PON网络基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,同维电子,(,深圳,),有限公司,/,深圳市共进电子有限公司,PON,网络基础知识,2008,年,5,月,内容,Pon,的基本概念,Epon,网络的构架,Onu,的构架,光模块,测试项目介绍,内容,1.1 PON-Passive Optical Network,通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做,接入网,接入有多种方式,点对点（以太网）、铜线、,XDSL,、无线（,WLAN,）、,XPON,等,无源光网络（,PON,）一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术，它打破了传统的点到点解决方法，在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术,PON,自出现以来，已经过多年的发展，形成了,APON,、,BPON,、,GPON,、,EPON,等一系列概念、规范及产品序列,PON,作为一种,点到多点,的光网络，从源头到目的节点间都是通过无源器件完成的，包括光纤光缆、光分路器,/,耦合器、连接器和光放大器等等,1.2 PON,的发展历程,1982,年英国电信实验室发明,PON,（,Passive OpticalNetwork,）,1987,年在英国进行了早期试验,1993,年在德国电信在东德安装,PON,1998,年日本,NTT,开始安装,PON,1998,年国际电信联盟（,ITU,）公布,APON,标准：,ITU-T G.983,1999,年美国,Bellsouth,完成,400,户,PON,试验设备的安装测试,2003,年国际电信联盟（,ITU,）公布,GPON,标准：,ITU-T G.984,2000,年,IEEE,成立,EFM,研究组（,Ethernet in First Mile Study Group,）专门研究,EPON,标准,2004,年,IEEE,公布,EPON,标准：,IEEE Std 802.3ah-2004,国内在,1998,年就已开展,PON,模块的研发工作,在,OLT,到,ONU,下行方向采用,TDM(Time Division Multiplexing),方式，以广播方式送至每一个,ONU,。,OLT,的发送部分和,ONU,的接收部分都是连续工作方式,ONU,到,OLT,的上行信号的传输采用,TDMA(Time Division Multiple Access),技术。,OLT,的接收部分和,ONU,的发送部分都是突发模式工作,OLT,光接收机必须能够适应不同,ONU,信号的不同光功率，接收机需要有一个很大的动态范围，并设定门限，以最快的速度来判决；,OLT,光接收机必须能够迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的正确时钟，在上行信元到达,OLT,的前几个,bits,内实现快速突发比特同步,ONU,光发送机必须能够快速开,/,关；当发送机不发送时只能“泄漏”极小的光功率,比接收灵敏度低,10dB,1.3 PON,技术特点,2.1 EPON,系统参考模型,2.2 EPON,关键技术,测距,对,OLT,而言，各个不同的,ONU,到,O L T,的距离不相等；,OLT,与各,ONU,间的环路时延还会随时间和环境而变，因此会引起上行信元的碰撞。为防止碰撞，可通过实时测量每个,ONU,和,O L T,间的环路时延，,ONU,调解发送时延，插入相应的均衡时延,Td,，使所有,ONU,到,OLT,的逻辑距离相同。使得不同物理距离的,onu,所发的信号能在,OLT,上准确的复用在一起。,测距方法有扩频法、带外法和带内开窗法。按照测距时,ONU,上有、无业务，又分为静态测距和动态测距。,2.2 EPON,关键技术,动态带宽,上行信道中的带宽是根据,ONU,的需要，由,OLT,分配。各个,ONU,收集来自用户的信息并高速向,OLT,发送数据，不同的,ONU,发送的数据占用不同的时隙，提高上行带宽的利用率。根据不同用户的业务类型合理分配带宽。动态带宽分配,(DBA),算法是实时地改变各,ONU,上行带宽的机制。由于数据业务的带宽不确定性，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低；而,DBA,根据各,ONU,的业务情况动态分配带宽，使带宽利用率大幅度提高，同时系统可以根据用户优先级设置不同的服务等级,。,2.2 EPON,关键技术,突发信号同步,EPON,是一个网同步体系面需要实现,ONU,与,OLT,之间的快速同步。,OLT接收机必须迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bits内实现快速突发比特同步。,否则一旦发生,bit,错位或则相位突变，数据接收的错位就会导致数据严重丢包，甚至不断重传导致网络拥塞或瘫痪。,3.1 ONU,的构架,3.1 ONU,的构架,Optical transceiver,千兆光接口,Ethernet PHY 10/100/1000 M,的以太网接口（,UNI,）,Packet buffer extension ,外部数据队列的存储器,EEPROM ,存储系统的配置文件和,boot,参数,FLASH & SDRAM Memories ,供,CPU,使用的存储器,3.2 CPU,的构架,3.2 CPU,的构架,EPON Interface and MAC -,提供基于,EPON,连接收发数据所需的功能实现,Packet Processing Engine ,作为,EPON MAC,和,UNI MAC,间的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制,UNI ,产生到用户终端设备的,10/100/1000 Mbps以太网,接口,CPU Subsystem ,完成对该设备所有模块的配置；监控所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数器。,完成光电转换和电光转换，信号通过光模块实现传输媒介的转换。（光纤 铜线）,4.1,光模块作用,4.2,光模块封装,光模块的封装形式有：,19,，,SFF,，,SFP,，,GBIC,，,XENPAK,，,XFP,目前的,PON,模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（,SFF,，,SFP,）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议,MSA8472,SFF,封装,-,焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用,LC,接口,SFP,封装,-,热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境，多采用,LC,接头,4.3,光收发一体化模块构成,4.4,单纤双向光组件,-BOSA,BOSA,是将光源（,FP-LD,或,DFB-LD,），,PIN-TIA,，分光片，光纤等零部件用同轴耦合工艺全部集成于一体,4.4,光发射组件,-TOSA,消光比,(ER),的定义,:ER=P1/P0,其中,: P1,是,1,码的光功率值,P0,是,0,码的光功率值用对数表示,:ER=10lg(P1/P2),消光比是光发射机的一个非常重要的指标,因为它反映了光信号的相对幅度,4.4,光发射组件,-TOSA,将光发射模块输出的,(NRZ,码,),光信号送入取样示波器,就可以观察到光信号波形的“,眼图,”,光脉冲信号的质量都可以在光眼图上观察到,光脉冲波形的上升时间、下降时间、过冲和下冲应加以控制,以免降低接收灵敏度,光脉冲形状特性由眼图模板给出,眼图模板在光通信系统的标准中都已做了具体的规定,4.4,光发射组件,-TOSA,右图是,ITU-T G.983.1,G.984.2,规定的上行光信号的眼图模板,4.4,光接收组件,-ROSA,接收灵敏度：,指光接收机满足指定比特误码率,(,如,10-10,或,10-12),时可接收的最小平均光功率,(dBm),这是光接收机的重要指标之一,噪声是限制接收灵敏度的最主要因素,右图就是误码率和信噪比的关系曲线,只要知道了,TIA,的等效输入噪声电流,应用此曲线就可推算出接收灵敏度,4.4,光接收组件,-ROSA,最小过载光功率,定义为,:,接收机满足指定比特误码率,(,如,10-10,或,10-12),时可接收的最大平均光功率,(dBm),最小过载和灵敏度之间的差值,(dB),就是接收机的动态范围,接收机的过载能力主要取决于,TIA,的,AGC,性能,5.1,测试,-,环境可靠性测试,低温工作,高温工作,高低温循环工作,恒温恒湿工作,温升测试,5.1,测试,-,硬件信号测试,电源信号,时钟信号,复位信号,系统总线,板级接口信号,Throughput,（吞吐量）,吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率,Latency,（时延）,从发送端接收到第一个字节数据到接收端串口输出数据的第一个字节所需要的时间,Package loss,（丢包率）,测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率,Back-to-Back,（背靠背）,背靠背是考察连续不丢包所具备的缓冲能力，当网络流量突增而设备一时无法处理时，它可以把数据包先缓存起来发送。,5.1,测试,-,转发性能测试,发射部分,：,平均光功率（,AOP,）,眼图,消光比（,ER,）,抖动（,Tj,）,中心波长（,CW,）,谱宽（,RMS,）,接收部分,：,灵敏度（,SEN,）,最小过载光功率,5.1,测试,-,光参数测试,OAM,WEB,L2 功能,QoS,组播,压力测试,5.1,测试,-,系统软件测试,5.2,生产测试,Flash,/EEPROM,烧录,PCBA,电源测试,焊接光模块,MAC,地址烧录,光功率测试,性能测试（流量、,VOIP,、,CATV,）,整机装配,45,老化,老化后测试,流量测试,演讲完毕，谢谢观看！,内容总结,PON网络基础知识。通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网。2003年国际电信联盟（ITU）公布GPON标准：ITU-T G.984。按照测距时ONU 上有、无业务，又分为静态测距和动态测距。上行信道中的带宽是根据ONU的需要，由OLT分配。动态带宽分配(DBA)算法是实时地改变各ONU 上行带宽的机制。EPON是一个网同步体系面需要实现ONU与OLT之间的快速同步。光脉冲波形的上升时间、下降时间、过冲和下冲应加以控制,以免降低接收灵敏度。G.984.2 规定的上行光信号的眼图模板。最小过载和灵敏度之间的差值(dB)就是接收机的动态范围。5.1测试-环境可靠性测试。5.1 测试-硬件信号测试。吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率。5.1 测试-转发性能测试。5.1测试-光参数测试。演讲完毕，谢谢观看,