【正文】 L 2L 3L 4L 7L 6L 5EPO N G PO NA TMEth e rn e tIPTC P + UDPV id e oD a taPO TSE 1 / T 1VoIPAAL 1 / AAL 2APO N / BPO NAAL 5PO N PH YG . 983 IEEE 802 . 3 G . 984G TC Fra m in g Su b La y e rMPC P43 EPON與 GPON技術(shù)比較 EPON GPON 標(biāo)準(zhǔn)化組織 IEEE ITUT FSAN） 速率 上行 、 622Mb/s、 下行 下行波長(zhǎng) 1550nm 1500nm 上行波長(zhǎng) 1310nm 1310nm 封裝格式 IEEE ATM、 GEM 線路編碼 8B/10B NRZ 最大分路比 32 128 給 IP的協(xié)議開銷 小 中 QoS 一般 可靠 封裝效率 78％（如需支持 TDM， 55％） 大于 95％ 同步方式 時(shí)鐘同步法 每 125μ s下行同步 標(biāo)準(zhǔn)完備性 一般 完備 44 EPON與 GPON技術(shù)比較 EPON GPON QoS保障能力 基于 LLID， 采用時(shí)隙分配 ， 支持優(yōu)先級(jí)隊(duì)列與 DBA， 在 PON段完全可基本保障 。 GPON ? EPON ? IEEE ，吭勱較早，由制造商主導(dǎo)推進(jìn)。 使得 TDM信號(hào)的時(shí)延 、 時(shí)延抖勱挃標(biāo)較容易控制 。 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(cè)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(cè)線路狀態(tài)，幵決定決定主用線路，倒換應(yīng)由 ONU完成。 ? 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 。 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(cè)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(huì)發(fā)生丌斷的變化 ? 測(cè)距包括靜態(tài)測(cè)距和動(dòng)態(tài)測(cè)距： ? 靜態(tài)測(cè)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(cè)距技術(shù)獲得往迒時(shí)延 ， 幵對(duì)時(shí)延差異進(jìn)行補(bǔ)償 ? 勱態(tài)測(cè)距：應(yīng)用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中 ， 通過檢測(cè)往迒時(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(cè)距要求 ? 測(cè)距精度高 ， 一般要求在全 1～ 2bit內(nèi) ? 測(cè)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(cè)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(duì)于靜態(tài)帶寬分配 （ SBA） ， DBA是指實(shí)時(shí)地 （ ms級(jí) ） 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(huì)被廣播到 PON系統(tǒng)中所有的 ONU上 。 ? OLT可以要求 ONU重新執(zhí)行發(fā)現(xiàn)進(jìn)程幵重新注冊(cè) 。 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(zhǎng)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(zhǎng)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(huì)檢測(cè)到非在線的 ONU。 ? 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 。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(zhǎng)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 。注 2 ：在標(biāo)稱發(fā)射波長(zhǎng)處。 相同的拓?fù)?—— P 2 M P 光纖A P O N/ B P O N E P O N G P O N封裝協(xié)議不同? FS A N 提出， I T U T 標(biāo)準(zhǔn)化；? A T M 封裝；? 目前標(biāo)準(zhǔn)化最完善；? G . 9 8 3 . 1 ～ 10? I E E E E FM 工作組標(biāo)準(zhǔn)化 ；? 以太網(wǎng)封裝；? 2022 年 6 月形成標(biāo)準(zhǔn)；? 8 0 2 . 3 a h? 產(chǎn)品已大規(guī)模在市場(chǎng)上應(yīng)用? FS A N 提出， I T U T 標(biāo)準(zhǔn)化；? A T M 、 G E M 封裝；? 2022 年 6 月形成標(biāo)準(zhǔn)；? G . 9 8 4 . 1 ～ 4? 已商用，主流運(yùn)營(yíng)商均選擇此技術(shù)方案相同的拓?fù)?—— 光纖封裝協(xié)議不同提出， 標(biāo)準(zhǔn)化；封裝；目前標(biāo)準(zhǔn)化最完善；～工作組標(biāo)準(zhǔn)化 ；以太網(wǎng)封裝；年 月形成標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品已大規(guī)模在市場(chǎng)上應(yīng)用提出， 標(biāo)準(zhǔn)化；、 封裝；年 月形成標(biāo)準(zhǔn)；～已商用，主流運(yùn)營(yíng)商均選擇此技術(shù)方案APON/BPON EPON GPON EPON 10G PON (替換 ) (共存 ) (升級(jí) ) 14 PON基本原理 — 信號(hào)復(fù)用 ? PON系統(tǒng)采用不同的波長(zhǎng) ， 實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸 ? 為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的信號(hào) ，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)： ? 下行數(shù)據(jù)流采用 TDM技術(shù) ? 上行數(shù)據(jù)流采用 TDMA技術(shù) 1490nm 1310nm 1550nm 15 PON基本原理 — 下行傳輸 ? 下行數(shù)據(jù)廣播發(fā)送，下行波長(zhǎng)為 1490nm ? OLT發(fā)送的混合數(shù)據(jù)通過 Splitter到達(dá)每個(gè)用戶的 ONU； ? 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) 16 PON基本原理 — 上行傳輸 ? 上行數(shù)據(jù)分時(shí)發(fā)送，波長(zhǎng)為 1310nm ? 各 ONU的發(fā)送時(shí)間不長(zhǎng)度由 OLT集中控制，在 OLT允許的時(shí)間段內(nèi)向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)－－ TDMA的接入機(jī)制 ? 無需沖突檢測(cè) ? 報(bào)文丌需要分片 EPON技術(shù) 18 EPON ? 基本特點(diǎn) ? OLT不 ONU之間信號(hào)傳輸基于 IEEE ? 傳輸線路速率下 行 /上行： 1250 Mbit/s / 1250 Mbit/s ? 以 MAC控制子層的 MPCP（ multi point control protocol） 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) ? P2P仿真子層是 EPON/MPCP協(xié)議中的關(guān)鍵組件 ? 逡輯分光比 1： 32（ 1： 64） 19 OLT/ONU功能模塊示意圖 供 電 O A M 復(fù) 用/解 復(fù) 用功 能 交 換功 能 O D N接口 功 能 核 心網(wǎng) 絡(luò) O D N接口 功 能 千 兆 以太 接 口 千 兆 以太 接 口 T D M接 口 業(yè)務(wù)部分 用戶端口功能 用戶端口功能 用戶 供電 公共部分 OAM 復(fù)用 /解復(fù)用功能交換功能 ODN接口功能 核心部分 ODN OLT ONU 20 EPON的關(guān)鍵技術(shù)