EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理烽火通信科技股份有限公司2008年2月2007-00-00EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!內(nèi)容提要FTTH技術(shù)EPON技術(shù)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!FTTx系統(tǒng)FTTx系統(tǒng)的基本組成：光線路終端（OLT，局端設(shè)備）光分配網(wǎng)（ODN，包含光分路器、光纖光纜及光纜分線盒、光纜交接箱等一系列無源器件）光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU/ONT）EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!OLT功能模塊示意圖EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!FTTx的實(shí)現(xiàn)技術(shù)FTTx主要包括有源與無源兩種技術(shù)，當(dāng)前兩種技術(shù)的市場份額相當(dāng)無源光網(wǎng)絡(luò)PON逐漸成為FTTx的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包含A/BPON、EPON、GPON等傳統(tǒng)的P2P光纖接入系統(tǒng)采用媒質(zhì)轉(zhuǎn)換器（MC），應(yīng)用比較普遍；新的P2P標(biāo)準(zhǔn)定義了光接口、OAM等內(nèi)容，改善了傳統(tǒng)MC方式存在的缺陷EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)原理－2下行工作波長范圍:1480-1500nm下行數(shù)據(jù)廣播發(fā)送，每個(gè)ONU根據(jù)下行數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息接收屬于自己的數(shù)據(jù)，丟棄其他用戶的數(shù)據(jù)(b)PON系統(tǒng)中的下行方向工作原理EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!PONvs.點(diǎn)到點(diǎn)光纖以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)PON：點(diǎn)到多點(diǎn)的樹形-分支結(jié)構(gòu)局端設(shè)備和用戶端設(shè)備之間為全無源結(jié)構(gòu)可以節(jié)約主干光纖和局端設(shè)備的光接口可擴(kuò)展性好，便于維護(hù)管理

SplitterFiberCOBusiness/ResidenceP2P光纖以太網(wǎng)：點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)局端設(shè)備和用戶端設(shè)備之間采用獨(dú)立的一對(duì)或者一根光纖，用戶獨(dú)享，保密性好，局端和用戶端各需要1個(gè)光收發(fā)器業(yè)務(wù)透明性好，帶寬高，每個(gè)用戶的上下行帶寬都可以達(dá)到100Mbit/s甚至1000Mbit/s。消耗較多的主干光纖EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!PONvs.點(diǎn)到點(diǎn)光纖以太網(wǎng)無源分光器ONUONUIP數(shù)據(jù)網(wǎng)光電收發(fā)器OLTONUIP數(shù)據(jù)網(wǎng)MC接入PON接入PSTNCATV100M帶寬xG帶寬收發(fā)器運(yùn)維盲點(diǎn)、故障率高無源網(wǎng)絡(luò)，無需維護(hù)單一業(yè)務(wù)全業(yè)務(wù)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!EPON基本特點(diǎn)PON的基本特點(diǎn)OLT與ONU之間信號(hào)傳輸基于IEEE802.3以太網(wǎng)幀采用8B/10B的線路編碼，數(shù)據(jù)速率為上下行對(duì)稱1Gbps,線路比特率為上下行對(duì)稱1.25GbpsP2P仿真子層是EPON/MPCP協(xié)議中的關(guān)鍵組件。以MAC控制子層的MPCP機(jī)制為基礎(chǔ)，MPCP通過消息、狀態(tài)機(jī)和定時(shí)器來控制訪問P2MP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分光比1：32支持A、B類ODN網(wǎng)絡(luò)Attenuationrange(ITU-TRec.G.982)dBClassA:5-20、ClassB:10-25、ClassC:15-30EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!EPON分層結(jié)構(gòu)參考模型-層次MACClient(媒體訪問控制客戶端)子層提供終端協(xié)議棧的以太網(wǎng)MAC和上層之間的接口；OAM子層則負(fù)責(zé)有關(guān)EPON網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的功能；MAC控制子層：負(fù)責(zé)ONU的接入控制，通過MAC控制幀完成對(duì)ONU的初始化、測距、和動(dòng)態(tài)帶寬分配，采用申請(qǐng)/授權(quán)(Request/Grant)機(jī)制，執(zhí)行多點(diǎn)控制協(xié)議(MPCP),MPCP的主要功能是輪流檢測用戶端的帶寬請(qǐng)求，并分配帶寬和控制網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)過程；MAC(MediumAccessControl,媒介接入控制)子層：將上層通信發(fā)送的數(shù)據(jù)封裝到以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)中，并決定數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方式；協(xié)調(diào)子層RS（ReconciliationSublayer）將MAC層的業(yè)務(wù)定義映射成GMII接口的信號(hào)。RS子層定義了EPON的前導(dǎo)碼格式，它在原以太網(wǎng)前導(dǎo)碼的基礎(chǔ)上引入了邏輯鏈路標(biāo)識(shí)（LLID）區(qū)分OLT與各個(gè)ONU的邏輯連接，并增加了對(duì)前導(dǎo)碼的8位循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC8）；EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!EPON分層結(jié)構(gòu)參考模型-層次接口GMII（GigabitMediumIndependentInterface,吉比特媒介無關(guān)接口），字節(jié)寬度的數(shù)據(jù)通道；TBI（TenBitInterface,十位接口），是10位寬度的數(shù)據(jù)通道；MDI（MediumDependentInterface,媒介相關(guān)接口），是串行比特的物理接口；EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!EPON的關(guān)鍵技術(shù)突發(fā)模式光收發(fā)器技術(shù)幀結(jié)構(gòu)測距動(dòng)態(tài)帶寬分配（DBA）機(jī)制下行數(shù)據(jù)安全性技術(shù)業(yè)務(wù)QoS處理TDM業(yè)務(wù)的承載運(yùn)行維護(hù)管理（OAM）功能的實(shí)現(xiàn)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!EPON的OAM功能EPON系統(tǒng)定義了一種全新的運(yùn)行管理和維護(hù)協(xié)議，以支持：RemoteFailureIndication（遠(yuǎn)端故障指示）RemoteLoopbak（遠(yuǎn)端環(huán)回）LinkMonitoring（鏈路監(jiān)視）不支持功能和單條鏈路不相關(guān)的管理功能，比如保護(hù)倒換和設(shè)備管理業(yè)務(wù)提供和協(xié)商功能，比如帶寬分配，速率適配和速度/雙工協(xié)商等功能OAM數(shù)據(jù)的安全性保證和OAM實(shí)體的認(rèn)證不在標(biāo)準(zhǔn)定義的范疇不支持設(shè)置/寫遠(yuǎn)端MIB變量的能力特點(diǎn)OAM的實(shí)現(xiàn)和使能是可選的。提供一種實(shí)現(xiàn)OAM能力發(fā)現(xiàn)的機(jī)制。提供一種機(jī)構(gòu)擴(kuò)展機(jī)制使高層管理功能的應(yīng)用成為可能EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!PCS子層對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測和前向糾錯(cuò)的擴(kuò)展對(duì)IEEE802.3定義的PCS層的擴(kuò)展，以支持在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)物理介質(zhì)中的突發(fā)模式操作。突發(fā)模式操作：為了避免近端ONU的發(fā)射噪聲造成遠(yuǎn)端ONU的信號(hào)衰減，ONU的激光器在信號(hào)發(fā)送間隔必須能夠關(guān)閉。為了控制激光器，PCS必須進(jìn)行擴(kuò)展以便能根據(jù)信號(hào)狀態(tài)產(chǎn)生tx_enable信號(hào)，在正確的時(shí)刻開/關(guān)激光器。標(biāo)準(zhǔn)定義了可選擇的前向糾錯(cuò)機(jī)制（FEC），用于提高光連接可靠性和傳輸距離。1000BASE-X設(shè)備可使用自協(xié)商機(jī)制進(jìn)行連接，但在1000BASE-PX的P2MP網(wǎng)絡(luò)中，禁止使用自協(xié)商協(xié)議。FEC具有以下基本特性：保證幀格式符合1000BASE-XPCS；支持功能可選；向后兼容1000BASE-X設(shè)備；支持PCS子層10-12誤碼特性；支持FEC子層10-4誤碼特性。

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!GATE（OLT發(fā)出）允許接收到GATE幀的ONU立即或者在指定的時(shí)間段發(fā)送數(shù)據(jù)REPORT（ONU發(fā)出）向OLT報(bào)告ONU的狀態(tài)，包括該ONU同步于哪一個(gè)時(shí)間戳、以及是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送。REGISTER_REQ（ONU發(fā)出）在注冊(cè)規(guī)程處理過程中請(qǐng)求注冊(cè)。REGISTER（OLT發(fā)出）在注冊(cè)規(guī)程處理過程中通知ONU已經(jīng)識(shí)別了注冊(cè)請(qǐng)求。REGISTER_ACK（ONU發(fā)出）在注冊(cè)規(guī)程處理過程中表示注冊(cè)確認(rèn)。五種類型的MPCP幀MPCP在OLT和ONU之間規(guī)定了一種控制機(jī)制來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；MPCP功能是基于專門的協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)文完成的，即MPCPDU；目前定義了5中MPCPDU：EPON的關(guān)鍵技術(shù)——MPCP控制幀EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!選通（GATE）消息幀GATE消息的目的在于給ONU分配發(fā)送窗口，使得ONU可以進(jìn)行發(fā)現(xiàn)消息的發(fā)送以及正常的數(shù)據(jù)發(fā)送。一個(gè)GATE消息可包括4個(gè)授權(quán)。為了將GATE消息作為MPCP從而使得OLT到ONU保持激活狀態(tài)，授權(quán)的個(gè)數(shù)可以被設(shè)置為0。

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!REGISTER_REQ消息幀REGISTER_REQMPCPDU由某個(gè)未發(fā)現(xiàn)ONU的MAC控制實(shí)體產(chǎn)生。該MPCPDU被標(biāo)記為廣播類型的LLID。

值指示描述0保留接收時(shí)忽略1RegisterONU注冊(cè)嘗試2保留接收時(shí)忽略3DeregisterONU的重注冊(cè)請(qǐng)求。相應(yīng)的，解除分配的MAC并重新使用LLID。4-255保留接收時(shí)忽略REGISTER_REQMPCPDU的標(biāo)志域EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!REGISTER_ACK消息幀REGISTER_ACKMPCPDU由對(duì)應(yīng)于某個(gè)激活的ONU的MAC控制實(shí)體產(chǎn)生，該MPCPDU被標(biāo)記為單播類型的LLID。

值指示描述0Nack上層實(shí)體否定請(qǐng)求的重注冊(cè)嘗試1Ack重注冊(cè)進(jìn)程成功確認(rèn)2-255保留接收時(shí)應(yīng)忽略REGISTER_ACKMPCPDU的標(biāo)志域

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!ONU完成注冊(cè)后的MPCP協(xié)議交互ONU完成注冊(cè)后，系統(tǒng)維持一個(gè)Keep-alive機(jī)制：OLT定期（最低50ms一次）發(fā)送Gate消息給ONU，ONU也定期（最低50ms一次）的發(fā)送Report消息給OLT如果OLT；如果OLT在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到ONU發(fā)來的任何MPCP消息，則認(rèn)為該ONU的MPCP協(xié)議異常，將解注冊(cè)（Deregister）該ONU；如果ONU在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到OLT發(fā)來的任何MPCP消息，則認(rèn)為與OLT之間的鏈路異?；蛘逴LT的MPCP協(xié)議異常，也將自動(dòng)解注冊(cè)；MPCP協(xié)議基于MPCPDU中的timestamp進(jìn)行動(dòng)態(tài)測距，確保多個(gè)ONU上行TDMA的有序性EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!測距OLT與各ONU間的環(huán)路時(shí)延不同：各ONU距OLT的光纖路徑不同各ONU元器件的不一致性環(huán)境溫度的變化和器件老化，環(huán)路延時(shí)也會(huì)發(fā)生不斷的變化測距是保證PON系統(tǒng)內(nèi)ONU上行方向不發(fā)生時(shí)隙沖突的基礎(chǔ)測距包括靜態(tài)測距和動(dòng)態(tài)測距：靜態(tài)測距：用在新的ONU安裝調(diào)試階段、停機(jī)的ONU重新投入運(yùn)行時(shí)，通過開窗測距技術(shù)獲得往返時(shí)延，并對(duì)時(shí)延差異進(jìn)行補(bǔ)償動(dòng)態(tài)測距：應(yīng)用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過檢測往返時(shí)延的變化對(duì)溫度、光電器件老化等因素的影響進(jìn)行補(bǔ)償測距要求測距精度高，一般要求在全1～2bit內(nèi)測距過程對(duì)運(yùn)行中的其它ONU的影響最小，保證運(yùn)行業(yè)務(wù)的QOS測距范圍大，即能提供的均衡延時(shí)大EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!EPON中下行TDM的實(shí)現(xiàn)OLT根據(jù)以太網(wǎng)幀的目的ONU在每個(gè)以太網(wǎng)幀的Preamble中打上不同的LLID，然后復(fù)用到GE鏈路，并廣播到該P(yáng)ON下的所有ONU；PON下的ONU能夠接收到所有用戶的下行業(yè)務(wù)，ONU根據(jù)接收到的以太網(wǎng)幀的preamble中的LLID過濾出屬于自己的以太網(wǎng)幀：如果該LLID等于OLT給自己分配的LLID，則接收并轉(zhuǎn)發(fā)該以太網(wǎng)幀；如果該LLID不等于OLT給自己分配的LLID，則丟棄該以太網(wǎng)幀；EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!動(dòng)態(tài)帶寬分配（DBA）機(jī)制相對(duì)于靜態(tài)帶寬分配（SBA），DBA是指OLT基于用戶的業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)議（SLA），結(jié)合ONU的本地隊(duì)列狀態(tài)的匯報(bào)（Report幀中的Queue＃nReport）或者業(yè)務(wù)預(yù)測動(dòng)態(tài)的給ONU發(fā)布上行業(yè)務(wù)授權(quán)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)高效的上行帶寬利用率和服務(wù)質(zhì)量保證DBA是采用輪詢ONU的方式，例如每1ms給該P(yáng)ON下所有ONU各分配一次grant（每個(gè)ONU的grant的大小可能是不同的）。Cycletime對(duì)上行業(yè)務(wù)時(shí)延有一定影響DBA的具體要求：業(yè)務(wù)透明低時(shí)延和低時(shí)延抖動(dòng)公平帶寬分配健壯性好實(shí)時(shí)性強(qiáng)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!典型的DBA算法兩級(jí)調(diào)度算法ONU上報(bào)隊(duì)列的總帶寬請(qǐng)求可以設(shè)置多個(gè)閾值（隊(duì)列集）OLT基于ONU的REPORT和SLA為每個(gè)ONU分配帶寬，ONU本地帶寬調(diào)度QoS保證能力能夠滿足Triple-Play的要求EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!下行數(shù)據(jù)安全性加密算法：AES-128;安全性很高，但不符合國內(nèi)的商用密碼管理?xiàng)l例Churning；安全性較低，簡單Triple－Churning：中國電信的專利技術(shù)，提高了churning的安全性中國電信采用TripleChurning算法密鑰是ONU由上行用戶數(shù)據(jù)中提取的3字節(jié)數(shù)據(jù)與3字節(jié)隨機(jī)數(shù)ExclusiveOR(XOR)異或相加的結(jié)果密鑰由ONU以O(shè)AM消息的方式傳送給OLT，OLT利用這個(gè)密鑰根據(jù)特定的加密算法對(duì)下行數(shù)據(jù)進(jìn)行加密密鑰更新：密鑰必須周期性更新；密鑰同步：因?yàn)槊荑€需要定期更新，所以需要一個(gè)同步機(jī)制，使ONU能夠知道當(dāng)前使用的哪個(gè)密鑰EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!EPON-業(yè)務(wù)QoS處理與帶寬控制交換板PON卡EPONEPONTDM業(yè)務(wù)處理（網(wǎng)關(guān)）GE10/100M/GEONUONUONU采用IEEE802.1p或IPTOS機(jī)制，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)區(qū)分業(yè)務(wù)擁塞發(fā)生在交換芯片上PON系統(tǒng)上下行基本不會(huì)擁塞，但須進(jìn)行更精確的帶寬控制和管理無連接、只能簡單的控制帶寬（根據(jù)LLID—1個(gè)ONU）一個(gè)PON口相當(dāng)于交換芯片的一個(gè)邏輯端口EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!TDMoverEPON技術(shù)（2）CESoP標(biāo)準(zhǔn)化EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!單拷貝廣播充分發(fā)揮EPON網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在EPON系統(tǒng)中高效視頻組播，使同一個(gè)組播組的用戶共享一條流，從而提高下行帶寬的利用率。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!光纖保護(hù)倒換：OLTPON口冗余OLT：備用的OLTPON端口處于冷備用狀態(tài)，由OLT檢測線路狀態(tài)、OLTPON端口狀態(tài)，倒換應(yīng)由OLT完成。光分路器：使用2:N光分路器；ONU：無特殊要求。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!EPON的OAM功能EPON系統(tǒng)定義了一種全新的運(yùn)行管理和維護(hù)協(xié)議，以支持：RemoteFailureIndication（遠(yuǎn)端故障指示）RemoteLoopbak（遠(yuǎn)端環(huán)回）LinkMonitoring（鏈路監(jiān)視）不支持功能和單條鏈路不相關(guān)的管理功能，比如保護(hù)倒換和設(shè)備管理業(yè)務(wù)提供和協(xié)商功能，比如帶寬分配，速率適配和速度/雙工協(xié)商等功能OAM數(shù)據(jù)的安全性保證和OAM實(shí)體的認(rèn)證不在標(biāo)準(zhǔn)定義的范疇不支持設(shè)置/寫遠(yuǎn)端MIB變量的能力特點(diǎn)OAM的實(shí)現(xiàn)和使能是可選的。提供一種實(shí)現(xiàn)OAM能力發(fā)現(xiàn)的機(jī)制。提供一種機(jī)構(gòu)擴(kuò)展機(jī)制使高層管理功能的應(yīng)用成為可能EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!EPON技術(shù)總結(jié)與以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)兼容(標(biāo)準(zhǔn)為：802.3)具有較強(qiáng)的運(yùn)行管理和維護(hù)（OAM）能力適合承載基于以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)以太網(wǎng)技術(shù)成熟且已大規(guī)模應(yīng)用，設(shè)備成本低EPON技術(shù)是當(dāng)前FTTX的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!ONU功能模塊示意圖EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)原理－1(a)PON系統(tǒng)中的上行方向工作原理上行工作波長范圍:1260-1360nm上行數(shù)據(jù)分時(shí)發(fā)送，各ONU的發(fā)送時(shí)間與長度由OLT集中控制－－TDMA的接入機(jī)制EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!PON技術(shù)體制BPON業(yè)務(wù)適配復(fù)雜，業(yè)務(wù)提供能力有限，傳送速率不高，成本較高，IP業(yè)務(wù)映射效率低等原因，已經(jīng)被舍棄，不宜再采用；EPON技術(shù)由IEEE標(biāo)準(zhǔn)化。其核心是在保留傳統(tǒng)以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上定義了一種新的應(yīng)用于PON系統(tǒng)的物理層（主要是光接口）規(guī)范、一種新的MAC多點(diǎn)控制層協(xié)議（MPCP），以實(shí)現(xiàn)在點(diǎn)到多點(diǎn)無源光網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)幀的時(shí)分多址接入、一種運(yùn)行維護(hù)和管理（OAM）機(jī)制。GPON由FSAN/ITU標(biāo)準(zhǔn)化（G.984）。其目標(biāo)是形成傳輸速率更高、更大分路比、能高效承載多種業(yè)務(wù)并具有更強(qiáng)大的OAM功能的寬帶PON技術(shù)。GPON引入了一個(gè)全新的傳輸匯聚（TC）子層，并規(guī)定TC子層可以采用ATM和GEM兩種封裝方式。采用了125us的幀長及定時(shí)機(jī)制，將各種業(yè)務(wù)載荷（包括TDM和分組）都通過GFP封裝入定長幀中，可以較容易的支持TDM和話音業(yè)務(wù)，并通過帶寬指針（pointers）為每一個(gè)ONU動(dòng)態(tài)分配上行帶寬。EPON和GPON已成為近期研究的熱點(diǎn)。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!PONvs.點(diǎn)到點(diǎn)光纖以太網(wǎng)基于MC的點(diǎn)到點(diǎn)技術(shù)的兩種使用方式：點(diǎn)到點(diǎn)以太接入N根光纖，2N個(gè)光收發(fā)器管理獨(dú)立小區(qū)交換機(jī)接入只需鋪設(shè)1或2根光纖到小區(qū)2N+2個(gè)光收發(fā)器設(shè)備占用局端機(jī)房空間小在傳輸過程中需要有源設(shè)備設(shè)備分級(jí)管理PON的接入方式：只需鋪設(shè)1或2根光纖到小區(qū)需N+1個(gè)光收發(fā)器設(shè)備占用局端機(jī)房空間最小傳輸中不需有源設(shè)備設(shè)備集中管理局端用戶局端用戶小區(qū)交換機(jī)以32個(gè)結(jié)點(diǎn)為例32/64根光纖64個(gè)收發(fā)器P2PP2P1/2根光纖66個(gè)收發(fā)器局端用戶分光器P2MP1根光纖33個(gè)收發(fā)器EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!內(nèi)容提要FTTH技術(shù)EPON技術(shù)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!EPON分層結(jié)構(gòu)參考模型（a）分層結(jié)構(gòu)參考模型(b)分層結(jié)構(gòu)參考模型細(xì)化EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!EPON分層結(jié)構(gòu)參考模型-層次PCS（PhysicalCodingSublayer,物理編碼）子層，PCS將GMII發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼/解碼（8B/10B），使之適合在物理媒體上傳送；PMA（PhysicalMediumAttachment,物理媒介接入子層），為PCS提供一種與媒介無關(guān)的方法，支持使用串行比特的物理媒介，發(fā)送部分把10位并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼流，發(fā)送到PMD層；接收部分把來自PMD層的串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為10位并行數(shù)據(jù)。生成并接收線路上的信號(hào)；PMD（PhysicalMediumDependent,物理媒介相關(guān)）子層，為于最底層，主要完成光纖連接、電/光轉(zhuǎn)換等功能。PMD為電/光收發(fā)器，把輸入的電壓變化狀態(tài)變?yōu)楣獠ɑ蚬饷}沖，以便能在光纖中傳輸。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!物理媒質(zhì)相關(guān)（PMD）子層規(guī)定了1000BASE-PX10和1000BASE-PX20兩種光模塊：目前的PX10/20光模塊分別可以達(dá)到1:32的分路比和10/20公里的傳輸距離；在物理層業(yè)務(wù)接口上，誤碼率小于等于10e-12。描述1000BASEPX10-U1000BASEPX10-D1000BASEPX20-U1000BASEPX20-D單位光纖類型B1.1,B1.3單模光纖光纖數(shù)目1標(biāo)稱發(fā)射波長1310149013101490nm發(fā)射方向上行下行上行下行最小范圍（注1）0.5m～10km0.5m～20km最大通道插入損耗（注2）2019.52423.5dB最小通道插入損耗（注3）510dB注1：如果在鏈路上啟用前向糾錯(cuò)，可獲得較大的最小傳輸范圍；也可以允許鏈路上有較高的通道插入損耗。注2：在標(biāo)稱發(fā)射波長處。注3：鏈路的差分插入損耗是通道最大插入損耗和最小插入損耗之差。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!突發(fā)模式光收發(fā)器技術(shù)OLT光接收機(jī)的快速功率恢復(fù)要求OLT在每個(gè)接收時(shí)隙的開始處迅速調(diào)整0-1判決門限ONU光發(fā)射機(jī)的突發(fā)發(fā)射和關(guān)斷為抑制自發(fā)散射噪聲，要求ONU的激光器能夠快速的冷卻和回暖OLT光接收機(jī)的突發(fā)同步技術(shù)上行接收數(shù)據(jù)相位的突變要求OLT的接收機(jī)工作在突發(fā)模式接收狀態(tài)OLT的接收機(jī)和ONU的發(fā)射器工作在突發(fā)模式EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!EPON技術(shù)研究－MAC幀結(jié)構(gòu)前導(dǎo)碼7Bytes幀定界符1BytesDA6BytesSA6Bytes長度/類型2Bytes數(shù)據(jù)46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes前導(dǎo)碼8BytesDA6BytesSA6Bytes長度/類型2Bytes數(shù)據(jù)46—1500Bytes填充不定FCS4Bytes5555SLD5555LLIDLLIDCRC8傳統(tǒng)以太網(wǎng)MAC幀EPONMAC幀SLD:SLD指示LLID和CRC位置EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!MPCP協(xié)議的主要特點(diǎn)支持規(guī)范定義的點(diǎn)到點(diǎn)仿真（P2PE）；OLT支持多個(gè)LLID和MAC客戶端；每個(gè)ONU至少支持一個(gè)LLID；支持單拷貝廣播機(jī)制；支持動(dòng)態(tài)帶寬分配的靈活體系結(jié)構(gòu)；使用32比特時(shí)間戳來發(fā)布定時(shí)信息；基于MAC控制的體系結(jié)構(gòu)；對(duì)已發(fā)現(xiàn)設(shè)備進(jìn)行測距來提高網(wǎng)絡(luò)性能；進(jìn)行連續(xù)測距以補(bǔ)償往返時(shí)間的變化。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!通用MPCPDU目的地址(DA)：MPCPDU中的DA為MAC控制組播地址，或者是MPCPDU的目的端口關(guān)聯(lián)的單獨(dú)MAC地址。源地址(SA)：MPCPDU中的SA是和發(fā)送MPCPDU的端口相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)的MAC地址。對(duì)于源于OLT端的MPCPDU，源地址可以是任意一個(gè)單獨(dú)MAC的地址。Length/Type：MPCPDU都進(jìn)行類型編碼，并且承載MAC_Control_Type域值。Opcode：操作碼指示所封裝的特定MPCPDUTimestamp：在MPCPDU發(fā)送時(shí)刻，時(shí)間戳域傳遞localTime寄存器中的內(nèi)容。該域長度為32比特，對(duì)16比特發(fā)送進(jìn)行計(jì)數(shù)。時(shí)間戳計(jì)時(shí)步進(jìn)值為16比特。Data/Reserved/PAD：這40個(gè)八位字節(jié)用于MPCPDU的有效載荷。當(dāng)不使用這些字節(jié)時(shí)，在發(fā)送時(shí)填充為0，并在接收時(shí)忽略。FCS：該域?yàn)閹ｒ?yàn)序列，一般由下層MAC產(chǎn)生。EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!REPORT消息幀報(bào)告(REPORT)消息有幾個(gè)功能。每個(gè)報(bào)告消息中的時(shí)間戳用于計(jì)算RTT。ONU在每個(gè)報(bào)告消息中指明針對(duì)每個(gè)802.1Q優(yōu)先級(jí)隊(duì)列所需的上行帶寬。報(bào)告消息用于保持ONU到OLT的激活狀態(tài)。為了保持OLT端的鏈路，ONU將周期性地發(fā)布報(bào)告消息。OLT可以明確的請(qǐng)求一個(gè)報(bào)告消息。

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!REGISTER消息幀REGISTERMPCPDU由對(duì)應(yīng)于所有ONU的MAC控制實(shí)體產(chǎn)生，并被標(biāo)記為廣播LLID。

值指示描述0保留接收時(shí)忽略1Register要求ONU進(jìn)行重注冊(cè)2Deregister請(qǐng)求解除端口分配并釋放LLID，相應(yīng)的也要解除MAC分配。3Ack請(qǐng)求重注冊(cè)成功4Nack高層實(shí)體否定重注冊(cè)請(qǐng)求5-255保留接收時(shí)忽略Flag域EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!MPCP發(fā)現(xiàn)過程－－ONU的發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)和認(rèn)證OLT以一定間隔發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)窗口（如1秒）。新上線的ONU可以利用這個(gè)窗口進(jìn)行注冊(cè)和認(rèn)證，進(jìn)而被OLT接納。OLT基于MPCP消息中的timestamp字段進(jìn)行測距OLT基于ONU的MAC地址進(jìn)行ONU的認(rèn)證EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!MPCP發(fā)現(xiàn)過程進(jìn)程由OLT發(fā)起，它周期性地產(chǎn)生合法的發(fā)現(xiàn)時(shí)間窗口(DiscoveryTimeWindows)，使OLT有機(jī)會(huì)檢測到非在線的ONU。發(fā)現(xiàn)進(jìn)程的下一步是OLT向新發(fā)現(xiàn)的ONU發(fā)送注冊(cè)(Register)消息，該消息包含ONU的LLID以及OLT要求的同步時(shí)間。OLT可以要求ONU重新執(zhí)行發(fā)現(xiàn)進(jìn)程并重新注冊(cè)。同樣，ONU也可以通知OLT請(qǐng)求注銷，然后通過發(fā)現(xiàn)進(jìn)程進(jìn)行重注冊(cè)。

EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!EPON－測距OLTONUt0OLT本地時(shí)間=t0OLT本地時(shí)間=t2MPCPDU的時(shí)間戳域?yàn)閠0設(shè)置ONU本地時(shí)間=t0ONU本地時(shí)間=t1MPCPDU的時(shí)間戳域?yàn)閠1時(shí)間時(shí)間t1t0t0t1TdownstreamTupstreamTwaitTresponseRTT=Tdownstream+Tupstream=Tresponse–Twait=（t2-t0）-（t1-t0）=t2-t1EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!EPON中上行TDMA的實(shí)現(xiàn)OLT和ONU為主從管理ONU上行方向的TDM完全由OLT靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)控制OLT給每個(gè)ONU發(fā)布授權(quán)（grant）：授權(quán)以窗口的形式存在，特定的窗口發(fā)布給特定的ONU；（grantwindow由Gate發(fā)布給ONU）ONU僅在屬于自己的grantwindow中向OLT發(fā)送上行業(yè)務(wù)OLT發(fā)布grantwindow時(shí)已經(jīng)考慮了各ONU與OLT距離的差別（RTT）EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!DBA的原理DBA的工作流程是Gate－Report－Gate－Report，如此循環(huán)OLT給ONU發(fā)布的grant在Gate消息中承載；ONU通過Report消息使OLT了解其本地的隊(duì)列狀態(tài)和業(yè)務(wù)流量Grant的分配是基于特定算法的。DBA要按照SLA進(jìn)行g(shù)rant分配（包括保證帶寬、最大帶寬等參數(shù)EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!下行數(shù)據(jù)的安全性因?yàn)镻ON的多點(diǎn)廣播特性，所有的下行數(shù)據(jù)都會(huì)被廣播到PON系統(tǒng)中所有的ONU上。如果有一個(gè)匿名用戶將它的ONU接收限制功能去掉，那么它就可以監(jiān)聽到所有用戶的下行數(shù)據(jù)，這在PON系統(tǒng)中稱為“監(jiān)聽威脅”PON網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)特點(diǎn)是，網(wǎng)絡(luò)中ONU不可能監(jiān)測到其它ONU的上行數(shù)據(jù)在PON上解決安全性的措施是OLT對(duì)下行信息加密（包括所有的數(shù)據(jù)幀和OAM幀）系統(tǒng)應(yīng)針對(duì)每個(gè)LLID進(jìn)行攪動(dòng)，每個(gè)LLID有獨(dú)立的密鑰。加密的核心問題包括：加密算法密鑰的產(chǎn)生和傳遞密鑰的更新與同步EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!業(yè)務(wù)QoS處理EPON支持IEEE802.1p支持IPTOS隊(duì)列調(diào)度算法：SP、WRR、SP+WRR支持端口限速….EPON關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!TDMoverEPON技術(shù)（1）IEEE802.3本身不關(guān)注如何在EPON中承載TDM業(yè)務(wù)，可以采用電路仿真CESOP提供TDM業(yè)務(wù)接入功能CESOP技術(shù)基本思想就是在分組交換網(wǎng)絡(luò)上搭建一個(gè)“通道”，在其中實(shí)現(xiàn)TDM電路，從而使網(wǎng)絡(luò)任