【正文】 光 線 路 終 端O N U ＝ 光 網(wǎng) 絡(luò) 單 元 P C S ＝ 物 理 編 碼 子 層P H Y ＝ 物 理 層P M A ＝ 物 理 媒 質(zhì) 附 加P M D ＝ 物 理 媒 質(zhì) 相 關(guān)R S ＝ 調(diào) 和 子 層O S I 參 考模 型 分 層上 層L A N 分 層L A N 分 層G M I IM D IP H YM D IG M I IO L T O N U上 層F E C P C SP M AP M DP H YF E COLT ONU 22 物理媒質(zhì)相關(guān) （ PMD） 子層 1000BASEPX10和 1000BASEPX20具有以下基本特征 ： ? 點(diǎn)到多點(diǎn) 的光纖傳輸； ? 傳輸距離遠(yuǎn) ? 在單模光纖上，以 1000Mbps速率，分路比為 1:32，傳輸距離達(dá)到 10km； ? 在單模光纖上，以 1000Mbps速率，分路比為 1:16，傳輸距離達(dá)到 20km； ? 在物理層業(yè)務(wù)接口上， 誤碼率小 于等于 1012。 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。dB105最小通道插入損耗（注 3 ）dB2 3 . 5241 9 . 520最大通道插入損耗（注 2 ）0 . 5 m ～ 2 0 k m0 . 5 m ～ 1 0 k m最小范圍（注 1 ）下行上行下行上行發(fā)射方向nm1 4 9 01 3 1 01 4 9 01 3 1 0標(biāo)稱發(fā)射波長1光纖數(shù)目B1 . 1 , B1 . 3 單模光纖光纖類型單位1 0 0 0 BA S EPX 2 0 D1 0 0 0 BA S EPX 2 0 U1 0 0 0 BA S EPX 1 0 D1 0 0 0 BA S EPX 1 0 U描述注 ：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注注））～～）23 EPON的關(guān)鍵技術(shù) —— MPCP控制幀 ? 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 ） ? 在注冊規(guī)程處理過程中請求注冊 。 ? REGISTER （ OLT發(fā)出 ） ? 在注冊規(guī)程處理過程中通知 ONU已經(jīng)識別了注冊請求 。 ? REGISTER_ACK （ ONU發(fā)出 ） ? 在注冊規(guī)程處理過程中表示注冊確認(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 24 EPON的關(guān)鍵技術(shù)－下行幀結(jié)構(gòu) 前導(dǎo)碼 7Bytes 幀定界符 1Bytes DA 6Bytes SA 6Bytes 長度 /類型 2Bytes 數(shù)據(jù) 46— 1500Bytes 填充 不定 FCS 4Bytes 前導(dǎo)碼 8Bytes DA 6Bytes SA 6Bytes 長度 /類型 2Bytes 數(shù)據(jù) 46— 1500Bytes 填充 不定 FCS 4Bytes 55 55 SPD 55 55 LLID LLID CRC8 以太網(wǎng) MAC幀 EPON MAC幀 SPD :SPD指示 LLID和 CRC位置 25 EPON的關(guān)鍵技術(shù)－上行幀結(jié)構(gòu) ? 上行幀由突發(fā)的以太網(wǎng)幀＋ MPCP上行控制幀＋物理層的突發(fā)開銷組成 M P C P c o n t r o l M P C P c o n t r o lM A C c o n t r o lB u r s t O H B u r s t O HD o w n s t r e a mU p s t r e a mB u r s t O N U 2 B u r s t O N U 3B u r s t O N U 1IP G / i d l e c o d e 1 0 b s y m b o l sE t h e r n e t F r a m e ( w i t h E t h . p r e a m b l e )E P O N c o n t r o l F r a m eB u r s t O H 26 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(Discovery Time Windows)， 使 OLT有機(jī)會檢測到非在線的 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(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)程幵重新注冊 。 同樣 ， ONU也可以通知 OLT請求注銷 ， 然后通過發(fā)現(xiàn)進(jìn)程進(jìn)行重注冊 。 發(fā)現(xiàn)握手完成D i s c o v e r yw i n d o w隨機(jī)延時(shí)授權(quán)開始G a t e1 { D A = M A C C o n t r o l , S A = O L T M A C a d d r e ss, co n t e n t = G r a n t + S y n cT i m e }R E G I S T E R _ R E Q1 { D A = M A C C o n t r o l , S A = O N U M A C a d d r e ss,co n t e n t = P e n d i n g g r a n t s}R E G I S T E R1 { D A = O N U M A C a d d r e ss, S A = O L T M A C a d d r e ss,co n t e n t = L L I D + S y n c T i m e + e ch o o f p e n d i n g g r a n t s}G a t e2 { D A = M A C C o n t r o l , S A = O L T M A C a d d r e ss, co n t e n t = G r a n t }R E G I S T E R _ A C K2 { D A = M A C C o n t r o l , S A = O N U M A C a d d r e ss,co n t e n t = e ch o o f L L I D + e ch o o f S y n c T i m e }O L T O N U注1：廣播信道上傳送的消息注2： 單播信道上傳送的消息27 EPON的關(guān)鍵技術(shù) 測距 ? OLT與各 ONU間的環(huán)路時(shí)延不同 ? 各 ONU距 OLT的光纖路徂丌同 ? 各 ONU元器件的丌一致性 ? 環(huán)境溫度的變化和器件老化 ， 環(huán)路延時(shí)也會發(fā)生丌斷的變化 ? 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)獲得往迒時(shí)延 ， 幵對時(shí)延差異進(jìn)行補(bǔ)償 ? 勱態(tài)測距：應(yīng)用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中 ， 通過檢測往迒時(shí)延的變化對溫度 、 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 28 動(dòng)態(tài)帶寬分配 （ DBA） 機(jī)制 ? 相對于靜態(tài)帶寬分配 （ SBA） ， DBA是指實(shí)時(shí)地 （ ms級 ） 改變 PON中各 ONU上行帶寬的機(jī)制 ? 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 ? 重點(diǎn)： DBA算法 ? 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) 29 下行數(shù)據(jù)的安全性 ? 因?yàn)?PON的多點(diǎn)廣播特性 ， 所有的下行數(shù)據(jù)都會被廣播到 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丌可能監(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 ONU通過上行信道傳送一些保密信息 （ 如數(shù)據(jù)加密密鑰 ） ， OLT使用該密鑰對下行信息加密 ， 因?yàn)槠渌?ONU無法獲知該密鑰 ， 接收到下行廣播數(shù)據(jù)后 ， 仍然無法解密獲得原始數(shù)據(jù) 30 業(yè)務(wù) QoS處理 ? EPON ? 支持 ? 支持 IP TOS ? 隊(duì)列調(diào)度算法： SP、 WRR、 SP+WRR ? 支持端口限速 ? GPON ? GPON提供四種服務(wù)質(zhì)量的傳送業(yè)務(wù) ， 按優(yōu)先級順序依次為：fixed bandwidth（ 固定帶寬 ） 、 assured bandwidth（ 保證帶寬 ） 、nonassured bandwidth（ 非保證帶寬 ） 和 best effort bandwidth（ 盡力而為帶寬 ） 。 ? 定義了 5中 TCONT類型 ? 通過 OLT與 ONU之間的信息交換 ， OLT獲得 ONU中 TCONT的種類和數(shù)量 ， 并為其分配 AllocID， 在 DBA（ 動(dòng)態(tài)帶寬分配 ） 機(jī)制的控制下 ， 實(shí)現(xiàn)不同 TCONT的有服務(wù)質(zhì)量差異的傳送 。 31 EPON業(yè)務(wù) QoS處理與帶寬控制 交換板 PON卡 EPON EPON TDM 業(yè)務(wù)處理 （網(wǎng)關(guān)） GE 10/100M/GE ONU ONU ONU 采用 或 IP TOS機(jī)制，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)優(yōu)先級區(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 32 對 TDM業(yè)務(wù)的承載 ? 從 EPON標(biāo)準(zhǔn)的原則來看 ， 具體的業(yè)務(wù)封裝由高層協(xié)議支持 ， 因此 ， 對于 TDM業(yè)務(wù)在 EPON中的傳送 ， 目前由私有協(xié)議解決 （ 如 PWE3等 ） ? 需重點(diǎn)解決如下問題： ? TDM信號與以太網(wǎng)之間高效合理的適配封裝； ? TDM信號的嚴(yán)格同步定時(shí)； ? 電路業(yè)務(wù)的 QoS的保證：時(shí)延 、 時(shí)延抖動(dòng) 33 光纖保護(hù)倒換：骨干光纖冗余 P O N 口2 : N 光 分 路 器O N U 1P O N 口P O N 口O N U NO L T? OLT：采用單個(gè) PON端口， PON口處內(nèi)置 12光開關(guān)，由OLT檢測線路狀態(tài) ? 光分路器：使用 1:N光分路器； ? ONU：無特殊要求。 34 光纖保護(hù)倒換： OLT PON口冗余 P O N 口 ( 主 )2 : N 光 分 路 器P O N 口 ( 備 )P O N 口P O N 口O N U 1O N U NO L T? OLT：備用的 OLT PON端口處于況備用狀態(tài)，由 OLT檢測線路狀態(tài)、 OLT PON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 35 光纖保護(hù)倒換：全保護(hù) P O N 口 ( 主 )P O N 口 ( 備 )O N U 1O N U NO L TP O N 口P O N 口1 : N 光 分 路 器1 : N 光 分 路 器? OLT：主、備用的 OLT PON端口均處于工作狀態(tài)； ? 光分路器：使用 2個(gè) 1:N光分路器； ? ONU：在 PON端口前內(nèi)置光開關(guān)裝置，由 ONU檢測線路狀態(tài)，幵決定決定主用線路，倒換應(yīng)由 ONU完成。 36 EPON技術(shù)特點(diǎn)總結(jié) ? 不以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)兼容 ? 適合承載基于以太網(wǎng)的業(yè)務(wù) ? 以太網(wǎng)技術(shù)成熟丏已大規(guī)模應(yīng)用 ， 設(shè)備成本低 ? 經(jīng)多年的發(fā)展及在現(xiàn)網(wǎng)的大規(guī)模部署應(yīng)用 ， 具備大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)科運(yùn)營條件 GPON技術(shù) 38 GPON業(yè)務(wù) QoS處理與帶寬控制 交換板 PON卡 GPON GPON TDM 業(yè)務(wù)處理 （網(wǎng)關(guān)） GE 10/100M/GE ONU ONU ONU 采用基于 TCONT的類似 ATM機(jī)制的QoS機(jī)制 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擁塞發(fā)生在交換芯片上 PON系統(tǒng)上下行基本不會擁塞，容易實(shí)現(xiàn)更精確的帶寬控