【精品文档】:光纤接入网 以太网无源光网络EPON技术及其应用

【精品文档】:光纤接入网 以太网无源光网络EPON技术及其应用 图6-11 EPON接入网结构 ?OLT的功能: ?提供面向无源光纤网络接口的多业务平台、或是交换机、或路由器 ?能够有多个1Gbit/s和10Gbit/s的以太接口，同时还能提供支持ATM，FR和OC-3/12/48/192(155Mbit/s，622Mbit/s，2.5Gbit/s，10Gbit/s)等速率的SDH连接。 ?能够根据用户的不同QoS/SLA(Service Level Agreement)要求提供动态分配带宽、网络安全和管理等功能 说明: ?在EPON中，一般从OLT到ONU的最大距离可达20km。若使用光放大器，则可以进一步扩展其服务范围。 ?ONU则采用了以太网协议， 对于有中等或高等带宽要求的ONU，采用以太网第二层、第三层交换功能，因而这种ONU可以通过层叠来为多个终端用户提供共享高带宽的服务。 ?ODN:由无源分光器件和光线路构成， 说明:协议规定无源分光器的分光能力在1:16到1:128之间。 ?管理系统EMS:EPON中的OLT和所有ONU是通过管理系统EMS进行管理。 ?EPON协议分层 图6-12 EPON的协议分层 ?拓扑结构:采用点到多点的拓扑结构， 说明; 上行TDMA方式中必须考虑延时、快速同步和功率控制等问题。 ?使用协议: ?弃用传统的MAC层的CSMA/CD协议 ?必须在802.3协议栈中增加支持EPON的MPCP协议、OAM和QoS机制。 2、EPON信息流及其帧结构 EPON信息流特点: 基于IEEE802.3以太网协议的可变长度数据包，最长可达1518字节， 与APON信息流的区别:APON信息流是以53个字节为一个数据包，因而当用户传送IP业务时，需将IP包拆成48字节为一组，然后在每组前面加上5个字节的开销。由此构成一个ATM信元。 结论:采用EPON技术可以大大减少开销，同时也能降低OLT和ONU的成本。 传输距离:可达20km。 上、下行信号:占用波长:1550nm波长窗口中的两个不同的波长，其传输速率为1.25Gbit/s， 传输距离:可达20km。 下行信号传输方式:采用TDM技术 上行信号传输方式:采用TDMA技术 (1) 下行信号流 EPON下行信号的发送: 图7-42 EPON下行信号流的发送过程 工作原理: ?采用ODN无源光分路器可将OLT发出的可变数据包以广播形式传给PON上的所有ONU， ?各ONU可根据数据包中所指示的标识符来判断该数据包是否应由本ONU接收。 说明:每个ONU都具有一个独特的标识符。这样只有与本ONU的标识符一致的数据包，才能被本ONU所接收，而其他的数据包将被丢弃。 EPON下行信号的帧结构: 图7-43 EPON下行信号的帧结构 结论:它是由一系列长度固定的帧构成。 每帧可携带多个可变长度的数据包， 组成:每个数据包是由三部分组成，即信头、可变长度净负荷和误码检测。 同步标识符的作用:使ONU与OLT保持同步 同步标识符的发送周期:每一帧的前面使用了1个字节的同步标识符，每2ms将发送一个同步标识符 (2)上行信号流 EPON的上行信号流:采用了TDMA技术， 图7-44 EPON上行信号流的发送过程 采用TDMA技术的原因: 由于每个ONU到无源光分路器(OBD)的距离各不相同，因而延时也不同。为了使各路信号在经过OBD之后，能够以TDM信号流的方式共享同一根光纤，因而必须使每路信号在此占据一个指定时隙，这样才能避免出现碰撞的现象。 EPON的上行信号的帧结构: 图7-45 EPON上行帧结构 例如，图中时隙3专门分配给第3个ONU使用，即ONU-3数据占用时隙3。 该时隙包含了2个可变长度的数据包和一些时隙开销(包括保持字节、定时指示和信号权限指示符)。 说明:如果第3个ONU无有效信息需要发送，那么将在此填充空闲字节。 二、EPON数据链路层和物理层的关键技术 数据链路层的关键技术:多种:主要包括上行信道的多址控制协议(MPCP)、测距、ONU的即插即用问题、OLT测距和延时补偿兼容性。 ?上行信道的多址控制协议(MPCP) EPON采用的拓扑结构:点到多点的拓扑结构， 技术特点: ?下行信道采用的是广播方式， 其带宽的动态分配和时延控制等功能都是在高层协议的支持下来完成的， ?上行信道的MPCP就成为目前EPON MAC层的核心技术， MPCP子层的主要功能: ?是由OLT按定长时隙的TDMA方式实现上行信道的时隙分配， ?由ONU根据QoS组合成一个包含多个802.3帧的时隙。 ?根据动态带宽分配算法，实现动态带宽分配(DBA)策略。 带宽分配:目前主要采用轮询的带宽分配方案， 即首先ONU实时地向OLT报告当前的业务需求状况，然后OLT根据优先等级和时延控制要求，为某ONU分配一个或多个时隙，这样可使每个ONU在其分配的时隙内，按业务的优先级发送数据。 说明:动态带宽分配是针对ONU的各类业务而言的，而不是一个基于QoS的端到端的服务。 ?测距的目的:可以克服数据碰撞问题，同时还能够支持即插即用功能。 ?即插即用功能 若系统正常工作时需增加一个新的ONU，则此时的测距不会对其他ONU产生太大的影响，因而可保持ONU的正常工作。 如果OLT在3min时间内仍不能收到某ONU的时间标记符，则认为其离线。 ?协议兼容性的问题:协议兼容性的问题是目前争论的热点， 其关键技术在于:EPON是否支持网桥功能， 它是支持单逻辑端口，还是支持多逻辑端口。具体地说就是OLT的逻辑对象是ONU，还是具有的终端用户。 EPON建议(暂定):使用单逻辑端口 即OLT是以ONU为对象，而且ONU内用户间的桥接、流量控制和部分QoS功能由ONU来完成，而ONU间的桥接和流量控制则由OLT来控制。 EPON物理层的关键技术:主要集中在OLT处 包括突发信号的快速同步——网同步 光发送和接收模块的功率控制和自适应接收。 ?突发信号的快速同步——网同步 OLT必须在几个比特的时间内实现相位同步和字节同步 实现:使用测距和时延补偿技术来实现网络的时隙同步 ?光发送和接收模块的功率控制和自适应接收 远近效应:ONU与OLT之间的距离不同，并且各段使用的光纤也不同，因而给系统引入了损耗也不同，到达OLT的光功率大小不同。我们称其为远近效应。 采取措施:要求OLT接收电路能快速地调整其判决门限阈值，以保证数据的恢复功能。