双向有线数字电视网EPON技术及测试

一级标题,一级标题,二级标题, , , ,*, ,一级标题,二级标题, , , ,*,北京市海淀,区,区中关村,E,世界,C,座,965,EPON,技术及测试,融合型广播,机,机构双向互,动,动技术战略,供,供应商,北京松穹互,动,动信息技术,有,有限公司,PON,技术,PON,（,P,assive,O,ptical,N,etwork,）无源光,网,网络的定义,PON,是一种应用,于,于接入网，,局,局端设备（,OLT,）与多个用,户,户端设备（,ONU/ONT,）之间通过,无,无源的光缆,、,、光分,/,合路器等组,成,成的光分配,网,网（,ODN,）连接的网,络,络。,OLT,（,Optical Line Terminal,）光线路,终,终端,ONU,（,Optical NetworkUnit,）光网络,单,单元,ONT,（,Optical NetworkTerminal,）光网络,终,终端,ODN,（,Optical DistributionNetwork,）光分配,网,网,下行数据广,播,播发送，每,个,个,ONU,根据下行数,据,据的标识信,息,息接收属于,自,自己的数据,，,，丢弃其他,用,用户的数据,上行数据分,时,时发送，各,ONU,的发送时间,与,与长度由,OLT,集中控制,TDMA,的接入机制,PON的原,理,理信号,复,复用,PON,系统采用,WDM,技术，实现,单,单纤双向传,输,输（强制）,。,。,为了分离同,一,一根光纤上,多,多个用户的,来,来去方向的,信,信号，采用,以,以下两种复,用,用技术：,下行数据流,采,采用,TDM,技术,；,上行数据流,采,采用,TDMA,技术。,1490nm,1310nm,PON,基本原理,下,下行传输,下行数据广,播,播发送，每,个,个,ONU,根据下行数,据,据的标识信,息,息接收属于,自,自己的数据,，,，丢弃其他,用,用户的数据,下行数据的,安,安全？,PON,基本原理,上,上行传输,上行数据分,时,时发送，各ONU的发,送,送时间与长,度,度由OLT,集,集中控制,TDMA,的,的接入机制,上行数据的,同,同步？,EPON,技术,EPON,基本特点,OLT,与,ONU,之间信号传,输,输基于,IEEE802.3,以太网帧,传输线路速,率,率下,行,/,上行：,1,250,Mbit/s / 1,250,Mbit/s,以,MAC,控制子层的,MPCP（multipoint controlprotocol）,机制为基础,，,，,MPCP,通过消息、,状,状态机和定,时,时器来控制,访,访问,P2MP,的拓扑结构,P2P,仿真子层是,EPON/MPCP,协议中的关,键,键组件,逻辑分光比1：32（1：64）,支持,A、B,类,ODN,网络,Attenuation range (ITU-T Rec. G.982),dB,Class A: 5-20、Class B: 10-25、Class C: 15-30,OLT功能,模,模块示意图,ONU功能,模,模块示意图,EPON,的关键技术,突发模式光,收,收发器技术,帧结构,测距,动态带宽分,配,配（DBA,）,）机制,下行数据安,全,全性技术,业务QoS,处,处理,TDM业务,的,的承载,运行维护管,理,理（OAM,）,）功能的实,现,现,突发模式光,收,收发器技术,OLT,光接收机的,快,快速功率恢,复,复,要求,OLT,在每个接收,时,时隙的开始,处,处迅速调整0-1判决,门,门限,ONU,光发射机的,突,突发发射和,关,关断,为抑制自发,散,散射噪声，,要,要求,ONU,的激光器能,够,够快速的冷,却,却和回暖,OLT,光接收机的,突,突发同步技,术,术,上行接收数,据,据相位的突,变,变要求,OLT,的接收机工,作,作在突发模,式,式接收状态,OLT,的接收机和,ONU,的发射器工,作,作在突发模,式,式,EPON,协议栈,物理媒质,相,相关（PMD）子,层,层,描述,1000BASEPX10-U,1000BASEPX10-D,1000BASEPX20-U,1000BASEPX20-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,1310,1490,1310,1490,nm,发射方向,上行,下行,上行,下行,最小范围（注,1,）,0.5m,10km,0.5m,20km,最大通道插入损耗（注,2,）,20,19.5,24,23.5,dB,最小通道插入损耗（注,3,）,5,10,dB,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。,1000BASE-PX10,和,1000BASE-PX20,具有以下,基,基本特征,：,点到多点,的,的光纤传,输,输；,在单模光,纤,纤上，以,1000Mbps,速率，分,路,路比为,1:32,，传输距,离,离达到,10km,；,在单模光,纤,纤上，以,1000Mbps,速率，分,路,路比为,1:16,，传输距,离,离达到,20km,；,在物理层,业,业务接口,上,上，误码,率,率小于等,于,于,10-12,。,RS子层,对,对点到点,仿,仿真的扩,展,展,对,IEEE802.3,规范的,RS,子层的扩,展,展，以便,多,多种数据,链,链路层能,够,够使用统,一,一的物理,层,层接口。,系,系统具体,支,支持的,MAC,数仅仅受,实,实现手段,限,限制，但,在,在某一时,刻,刻只能有,唯,唯一的,MAC,能与,RS,子层连接,。,。,实现原理,：,：注册过,程,程完成后,，,，,MAC,层的,MODE,和,LLID,变量被赋,值,值，该,MAC,可以是,OLT,多个,MAC,中的一个,或,或,ONU,的唯一,MAC,。,LLID,和,MODE,用来标识,一,一个数据,包,包是由哪,个,个,MAC,发送和接,收,收。,OLT,的,PCS,工作模式,为,为单向模,式,式。,扩展后的,RS,子层数据,的,的前导码,由,由以下部,分,分构成：,SLD,（,LLID,定界符）,、,、,LLID,和,CRC8,。,SLD,用来定界,LLID,和,CRC8,，,LLID,域识别源,MAC,或目的,MAC,。,CRC8,用于校验,。,。,PCS子,层,层对数据,监,监测和前,向,向纠错的,扩,扩展,对,IEEE802.3,定义的,PCS,层的扩展,，,，以支持,在,在点对多,点,点物理介,质,质中的突,发,发模式操,作,作。,突发模式,操,操作：为,了,了避免近,端,端,ONU,的发射噪,声,声造成远,端,端,ONU,的信号衰,减,减，,ONU,的激光器,在,在信号发,送,送间隔必,须,须能够关,闭,闭。为了,控,控制激光,器,器，,PCS,必须进行,扩,扩展以便,能,能根据信,号,号状态产,生,生,tx_enable,信号，在,正,正确的时,刻,刻开,/,关激光器,。,。,标准定义,了,了可选择,的,的前向纠,错,错机制（,FEC,），用于,提,提高光连,接,接可靠性,和,和传输距,离,离。,1000BASE-X,设备可使,用,用自协商,机,机制进行,连,连接，但,在,在,1000BASE-PX,的,P2MP,网络中，,禁,禁止使用,自,自协商协,议,议。,FEC,具有以下,基,基本特性,：,：,保证帧格,式,式符合,1000BASE-X PCS,；,支持功能,可,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,。,。,采用光介,质,质的点到,多,多点以太,网,网络特征,支持规范,定,定义的点,到,到点仿真,（,（P2PE）；,OLT支,持,持多个LLID和MAC客,户,户端；,每个ONU至少支,持,持一个LLID；,支持单拷,贝,贝广播机,制,制；,支持动态,带,带宽分配,的,的灵活体,系,系结构；,使用32,比,比特时间,戳,戳来发布,定,定时信息,；,；,基于MAC控制的,体,体系结构,；,；,对已发现,设,设备进行,测,测距来提,高,高网络性,能,能；,进行连续,测,测距以补,偿,偿往返时,间,间的变化,。,。,EPON,的,的关键技,术,术MPCP控,制,制帧,GATE,（,OLT,发出）,允许接收,到,到,GATE,帧的,ONU,立即或者,在,在指定的,时,时间段发,送,送数据,REPORT,（,ONU,发出）,向,OLT,报告,ONU,的状态，,包,包括该,ONU,同步于哪,一,一个时间,戳,戳、以及,是,是否有数,据,据需要发,送,送。,REGISTER_REQ,（,ONU,发出）,在注册规,程,程处理过,程,程中请求,注,注册。,REGISTER,（,OLT,发出）,在注册规,程,程处理过,程,程中通知,ONU,已经识别,了,了注册请,求,求。,REGISTER_ACK,（,ONU,发出）,在注册规,程,程处理过,程,程中表示,注,注册确认,。,。,五种类型,的,的,MPCP,帧,MPCP,在,OLT,和,ONU,之间规定,了,了一种控,制,制机制来,协,协调数据,的,的发送和,接,接收,通用,MPCPDU,目的地址,(DA),：,MPCPDU,中的,DA,为,MAC,控制组播,地,地址，或,者,者是,MPCPDU,的目的端,口,口关联的,单,单独,MAC,地址,。,源地址,(SA),：,MPCPDU,中的,SA,是和发送,MPCPDU,的端口相,关,关联的单,独,独的,MAC,地址。对,于,于源于,OLT,端的,MPCPDU,，源地址,可,可以是任,意,意一个单,独,独,MAC,的地址。,Length/Type,：,MPCPDU,都进行类,型,型编码，,并,并且承载,MAC_Control_Type,域值。,Opcode,：,操作码指,示,示所封装,的,的特定,MPCPDU,Timestamp,：,在,MPCPDU,发送时刻,，,，时间戳,域,域传递,localTime,寄存器中,的,的内容。,该,该域长度,为,为,32,比特，对,16,比特发送,进,进行计数,。,。时间戳,计,计时步进,值,值为,16,比特。,Data/Reserved/PAD,：,这,40,个八位字,节,节用于,MPCPDU,的有效载,荷,荷。当不,使,使用这些,字,字节时，,在,在发送时,填,填充为,0,，并在接,收,收时忽略,。,。,FCS,：,该域为帧,校,校验序列,，,，一般由,下,下层,MAC,产生。,选通（GATE）,GATE,消息的目,的,的在于给,ONU,分配发送,窗,窗口，使,得,得,ONU,可以进行,发,发现消息,的,的发送以,及,及正常的,数,数据发送,。,。,一个,GATE,消息可包,括,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,状态，授,权,权的个数,可,可以被设,置,置为,0,。,REPORT,报告,(REPORT),消息有几,个,个功能。,每个报告,消,消息中的,时,时间戳用,于,于计算,RTT,。,ONU,在每个报,告,告消息中,指,指明针对,每,每个,802.1Q,优先级队,列,列所需的,上,上行带宽,。,。,报告消息,用,用于保持,ONU,到,OLT,的激活状,态,态。为了,保,保持,OLT,端的链路,，,，,ONU,将周期性,地,地发布报,告,告消息。,OLT,可以明确,的,的请求一,个,个报告消,息,息。,REGISTER_REQ,REGISTER_REQMPCPDU,由某个未,发,发现,ONU,的,MAC,控制实体,产,产生。该,MPCPDU,被标记为,广,广播类型,的,的,LLID,。,值,指示,描述,0,保留,接收时忽略,1,Register,ONU,注册尝试,2,保留,接收时忽略,3,Deregister,ONU,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,REGISTERMPCPDU,由对应于,所,所有,ONU,的,MAC,控制实体,产,产生，并,被,被标记为,广,广播,LLID,。,值,指示,描述,0,保留,接收时忽略,1,Register,要求,ONU,进行重注册,2,Deregister,请求解除端口分配并释放,LLID,，相应的也要解除,MAC,分配。,3,Ack,请求重注册成功,4,Nack,高层实体否定重注册请求,5-255,保留,接收时忽略,REGISTERMPCPDU,的标志域,REGISTER_ACK,REGISTER_ACKMPCPDU,由对应于,某,某个激活,的,的,ONU,的,MAC,控制实体,产,产生，该,MPCPDU,被标记为,单,单播类型,的,的,LLID,。,值,指示,描述,0,Nack,上层实体否定请求的重注册尝试,1,Ack,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,EPON,技术研究,下行帧,结,结构,前导码,7,Bytes,帧定界符,1,Bytes,DA,6,Bytes,SA,6,Bytes,长度/类型,2Bytes,数据,461500Bytes,填充,不定,FCS,4,Bytes,前导码,8,Bytes,DA,6,Bytes,SA,6,Bytes,长度/类,型,型,2Bytes,数据,461500Bytes,填充,不定,FCS,4,Bytes,55,55,SPD,55,55,LLID,LLID,CRC8,以太网,MAC,帧,EPONMAC,帧,SPD,:SPD,指示,LLID,和,CRC,位置,EPON,技术研究,上行帧,结,结构,行帧由突,发,发的以太,网,网帧,MPCP,上行控制,帧,帧物理,层,层的突发,开,开销组成,MPCP,发,发现过程,进程由,OLT,发起，它,周,周期性地,产,产生合法,的,的发现时,间,间窗口,(Discovery TimeWindows),，使,OLT,有机会检,测,测到非在,线,线的,ONU,。,发现进程,的,的下一步,是,是,OLT,向新发现,的,的,ONU,发送注册,(Register),消息，该,消,消息包含,ONU,的,LLID,以及,OLT,要求的同,步,步时间。,OLT,可以要求,ONU,重新执行,发,发现进程,并,并重新注,册,册。同样,，,，,ONU,也可以通,知,知,OLT,请求注销,，,，然后通,过,过发现进,程,程进行重,注,注册。,测距,OLT,与各,ONU,间的环路,时,时延不同,：,：,各,ONU,距,OLT,的光纤路,径,径不同,各,ONU,元器件的,不,不一致性,环境温度,的,的变化和,器,器件老化,，,，环路延,时,时也会发,生,生不断的,变,变化,测距包括,静,静态测距,和,和动态测,距,距：,静态测距,：,：用在新,的,的,ONU,安装调试,阶,阶段、停,机,机的,ONU,重新投入,运,运行时，,通,通过开窗,测,测距技术,获,获得往返,时,时延，并,对,对时延差,异,异进行补,偿,偿,动态测距,：,：应用于,系,系统运行,过,过程中，,通,通过检测,往,往返时延,的,的变化对,温,温度、光,电,电器件老,化,化等因素,的,的影响进,行,行补偿,测距要求,测距精度,高,高，一般,要,要求在全12,bit,内,测距过程,对,对运行中,的,的其它,ONU,的影响最,小,小，保证,运,运行业务,的,的,QOS,测距范围,大,大，即能,提,提供的均,衡,衡延时大,EPON,测距,OLT,ONU,t,0,OLT,本地时间=,t,0,OLT,本地时间=,t,2,MPCPDU,的时间戳域为,t,0,设置,ONU,本地时间=,t,0,ONU,本地时间=,t,1,MPCPDU,的时间戳域为,t,1,时间,时间,t,1,t,0,t,0,t,1,T,downstream,T,upstream,T,wait,T,response,RTT=T,downstream,+,T,upstream,= T,response,T,wait,=（t,2,-t,0,）-（t,1,-t,0,）= t,2-,t,1,动态带宽,分,分配（,DBA）,机制,相对于静,态,态带宽分,配,配（,SBA）,，,，DBA,是指实时,地,地（,ms,级）改变,PON,中各,ONU,上行带宽,的,的机制,优点：实,现,现高效的上行带宽,利,利用率和服务质量,保,保证,重点：,DBA,算法,具体要求,：,：,业务透明,低时延和,低,低时延抖,动,动,公平带宽,分,分配,健壮性好,实时性强,下行数据,的,的安全性,因为PON的多点,广,广播特性,，,，所有的,下,下行数据,都,都会被广,播,播到PON系统中,所,所有的ONU上。,如,如果有一,个,个匿名用,户,户将它的ONU接,收,收限制功,能,能去掉，,那,那么它就,可,可以监听,到,到所有用,户,户的下行,数,数据，这,在,在PON,系,系统中称,为,为“监听,威,威胁”,PON网,络,络的另一,个,个特点是,，,，网络中ONU不,可,可能监测,到,到其它ONU的上,行,行数据,在PON,上,上解决安,全,全性的措,施,施是ONU通过上,行,行信道传,送,送一些保,密,密信息（,如,如数据加,密,密密钥）,，,，OLT,使,使用该密,钥,钥对下行,信,信息加密,，,，因为其,它,它ONU,无,无法获知,该,该密钥，,接,接收到下,行,行广播数,据,据后，仍,然,然无法解,密,密获得原,始,始数据,下行数据,安,安全性,加密算法,：,：AES-128,加密机制,：,：每1秒,更,更新一次,密,密钥,Churning,为提高用,户,户数据的,保,保密性，,下,下行方向,应,应支持三,重,重搅动（Triple Churning）,功,功能。,系统针对,每,每个LLID的搅,动,动功能，,每,每个LLID有独,立,立的密钥,。,。,搅动由OLT提出,密,密钥更新,要,要求，ONU提供3字节搅,动,动密钥，OLT使,用,用此密钥,完,完成搅动,功,功能。,在启用搅,动,动功能后,，,，对所有,的,的数据帧,和,和OAM,帧,帧进行搅,动,动。,搅动密钥,是,是ONU,由,由上行用,户,户数据中,提,提取的3,字,字节数据,与,与3字节,随,随机数ExclusiveOR(XOR)异或相,加,加的结果,。,。这24,位,位码，分,别,别定义为（MSB）X1X8,P1P16(LSB),。,。,Churning-密钥更,新,新同步过,程,程,Triple Churning-,加,加密,三重搅动,采,采用,3,个级联的,搅,搅动器，,每,每个搅动,器,器均执行,上,上述规定,的,的单重搅,动,动操作，,每,每次搅动,使,使用的密,钥,钥不同。,第一级搅,动,动功能采,用,用原始的,24,比特密钥,（,（,X1-X8, P1- P16,）,第二级搅,动,动所采用,的,的密钥由,原,原始,24,比特密钥,右,右循环移,位,位一字节,后,后获得（,P9-P16,X1-X8, P1-P8,）,第三级搅,动,动所采用,的,的密钥由,将,将原始,24,比特密钥,右,右循环移,位,位二字节,时,时移获得,(P1-P16,X1-X8),。,Triple Churning-,解,解密,三重解搅,动,动的实现,为,为三重搅,动,动功能的,简,简单镜像,业务QoS处理,EPON,支持,IEEE802.1p,支持,IP TOS,队列调度,算,算法：,SP、WRR、SP+WRR,支持端口,限,限速,GPON,GPON,提供四种,服,服务质量,的,的传送业,务,务，按优,先,先级顺序,依,依次为：,fixed bandwidth（,固定带宽,）,）、,assuredbandwidth（,保证带宽,）,）、,non-assuredbandwidth（,非保,证,证带,宽,宽）,和,和,besteffortbandwidth（,尽力,而,而为,带,带宽,）,）。,定义,了,了5,中,中,T-CONT,类型,通过,OLT,与,ONU,之间,的,的信,息,息交,换,换，,OLT,获得,ONU,中,T-CONT,的种,类,类和,数,数量,，,，并,为,为其,分,分配,Alloc-ID,，,，,在,DBA（,动态,带,带宽,分,分配,）,）机,制,制的,控,控制,下,下，,实,实现,不,不同,T-CONT,的有,服,服务,质,质量,差,差异,的,的传,送,送。,EPON-业,务,务QoS,处,处理,与,与带,宽,宽控,制,制,交换板,PON,卡,EPON,EPON,TDM,业务处理,（网关）,GE,10/100M/GE,ONU,ONU,ONU,采用,IEEE802.1p,或,IPTOS,机制,，,，实,现,现业,务,务优,先,先级,区,区分,业务,拥,拥塞,发,发生,在,在交,换,换芯,片,片上,PON,系统,上,上下,行,行基,本,本不,会,会拥,塞,塞，,但,但须,进,进行,更,更精,确,确的,带,带宽,控,控制,和,和管,理,理,无连,接,接、,只,只能,简,简单,的,的控,制,制带,宽,宽（,根,根据,LLID,1个,ONU）,一个,PON,口相,当,当于,交,交换,芯,芯片,的,的一,个,个逻,辑,辑端,口,口,对,TDM,业务,的,的承,载,载,从,IEEE802.3,工作,组,组制,定,定,EPON,标准,的,的原,则,则来,看,看，,具,具体,的,的业,务,务封,装,装由,高,高层,协,协议,支,支持,，,，因,此,此，,对,对于,TDM,业务,在,在,EPON,中的,传,传送,，,，目前,由,由私,有,有协,议,议解,决,决（,如,如,PWE3,等）,需重,点,点解,决,决如,下,下问,题,题：,TDM,信号,与,与以,太,太网,之,之间,高,高效,合,合理,的,的适,配,配封,装,装；,TDM,信号,的,的严,格,格同,步,步定,时,时；,电路,业,业务,的,的,QoS,的保,证,证：,时,时延,、,、时,延,延抖,动,动,单拷,贝,贝广,播,播,充分,发,发挥,EPON,网络,点,点到,多,多点,结,结构,的,的特,点,点，,实,实现,在,在,EPON,系统,中,中高,效,效视,频,频组,播,播，,使,使同,一,一个,组,组播,组,组的,用,用户,共,共享,一,一条,流,流，,从,从而,提,提高,下,下行,带,带宽,的,的利,用,用率,。,。,光纤,保,保护,倒,倒换,：,：骨,干,干光,纤,纤冗,余,余,OLT,：采,用,用单,个,个,PON,端口,，,，,PON,口处,内,内置,12,光开,关,关，,由,由,OLT,检测,线,线路,状,状态,光分,路,路器,：,：使,用,用,1:N,光分,路,路器,；,；,ONU,：无,特,特殊,要,要求,。,。,光纤,保,保护,倒,倒换,：,：,OLTPON,口冗,余,余,OLT,：备,用,用的,OLTPON,端口,处,处于,冷,冷备,用,用状,态,态，,由,由,OLT,检测,线,线路,状,状态,、,、,OLTPON,端口,状,状态,，,，倒,换,换应,由,由,OLT,完成,。,。,光分,路,路器,：,：使,用,用,2:N,光分,路,路器,；,；,ONU,：无,特,特殊,要,要求,。,。,光纤,保,保护,倒,倒换,：,：全,保,保护,OLT,：主,、,、备,用,用的,OLTPON,端口,均,均处,于,于工,作,作状,态,态；,光分,路,路器,：,：使,用,用,2,个,1:N,光分,路,路器,；,；,ONU,：在,PON,端口,前,前内,置,置光,开,开关,装,装置,，,，由,ONU,检测,线,线路,状,状态,，,，并,决,决定,决,决定,主,主用,线,线路,，,，倒,换,换应,由,由,ONU,完成,。,。,运行,维,维护,管,管理,（,（OAM,）,）功,能,能,不需,要,要人,工,工干,预,预，PON系,统,统自,动,动完,成,成对,新,新ONU,的,的发,现,现和,注,注册,（,（包,括,括初,始,始测,距,距）,在系,统,统开,通,通运,行,行后,，,，随,业,业务,发,发展,需,需要,增,增加,新,新ONU,，,，或,故,故障,修,修复,后,后的ONU要,重,重新,加,加入,到,到系,统,统，,都,都要,求,求这,些,些ONU,能,能够,自,自动,地,地加,入,入而,不,不影,响,响正,常,常工,作,作的ONU,在线,的,的性,能,能监,测,测、,各,各种,故,故障,告,告警,和,和远,端,端故,障,障指,示,示、,远,远端,近,近端,环,环回,等,等,OLT对ONU进,行,行远,程,程管,理,理的,交,交互,通,通道,及,及通,信,信协,议,议，,要,要求,有,有一,定,定的,开,开放,性,性和,扩,扩展,性,性,EPON,OAM,功能,支持,功,功能,：,：,RemoteFailureIndication（,远端,故,故障,指,指示,）,）,RemoteLoopbak,（,（,远端,环,环回,）,）,LinkMonitoring（,链路,监,监视,）,）,不支,持,持功,能,能,和单,条,条链,路,路不,相,相关,的,的管,理,理功,能,能，,比,比如,保,保护,倒,倒换,和,和设,备,备管,理,理,业务,提,提供,和,和协,商,商功,能,能，,比,比如,带,带宽,分,分配,，,，速,率,率适,配,配和,速,速度/双,工,工协,商,商等,功,功能,OAM,数据,的,的安,全,全性,保,保证,和,和,OAM,实体,的,的认,证,证不,在,在标,准,准定,义,义的,范,范畴,不支,持,持设,置,置/,写,写远,端,端,MIB,变量,的,的能,力,力,特点,OAM,的实,现,现和,使,使能,是,是可,选,选的,。,。,提供,一,一种,实,实现,OAM,能力,发,发现,的,的机,制,制。,提供,一,一种,扩,扩展,机,机制,使,使高,层,层管,理,理功,能,能的,应,应用,成,成为,可,可能,EPON,技,技术,特,特点,总,总结,与以,太,太网,系,系列,标,标准,兼,兼容,适合,承,承载,基,基于,以,以太,网,网的,业,业务,以太,网,网技,术,术成,熟,熟且,已,已大,规,规模,应,应用,，,，设,备,备成,本,本低,实现,电,电信,级,级可,运,运营,的,的应,用,用，,需,需解,决,决,ONU,的互,通,通和,可,可管,理,理问,题,题，,包,包括,如,如下,技,技术,细,细节,：,：,对,TDM,业务,承,承载,方,方式,的,的标,准,准化,动态,带,带宽,分,分配,（,（,DBA）,机制,的,的标,准,准化,下行,带,带宽,分,分配,和,和控,制,制机,制,制的,完,完善,下行,数,数据,加,加密,算,算法,与,与密,钥,钥交,换,换机,制,制的,标,标准,化,化,OAM,功能,的,的进,一,一步,扩,扩充,以,以满,足,足运,营,营商,需,需求,EPON,设备,、,、试,验,验网,测,测试,EPON,系,系统,参,参考,模,模型,TP1,：,PMA,子层,与,与,PMD,子层,下,下行,差,差分,信,信号,测,测试,点,点,TP4,：,PMA,子层,与,与,PMD,子层,上,上行,差,差分,信,信号,测,测试,点,点,TP2,：发,送,送参,考,考点,，,，所有,发,发射,机,机性,能,能和,参,参数,的,的测,量,量和,测,测试,均,均在,此,此进,行,行,TP3,：接,收,收参,考,考点,，,，所有,接,接收,机,机性,能,能和,参,参数,的,的测,量,量和,测,测试,均,均在,此,此进,行,行,PMD,业务,接,接口,测,测试,点,点,主要,测,测试,项,项目,ODN,测试,设备,光,光接,口,口测,试,试,系统,功,功能,测,测试,测距,与,与激,活,活测,试,试,以太,网,网业,务,务基,本,本测,试,试,组播,测,测试,VLAN,功能,测,测试,QoS,测试,带宽,控,控制,测,测试,环回,功,功能,冗余,保,保护,测,测试,PON,系统,业,业务,传,传送,性,性能,测,测试,多模,光,光纤,验,验证,网络,管,管理,系,系统,测,测试,光万用表,光分路器,ODN,光万用表,ODN测,试,试,分光,器,器插,损,损,4.0log2N,差分,通,通路,损,损耗,50dBm,分光,器,器方,向,向性,55dBm,最大,光,光通,路,路,代,价,价,1.3dBm,传,输,输,能,能,力,力,测,测,试,试,最,大,大,光,光,纤,纤,传,传,输,输,距,距,离,离,:,10km/20km,最,大,大,支,支,持,持,的,的,分,分,光,光,比,比,:,1:32,光,接,接,口,口,测,测,试,试,-,突,发,发,模,模,式,式,光,光,收,收,发,发,器,器,OLT,的,接,接,收,收,机,机,和,和,ONU,的,发,发,射,射,器,器,工,工,作,作,在,在,突,突,发,发,模,模,式,式,OLT,光,接,接,收,收,机,机,的,的,快,快,速,速,功,功,率,率,恢,恢,复,复,要,求,求,OLT,在,每,每,个,个,接,接,收,收,时,时,隙,隙,的,的,开,开,始,始,处,处,迅,迅,速,速,调,调,整,整,0-1,判,决,决,门,门,限,限,ONU,光,发,发,射,射,机,机,的,的,突,突,发,发,发,发,射,射,和,和,关,关,断,断,为,抑,抑,制,制,自,自,发,发,散,散,射,射,噪,噪,声,声,，,，,要,要,求,求,ONU,的,激,激,光,光,器,器,能,能,够,够,快,快,速,速,的,的,冷,冷,却,却,和,和,回,回,暖,暖,OLT,光,接,接,收,收,机,机,的,的,突,突,发,发,同,同,步,步,技,技,术,术,上,行,行,接,接,收,收,数,数,据,据,相,相,位,位,的,的,突,突,变,变,要,要,求,求,OLT,的,接,接,收,收,机,机,工,工,作,作,在,在,突,突,发,发,模,模,式,式,接,接,收,收,状,状,态,态,光,接,接,口,口,测,测,试,试,-,功,率,率,指,指,标,标,光功率预算,主干光路,每公里光衰减约为,0.25 0.4 dB,Half,Half,每经过,1:2,分光，光功率衰减,10log(0.5)=3 dB,1:32,对于,20km,传输距离，按,1:32,分光，光功率衰减约为,P,Loss,=20*0.3+10log(1/32)21dB,发,光,光,模,模,块,块,发,发,送,送,光,光,功,功,率,率,和,和,收,收,光,光,模,模,块,块,接,接,收,收,灵,灵,敏,敏,度,度,OLTPON,口,：,：,发,送,送,光,光,功,功,率,率,：,：,PX10,：,-3+2dBmPX20,：,+2+7dBm,接,收,收,灵,灵,敏,敏,度,度,：,：,-24dBm,ONUPON,口,：,：,发,送,送,光,光,功,功,率,率,：,：,-1+4dBm,接,收,收,灵,灵,敏,敏,度,度,：,：,-27dBm,设,备,备,光,光,接,接,口,口,测,测,试,试,-,其,他,他,光,光,指,指,标,标,MLM,激,光,光,器,器,均,方,方,根,根,谱,谱,宽,宽,3.5nm,OLTPON,口,：,：,发,射,射,机,机,中,中,心,心,波,波,长,长,1480nm1500nm,-20dB,谱,宽,宽,1nm,最,小,小,边,边,模,模,抑,抑,制,制,比,比,30dB,发,送,送,眼,眼,图,图,X1,X2,Y1,Y2,Y3,满,足,足,0.22,0.375,0.20,0.20,0.30,消,光,光,比,比,6dB,接,收,收,机,机,过,过,载,载,光,光,功,功,率,率,-3dBm,ONUPON,口,：,：,SLM,激,光,光,器,器,发,射,射,机,机,中,中,心,心,波,波,长,长,12601360nm,-20dB,谱,宽,宽,30dB,发,送,送,眼,眼,图,图,X1,X2,Y1,Y2,Y3,满,足,足,0.22,0.375,0.20,0.20,0.30,消,光,光,比,比,9dB,接,收,收,机,机,过,过,载,载,光,光,功,功,率,率,-3dBm,系,统,统,功,功,能,能,测,测,试,试-,测,测,距,距,技,技,术,术,Tx,Tx,Rx,Rx,OLT,ONU,T1,.,GATE,T1,.,T1,GATE,T2,T4,.,REPORT,T3,T4,.,REPORT,T5,RTT= T2-T1+T5-T3=T5-T4,（,T3-T2=T4-T1,）,OLT,在,时,时,隙,隙,T1,发,送,送,GATE,ONU,在,时,时,隙,隙,T2,收,到,到,GATE,，,把,把,本,本,地,地,计,计,数,数,器,器,设,设,为,为,T1,ONU,在,时,时,隙,隙,T3,发,送,送,REPORT,，,带,带,时,时,间,间,标,标,签,签,T4,OLT,在,时,时,隙,隙,T5,收,到,到,REPORT,OLT,与,各,各,ONU,间,的,的,环,环,路,路,时,时,延,延,不,不,同,同,：,：,各,ONU,距,OLT,的,光,光,纤,纤,路,路,径,径,不,不,同,同,各,ONU,元,器,器,件,件,的,的,不,不,一,一,致,致,性,性,环,境,境,温,温,度,度,的,的,变,变,化,化,和,和,器,器,件,件,老,老,化,化,，,，,环,环,路,路,延,延,时,时,也,也,会,会,发,发,生,生,不,不,断,断,的,的,变,变,化,化,系,统,统,功,功,能,能,测,测,试,试-,测,测,距,距,与,与,激,激,活,活,指,指,标,标,测,距,距,范,范,围,围,10km/20km,测,距,距,精,精,度,度,3m,动,态,态,测,测,距,距,能,能,力,力,不,影,影,响,响,其,其,他,他,ONU,业,务,务,单,ONU,激,活,活,时,时,间,间,5s,新,ONU,自,动,动,加,加,入,入,授,权,权,的,的,新,新,ONU,能,自,自,动,动,注,注,册,册,拒,绝,绝,非,非,授,授,权,权,的,的,用,用,户,户,接,接,入,入,掉,线,线,ONU,重,新,新,加,加,入,入,30s,系统功,能,能测试-以太,网,网业务,基,基本测,试,试,最大最,小,小帧长,度,度,异常包,检,检测,流量控,制,制,FE,端口自,动,动协商,以太网,帧,帧格式,MAC,地址动,态,态学习,MAC,地址学,习,习速度,MAC,地址静,态,态配置,MAC,地址过,滤,滤,MAC,地址老,化,化时间,MAC,地址表,容,容量,广播包,抑,抑制,生成树,（,（,STP,、,RSTP,）,数据网络性能,分析仪,被测设备,数据网络性能,分析仪,被测设备,1,2,3,系统功,能,能测试-组播,组成员,组成员,组成员,响应抑制,查询响应,定时查询和特定查询,加入和离开时主动报告,组播网络,堆积（,Accumulated,）,分发（,Distributed,）,组播容,量,量（,GroupCapacity,）,组加入,/,离开时,延,延（,GroupJoin/Leave Delay,）,转发延,迟,迟（,Forwarding Latency,）,系统功,能,能测试,-VLAN,测试项,：,：,VLAN ID,范围,VLAN,隔离的,实,实现,以太网,端,端口,VLAN Trunk,功能,Destination,Address,Source,Address,802.1Q,header,TPID,TCI,Length/,Type,Data,FCS,(CRC-32),6 byte,6 byte,4 byte,2 byte,46-1517 byte,4 byte,带有,802.1Q,标签的,以,以太网,帧,帧,802.1Q,标签头,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,TPID (Tag Protocol Identifier),Priority,cfi,VLAN ID,TCI (Tag Control Information),测试项,：,：,业务优,先,先级划,分,分,优先级,队,队列数,量,量,高优先,级,级业务,的,的保证,系统功,能,能测试-QoS,交换板,PON,卡,EPON,EPON,TDM,业务处理,（网关）,GE,10/100M/GE,ONU,ONU,ONU,采用,IEEE802.1p,或,IPTOS,机制，,实,实现业,务,务优先,级,级区分,支持,IEEE802.1p,支持,IPTOS,队列调,度,度算法,：,：,SP,、,WRR,、,SP+WRR,支持端,口,口限速,系统功,能,能测试-DBA,测试项,（,（上,/,下行）,带宽控,制,制机制,带宽控,制,制颗粒,带宽控,制,制精度,交换板,PON,卡,EPON,EPON,TDM,业务处理,（网关）,GE,10/100M/GE,ONU,ONU,ONU,业务拥塞发生在交换芯片上,PON,系统须进行更精确的带宽控制和管理,无连接,、,、只能,简,简单的,控,控制带,宽,宽（根,据,据,LLID1,个,ONU,）,一个,PON,口相当,于,于交换,芯,芯片的,一,一个逻,辑,辑,端,端口,由,REPORT,和,GATE,信息进,行,行带宽,控,控制,冗余保,护,护测试,主控单,元,元,电源单,元,元,OLT,电源模,块,块冗余,ONU,备用电,池,池,业务板,卡,卡插拔,线路保,护,护,PON,口,2,:,N,光分路器,ONU,1,PON,口,PON,口,ONU N,OLT,PON,口,2,:,N,光分路器,ONU,1,PON,口,PON,口,ONU N,OLT,PON,口,PON,口,(,主,),PON,口,(,备,),ONU,1,ONU N,OLT,PON,口,PON,口,1,:,N,光分路器,1,:,N,光分路器,PON,系,系统业,务,务传送,性,性能,系统吞,吐,吐量,FE-GE,（,ONU-OLT,）长时,间,间测试,单个,ONU,吞吐量,OLT,ONU1,ONU3,ONU2,网络分析仪,分,路,器,PON,系,系统承,载,载E1,业,业务性,能,能,无背景,流,流量时,，,，测试,以,以下性,能,能：,峰峰值,输,输出抖,动,动,时延,有双向,1000M,背景流,量,量时，,将,将,E1,业务设,置,置为最,高,高等级,业,业务，,测,测试以,上,上性能,。,。,使用,SDH,分析仪,，,，测试,24,小时，,记,记录是,否,否有误,码,码,输入最,大,大允许,频,频偏,输出抖,动,动容限,EPON系统,业,业务验,证,证,业务验,证,证,话音业,务,务,与软交,换,换对接,与,PSTN,对接（,通,通过,TG,）,业务,QoS,保证测,试,试,数据业,务,务,上网、,收,收发,email,、,FTP,、,BT,下载,视频业务,VoD,、,BTV,网管测试,通用功能验,证,证,故障管理,性能管理,配置管理,拓扑管理,配置数据管,理,理,网元配置管,理,理,安全管理,结合设备的,特,特点以及广,东,东电信对宽,带,带接入网管,理,理的要求，,研,研究制定了,完,完善的网络,管,管理测试方,案,案,端到端以太,网,网测试方法,OLT,ONU1,ONU3,ONU2,以太网测试仪表,分,路,器,以太网测试仪表,管理通道,业务通道,单模-多模,光,光纤混合测,试,试,1,、多模光纤,不,不超过,300m2,、,ONU,发光模块采,用,用,SLM,激光器,单拷贝组播,（,（,SCB,）,OLT,仪表,A:,单播,900M,单播：,900M,ONU,组,1,：,100M,分光器,B:,加入组,1,，,100M,C:,加入组,1,，,100M,OLT,仪表,A:,单播,900M,单播：,100M,ONU,组,1,：,100M,分光器,B:,加入组,1,，,100M,C:,加入组,2,，,100M,组,2,：,100M,EPON,互通关键技,术,术,互通含义及,其,其意义,EPON,互通的含义,在,IEEE802.3ah,范围内，不,同,同厂商的,OLT,与,ONU,设备互通,具体的就是,：,：,采用同一芯,片,片厂家的互,通,通：,A,厂家的,OLT,同,B,厂家的,ONU,互通,采用不同芯,片,片厂家的互,通,通：,A,厂家的,OLT,同,B,厂家的,ONU,互通,EPON,系统实现互,通,通的意义,降低设备的,制,制造成本；,增加竞争性,，,，形成供应,链,链的生态系,统,统；,便于大规模,推,推广，形成,规,规模经济；,便于优化业,务,务模式；,便于添加增,值,值业务；,网络的布线,成,成本降低（,一,一致性提高,）,）。,EPON,系统互通面,临,临的问题与,挑,挑战,应用模式不,同,同,设备用于不,同,同的业务模,式,式，如业务,种,种类不同，,QoS,提供能力不,同,同。,还有语音业,务,务提供、,TDM,专线承载、,保,保护、,ONU,认证等因素,。,。,系统结构的,不,不同,MPCP(,对,EPON,协议的理解,不,不同,),DBA/QOS,不同,ONU,认证的不同,专有的,OAM,的定义不同,加密算法的,选,选用,加密方法存,在,在不一致。,物理层中标,准,准中的选项,10,公里,/20,公里,FEC,的支持（有,开,开销,达不到线速,）,）,EPON,互通性的层,次,次,实现,EPON,系统设备层,次,次的业务及,管,管理的互通,分,分以下几个,层,层次,物理层互连,互,互通，是互,通,通的基础：,使用同一物,理,理编码及介,质,质,提供同一种,接,接口,传输协议层,互,互连互通，,需,需采用完全,符,符合,802.3ah-2004,定义的芯片,：,：,使用可以互,连,连的芯片，,或,或同一芯片,以太网业务,互,互通,不同厂商设,备,备管理互通,，,，即,OAM,或管理层协,议,议互通,使用能够互,通,通的控制协,议,议，或同一,种,种协议对网,络,络进行管理,，,，如,SNMP,、,Ethernet OAM,等,互通问题在,协,协议层次上,的,的体现,EPON,系统互通性,问,问题根源,IEEE802.3ah,协议的可选,项,项，如传输,距,距离、,FEC,等,IEEE802.3ah,协议的范围,有,有限，管理,和,和业务未规,范,范,IEEE802.3ah,协议发布晚,于,于芯片发布,不同芯片商,，,，不同系统,视,视图，不同,协,协议实现，,定,定义不同扩,展,展协议，芯,片,片兼容性问,题,题,不同设备商,，,，不同系统,视,视图，选用,不,不同芯片，,定,定义私有协,议,议，设备兼,容,容性问题,EPON,系统互通性,现,现状,OLT,设备兼容性,问,问题,系统主设备,，,，系统内的,协,协商机制或,控,控制机制，,OLT,设备兼容问,题,题不突出,IEEE802.3ah,协议不同版,本,本,私有协议，,如,如多,LLID,，扩展,OAM,协议，业务,在,在线配置，,VLAN,，等,上联业务接,口,口，可能导,致,致与运营商,网,网络的兼容,性,性问题,ONU,设备兼容性,问,问题,采用不同芯,片,片和私有协,议,议，物理互,连,连互通存在,问,问题,加密协议私,有,有，或受国,家,家进口管制,私有协议，,如,如多,LLID,，扩展,OAM,协议，,VLAN,，远程加载,，,，远程配置,，,，等,TDM,业务实现,，,，如,TDMoIP,，,TDMoEthernet,等,语音业务,实,实现，,TDM,，,VoIP,，等,EPON,系,系统的互,通,通性障碍,障碍或问题,评估,LLID,配置方式,动态分配，还是静态指定,影响网管视图和注册过程，影响明显,MAC,地址,一个,ONU,一个,MAC,地址，还是多个,MAC,地址,LLID,个数,一个,ONU,一个,LLID,还是多个,LLID,注册过程,单,LLID,注册，还是多,LLID,注册,DBA,算法,软件实现，动态升级，还是硬件固化,实现方式不一，影响,效率和带宽粒度，互通性影响不大,GATE,定义，两家可能存在差异,单版本，还是多版本兼容,协议版本不同，定义不同，影响物理互通,OAM,支持版本,单版本，还是多版本兼容,版本不一，内容不一，影响协议层互通,OAM,内容（包括环回，厂家信息查询等）,全部支持还是部分支持,私有扩展协议,EPON,系,系统的互,通,通性障碍,障碍或问题,互通性评估,802.1p,支持 ，还是通过与,LLID,配合支持,QoS,保证手段不一，带来协议和业务互通性问题,VLAN,方式,VLAN Stacking, VLAN,透传,认证方式,MAC,地址，用户名加密码认证，,802.1x,认证,认证方式不一，协议和管理层面无法互通,加密算法,AES128?,国家其他加密标准,?,安全性问题，多因素制约，物理层互通问题突出,终端网管定义,厂家自定义，无统一标准,网络管理无统一标准，管理层无法互通,可控组播业务实现,ONU,本地进行组播表项管理，还是,OLT,远程表项管理，厂家自定义,OAM,管理通道,私有协议，影响业务及其管理互通,话音业务实现,VoTDM,，,VoTDMoEthernet, VoIP,TDMoEthernet,无标准，自定义，影响互通；,VoIP,互通性有保证,EPON,系统的协,议,议分层以,及,及与,ISO/IECOSI,参考模型,之,之间的关,系,系,EPON,技术研究,数据帧,结,结构,前导码,7Bytes,帧定界符,1Bytes,DA,6Bytes,SA,6Bytes,长度,/,类型,2Bytes,数据,461500Bytes,填充,不定,FCS,4Bytes,前导码,8Bytes,DA,6Bytes,SA,6Bytes,长度,/,类型,2Bytes,数据,461500Bytes,填充,不定,FCS,4Bytes,55,55,SPD,55,55,LLID,LLID,CRC8,以太网,MAC,帧,EPONMAC,帧,SPD,:SPD,指示,LLID,和,CRC,位置,RS,子层互通,技,技术要求,具体格式,应,应符合IEEEStd802.3ah中Clause 65.1.3.2的,规,规定，对,于,于前导码,中,中的第4,、,、第5字,节,节，应作,为,为保留字,节,节。,对于接收,端,端，如果,接,接收到的,以,以太网帧,前,前导码中,第,第4、第5字节为,非,非“0x55”的,值,值或其值,为,为OLT,无,无法识别,，,，应做忽,略,略处理。,在EPON系统中,，,，要求帧,起,起始定界,符,符SPD,必,必须位于,偶,偶字节位,置,置。,EPON,系,系统应该,支,支持前向,纠,纠错（FEC）功,能,能，且FEC功能,可,可配置。,MPCP,控,控制帧,GATE,（,OLT,发出）,允许接收,到,到,GATE,帧的,ONU,立即或者,在,在指定的,时,时间段发,送,送数据,REPORT,（,ONU,发出）,向,OLT,报告,ONU,的状态，,包,包括该,ONU,同步于哪,一,一个时间,戳,戳、以及,是,是否有数,据,据需要发,送,送。,REGISTER_REQ,（,ONU,发出）,在注册规,程,程处理过,程,程中请求,注,注册。,REGISTER,（,O