老化等因素的影响进行补偿测距要求测距精度高，一般要求在全1～2bit内测距过程对运行中的其它ONU的影响最小，保证运行业务的QOS测距范围大，即能提供的均衡延时大测距OLT与各ONU间的环路时延不同：EPON－测距OLTONUt0OLT本地时间=t0OLT本地时间=t2MPCPDU的时间戳域为t0设置ONU本地时间=t0ONU本地时间=t1MPCPDU的时间戳域为t1时间时间t1t0t0t1TdownstreamTupstreamTwaitTresponseRTT=Tdownstream+Tupstream=Tresponse–Twait=（t2-t0）-（t1-t0）=t2-t1EPON－测距OLTONUt0OLT本地时间=t0OLT本地EPON中下行TDM的实现OLT根据以太网帧的目的ONU在每个以太网帧的Preamble中打上不同的LLID，然后复用到GE链路，并广播到该PON下的所有ONU；PON下的ONU能够接收到所有用户的下行业务，ONU根据接收到的以太网帧的preamble中的LLID过滤出属于自己的以太网帧：如果该LLID等于OLT给自己分配的LLID，则接收并转发该以太网帧；如果该LLID不等于OLT给自己分配的LLID，则丢弃该以太网帧；EPON中下行TDM的实现OLT根据以太网帧的目的ONU在每EPON中上行TDMA的实现OLT和ONU为主从管理ONU上行方向的TDM完全由OLT静态或者动态控制OLT给每个ONU发布授权（grant）：授权以窗口的形式存在，特定的窗口发布给特定的ONU；（grantwindow由Gate发布给ONU）ONU仅在属于自己的grantwindow中向OLT发送上行业务OLT发布grantwindow时已经考虑了各ONU与OLT距离的差别（RTT）EPON中上行TDMA的实现OLT和ONU为主从管理动态带宽分配（DBA）机制相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指OLT基于用户的业务等级协议（SLA），结合ONU的本地队列状态的汇报（Report帧中的Queue＃nReport）或者业务预测动态的给ONU发布上行业务授权优点：实现高效的上行带宽利用率和服务质量保证DBA是采用轮询ONU的方式，例如每1ms给该PON下所有ONU各分配一次grant（每个ONU的grant的大小可能是不同的）。Cycletime对上行业务时延有一定影响DBA的具体要求：业务透明低时延和低时延抖动公平带宽分配健壮性好实时性强动态带宽分配（DBA）机制相对于静态带宽分配（SBA），DBDBA的原理DBA的工作流程是Gate－Report－Gate－Report，如此循环OLT给ONU发布的grant在Gate消息中承载；ONU通过Report消息使OLT了解其本地的队列状态和业务流量Grant的分配是基于特定算法的。DBA要按照SLA进行grant分配（包括保证带宽、最大带宽等参数DBA的原理DBA的工作流程是Gate－Report－Gat典型的DBA算法两级调度算法ONU上报队列的总带宽请求可以设置多个阈值（队列集）OLT基于ONU的REPORT和SLA为每个ONU分配带宽，ONU本地带宽调度QoS保证能力能够满足Triple-Play的要求典型的DBA算法两级调度算法下行数据的安全性因为PON的多点广播特性，所有的下行数据都会被广播到PON系统中所有的ONU上。如果有一个匿名用户将它的ONU接收限制功能去掉，那么它就可以监听到所有用户的下行数据，这在PON系统中称为“监听威胁”PON网络的另一个特点是，网络中ONU不可能监测到其它ONU的上行数据在PON上解决安全性的措施是OLT对下行信息加密（包括所有的数据帧和OAM帧）系统应针对每个LLID进行搅动，每个LLID有独立的密钥。加密的核心问题包括：加密算法密钥的产生和传递密钥的更新与同步下行数据的安全性因为PON的多点广播特性，所有的下行数据都会下行数据安全性加密算法：AES-128;安全性很高，但不符合国内的商用密码管理条例Churning；安全性较低，简单Triple－Churning：中国电信的专利技术，提高了churning的安全性中国电信采用TripleChurning算法密钥是ONU由上行用户数据中提取的3字节数据与3字节随机数ExclusiveOR(XOR)异或相加的结果密钥由ONU以OAM消息的方式传送给OLT，OLT利用这个密钥根据特定的加密算法对下行数据进行加密密钥更新：密钥必须周期性更新；密钥同步：因为密钥需要定期更新，所以需要一个同步机制，使ONU能够知道当前使用的哪个密钥下行数据安全性加密算法：业务QoS处理EPON支持IEEE802.1p支持IPTOS队列调度算法：SP、WRR、SP+WRR支持端口限速….业务QoS处理EPONEPON-业务QoS处理与带宽控制交换板PON卡EPONEPONTDM业务处理（网关）GE10/100M/GEONUONUONU采用IEEE802.1p或IPTOS机制，实现业务优先级区分业务拥塞发生在交换芯片上PON系统上下行基本不会拥塞，但须进行更精确的带宽控制和管理无连接、只能简单的控制带宽（根据LLID—1个ONU）一个PON口相当于交换芯片的一个逻辑端口EPON-业务QoS处理与带宽控制交换板PON卡EPONEPTDMoverEPON技术（1）IEEE802.3本身不关注如何在EPON中承载TDM业务，可以采用电路仿真CESOP提供TDM业务接入功能CESOP技术基本思想就是在分组交换网络上搭建一个“通道”，在其中实现TDM电路，从而使网络任一端的TDM设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。CESOP的技术难点：TDM信号与以太网之间高效合理的适配封装TDM信号的严格同步定时；电路业务的QoS的保证：分组丢失、分组包乱序、包抖动分组交换网络TDM电路（如E1）TDM电路（如E1）基于分组网络的电路仿真业务（CESoP）TDMoverEPON技术（1）IEEE802.3本身TDMoverEPON技术（2）CESoP标准化TDMoverEPON技术（2）CESoP标准化TDMoverEPON技术小结EPON承载TDM的两种主要方式――TDMoE（MEF）和TDMoIP（PWE3）在标准上已比较成熟EPON系统采用分组方式承载TDM（CESoP）的性能能满足G.703的要求，可以为商业客户提供E1专线业务。TDMoE在带宽效率上好于TDMoA和TDMoIP目前采用PWE3和MEF的芯片较少，现网应用有限，其实际传输效果有待进一步验证，建议进一步跟踪技术进展，可在芯片进一步成熟的基础上，采用TDMoE方式时钟恢复可以采用自适应方式或者差分方式如果要利用EPON的E1业务接口传递时钟信号（如为3G基站提供时钟输入），需要采取特殊的时钟恢复方式（差分时钟恢复方式或者ONU采用自适应+高精度本地晶振）TDMoverEPON技术小结EPON承载TDM的两种主单拷贝广播充分发挥EPON网络点到多点结构的特点，实现在EPON系统中高效视频组播，使同一个组播组的用户共享一条流，从而提高下行带宽的利用率。单拷贝广播充分发挥EPON网络点到多点结构的特点，实现在EP光纤保护倒换：骨干光纤冗余OLT：采用单个PON端口，PON口处内置1×2开关，由OLT检测线路状态光分路器：使用2:N光分路器；ONU：无特殊要求。光纤保护倒换：骨干光纤冗余OLT：采用单个PON端口，PO光纤保护倒换：OLTPON口冗余OLT：备用的OLTPON端口处于冷备用状态，由OLT检测线路状态、OLTPON端口状态，倒换应由OLT完成。光分路器：使用2:N光分路器；ONU：无特殊要求。光纤保护倒换：OLTPON口冗余OLT：备用的OLTP光纤保护倒换：全保护OLT：主、备用的OLTPON端口均处于工作状态；光分路器：使用2个1:N光分路器；ONU：在PON端口前内置开关装置，由ONU检测线路状态，并决定决定主用线路，倒换应由ONU完成。光纤保护倒换：全保护OLT：主、备用的OLTPON端口均EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维护协议，以支持：RemoteFailureIndication（远端故障指示）RemoteLoopbak（远端环回）LinkMonitoring（链路监视）不支持功能和单条链路不相关的管理功能，比如保护倒换和设备管理业务提供和协商功能，比如带宽分配，速率适配和速度/双工协商等功能OAM数据的安全性保证和OAM实体的认证不在标准定义的范畴不支持设置/写远端MIB变量的能力特点OAM的实现和使能是可选的。提供一种实现OAM能力发现的机制。提供一种机构扩展机制使高层管理功能的应用成为可能EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维OAM功能原理OAM协议提供了OAM实体之间的运行、管理和维护信息的交互；OAM功能由OAM协议数据单元在OLT和ONU之间承载就OAM功能而言，OLT与ONU是主从关系：OLT处于Active模式，ONU处于Passive模式OAM协议定义了事件通告（CriticallinkEvent、linkevent）、loopback、机构扩展等机制OAM能力也需要一个发现机制：OAM发现提供了一个OLT和ONU双方互相探测对方OAM子层是否存在的机制OAM是一个slowprotocol，每对实体间每秒最多发送10帧；OAM也有一个keep－alive机制（每秒最少向对等实体发送一个OAM帧），如果5s没有收到对等实体的OAM帧，则认为OAM链路中断，重新开始OAM发现过程。OAM协议提供了一种机构自行扩展以支持更多高层功能的机制；中国电信也基于此机制进行了扩展OAM功能原理OAM协议提供了OAM实体之间的运行、管理和维EPON技术总结与以太网系列标准兼容(标准为：802.3)具有较强的运行管理和维护（OAM）能力适合承载基于以太网的业务以太网技术成熟且已大规模应用，设备成本低EPON技术是当前FTTX的主要实现技术EPON技术总结与以太网系列标准兼容(标准为：802.3)烽火通信科技股份有限公司2009年2月2007-00-00烽火通信科技股份有限公司2007-00-0072EPON关键技术及实现原理烽火通信科技股份有限公司2009年5月2007-00-00EPON关键技术及实现原理烽火通信科技股份有限公司2007-73内容概要（一）现代电信网络发展趋势（二）FTTX技术（三）EPON技术（四）二层交换技术（五）烽火EPON设备介绍内容概要典型的FTTH与铜线接入的业务开展能力对比FTTH可支持目前可见的所有业务，性能良好；ADSL对业务的支持能力相对有限。典型的FTTH与铜线接入的业务开展能力对比FTTH可支持目前提供与现有ADSL/LAN宽带接入方式差异化的服务；延伸新建ASON/MSTP传送网的光传送能力；为下一代网络及日益增长的IP业务做好准备，如IPTV等；注重等重点区域的长期利益，率先实施光纤到户的光纤部署，抢占“路权”优势，为日后开展业务奠定基础，如直接为楼内大客户提供专线等需求；传输媒质，光纤无干扰、无辐射；通信系统，带宽不受限（>1000M）、距离不受限（>20km）；终端设备的管理维护能力等技术方面战略战术方面业务经营方面两个前提：技术成熟、成本可行发展FTTP（光纤到驻地）的必要性提供与现有ADSL/LAN宽带接入方式差异化的服务；注重等重EXFOPPM-350B光纤熔接器。用于FTTH的光缆：主干光缆、接入线光缆、引入线光缆、室内光缆；用于FTTH的器件：光收发模块、光分路器、光连接器、光缆集中布线设备、光缆分线箱、光缆终端箱、接头盒；ATM-PON:在欧洲取得了较好的商用效果；EPON:标准即将通过，设备已经广泛应用；G-PON:ITU-TG984.1/2/4系列标准（2003~2004）；设备成熟程度配套设施维护仪表技术成熟程度评估技术已经成熟，具备商用试点条件EXFOPPM-350B用于FTTH的光缆：主干光缆、接FTTP的发展预测一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTTH共存；其中短时间内ADSL将持续占主流（固网运营商），但FTTB+LAN，FTTH市场容量将大量增加；在小区宽带接入方面，驻地运营商，新兴运营商将首选FTTB+LAN或FTTH方式组网；FTTH网络将为用户提供更加丰富的业务，满足不同用户需求。FTTP的发展预测一定时间内ADSL、FTTB+LAN、FTFTTx系统FTTx系统的基本组成：光线路终端（OLT，局端设备）光分配网（ODN，包含光分路器、光纤光缆及光缆分线盒、光缆交接箱等一系列无源器件）光网络单元（ONU/ONT）FTTx系统FTTx系统的基本组成：OLT功能模块示意图OLT功能模块示意图ONU功能模块示意图ONU功能模块示意图FTTx的实现技术FTTx主要包括有源与无源两种技术，当前两种技术的市场份额相当无源光网络PON逐渐成为FTTx的主要实现技术，包含A/BPON、EPON、GPON等传统的P2P光纤接入系统采用媒质转换器（MC），应用比较普遍；新的P2P标准定义了光接口、OAM等内容，改善了传统MC方式存在的缺陷FTTx的实现技术FTTx主要包括有源与无源两种技术，当前两无源光网络（PON）系统原理－1(a)PON系统中的上行方向工作原理上行工作波长范围:1260-1360nm上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制－－TDMA的接入机制无源光网络（PON）系统原理－1(a)PON系统中的上行方向无源光网络（PON）系统原理－2下行工作波长范围:1480-1500nm下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据(b)PON系统中的下行方向工作原理无源光网络（PON）系统原理－2下行工作波长范围:1480-PON技术体制BPON业务适配复杂，业务提供能力有限，传送速率不高，成本较高，IP业务映射效率低等原因，已经被舍弃，不宜再采用；EPON技术由IEEE标准化。其核心是在保留传统以太网体系结构基础上定义了一种新的应用于PON系统的物理层（主要是光接口）规范、一种新的MAC多点控制层协议（MPCP），以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入、一种运行维护和管理（OAM）机制。GPON由FSAN/ITU标准化（G.984）。其目标是形成传输速率更高、更大分路比、能高效承载多种业务并具有更强大的OAM功能的宽带PON技术。GPON引入了一个全新的传输汇聚（TC）子层，并规定TC子层可以采用ATM和GEM两种封装方式。采用了125us的帧长及定时机制，将各种业务载荷（包括TDM和分组）都通过GFP封装入定长帧中，可以较容易的支持TDM和话音业务，并通过带宽指针（pointers）为每一个ONU动态分配上行带宽。EPON和GPON已成为近期研究的热点。PON技术体制BPON业务适配复杂，业务提供能力有限，传送速PONvs.点到点光纤以太网无源光网络PON：点到多点的树形-分支结构局端设备和用户端设备之间为全无源结构可以节约主干光纤和局端设备的光接口可扩展性好，便于维护管理

SplitterFiberCOBusiness/ResidenceP2P光纤以太网：点到点结构局端设备和用户端设备之间采用独立的一对或者一根光纤，用户独享，保密性好，局端和用户端各需要1个光收发器业务透明性好，带宽高，每个用户的上下行带宽都可以达到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。消耗较多的主干光纤PONvs.点到点光纤以太网无源光网络PON：SplitPONvs.点到点光纤以太网基于MC的点到点技术的两种使用方式：点到点以太接入N根光纤，2N个光收发器管理独立小区交换机接入只需铺设1或2根光纤到小区2N+2个光收发器设备占用局端机房空间小在传输过程中需要有源设备设备分级管理PON的接入方式：只需铺设1或2根光纤到小区需N+1个光收发器设备占用局端机房空间最小传输中不需有源设备设备集中管理局端用户局端用户小区交换机以32个结点为例32/64根光纤64个收发器P2PP2P1/2根光纤66个收发器局端用户分光器P2MP1根光纤33个收发器PONvs.点到点光纤以太网基于MC的点到点技术的两种使PONvs.点到点光纤以太网无源分光器ONUONUIP数据网光电收发器OLTONUIP数据网MC接入PON接入PSTNCATV100M带宽xG带宽收发器运维盲点、故障率高无源网络，无需维护单一业务全业务PONvs.点到点光纤以太网无源分光器ONUONUIP数内容提要FTTH技术EPON技术内容提要FTTH技术EPON是当前最合理的FTTH选择成本低，速率高，多业务能力强；业界已经有较为丰富和成熟的产品可选择；EPON是当前最合理的FTTH选择成本低，速率高，多业务能力分路器尾纤型连接器型熔融拉锥型＆平面波导型分路器尾纤型连接器型熔融拉锥型＆平面波导型December22两种常见的分路器熔锥型分路器优点：技术成熟，成本低。分光比可以根据需要制作，可制作不等分分路器。缺点：损耗对光波长敏感。均匀性较差，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离。插入损耗随温度变化变化量大（TDL）多路分路器（如1×16、1×32）体积比较大，可靠性也会降低，安装空间受到限制。平面光波导功率分路器（PLC）优点：损耗对传输光波长不敏感。分光均匀。结构紧凑，体积小。单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。缺点：器件制作工艺复杂，技术门槛较高。相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

December22两种常见的分路器熔锥型分路器平面光波导December22两种分路器的比较December22两种分路器的比较December22EPON关键技术——多LLID及ONU的授权什么是多LLID技术每个ONU分配一个以上的LLID，将一个物理ONU划分为多个逻辑ONU使用，可以实现按端口甚至按业务区分服务质量的能力为什么采用多LLID在EPON的工作范围内，所有业务调度和管理都是以LLID为依据的，其它的标记（如802.1ptag）并不能被识别和处理标准中对多LLID技术的规定国标送审稿（2005.5.26）B.1.2——“每个ONU至少支持一个LLID”多LLID在什么场合有用在单纯提供数据业务的FTTH应用场合，多LLID确实没有明显的作用大多数场合的FTTH需要提供包括语音、数据、视频等多种业务，此时，多LLID将显示出极大的技术优势在FTTB的应用场合，多LLID将对不同用户的管理和控制提供直接的技术保障多LLID技术的兼容性可以实现兼容单LLID，不会对互通性造成影响December22EPON关键技术——多LLID及ONU小结——EPON的突出优势传输距离长传输距离最大20公里（与分路比有关）系统可靠性高无源光分路器（ODN）光纤实现了接入网带宽质的飞跃目前可以提供上下行对称的100Mb/s～1Gb/s的带宽将来可以升级到10Gb/s的带宽服务质量有保障OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS系统成本低EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源ODN放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源节约了近50％的光收发模块小结——EPON的突出优势传输距离长服务质量有保障产品现状－网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5006-06产品现状－网络拓扑AN5116-01AN5006-05AN5烽火通信FTTP总体解决方案烽火FTTP解决方案的突出优势：电信级架构，适应运营商对可靠性、运营管理等多方面的要求；全业务支持：全面支持数据、视频、语音以及TDM等多种业务，一线部署，扩展无忧丰富的ONU种类满足不同的用户需求烽火通信FTTP总体解决方案烽火FTTP解决方案的突出优势：AN5116系列局端（OLT）设备14U子框，全千兆背板（96G）中板结构，双面插卡设备正面共有20个槽位，2个核心交换盘位（主备）＋16个EPON接口盘槽位+2个语音处理盘槽位单板具有2个PON接口，可接入64个ONU/用户；单框可接入1024个ONU/用户融合的多业务平台，除EPON外，还支持各种DSL板卡以及窄带业务板卡的任意混插AN5116-03AN5116-0219英寸1U小型结构；满配置可以连接2×32=64个ONU（用户）；接口：2个GE上联接口（光/电可选）；2个FE/GE自适应级联接口（电口）；2个PON接口；～220V和－48V供电方式可选AN5116系列局端（OLT）设备14U子框，全千兆背板（9武汉电信紫菘FTTH工程——一揽子解决方案采用烽火通信的FTTH全面解决方案；设备：AN5116-01、AN5006-05、EDFA、小8M；器件：WDM、OBD；光缆：主干、引入、接入光缆/光纤；配套：ODF、室外光交、FTTH终端盒。三网融合、按需提供；提供普通电话、传真、宽带上网、CATV、数字电视、IPTV等业务；根据用户需求，开通相应业务。工程与商业模式的摸索改造老住宅区的施工经验；探询可行的FTTH商业模式。武汉电信紫菘FTTH工程——一揽子解决方案采用烽火通信的FT武汉电信紫菘FTTH工程——工程现场小区交接箱——置于绿化带，内置分路器小区交接箱内部视图楼道光缆引接楼道交接箱用户终端盒（内置ONU）用户终端盒内部光分路器武汉电信紫菘FTTH工程——工程现场小区交接箱——置于绿化带EPON基本特点PON的基本特点OLT与ONU之间信号传输基于IEEE802.3以太网帧采用8B/10B的线路编码，数据速率为上下行对称1Gbps,线路比特率为上下行对称1.25GbpsP2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件。以MAC控制子层的MPCP机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构分光比1：32支持A、B类ODN网络Attenuationrange(ITU-TRec.G.982)dBClassA:5-20、ClassB:10-25、ClassC:15-30EPON基本特点PON的基本特点AttenuationraEPON分层结构参考模型（a）分层结构参考模型(b)分层结构参考模型细化EPON分层结构参考模型（a）分层结构参考模型(b)分层结构EPON分层结构参考模型-层次MACClient(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子层则负责有关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(MediumAccessControl,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；协调子层RS（ReconciliationSublayer）将MAC层的业务定义映射成GMII接口的信号。RS子层定义了EPON的前导码格式，它在原以太网前导码的基础上引入了逻辑链路标识（LLID）区分OLT与各个ONU的逻辑连接，并增加了对前导码的8位循环冗余校验（CRC8）；EPON分层结构参考模型-层次MACClient(媒体访问EPON分层结构参考模型-层次PCS（PhysicalCodingSublayer,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；PMA（PhysicalMediumAttachment,物理媒介接入子层），为PCS提供一种与媒介无关的方法，支持使用串行比特的物理媒介，发送部分把10位并行码转换为串行码流，发送到PMD层；接收部分把来自PMD层的串行数据，转换为10位并行数据。生成并接收线路上的信号；PMD（PhysicalMediumDependent,物理媒介相关）子层，为于最底层，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，以便能在光纤中传输。EPON分层结构参考模型-层次PCS（PhysicalCoEPON分层结构参考模型-层次接口GMII（GigabitMediumIndependentInterface,吉比特媒介无关接口），字节宽度的数据通道；TBI（TenBitInterface,十位接口），是10位宽度的数据通道；MDI（MediumDependentInterface,媒介相关接口），是串行比特的物理接口；EPON分层结构参考模型-层次接口GMII（Gigabit物理媒质相关（PMD）子层规定了1000BASE-PX10和1000BASE-PX20两种光模块：目前的PX10/20光模块分别可以达到1:32的分路比和10/20公里的传输距离；在物理层业务接口上，误码率小于等于10e-12。描述1000BASEPX10-U1000BASEPX10-D1000BASEPX20-U1000BASEPX20-D单位光纤类型B1.1,B1.3单模光纤光纤数目1标称发射波长1310149013101490nm发射方向上行下行上行下行最小范围（注1）0.5m～10km0.5m～20km最大通道插入损耗（注2）2019.52423.5dB最小通道插入损耗（注3）510dB注1：如果在链路上启用前向纠错，可获得较大的最小传输范围；也可以允许链路上有较高的通道插入损耗。注2：在标称发射波长处。注3：链路的差分插入损耗是通道最大插入损耗和最小插入损耗之差。物理媒质相关（PMD）子层规定了1000BASE-PX10和EPON的关键技术突发模式光收发器技术帧结构测距动态带宽分配（DBA）机制下行数据安全性技术业务QoS处理TDM业务的承载运行维护管理（OAM）功能的实现EPON的关键技术突发模式光收发器技术突发模式光收发器技术OLT光接收机的快速功率恢复要求OLT在每个接收时隙的开始处迅速调整0-1判决门限ONU光发射机的突发发射和关断为抑制自发散射噪声，要求ONU的激光器能够快速的冷却和回暖OLT光接收机的突发同步技术上行接收数据相位的突变要求OLT的接收机工作在突发模式接收状态OLT的接收机和ONU的发射器工作在突发模式突发模式光收发器技术OLT光接收机的快速功率恢复EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维护协议，以支持：RemoteFailureIndication（远端故障指示）RemoteLoopbak（远端环回）LinkMonitoring（链路监视）不支持功能和单条链路不相关的管理功能，比如保护倒换和设备管理业务提供和协商功能，比如带宽分配，速率适配和速度/双工协商等功能OAM数据的安全性保证和OAM实体的认证不在标准定义的范畴不支持设置/写远端MIB变量的能力特点OAM的实现和使能是可选的。提供一种实现OAM能力发现的机制。提供一种机构扩展机制使高层管理功能的应用成为可能EPON的OAM功能EPON系统定义了一种全新的运行管理和维EPON技术研究－MAC帧结构前导码7Bytes帧定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes前导码8BytesDA6BytesSA6Bytes长度/类型2Bytes数据46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8传统以太网MAC帧EPONMAC帧SLD:SLD指示LLID和CRC位置EPON技术研究－MAC帧结构前导码帧定界符DASA长度/类PCS子层对数据监测和前向纠错的扩展对IEEE802.3定义的PCS层的扩展，以支持在点对多点物理介质中的突发模式操作。突发模式操作：为了避免近端ONU的发射噪声造成远端ONU的信号衰减，ONU的激光器在信号发送间隔必须能够关闭。为了控制激光器，PCS必须进行扩展以便能根据信号状态产生tx_enable信号，在正确的时刻开/关激光器。标准定义了可选择的前向纠错机制（FEC），用于提高光连接可靠性和传输距离。1000BASE-X设备可使用自协商机制进行连接，但在1000BASE-PX的P2MP网络中，禁止使用自协商协议。FEC具有以下基本特性：保证帧格式符合1000BASE-XPCS；支持功能可选；向后兼容1000BASE-X设备；支持PCS子层10-12误码特性；支持FEC子层10-4误码特性。

PCS子层对数据监测和前向纠错的扩展对IEEE802.3MPCP协议的主要特点支持规范定义的点到点仿真（P2PE）；OLT支持多个LLID和MAC客户端；每个ONU至少支持一个LLID；支持单拷贝广播机制；支持动态带宽分配的灵活体系结构；使用32比特时间戳来发布定时信息；基于MAC控制的体系结构；对已发现设备进行测距来提高网络性能；进行连续测距以补偿往返时间的变化。MPCP协议的主要特点支持规范定义的点到点仿真（P2PE）；GATE（OLT发出）允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。REGISTER_REQ（ONU发出）在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER（OLT发出）在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK（ONU发出）在注册规程处理过程中表示注册确认。五种类型的MPCP帧MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制来协调数据的发送和接收；MPCP功能是基于专门的协议数据报文完成的，即MPCPDU；目前定义了5中MPCPDU：EPON的关键技术——MPCP控制帧GATE（OLT发出）五种类型的MPCP帧MPCP在OLT和通用MPCPDU目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为MAC控制组播地址，或者是MPCPDU的目的端口关联的单独MAC地址。源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和发送MPCPDU的端口相关联的单独的MAC地址。对于源于OLT端的MPCPDU，源地址可以是任意一个单独MAC的地址。Length/Type：MPCPDU都进行类型编码，并且承载MAC_Control_Type域值。Opcode：操作码指示所封装的特定MPCPDUTimestamp：在MPCPDU发送时刻，时间戳域传递localTime寄存器中的内容。该域长度为32比特，对16比特发送进行计数。时间戳计时步进值为16比特。Data/Reserved/PAD：这40个八位字节用于MPCPDU的有效载荷。当不使用这些字节时，在发送时填充为0，并在接收时忽略。FCS：该域为帧校验序列，一般由下层MAC产生。通用MPCPDU目的地址(DA)：MPCPDU中的DA为M选通（GATE）消息帧GATE消息的目的在于给ONU分配发送窗口，使得ONU可以进行发现消息的发送以及正常的数据发送。一个GATE消息可包括4个授权。为了将GATE消息作为MPCP从而使得OLT到ONU保持激活状态，授权的个数可以被设置为0。

选通（GATE）消息帧GATE消息的目的在于给ONU分配发REPORT消息帧报告(REPORT)消息有几个功能。每个报告消息中的时间戳用于计算RTT。ONU在每个报告消息中指明针对每个802.1Q优先级队列所需的上行带宽。报告消息用于保持ONU到OLT的激活状态。为了保持OLT端的链路，ONU将周期性地发布报告消息。OLT可以明确的请求一个报告消息。

REPORT消息帧报告(REPORT)消息有几个功能。REGISTER_REQ消息帧REGISTER_REQMPCPDU由某个未发现ONU的MAC控制实体产生。该MPCPDU被标记为广播类型的LLID。

值指示描述0保留接收时忽略1RegisterONU注册尝试2保留接收时忽略3DeregisterONU的重注册请求。相应的，解除分配的MAC并重新使用LLID。4-255保留接收时忽略REGISTER_REQMPCPDU的标志域REGISTER_REQ消息帧REGISTER_REQMREGISTER消息帧REGISTERMPCPDU由对应于所有ONU的MAC控制实体产生，并被标记为广播LLID。

值指示描述0保留接收时忽略1Register要求ONU进行重注册2Deregister请求解除端口分配并释放LLID，相应的也要解除MAC分配。3Ack请求重注册成功4Nack高层实体否定重注册请求5-255保留接收时忽略Flag域REGISTER消息帧REGISTERMPCPDU由对应REGISTER_ACK消息帧REGISTER_ACKMPCPDU由对应于某个激活的ONU的MAC控制实体产生，该MPCPDU被标记为单播类型的LLID。

值指示描述0Nack上层实体否定请求的重注册尝试1Ack重注册进程成功确认2-255保留接收时应忽略REGISTER_ACKMPCPDU的标志域

REGISTER_ACK消息帧REGISTER_ACKMMPCP发现过程－－ONU的发现、注册和认证OLT以一定间隔发送一个发现窗口（如1秒）。新上线的ONU可以利用这个窗口进行注册和认证，进而被OLT接纳。OLT基于MPCP消息中的timestamp字段进行测距OLT基于ONU的MAC地址进行ONU的认证MPCP发现过程－－ONU的发现、注册和认证OLT以一定间隔ONU完成注册后的MPCP协议交互ONU完成注册后，系统维持一个Keep-alive机制：OLT定期（最低50ms一次）发送Gate消息给ONU，ONU也定期（最低50ms一次）的发送Report消息给OLT；如果OLT在一定时间内没有收到ONU发来的任何MPCP消息，则认为该ONU的MPCP协议异常，将解注册（Deregister）该ONU；如果ONU在一定时间内没有收到OLT发来的任何MPCP消息，则认为与OLT之间的链路异常或者OLT的MPCP协议异常，也将自动解注册；MPCP协议基于MPCPDU中的timestamp进行动态测距，确保多个ONU上行TDMA的有序性ONU完成注册后的MPCP协议交互ONU完成注册后，系统维持MPCP发现过程进程由OLT发起，它周期性地产生合法的发现时间窗口(DiscoveryTimeWindows)，使OLT有机会检测到非在线的ONU。发现进程的下一步是OLT向新发现的ONU发送注册(Register)消息，该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步时间。OLT可以要求ONU重新执行发现进程并重新注册。同样，ONU也可以通知OLT请求注销，然后通过发现进程进行重注册。

MPCP发现过程进程由OLT发起，它周期性地产生合法的发现时测距OLT与各ONU间的环路时延不同：各ONU距OLT的光纤路径不同各ONU元器件的不一致性环境温度的变化和器件老化，环路延时也会发生不断的变化测距是保证PON系统内ONU上行方向不发生时隙冲突的基础测距包括静态测距和动态测距：静态测距：用在新的ONU安装调试阶段、停机的ON