EPON关键技术及实现原理.ppt

1、2007-00-00、EPON键技术与实现原理、烽火通信科技株式会社2008年2月、内容提要、FTTH技术EPON技术、FTTx系统、FTTx系统的基本构成：光线路终端(OLT、局侧设备)光分离器、光缆及光缆光网络单元(ONU/ONT )、OLT功能模块示意图、ONU功能模块示意图、FTTx实现技术、FTTx主要包括有源和无源两种技术，目前有两种技术市场份额的新P2P标准定义OAM等内容，改善以往的MC方式中存在的缺陷，实现无源光网络(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上行数据时分发送、各onn无源光网络(PON ) 下行动作波

2、长范围：1480-1500nm下行数据广播发送，各ONU根据下行数据的识别信息来接收属于自己的数据，并丢弃其他用户的数据；(b )在PON系统中的下行方向动作原理、PON技术体制、bpp EPON技术根据IEEE进行标准化其核心是在保持传统的以太网体系结构的基础上，定义应用于新PON系统的物理层(主要是光接口)规格、新的MAC多点控制层协议(MPCP )，作为点对点无源光网络的以太网GPON在FSAN/ITU中被标准化(G.984 )。 其目标是形成一种传输速率更高、路径比更大、高效地主机多个服务并且具有更强大OAM功能的宽带PON技术。 GPON引入了新的传输转换(TC )子层，规定TC子层

3、可以采用ATM和GEM两种封装方式。 125us的帧长度和定时机制可以用于将各种业务负载(包括TDM和分组)封装到GFP中的固定长度帧中，以便容易地支持TDM和语音业务，并且通过带宽指针向各个ONU动态地传输EPON和GPON成为了最近研究的热点。 PON vs .点对点光纤以太网、无源光网络PON :点树-分支结构站侧设备和客户机设备之间为全无源结构，能够节约主干光纤和站侧设备的光接口的扩展性， 易于维护管理的P2P光纤以太网：在点对点结构站端设备和客户端设备之间采用独立的一对或一根光纤，用户自己享有，机密性好，站端和客户端各一个光收发器业务的透明性好，带宽高消费的主干光纤、PON vs .

4、点对点光纤以太网、基于MC的点对点技术的两种使用方式：点对点以太网接入n根光纤，2N个光收发管理独立小区交换机接入， 仅在1根或2根小区敷设光纤，2N个光收发机设备占有站室空间就小，传送中需要有源设备等级管理PON的接入方式：仅在1根或2根小区敷设光纤，N 1个光收发机设备占有站室空间在最小传送中不需要有源设备集中管理，32/64根光纤64个收发器，P2P，P2P， 1/2根光纤66个收发机、PON vs .点对点光纤以太网、FTTH技术EPON技术、EPON基本特征， PON基本特征OLT和ONU间的信号传输基于IEEE 802.3以太网帧，采用8B/10B的线路编码，数据率为上下对称1Gb

5、ps，线路比特率为上下对称1.25Gbps P2P模拟子层是EPON/MPCP协议基于MAC控制子层的MPCP机制，MPCP控制通过消息、状态机和计时器访问P2MP的拓扑光谱比1:32，以支持a类、b类ODN网络，并且在EPON分层结构参考模型(如分层结构参考模型细分，EPON OAM子层负责EPON网络运输维的功能MAC控制子层：负责ONU的访问控制，通过MAC控制帧完成ONU的初始化、测距和动态频带分配，申请/授权(r 该机制被采用、并执行MPCP (多点控制协议)、MPCP的主要功能的中间接入控制(MAC )子层：将由上层通信所发送的数据封装至以太网帧结构中、以确定数据的发送和接收方式的

6、协作子层RS (上层RS )； RS子层定义EPON前导符格式，所述EPON前导符基于以太网前导符在其上引入逻辑链路标识符(LLID )来区分OLT和各个ONU的逻辑连接，并且添加8位循环冗馀校验(CRC8)对前导符。 另外，EPON层级参考模型层级、物理编码子层(PCS )子层、PCS对从GMII发送来的数据进行编码/解码(8B/10B )，并且适用于在物理介质上的传输。 物理媒体附属(PMA )提供PCS独立于媒体的方法，支持使用串行位的物理媒体，且发射器将10位残奥层级代码转换为串行码流，并向PMD层传送。 接收器将来自PMD层的串行数据转换为10位残奥电平数据。 生成并接收线路上的信号

7、的物理中介从属(PMD )子层是最低层，其主要用于光纤连接、电-光转换等。 PMD为电/光收发器，可将输入的电压变化状态变为光波或光脉冲，从而传输光纤。 EPON分层参考模型分层接口、千兆媒体无关接口(gmii )和字节宽度数据通道。 TBI (ten bit接口)是10位宽的数据通道。 中从属接口(MDI )是串行位物理接口。 物理介质相关(PMD )子层规定了两种光模块，1000BASE-PX10和1000BASE-PX20 :当前的PX10/20光模块可以分别实现1:32分支比和10/20公里的传输距离的物理层服务接口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

8、 )机制下行数据安全技术服务QoS处理实现TDM服务的承载运行维护管理(OAM )功能， 突发模式光收发器技术OLT光接收机的高速功率恢复需要使得OLT在每个接收时隙的开始处快速地调整0-1判定阈值ONU光发射机的突发发射和关断来抑制自发散射噪声。 ONU的激光要求迅速的冷却和变暖的OLT光接收机的突发同步技术上行接收数据相位的突发变更请求OLT的接收机突发模式接收状态OLT的接收机和ONU的发送机在突发模式下工作，EPON的OAM功能，EPON系统新的运行管理和维护原理受支持：远程环回链路监视与功能和独立链路无关的管理功能(交换和设备管理服务的提供和协商) 速率匹配和速度/双重协商等功能OA

9、M数据的安全性保证和OAM实体的认证不属于标准定义的范畴，设定/写入远程MIB变量的能力特性OAM的实现和使能是可选的。 提供实现OAM能力发现的机制。EPON技术通过提供机制扩展机制来实现上层管理功能的应用，包括MAC帧结构、前导8字节、da 6字节、sa 6字节、长度/类型2字节、数据461500字节、填充不定义、 研究FCS 4Bytes的突发模式动作： ONU的激光必须在信号发送间隔中断，以便避免由近端ONU的放射噪声引起的远端ONU的信号衰减。 为了控制激光器，PCS应当根据信号生成tx_enable信号并且将其扩展为在正确时机可接通/关断。 标准定义了可选择的前向纠错机制(FEC

10、)，以提高光连接的可靠性和传输距离。 1000BASE-X设备可以通过自我协商机制连接，但在1000BASE-PX的P2MP网络中禁止使用自我协商协议。 FEC具有以下基本特性：保证帧格式为1000BASE-X PCS； 支持功能选项支持向后兼容1000BASE-X设备PCS子层10-12的错误代码特性支持FEC子层10-4的错误代码特性。 支持MPCP协议的主要特性、规范定义的点对点模拟(P2PE )的OLT支持多个LLID和MAC客户端。 每个ONU至少支持一个LLID。 支持单复制广播机制分发定时信息的步骤使用支持动态带宽分配的灵活体系结构的32位时间戳来分发定时信息和测距基于MAC控制

11、的体系结构发现设备以改进网络性能补偿往返时间的改变另外，门(OLT发行)包括接收到门帧的ONU立即或在指定时间段发送数据的REPORT(ONU发行)许可OLT报告ONU的状态，并包含ONU与哪个时间戳同步以及需要发送的信息。 REGISTER_REQ (ONU发行)在注册规程的处理中要求注册。 REGISTER (OLT发行者)通知在注册规章的处理中ONU确认了注册请求。 REGISTER_ACK (ONU发行)表示在注册规程处理中注册确认。 另外，在五种MPCP帧，MPCP规定了用于协调OLT和ONU之间的数据发送和接收的控制机制的MPCP功能是基于专用协议数据消息而完成的，即，MPCPDU

12、； 当前，在第五示例中的MPCPDU :EPON的主要技术MPCP控制帧、通用MPCPDU、目的地址(DA):MPCPDU中的DA为MAC控制组播地址，或者与MPCPDU的目的地端口有关的单独的MAC地址已经定义。 来源地址(SA):MPCPDU的SA是与发送MPCPDU的端口相关联的单独MAC地址。 在从OLT侧发生MPCPDU的情况下，源地址可以是任何单独的MAC的地址。 长度/类型：所有MPC PDU都是类型编码的，并承载MAC_Control_Type域值。 Opcode :操作码表示时间戳字段在封装的特定mpcpdutimestamp:mpcpdu发送时间传递本地时间寄存器的内容。

13、该字段长度为32位，并且计数传输16位。 时间戳的校正时间步长值是16比特。 Data/Reserved/PAD :此40个八位组用于MPCPDU的有效负载。 如果不使用这些字节，则发送时嵌入0，接收时忽略。 FCS :这个域是帧检查序列，通常由下层MAC产生。 另外，门(GATE )消息帧和门消息的目的是将发送窗口分配给ONU，使得ONU能够发送发现消息和正常数据发送。 GATE消息可以包含四个许可证。 将门消息设定为MPCP，从OLT将ONU保持激活状态，因此许可数被设定为0。 报告消息框架和“报告”(REPORT )消息有几个功能。 每个报告消息的时间戳都用于RTT校正。 ONU在各报告

14、消息中指定各802.1Q优先队列所需的上行频带宽度。 报告消息用于维持从ONU到OLT的活动状态。 为了维持OLT侧的链接，各ONU定期发出报告消息。 OLT可以显式请求报告消息。 另外，注册器_ req消息帧、注册器_ req MPC PDU由在其中找不到ONU的MAC控制实体生成。 MPCPDU被标记为广播类型的LLID。 另外，注册器_ req MPC PDU的标志域、注册器消息帧和注册器MPC PDU由对应于所有ONU的MAC控制实体生成，并且被标记为广播LLID。另外，标记域、注册_ ack消息帧和注册_ ack MPC PDU由与被标记为单播类型LLID的活动ONU相对应的MAC控

15、制实体生成。 另外，REGISTER_ACK MPCPDU的标记域、MPCP发现进程ONU的发现、登记与认证、以及OLT以恒定间隔发送发现窗口(例如1秒)。 新成为在线的ONU利用这个窗口进行登录和认证，并被OLT接受。 OLT根据MPCP消息中的时间戳字段，测距OLT根据ONU的MAC地址进行ONU的认证，ONU完成注册后的MPCP协议相互作用，若ONU完成注册， 系统保持Keep-alive机制：在OLT定期(最少50ms次)发送门消息的OLT在一定时间内未从ONU接收到某些MPCP消息的情况下，将该ONU的MPCP协议视为异常，将该ONU视为异常在ONU在一定时间内没有接收到来自OLT的MPCP消息的情况下，与OLT之间的链接异常或OLT的MPCP协议