FTTH建設(shè)裝維培訓基地參考教材-FTTH基礎(chǔ)知識

1FTTH基礎(chǔ)知識內(nèi)容提綱2FTTH技術(shù)簡介FTTH技術(shù)概況PON系統(tǒng)基本原理FTTHPON系統(tǒng)的實現(xiàn)FTTH組網(wǎng)結(jié)構(gòu)EPON技術(shù)簡介GPON技術(shù)簡介PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)承載典型PON系統(tǒng)及其應用下一代PON技術(shù)光進銅退文件解讀FTTH技術(shù)概況——寬帶光纖接入及FTTX的概念3根據(jù)光纖到達用戶側(cè)的位置不同,寬帶光接入網(wǎng)的應用方式（建設(shè)模式）包括以下幾種,這些模式統(tǒng)稱為FTTxFTTN

FiberToTheNode，光纖到節(jié)點FTTZ

FiberToTheZone，光纖到小區(qū)FTTCab

FiberToTheCabinet，光纖到交接箱FTTC

FiberToTheCurb，光纖到路邊FTTB

FiberToTheBuilding，光纖到樓FTTP

FiberToThePremise，光纖到用戶駐地FTTH

FiberToTheHome，光纖到戶FTTO

FiberToTheOffice，光纖到辦公室FTTH、FTTO、FTTP

以全程光纖的方式實現(xiàn)最終用戶的接入，包括家庭用戶和企業(yè)用戶，用戶接入設(shè)備（如ONU）由單個用戶（家庭、企業(yè)或辦公室）獨享FTTH技術(shù)概況——主要的PON技術(shù)4相同的拓撲——P2MP光纖BPONEPONGPON封裝協(xié)議不同F(xiàn)SAN提出，ITU-T標準化ATM封裝

技術(shù)成熟在北美有一定規(guī)模商用IEEE802.3標準以太網(wǎng)封裝技術(shù)簡單、成本低標準較完善技術(shù)成熟，已經(jīng)規(guī)模應用FSAN提出，ITU-T標準化GEM封裝技術(shù)復雜，成本略高標準仍在完善已試商用和小規(guī)模部署目前FTTH常用的PON技術(shù)為EPON和GPONFTTH技術(shù)概況——主要的PON技術(shù)5相同的拓撲——P2MP光纖IEEEEPONITU-TGPON下行線路速率1.25G2.5G上行線路速率1.25G1.25G或2.5G線路編碼8B/10BNRZ(+scrambling)分路比6464/128傳輸距離20km20km數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議Ethernet協(xié)議，簡單EthernetoverGEMand/orATMTDM支持能力TDMoverPacketTDMoverGEM，采用了125us的幀長及定時機制，能夠比較容易地支持NativeTDM業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)運行和管理EthOAM(可選SNMP)PLOAM+OMCI下行數(shù)據(jù)流加密三重攪動AES系統(tǒng)成本低低無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)基本原理(1)6上行方向為TDMA方式

各ONU上行數(shù)據(jù)分時發(fā)送，各ONU的發(fā)送時間與長度由OLT集中控制無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)基本原理(2)7下行方向為廣播方式下行數(shù)據(jù)廣播發(fā)送，每個ONU根據(jù)下行數(shù)據(jù)的標識信息接收屬于自己的

數(shù)據(jù)，丟棄其他用戶的數(shù)據(jù)無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)基本原理(3)8無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是指一種點對多點的光接入技術(shù)及相應系統(tǒng)PON系統(tǒng)局端設(shè)備和遠端/用戶端設(shè)備之間的光分配網(wǎng)絡(luò)只包含無源器件或設(shè)施PON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，光纖環(huán)路系統(tǒng)，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，用戶端設(shè)備）無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)基本原理(4)9OLTONU

PON的核心功能與L2交換機類似

與L2交換機或DSLAM類似PONOLT和ONU的功能模塊PON的核心功能模塊與L2交換機類似的功能模塊FTTHPON系統(tǒng)的實現(xiàn)(1)10機架式OLT（大型）：采用插板式結(jié)構(gòu)，功能復雜、容量大，實現(xiàn)難度高。包括如下板卡接口板（或者稱為線卡）主交換板主控板（主控和主交換板可能合在一個板卡）上聯(lián)板（GE/10GE）盒式OLT（小型）：1U高一體化小設(shè)備：2－4個PON口，1－2個上聯(lián)GE口.功能簡單，容量小，實現(xiàn)容易機架式OLT設(shè)備框圖FTTHPON系統(tǒng)的實現(xiàn)(2)11PON接口模塊是核心語音處理模塊以VoIP的方式提供語音業(yè)務(wù)CPU負責整個ONU的控制和管理（包括與OLT與網(wǎng)管的通信）ONU設(shè)備框圖FTTHPON系統(tǒng)的實現(xiàn)(3)12SFU（單住戶單元）型ONU主要用于單獨家庭用戶，僅支持寬帶接入終端功能，具有1或4個以太網(wǎng)接口，提供以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)，可以支持VoIP業(yè)務(wù)（內(nèi)置IAD）或CATV業(yè)務(wù)，主要應用于FTTH的場合（可與家庭網(wǎng)關(guān)配合使用，以提供更強的業(yè)務(wù)能力）。HGU（家庭網(wǎng)關(guān)單元）型ONU主要用于單獨家庭用戶，具有家庭網(wǎng)關(guān)功能，相當于帶PON上聯(lián)接口的家庭網(wǎng)關(guān)，具有4個以太網(wǎng)接口、1個WLAN接口和至少1個USB接口，提供以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)，可以支持VoIP業(yè)務(wù)（內(nèi)置IAD）或CATV業(yè)務(wù)，支持TR-069遠程管理。主要應用于FTTH的場合。SBU（單商戶單元）型ONU主要用于單獨企業(yè)用戶和企業(yè)里的單個辦公室，支持寬帶接入終端功能，具有以太網(wǎng)接口和E1接口，提供以太網(wǎng)/IP業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)。主要應用于FTTO的場合。FTTHPON系統(tǒng)的實現(xiàn)(4)13ODN網(wǎng)絡(luò)配套器材局端配線設(shè)施：光配線架等光分配點設(shè)施：光配線架、光交接箱、光分線盒、光分路器、光分歧接頭盒等光用戶接入點設(shè)施：光分路器、光分線盒、光分歧接頭盒等用戶端接設(shè)施：用戶智能終端盒、光纖信息面板其他基本器材：光纜、光纖連接器、尾纖等FTTH組網(wǎng)結(jié)構(gòu)(1)14FTTH組網(wǎng)結(jié)構(gòu)(2)FTTH場景的4種主流組網(wǎng)結(jié)構(gòu)場景一(HGU)

適用于光纖已經(jīng)布放到用戶家中，用戶側(cè)放置PON上行家庭網(wǎng)關(guān)為用戶提供業(yè)務(wù)場景二(單口SFU+LAN上行E8-C網(wǎng)關(guān))

適用于光纖無法入戶或者光纖能夠入戶但入戶點與住宅的中心布線點有距離的場景，SFU放置在光纖布線點或家庭信息箱中，以太網(wǎng)上行家庭網(wǎng)關(guān)放置在用戶桌面，通過住宅內(nèi)現(xiàn)有的五類線線將SFU和以太網(wǎng)上行家庭網(wǎng)關(guān)相連接場景三(SFU)

適用于光纖已經(jīng)布放到用戶家中，用戶側(cè)放置SFU設(shè)備為用戶提供業(yè)務(wù)場景四(簡化型PON上行E8-C+AP)光纖接入點和有線網(wǎng)絡(luò)匯集點一致，該點放置的無線AP不能完全滿足家庭應用的覆蓋需求15內(nèi)容提綱16FTTH技術(shù)簡介EPON技術(shù)簡介EPON標準及規(guī)范EPON系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和總體目標EPON協(xié)議棧動態(tài)帶寬分配（DBA）ONU認證PON接口數(shù)據(jù)安全性系統(tǒng)保護網(wǎng)管系統(tǒng)及ONU遠程管理和維護GPON技術(shù)簡介PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)承載典型PON系統(tǒng)及其應用下一代PON技術(shù)光進銅退文件解讀EPON標準及規(guī)范(1)——國際光纖接入技術(shù)標準制訂歷程17ITU-TG.982支持ISDN基本速率及其對應速率業(yè)務(wù)的光接入網(wǎng)ITU-TG.983.1~10A/BPON系列標準，奠定了PON的基本概念、框架ITU-TG.985P2P光纖以太網(wǎng)標準IEEE制定EPON標準IEEE802.3-2005以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)IEEE802.3av10GE無源光網(wǎng)絡(luò)接入用光纖G.651.1光接入網(wǎng)用50/125μm多模梯度光纖光纜特性G.657接入網(wǎng)用彎曲損耗不敏感單模光纖IEC60793-2-50-Ed3.0（CDV）光纖.第2-40部分:產(chǎn)品規(guī)范B類別的單模纖維分規(guī)范EPON標準及規(guī)范(2)——國際EPON標準化歷程為了提高以太網(wǎng)在“最后一公里”的應用，IEEEEFM工作組2000年開始制定了802.3ah標準，其中包括EPON和P2P光纖以太網(wǎng)兩種技術(shù)：點到點光以太網(wǎng)：定義了速率100Mb/s、傳輸距離10km和速率1000Mb/s、傳輸距離10km兩種點到點單纖雙向光以太網(wǎng)系統(tǒng)。采用WDM方式實現(xiàn)單纖雙向傳輸，上、下行分別使用1310nm波長和1550nm波長進行傳輸。EPON：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多點控制層協(xié)議（MPCP），以實現(xiàn)在點到多點無源光網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)幀的時分多址接入、一種運行維護和管理（OAM）機制。2004年，IEEE

802.3ah標準基本完成，相關(guān)芯片出現(xiàn):Passave(PMC)、Teknovus(Broadcom)2004年下半年，基本符合IEEE

802.3ah標準的EPON設(shè)備出現(xiàn)2005年，IEEE

802.3ah標準歸入IEEE802.3-2005中，EPON設(shè)備也開始在NTT、KDDI等日本運營商規(guī)模部署EPON標準及規(guī)范(3)——國內(nèi)光纖接入技術(shù)標準制訂歷程191996～2003為第一階段，主要從事光接入網(wǎng)概貌、HFC、窄帶PON、A/BPON的標準制定工作2005以后迎來了光纖接入及FTTH標準化的高潮，先后制定了一系列技術(shù)標準：設(shè)備相關(guān)標準：YD/T1077-2000接入網(wǎng)技術(shù)要求——窄帶無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）YD/T1090-2000接入網(wǎng)技術(shù)要求——A-PONYD/T1250-2003接入網(wǎng)測試方法——A-PONYD/T1475-2006接入網(wǎng)技術(shù)要求——EPONYD/T1531-2006接入網(wǎng)測試方法——EPONYD/T1619-2007寬帶光接入網(wǎng)總貌YD/T1636-2007光纖到戶（FTTH）體系結(jié)構(gòu)和總體要求YD/T接入網(wǎng)技術(shù)要求——GPONYD/T無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）設(shè)備安全技術(shù)要求YD/T無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）設(shè)備安全測試方法YD/T接入網(wǎng)測試方法－GPONYD/T接入網(wǎng)技術(shù)要求－EPON/GPON系統(tǒng)承載多業(yè)務(wù)YD/T接入網(wǎng)技術(shù)要求－EPON系統(tǒng)互通性要求YD/T接入網(wǎng)測試方法－EPON系統(tǒng)互通性測試接入網(wǎng)用光器件的系列標準：APON、EPON、GPON光收發(fā)模塊技術(shù)要求接入網(wǎng)用光纖光纜系列標準：接入網(wǎng)用光纜、彎曲損耗不敏感單模光纖、光電混合纜EPON標準及規(guī)范(4)——中國電信在EPON標準化歷程中的努力20考慮到EPON互通性對于FTTH技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性，2005年7月，中國電信啟動了EPON互通性研究工作中國電信牽頭成立了由主流芯片和設(shè)備廠商組成的工作組推進此項研究2006年1月制定并發(fā)布了《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求(含互通性）V1.0》2006年4月～5月,進行了第二輪芯片互通性測試，主流芯片廠商均基本實現(xiàn)了主要功能的互通2006年12月，主要設(shè)備廠商設(shè)備之間實現(xiàn)互通性2007年2月，中國電信發(fā)布《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求(含互通性）V1.3》2007年3－4月，中國電信組織的測試實現(xiàn)了大規(guī)模、全面的EPON互通性；隨后中國電信開始規(guī)模商用2008年，中國電信發(fā)布《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求(含互通性）V2.0》2009年中國電信完成了《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求(含互通性）V2.1》EPON系統(tǒng)的總體目標和特點21OLT與ONU之間信號傳輸基于IEEE802.3以太網(wǎng)幀采用8B/10B的線路編碼（8個數(shù)據(jù)比特編成10個線路比特），數(shù)據(jù)速率為上下行對稱1Gbps,線路比特率為上下行對稱1.25Gbps支持1：64的分光比和10或20公里的傳輸距離采用WDM方式實現(xiàn)單纖雙向傳輸，上、下行分別使用1310nm波長和1490nm波長進行傳輸以MAC控制子層的MPCP（multipointcontrolprotocol）機制為基礎(chǔ)，MPCP通過消息、狀態(tài)機和定時器來控制訪問P2MP的拓撲結(jié)構(gòu)P2P仿真子層是EPON/MPCP協(xié)議中的關(guān)鍵組件提供了一種專門的運行管理和維護（OAM）機制，實現(xiàn)對鏈路監(jiān)控、遠端環(huán)回，并可以進行擴展以實現(xiàn)業(yè)務(wù)層管理功能EPON協(xié)議棧(1)22EPON協(xié)議棧(2)23MACClient(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

負責有關(guān)EPON網(wǎng)絡(luò)運維的功能MAC控制子層

負責ONU的接入控制，通過MAC控制幀完成對ONU的初始化、測距、和動態(tài)帶寬分配。采用申請/授權(quán)(Request/Grant)機制，執(zhí)行多點控制協(xié)議(MPCP),MPCP的主要功能是輪流檢測用戶端的帶寬請求，并分配帶寬和控制網(wǎng)絡(luò)啟動過程MAC(MediumAccessControl,媒介接入控制)子層

負責物理層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。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EPON協(xié)議棧(3)24RS（ReconciliationSublayer,協(xié)調(diào)子層)子層

將MAC層的業(yè)務(wù)定義映射成GMII接口的信號。RS子層定義了EPON的前導碼格式，它在原以太網(wǎng)前導碼的基礎(chǔ)上引入了邏輯鏈路標識（LLID）區(qū)分OLT與各個ONU的邏輯連接，并增加了對前導碼的8位循環(huán)冗余校驗（CRC8）PCS（PhysicalCodingSublayer,物理編碼子層)

將GMII發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼/解碼（8B/10B），使之適合在物理媒質(zhì)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EPON協(xié)議棧(4)25PMD（PhysicalMediumDependent,物理媒介相關(guān)）子層

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MDI(Medium

DependentInterface,媒質(zhì)相關(guān)接口)規(guī)范物理媒質(zhì)信號和傳輸媒質(zhì)與物理設(shè)備之間的機械和電器接口GMII(Gigabit

Media

Independent

I

nterface,吉比特媒質(zhì)無關(guān)接口)允許多個數(shù)據(jù)終端混合使用各種吉比特速率物理層EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(1)26PCS（PhysicalCodingSublayer,物理編碼子層):

PCS層的擴展以支持在點對多點物理介質(zhì)中的突發(fā)模式操作數(shù)據(jù)監(jiān)測：擴展突發(fā)模式操作，為了避免近端ONU的自發(fā)輻射噪聲干擾遠端ONU的信號，ONU的激光器在信號發(fā)送間隔必須能夠關(guān)閉。為了控制激光器，PCS必須進行擴展以便能根據(jù)信號狀態(tài)產(chǎn)生tx_enable信號，在正確的時刻開/關(guān)激光器。前向糾錯（FEC）：用于提高光連接可靠性和傳輸距離。在物理層10?4誤碼率的情況下使得數(shù)據(jù)層的誤碼率達到10?12誤碼率約3dB的編碼增益EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(2)27PMA（PhysicalMediumAttachment,物理媒介接入）子層:時鐘（bit）同步接收機對輸入數(shù)據(jù)流的相位和頻率同步時間為使ONU工作在OLT相同的時鐘基準上，ONU的發(fā)送（TX）時鐘必須跟蹤ONU接收（RX）的時鐘碼組對齊（Byte同步）碼組對其（奇偶對齊）TCDR和Tcode_group_alignment值之和應小于432nsTCDR:400ns內(nèi)比特同步Tcode_group_alignment:32ns內(nèi)完成碼組對齊EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(3)28PMD（PhysicalMediumDependent,物理媒介相關(guān)）子層:規(guī)定了1000BASE-PX10和1000BASE-PX20兩種光模塊支持點到多點光纖媒質(zhì)在單模光纖上，以1000Mbps速率，分路比為1:16，傳輸距離達到10km在單模光纖上，以1000Mbps速率，分路比為1:16，傳輸距離達到20km在物理層業(yè)務(wù)接口上，誤碼率小于等于10?12目前的PX10/20光模塊分別可以達到1:32的分路比和10/20公里的傳輸距離EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(4)29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描述1000BASEPX20-U1000BASEPX20-D1000BASEPX20+-U1000BASEPX20+-D單位光纖類型B1.1,B1.3單模光纖光纖數(shù)目1標稱發(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～20km0.5m～20km最大通道插入損耗（注2）2423.52828dB最小通道插入損耗（注3）1010dBEPON協(xié)議棧——EPON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(5)30突發(fā)模式光收發(fā)器技術(shù)OLT的接收機和ONU的發(fā)射器工作在突發(fā)模式OLT光接收機的突發(fā)同步技術(shù)上行接收數(shù)據(jù)相位的突變要求OLT的接收機工作在突發(fā)模式接收狀態(tài)OLT光接收機的快速功率恢復要求OLT在每個接收時隙的開始處迅速調(diào)整0-1判決門限OLT還要進行大范圍的自動增益調(diào)整（AGC）ONU光發(fā)射機的突發(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EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(1)31RS（ReconciliationSublayer,協(xié)調(diào)子層)子層對IEEE802.3規(guī)范的RS子層的擴展，以便多種數(shù)據(jù)鏈路層能夠使用統(tǒng)一的物理層接口。RS子層實現(xiàn)將具體的MAC實體與其MAC幀的一對一的對應關(guān)系實現(xiàn)原理：注冊過程完成后，MAC層的MODE和LLID變量被賦值，該MAC可以是OLT多個MAC中的一個或ONU的唯一MAC。LLID和MODE用來標識一個數(shù)據(jù)包是由哪個MAC發(fā)送和接收。OLT的PCS工作模式為單向模式就RS子層而言，EPON標準僅修改了傳統(tǒng)GE（1000BASE--LX）標準中的前導碼和幀定界符部分，對以太網(wǎng)幀的主體部分未作任何改變EPON系統(tǒng)中以太網(wǎng)幀的前導碼和幀定界符合并為一個8字節(jié)的前導碼（Preamble）字段。該字段由以下部分構(gòu)成：SLD（LLID定界符）、LLID和CRC8。SLD用來定界LLID和CRC8，LLID域識別源MAC或目的MAC。CRC8用于校驗EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(2)前導碼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幀第5字節(jié)的第6、第7比特被中國電信和國內(nèi)用于攪動信息標識字段（Enc）EPON技術(shù)研究——MAC幀結(jié)構(gòu)SLD:SLD指示LLID和CRC位置32EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(3)33RS（ReconciliationSublayer,協(xié)調(diào)子層)子層SLDSLD域用于進行LLID的定位，取值為0xD5。LLID：兩個字節(jié)，由MODE和logical_link_id聯(lián)合構(gòu)成。Mode變量：1bit，在ONUMAC中始終為0，在OLTMAC中，可為1或0：當LLID用來表示一個單拷貝廣播或是組播通路時，置為1；在表示單播數(shù)據(jù)時，置為0。Logical_link_id：15bit值為0x7FFF時，表示對未注冊O(shè)NUMAC的廣播幀對于注冊后的ONUMAC可以用0x7FFF之外的其它值。CRC-8CRC8域是一個8位循環(huán)冗余碼用于對SLD和LLID域進行校驗其生成多項式是：G(x)=x8+x2+x+1EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(4)34多點MPCP控制幀MPCP在OLT和ONU之間規(guī)定了一種控制機制來協(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)報文完成的，即MPCP數(shù)據(jù)單元目前定義了5種MPCP數(shù)據(jù)單元：GATE（OLT發(fā)出）允許接收到GATE幀的ONU立即或者在指定的時間段發(fā)送數(shù)據(jù)REPORT（ONU發(fā)出）向OLT報告ONU的狀態(tài)，包括該ONU同步于哪一個時間戳、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。EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(5)35MPCPDU的通用幀格式目的地址(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)的單獨的MAC地址。對于源于OLT端的MPCPDU，源地址可以是任意一個單獨MAC的地址。長度/類型(Length/Type):用于標識MAC控制幀，值16進制的88-08操作碼(Opcode):操作碼指示所封裝的特定MPCPDU時間標簽(Timestamp):在MPCPDU發(fā)送時刻，時間戳域傳遞localTime寄存器中的內(nèi)容。該域長度為32比特，對16比特發(fā)送進行計數(shù)。時間戳計時步進值為16比特信息域(Data/Reserved/PAD):這40個八位字節(jié)用于MPCPDU的有效載荷。當不使用這些字節(jié)時，在發(fā)送時填充為0，并在接收時忽略幀序列校驗(FCS):該域為幀校驗序列，一般由下層MAC產(chǎn)生EPON協(xié)議棧——EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(6)36授權(quán)（GATE）幀GATE消息的目的在于給ONU分配發(fā)送窗口，使得ONU可以進行發(fā)現(xiàn)消息的發(fā)送以及正常的數(shù)據(jù)發(fā)送一個GATE消息可包括4個授權(quán)為了將GATE消息用于OLT到ONU保持激活狀態(tài)，授權(quán)的個數(shù)可以被置為0

OLT→ONUEPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(7)37報告(REPORT)幀報告(REPORT)消息ONU向OLT報告本地隊列的信息每個報告消息中的時間戳用于計算RTT環(huán)路時延ONU在每個報告消息中指明針對每個802.1Q優(yōu)先級隊列所需的上行帶寬報告消息用于保持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)布報告消息。OLT可以明確的請求一個報告消息ONU→OLTEPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(8)38注冊請求（REGISTER_REQ）幀REGISTER_REQMPCPDU由某個未發(fā)現(xiàn)ONU的MAC控制實體產(chǎn)生，響應發(fā)現(xiàn)過程的GATE幀OLT收到注冊請求幀時，就掌握了ONU的RTT環(huán)路時延和ONU的MAC地址標識域標識該注冊請求幀的類型授權(quán)懸掛域向OLT指示ONU可以存儲未來授權(quán)的緩存容量。DBA不發(fā)布超過ONU存儲能力的授權(quán)ONU→OLT值指示描述0保留接收時忽略1RegisterONU請求注冊2保留接收時忽略3DeregisterONU的重注冊請求。相應的，解除分配的MAC并重新使用LLID。4-255保留接收時忽略REGISTER_REQMPCPDU的標志域

(flags)

EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(9)39注冊（REGISTER）幀REGISTERMPCPDU由對應于所有ONU的MAC控制實體產(chǎn)生，并被標記為廣播LLID分配端口攜帶被分配給ONU的LLID，該值為EPON系統(tǒng)中唯一的。在OLT和ONU之間建立一條單播的邏輯鏈路OLT→ONUREGISTER

MPCPDU的標志域

(flags)

值指示描述0保留接收時忽略1Register要求ONU進行重注冊2Deregister請求解除端口分配并釋放LLID，相應的也要解除MAC分配。3Ack請求重注冊成功4Nack高層實體否定注冊請求5-255保留接收時忽略EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(10)40注冊確認（REGISTER_ACK）幀REGISTER_ACKMPCPDU由對應于某個激活的ONU的MAC控制實體產(chǎn)生，該MPCPDU被標記為單播類型的LLID

ONU→OLTREGISTER_ACKMPCPDU的標志域(flags)

值指示描述0Nack上層實體否定請求的注冊嘗試1Ack注冊進程成功確認2-255保留接收時應忽略EPON協(xié)議?！狤PON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(11)41ONU的發(fā)現(xiàn)、注冊和認證OLT以一定間隔發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)窗口。新上線的ONU可以利用這個窗口進行注冊和認證，進而被OLT接納OLT基于MPCP消息中的timestamp字段進行測距OLT基于ONU的MAC地址進行ONU的認證EPON協(xié)議棧——EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(12)42ONU完成注冊后的MPCP協(xié)議交互ONU完成注冊后，系統(tǒng)維持一個Keep-alive機制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在一定時間內(nèi)沒有收到ONU發(fā)來的任何MPCP消息，則認為該ONU的MPCP協(xié)議異常，將解注冊（Deregister）該ONU如果ONU在一定時間內(nèi)沒有收到OLT發(fā)來的任何MPCP消息，則認為與OLT之間的鏈路異常或者OLT的MPCP協(xié)議異常，也將自動解注冊MPCP協(xié)議基于MPCPDU中的timestamp進行動態(tài)測距，確保多個ONU上行TDMA的有序性EPON協(xié)議棧——EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(13)43測距OLT與各ONU間的環(huán)路時延不同：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)路延時也會發(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)生時隙沖突的基礎(chǔ)測距包括靜態(tài)測距和動態(tài)測距：靜態(tài)測距：用在新的ONU安裝調(diào)試階段、停機的ONU重新投入運行時，通過開窗測距技術(shù)獲得往返時延，并對時延差異進行補償動態(tài)測距：應用于系統(tǒng)運行過程中，通過檢測往返時延的變化對溫度、光電器件老化等因素的影響進行補償測距要求測距精度高，一般要求在全1～2BYTE內(nèi)測距過程對運行中的其它ONU的影響最小，保證運行業(yè)務(wù)的QOS測距范圍大，即能提供的均衡延時大動態(tài)帶寬分配（DBA）(1)44動態(tài)帶寬分配相對于靜態(tài)帶寬分配（SBA），DBA是指OLT基于用戶的業(yè)務(wù)等級協(xié)議（SLA），結(jié)合ONU的本地隊列狀態(tài)的匯報（Report幀中的Queue＃nReport）或者業(yè)務(wù)預測,動態(tài)的給ONU分配上行帶寬的技術(shù)優(yōu)點：實現(xiàn)高效的上行帶寬利用率和保證業(yè)務(wù)的公平性和QoSDBA是采用輪詢ONU的方式，例如每1ms給該PON下所有ONU各分配一次grant（每個ONU的grant的大小可能是不同的）。輪詢周期Cycletime對上行業(yè)務(wù)時延有一定影響動態(tài)帶寬分配（DBA）(2)45動態(tài)帶寬分配的實現(xiàn)機制之一OLT與ONU之間的控制機制EPON系統(tǒng)采用多點控制協(xié)議(MPCP)。MPCP協(xié)議的功能之一就是提供OLT和ONU之間的控制方法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了解其本地的隊列狀態(tài)和業(yè)務(wù)流量DBA要按照SLA

(包括保證帶寬、最大帶寬等參數(shù))，結(jié)合ONU本地流量情況，通過特定算法為每個ONU進行帶寬分配動態(tài)帶寬分配（DBA）(3)46動態(tài)帶寬分配的實現(xiàn)機制之二OLT的DBA算法(DBA功能的核心)功能性：應支持固定帶寬、保證帶寬、盡力而為帶寬3種帶寬類型高性能：DBA算法應盡可能簡單、高效、保證調(diào)度的實時性、精細度和精確性擴展性：DBA應支持至少32個ONU同時在線時的調(diào)度，在線ONU數(shù)量的多少也不應影響DBA的性能指標強健性：DBA算法和實現(xiàn)DBA的軟硬件模塊應足夠穩(wěn)定可靠兩級調(diào)度算法OLT和ONU的兩級調(diào)度算法典型的DBA算法PON接口數(shù)據(jù)安全性(1)47下行數(shù)據(jù)安全性因為PON的多點廣播特性，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)的另一個特點是，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對下行信息加密（包括所有的數(shù)據(jù)幀和OAM幀）系統(tǒng)應針對每個LLID進行攪動，每個LLID有獨立的密鑰。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PON接口數(shù)據(jù)安全性(2)48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)的商用密碼管理條例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利用這個密鑰根據(jù)特定的加密算法對下行數(shù)據(jù)進行加密密鑰更新：密鑰必須周期性更新密鑰同步：因為密鑰需要定期更新，所以需要一個同步機制，使ONU能夠知道當前使用的哪個密鑰PON接口數(shù)據(jù)安全性(3)49PON接口數(shù)據(jù)安全性(4)50三重攪動三重攪動算法是在單重攪動（singlechurning）算法的基礎(chǔ)上擴展而成，增加了攪動后數(shù)據(jù)的時域關(guān)聯(lián)性，進而提高用戶數(shù)據(jù)的安全性Flag位（bit1）：攪動標記，表示該幀是否被攪動；0：明文；1：密文Key_Index位（bit0）：密鑰索引，指示ONU在解攪動過程中要采用的密鑰編號。當攪動功能關(guān)閉時，Key_Index位的值應為“1”

系統(tǒng)保護(1)51

OLT的設(shè)備級保護功能主控板的1＋1冗余保護，保護時間應為毫秒級OLT設(shè)備應配2個電源模塊，形成1＋1冗余保護，并做到業(yè)務(wù)無中斷的電源切換（業(yè)界普遍采用分布式供電，電源倒換一般對業(yè)務(wù)無影響）OLT支持對板卡和終端配置信息的保護，能夠在板卡或中端重新上線后的自動配置恢復OLT板卡熱插拔系統(tǒng)保護(2)52

OLT上聯(lián)鏈路的鏈路聚合鏈路聚合是的OLT的多個上聯(lián)端口成為一個聚合組，以擴展OLT的上聯(lián)流量，并能實現(xiàn)上聯(lián)鏈路之間的保護，是普遍需要的功能OLT應支持至少4個鏈路聚合組，GE端口的鏈路聚合組的最大可聚合的端口數(shù)不應小于4個OLT應支持上聯(lián)板內(nèi)的端口鏈路聚合和上聯(lián)板間的端口鏈路聚合。主流OLT設(shè)備普遍支持鏈路聚合功能，但在板間保護保護以及倒換時間上存在一定的差異系統(tǒng)保護(3)53OLT的雙歸屬上聯(lián)保護方案在OLT直連BRAS/SR的情況下，可通過VRRP方式實現(xiàn)OLT上聯(lián)鏈路的保護兩臺BRAS/SR之間運行VRRP協(xié)議，并可啟用BFDforVRRP加快故障檢測速度當OLT上聯(lián)鏈路故障時，VRRP進行主備切換，OLT將流量發(fā)送到備用BRAS/SR后續(xù)，隨著OLT功能的增強，可引入電信級以太網(wǎng)保護技術(shù)，如xlink、EAPS等，實現(xiàn)OLT主備端口間的快速切換，并解決OLT通過匯聚交換機上聯(lián)情況下的保護問題OLTBRAS/SR城域骨干網(wǎng)OLTBRAS/SRVRRP+BFD對于重要客戶或關(guān)鍵業(yè)務(wù)，OLT需提供雙歸屬上聯(lián)保護，以避免單點故障，實現(xiàn)高可靠接入系統(tǒng)保護(4)54光鏈路保護倒換功能對商業(yè)客戶而言，OLT到ONU之間的光纖鏈路保護是其比較重要的需求之一光鏈路的保護有賴于光纖的雙路由，主要有四種方式。前兩種只需要主干光纖雙路由，后兩種種需要全程雙路由光鏈路保護主要有四種實現(xiàn)方式：類型a,類型b,類型c和類型d詳細定義了4種光鏈路保護的類型，OLT應支持類型a或類型b，應支持類型c和類型d。ONU可選支持類型c和類型d光鏈路保護功能要求系統(tǒng)保護(5)類型a：業(yè)務(wù)中斷時間應小于150ms

類型b：業(yè)務(wù)中斷時間應小于150ms

類型c：業(yè)務(wù)中斷時間應小于200ms

類型d：業(yè)務(wù)中斷時間應小于50ms

55ONU認證56由于EPON系統(tǒng)采用點到多點的拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)難以從物理端口上判斷ONU的合法性。為防止非法ONU接入EPON系統(tǒng)，應提供ONU認證功能。主流實現(xiàn)方式：基于MAC地址的認證

基于ONU的MAC地址對ONU合法性進行認證基于邏輯標識的ONU認證采用ONU的邏輯標識碼（LOID＋Password或者SN）進行合法性認證混合認證模式

同時支持基于MAC地址的ONU認證方式和基于邏輯標識的ONU認證方式ONU遠程管理和維護(1)——EPON如何實現(xiàn)ONU與OLT之間的運行管理和維護功能是非常重要的。特別是OLT對ONU的遠程管理管理能力的發(fā)現(xiàn)必要的信息查詢配置控制協(xié)議必須的一些管理功能IEEE802.3-2005定義的OAM協(xié)議OAM功能原理OAMPDU簡介中國電信的OAM擴展57ONU遠程管理和維護(2)——EPONOAM協(xié)議提供了OAM實體之間的運行、管理和維護信息的交互OAM功能由OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元在OLT和ONU之間承載就OAM功能而言，OLT與ONU是主從關(guān)系：OLT處于Active模式，ONU處于Passive模式OAM協(xié)議定義了事件通告（CriticallinkEvent、linkevent）、loopback、機構(gòu)擴展等機制OAM能力也需要一個發(fā)現(xiàn)機制：OAM發(fā)現(xiàn)提供了一個OLT和ONU雙方互相探測對方OAM子層是否存在的機制OAM是一個slowprotocol，每對實體間每秒最多發(fā)送10幀；OAM也有一個keep－alive機制（每秒最少向?qū)Φ葘嶓w發(fā)送一個OAM幀），如果5s沒有收到對等實體的OAM幀，則認為OAM鏈路中斷，重新開始OAM發(fā)現(xiàn)過程OAM協(xié)議提供了一種機構(gòu)自行擴展以支持更多高層功能的機制；中國電信也基于此機制進行了擴展58ONU遠程管理和維護(3)——EPONOAMPDU包括如下幾種：Information(基本信息)EventNotification(鏈路事件和故障信息)VariableRequest(MIB請求)VariableResponse(MIB響應)LoopbackControl(遠端環(huán)回)OrganizationSpecific(組織機構(gòu))59ONU遠程管理和維護(4)——EPONOAM的發(fā)現(xiàn)：OAM發(fā)現(xiàn)是利用InformationOAMPDU完成的60ONU遠程管理和維護(5)——EPON中國電信的OAM擴展：中國電信采用OrganizationSpecificExtension機制以實現(xiàn)IEEE802.3-2005所未規(guī)定的擴展的ONU遠程操作、維護和管理（OAM）所必須的管理維護功能。擴展的OAM應支持如下管理功能：擴展的OAM發(fā)現(xiàn)和能力通告ONU的基本信息上報ONU認證ONU軟件下載與攪動功能相關(guān)的密鑰交換、更新和同步功能與DBA功能相關(guān)的DBA參數(shù)讀取和設(shè)置功能用戶端口相關(guān)屬性管理VLAN配置和管理組播業(yè)務(wù)管理和控制相關(guān)功能的配置QoS相關(guān)配置，包括業(yè)務(wù)流分類和標記等resetONU等Action功能對IEEE未規(guī)定清楚的屬性進行了規(guī)范61網(wǎng)管系統(tǒng)(1)62EMS網(wǎng)管系統(tǒng)安裝在工作站，與OLT設(shè)備之間通過帶外網(wǎng)管接口（F接口）相連。EMS網(wǎng)管系統(tǒng)和OLT、ONU設(shè)備之間采用SNMP協(xié)議（V2C以及以上版本）進行通信，實現(xiàn)在EMS中對OLT、ONU的統(tǒng)一管理Snmp協(xié)議的通信的方式有2種：輪詢。管理站每隔一段時間對所有OLT和ONU代理站的MIB進行主動查詢，各代理站返回被查詢的結(jié)點值告警（trap）。當某些指定事件發(fā)生時，代理進程向管理站發(fā)送trap報文。管理站接收、顯示告警事件，并做相應處理EMS服務(wù)器承擔管理站（Manager）功能，通過代理站采集，修改受控設(shè)備的各種參數(shù)，完成管理功能OLT執(zhí)行SNMPAgent它主要有三個功能：Agent通過SNMP協(xié)議與Manager進行通信，獲取Manager發(fā)送的管理指令并響應該管理指令，或者以trap的形式向Manager報告被管理對象發(fā)生的一些重要事件Agent與被管理設(shè)備間采用專用管理協(xié)議進行通信（多為自定義協(xié)議，對OAM/OMCI幀進行編解碼），獲取被管理設(shè)備對象的信息，完成參數(shù)配置，性能統(tǒng)計，以及故障上報維護MIB，包括讀取或者修改MIB中的各種變量值網(wǎng)管系統(tǒng)(2)網(wǎng)管系統(tǒng)架構(gòu)-FTTH場景OLT啟用SNMPAgent功能，作為ONU與EMS的代理，通過OAM管理ONUSFU的全部管理功能都通過OAM協(xié)議實現(xiàn)63網(wǎng)管系統(tǒng)(3)SNMPV2C

SFU和SBU型ONU的遠程管理實現(xiàn)方式OAM/TR-069HGU型的ONU遠程管理實現(xiàn)方式OAM/TR-069;OAM負責HGU的L2及L2以下層功能的遠程管理;ACS通過TR-069的方式實現(xiàn)對ONU的L3及更高層功能的遠程管理。MDU和MTU型的ONU遠程管理實現(xiàn)方式OAM/SNMP與PON接口相關(guān)的遠程管理功能（如三重攪動、DBA參數(shù)配置、ONU基

本信息上報、FEC功能管理、可控組播等）由OAM方式實現(xiàn)其他與業(yè)務(wù)相關(guān)的遠程管理功能（如VLAN、組播、端口管理、QoS、VoIP、TDM、告警、性能、軟件下載等）由SNMP方式實現(xiàn)64網(wǎng)管系統(tǒng)(4)模式１：OAM管理架構(gòu)模式2：TR069/OAM混合管理架構(gòu)模式3：SNMP/OAM混合管理架構(gòu)65網(wǎng)管系統(tǒng)(5)

——網(wǎng)管的功能要求配置管理

配置管理主要是組織EPON網(wǎng)內(nèi)運轉(zhuǎn)所需要的資源和數(shù)據(jù)，構(gòu)造和維護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置，識別各網(wǎng)元，保證網(wǎng)元的基本配置，監(jiān)控當前配置和按照具體情況改變配置，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，收集并存儲各參數(shù)，報告與基本配置值的偏差，啟動和關(guān)閉資源等性能管理

性能管理功能對EPON網(wǎng)絡(luò)性能進行監(jiān)視、檢測，采集相關(guān)性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行分析、診斷，從而為網(wǎng)絡(luò)進一步規(guī)劃與調(diào)整提供依據(jù)，以保證網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)質(zhì)量性能監(jiān)測是連續(xù)的收集OLT、ONU上與性能相關(guān)的數(shù)據(jù)，根據(jù)性能數(shù)據(jù)確定網(wǎng)元的性能，從而掌握設(shè)備單元因不太頻繁或間斷的差錯導致業(yè)務(wù)質(zhì)量變差的性能情況性能管理控制的目的是支持管理人員發(fā)出控制命令或網(wǎng)管軟件自動發(fā)出控制命令，以改善OLT、ONU性能。它可以設(shè)置性能管理數(shù)據(jù)采集周期、設(shè)置性能監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲過濾條件，并對門限值進行管理性能統(tǒng)計分析是對收集到的性能數(shù)據(jù)做進一步的處理，以分析表或分析圖的形式報告分析結(jié)果。如計算接口利用率、接口的輸入錯誤率、接口輸出錯誤率、吞吐率等66網(wǎng)管系統(tǒng)(6)

——網(wǎng)管的功能要求故障管理

故障管理功能提供對EPON網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測、故障定位，保護切換與恢復，并存儲故障信息供以后查詢。對來自硬件設(shè)備或路徑結(jié)點的報警進行監(jiān)控、報告和存儲，對故障進行診斷、定位和處理，是故障管理的重要工作安全管理

安全管理功能通過訪問操作控制策略等方法保證管理應用程序和管理信息不被非法訪問和破壞

用戶標識和鑒權(quán)，是網(wǎng)管系統(tǒng)提供的最外層的安全保護措施。網(wǎng)管用戶在啟動程序前必須輸入用戶名和登陸密碼，系統(tǒng)在核實鑒定了用戶身份以后才能提供網(wǎng)管系統(tǒng)的使用權(quán)

系統(tǒng)還提供安全日志，登陸者的所有操作將被錄入數(shù)據(jù)庫，以便維護和檢查使用67內(nèi)容提綱68FTTH技術(shù)簡介EPON技術(shù)簡介GPON技術(shù)簡介GPON的標準和規(guī)范GPON技術(shù)的特點GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)ONU遠程管理和維護PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)承載典型PON系統(tǒng)及其應用下一代PON技術(shù)光進銅退文件解讀GPON的標準和規(guī)范(1)69GPON

(Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks,吉比特無源光網(wǎng)絡(luò))是由FSAN(FullServiceAccessNetworkAlliance,全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò))組織推動并在ITU-T標準化的一種無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，2001年發(fā)起制定的PON標準。ITU-T于2003年開始發(fā)布GPON標準——G.984系列標準。包括：G.984.1、G.984.2、G.984.3、G.984.4、G.984.5和G.984.6六個部分。ITU-TG.984.3GPONTC層規(guī)格要求GTC復用結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧介紹GTC幀結(jié)構(gòu)介紹ONU注冊激活流程DBA規(guī)格要求告警和性能主體部分規(guī)范ITU-TG-984.1/2/3/4產(chǎn)品開發(fā)簡單產(chǎn)品兼容性強ITU-TG.984.1GPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)說明保護倒換組網(wǎng)要求GPON的標準和規(guī)范(2)ITU-TG.984.4OMCI消息結(jié)構(gòu)介紹OMCI設(shè)備管理框架OMCI實現(xiàn)原理簡述ITU-TG.984.2ODN參數(shù)規(guī)格要求2.488Gbps下行光接口參數(shù)規(guī)格要求1.244Gbps上行光接口參數(shù)規(guī)格要求物理層開銷分配70GPON的標準和規(guī)范(3)71G.984.1——GPON的總體要求2003年3月發(fā)布最初版，2008年發(fā)布更新版，其修訂1于2009年10月發(fā)布。千兆比無源光網(wǎng)絡(luò)GPON的一般特性G.984.2——GPON的PMD層要求2003年3月發(fā)布最初版，2006年2月和2008年3月分別發(fā)布了修訂1和修訂2。千兆比無源光網(wǎng)絡(luò)物理媒質(zhì)相關(guān)PMD子層規(guī)范G.984.3——GPON的TC層要求2004年2月發(fā)布最初版，2008年3月發(fā)布更新版，2009年2月和11月分別發(fā)布了更新版的修訂1和修訂2。千兆無源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸匯聚子層規(guī)范G.984.4——GPON的OMCI要求2004年6月發(fā)布最初版，2008年2月發(fā)布更新版，2009年6月和11月分別發(fā)布了更新版的修訂1和修訂2。千兆無源光網(wǎng)絡(luò)的終端管理與控制接口規(guī)范G.984.5——GPON增強帶寬2007年9月發(fā)布最初版，未來在G-PON系統(tǒng)中利用WDM技術(shù)為新增業(yè)務(wù)信號提供預留波長，為此定義波長范圍，使光分配網(wǎng)ODN的價值最大化G.984.6——GPON距離延伸2008年3月發(fā)布最初版，概括了利用物理層距離延伸裝置實現(xiàn)距離延伸的GPON的體系架構(gòu)和接口參數(shù)，最大距離距離可達60kmGPON的技術(shù)特點72GPON系統(tǒng)的速率包括2.5Gbit/s、上行1.25Gbit/s非對稱和上下行2.5Gbit/s對稱兩種，目前的設(shè)備通常實現(xiàn)非對稱速率GPON物理層傳輸距離20km(10km可選)，可支持1：64的分光比GPON采用波長復用技術(shù)實現(xiàn)單纖雙向傳輸，上行波長范圍為1290～1330nm(標稱波長1310nm)，下行波長范圍1480～1500nm(標稱波長1490nm)G.984.5為GPON的波段擴展，提出了3個擴展波段，同時對上行波長范圍提出了增強的要求。G.984.6為GPON擴展了傳輸距離：60kmGPON采用高效的GEM封裝方法豐富的ONU管理控制接口（OMCI）功能多種業(yè)務(wù)類型及其完善的QoS保證架構(gòu)數(shù)據(jù)流的最小單位，由PortID來標識這里PortID是系統(tǒng)內(nèi)部使用的，等于用戶配置的GEMPort時使用的索引值用戶在配置GEMPort時，系統(tǒng)會自動為其分配一個PortID用戶配置GEMPort時使用的索引值，在單個ONU內(nèi)不能重復，不同ONU之間可以重復按方向分類：下行GEMPort、上行GEMPort、雙向GEMPort下行GEMPort常用于傳輸下行的廣播、組播和洪泛數(shù)據(jù)雙向GEMPort常用于傳輸單播數(shù)據(jù)上行GEMPort很少使用按用途分類：管理GEMPort，業(yè)務(wù)GEMPort管理GEMPort由系統(tǒng)自動分配，用于在OLT和ONU之間傳輸管理信息業(yè)務(wù)GEMPort由用戶進行配置，用戶傳輸上下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)GPON專用名詞(1)——GEMPort73T-CONT上行帶寬調(diào)度的最小單位，由AllocID來標識這里的AllocID是系統(tǒng)內(nèi)部使用的，等于用戶配置的T-CONT時使用的索引值用戶在配置T-CONT時，系統(tǒng)會自動分配一個AllocID用戶配置T-CONT時使用的索引值，在單個ONU內(nèi)不能重復，不同ONU之間可以重復按用途分類：管理T-CONT，業(yè)務(wù)T-CONT管理T-CONT由系統(tǒng)自動分配，用于OLT和ONU之間的管理信息分配帶寬業(yè)務(wù)T-CONT由用戶配置，用戶上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分配帶寬OLT在下行幀中，告訴ONU各個AllocID的上行數(shù)據(jù)時隙GPON專用名詞(2)——T-CONT74OLT在下行幀中的Bwmap字段，把各個T-CONT的上行數(shù)據(jù)時隙告訴ONUONU在各自時隙中發(fā)送上行數(shù)據(jù)GPON專用名詞(3)75PON用戶終端，由ONUID標識這里的ONUID是系統(tǒng)內(nèi)部使用的，等于用戶配置ONU時使用的索引值用戶在配置ONU時，系統(tǒng)會自動分配一個ONUID用戶配置ONU時使用的索引值，在單個PON口內(nèi)不能重復GPON專用名詞(4)——ONU76GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(1)77GEM（GPON封裝方法）技術(shù)復用技術(shù)TC幀結(jié)構(gòu)基于T-CONT的服務(wù)質(zhì)量控制OAM&OMCIDBA

GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(2)78GEM（GPON封裝方法）技術(shù)GEM來源于通用成幀協(xié)議GFP(ITU-TG.7041)，是一種應用于GPON系統(tǒng)的、面向連接的、幀長可變的封裝方法，支持對以太網(wǎng)、TDM、SDH、IP、MPLS等多種用戶數(shù)據(jù)幀的封裝，支持對用戶數(shù)據(jù)幀的分段GEMGFPGPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(3)79復用技術(shù)上行方向，采用GEMPort、T-CONT和ONU三級復用結(jié)構(gòu)。每個ONU可包含一個或多個T-CONT，每個可由一個或多個GEMPort構(gòu)成下行方向，采用GEMPort和ONU兩級復用結(jié)構(gòu)。OLT將數(shù)據(jù)流封裝到不同的GEMPort中，ONU根據(jù)GEMPort接收屬于自己的數(shù)據(jù)流GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(4)80GPON下行TC幀結(jié)構(gòu)幀頭，下行物理控制塊PCDdGTC凈荷下行物理控制塊物理同步（Psync）域來確定幀起始位置

Ident域用于指示更大的幀結(jié)構(gòu)攜帶的比特間插奇偶校驗信息覆蓋了所有傳輸字節(jié)下行凈荷長度域指定BWmap的長度數(shù)組中的每個入口代表分配給某個特定T-CONT的一個帶寬傳遞OUN和OLT間OAM功能信息

GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(5)81GPON上行TC幀結(jié)構(gòu)開銷物理層上行開銷（PLOu，thePhysicallayeroverheadupstream）物理層上行OAM（PLOAM）上行功率電平序列（PLSu，thepowerlevellingsequenceupstream）上行動態(tài)帶寬報告(DBRu)GTC凈荷由GEM幀組成GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(6)82GPON上行TC幀開銷物理層上行開銷（PLOu，thePhysicallayeroverheadupstream）前導碼、定界符、ONU-ID、BIP、Ind物理層上行OAM（PLOAM）承載上行PLOAM信息上行功率電平序列（PLSu，thepowerlevellingsequenceupstream）ONU用來功率控制測量上行動態(tài)帶寬報告(DBRu)DBRu包含與T-CONT實體相關(guān)的信息GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(7)83GPON上行TC幀GTC凈荷——GEM幀5字節(jié)的幀頭(GEMHeader)PLI：凈荷長度指示，共12bitGEMPort-ID：GEMPort的標識符，共12bit，由OLT分配PTI：凈荷類型指示,共3bitHEC：幀頭的錯誤檢測和糾正,共13bit可變長度的凈荷(GEMPayload)凈荷長度最多4095字節(jié)，超出此長度就需要分段

GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(8)84GPONDBAGPON系統(tǒng)采用SBA+DBA的方式來實現(xiàn)帶寬的有效利用TDM業(yè)務(wù)通過SBA指配帶寬以保證其高QoS其他一些業(yè)務(wù)可以通過DBA來動態(tài)分配帶寬DBA的實現(xiàn)與QoS的保障機制有密切關(guān)系GPON通過狀態(tài)的上報以及OLT業(yè)務(wù)監(jiān)視(非狀態(tài)上報)支持動態(tài)帶寬分配GPON的狀態(tài)上報DBA存在3種機制PLOu-StateIndDBADBRu-Piggy-backDBAPayloadDBADBA功能的實現(xiàn)機制主要包括：OLT或ONU進行擁塞檢測向OLT報告擁塞狀態(tài)按照指定參數(shù)更新OLT分配帶寬OLT按照新分配的帶寬和T-CONT類型發(fā)送授權(quán)DBA操作的管理GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(9)85T-CONT帶寬T-CONTs(TransmissionContainers)：動態(tài)接收OLT下發(fā)的授權(quán)，用于管理PON系統(tǒng)傳輸匯聚層的上行帶寬分配，改善PON系統(tǒng)中的上行帶寬。T-CONT的帶寬類型分為FB,AB,NAB,BE。T-CONT的5種類型，Type1,Type2,Type3,Type4,Type5GPON系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(10)86T-CONT類型和帶寬類型之間的關(guān)系Type1類型的T-CONT為固定帶寬型，主要針對延時敏感的業(yè)務(wù)和優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)，如語音業(yè)務(wù)。Type2，Type3類型的T-CONT為保證帶寬型，主要針對視頻和優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。Type4為盡力而為類型，主要對Internet，email等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，優(yōu)先級比較低，此類業(yè)務(wù)對帶寬需求不大。Type5為綜合型的T-CONT類型，包括所有的帶寬類型，可以承載所有業(yè)務(wù)。ONU遠程管理和維護(1)——GPONGPON的控制管理機制嵌入式OAM(EmbeddedOAM)：PMD層和TC層的主要控制管理功能PLOAM(PhysicalLayerOAM)：PMD層和TC層的主要控制管理功能OMCI(ONUManagementandControlInterface)：更高(業(yè)務(wù)相關(guān)功能)的配置和管理87ONU遠程管理和維護(2)——GPON嵌入式OAM(EmbeddedOAM)與PLOAM配合完成PMD層和TC層的主要控制管理功能嵌入式OAM直接封裝在GTC幀頭的特定字段，是一條低時延的通道，主要用于實時性強的控制信息，如動態(tài)帶寬分配、密鑰交互、鏈路誤碼監(jiān)視等嵌入式OAM封裝在GTC幀頭，它在TC成幀之層進行處理88ONU遠程管理和維護(3)——GPONPLOAM(PhysicalLayerOAM)與OAM配合完成PMD層和TC層的主要控制管理功能PLOAM封裝在GTC幀頭的特定字段，是一條低時延的通道，主要用于實時性強的控制信息，如動態(tài)帶寬分配、密鑰交互、鏈路誤碼監(jiān)視等PLOAM封裝在GTC幀的特定部分（13字節(jié)），是一條基于消息的通道，主要用于PMD和TC層中，除了嵌入式OAM實現(xiàn)的其他控制管理功能，包括ONU激活、OMCC通道建立、加密配置和密鑰管理、性能監(jiān)視和告警等PLOAM消息按照消息實現(xiàn)功能可分為：ONU激活相關(guān)的消息、用于OMCC建立的信息、用于加密配置和密鑰管理的消息用于性能監(jiān)視和告警的消息和用于光鏈路保護倒換的消息89ONU遠程管理和維護(4)——GPONOMCI(ONUManagementandControlInterface)OMCI位于TC層之上，主要功能包括：配置管理、故障管理、性能監(jiān)視、軟件升級等，管理的業(yè)務(wù)主要包括：GEM適配層、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、話音業(yè)務(wù)、TDM業(yè)務(wù)OMCI主要包括三部分內(nèi)容：傳送通道、管理協(xié)議和管理實體OMCI的傳送需要在OLT與ONU之間建立一條專用的雙向虛連接，這樣的通道稱為OMCC(OpticalnetworkunitManagementandControlChannel)OMCC在默認Alloc-ID/T-CONT中承載。在ONU激活過程中，當OLT給ONU分配ONU-ID(通過PLOAM消息Assign_ONU-ID)時，ONU同時生成默認的Alloc-ID，其數(shù)值上等于ONU-IDOMCC采用專用的GEMport，其GEMport-ID在ONU認證完成之后，由OLT(通過PLOAM消息Configure_Port-ID)配置的90ONU遠程管理和維護(5)——GPONOMCI管理協(xié)議OMCI功能通過其管理協(xié)議來執(zhí)行，管理協(xié)議的消息按照功能可分為：用于管理實體實例的創(chuàng)建和刪除用于管理實體屬性的配置和讀取用于告警上報和讀取用于MIB的上傳和復位用于測試功能用于ONU軟件升級用于ONU的重啟用于OLT與ONU的時間同步91ONU遠程管理和維護(6)——GPONOMCI管理實體(ManagedEntity，ME)管理實體為設(shè)備ONU資源和業(yè)務(wù)的一種抽象，每個管理實體的定義包括：ME的用途、與其他ME的關(guān)系、ME的屬性、ME支持的操作和ME產(chǎn)生的通告目前已定義的ME有200多項，主要可分為以下幾類設(shè)備管理PON口的管理二層數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)三層數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)xDSL業(yè)務(wù)TDM業(yè)務(wù)語音業(yè)務(wù)92內(nèi)容提綱93FTTH技術(shù)簡介EPON技術(shù)簡介GPON技術(shù)簡介PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)承載PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)QoS“我的e家”業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)TDMoverPONPON承載其它業(yè)務(wù)典型PON系統(tǒng)及其應用下一代PON技術(shù)光進銅退文件解讀PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)QoS(1)94PON系統(tǒng)的QoS機制業(yè)務(wù)流分類基于物理端口、協(xié)議類型、業(yè)務(wù)終端類型等優(yōu)先級標記VLANTAG排隊及調(diào)度SP，WRR流量整形和流量管制(Shaping&Policing)入端口限速出端口限速PON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)QoS(2)95EPON系統(tǒng)多業(yè)務(wù)承載及QoS－－分布式QoS處理與帶寬控制OLTONUN

LowPriorityLLIDTOSHighPriorityLLIDPort1100MbpsHighPriorityLLIDPort1POTSDAHomeRouter……ISPVideoServerVoIPGWL2/L3CoreTrunktrafficisGroomedShapedPer-LLIDSLA-EnforcementDelayTolerantFlagMinGuaranteedBandwidthMaxAllowedBandwidthMaxBurstSizeLine-ratePacketClassification/FilteringLayer-2orLayer-3basedclassificationrulesPON系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)QoS(3)96

GPON系統(tǒng)內(nèi)部多點QoS功能“我的e家”業(yè)務(wù)高速上網(wǎng)IPTVVoIP其它多臺PC以WLAN無線方式(2.4G802.11n)接入家庭網(wǎng)關(guān)，體驗高速下載以WLAN無線方式(5.8G802.11n)承載2路高清(2*10M)和1路標清(2M)IPTV1～2路VoIP語音業(yè)務(wù)，支持SIP協(xié)議或H.248協(xié)議以WLAN無線方式承載家庭全球眼業(yè)務(wù)，提供實時視頻監(jiān)控，智能安防聯(lián)動、拍照、錄像PON上行E8-C家庭網(wǎng)關(guān)采用PON接入下行提供4個以太網(wǎng)口、1個USB接口、2個電話接口9798“我的e家”業(yè)務(wù)——