致力于智慧城市、XPON光網(wǎng)絡通信工程
提供從產(chǎn)品到通信規(guī)劃設計方案的服務
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0755-89605209
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一、光纖接入網(wǎng)的接入方案
(a) P2P，點對點的網(wǎng)絡傳輸成本太高，浪費光纖資源。
(b) 光纖到路邊交換機，降低了傳輸成本，但是在接入側(cè)增加了帶電設備，增加了故障點，也相應的增加了維護成本。
(c) PON網(wǎng)絡以點到多點的方式，不僅降低了傳輸成本，也避免了接入側(cè)故障點的增加。
二、PON網(wǎng)絡架構
無源光網(wǎng)絡（PON）是一種采用點到多點（P2MP）結(jié)構的單纖雙向光接入網(wǎng)絡，其典型拓撲結(jié)構為樹型。
PON系統(tǒng)由局側(cè)的光線路終端（OLT）、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡（ODN）組成，為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向（OLT到ONU），OLT發(fā)送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU發(fā)送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。ODN在OLT和ONU間提供光通道。
三、FTTx場景
FTTC (Fiber to the Curb) 光纖到路邊
FTTB (Fiber to the Building) 光纖到樓
FTTH (Fiber to the Home) 光纖到戶
四、PON技術標準化情況
五、EPON數(shù)據(jù)復用方式
lEPON系統(tǒng)采用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術，實現(xiàn)單纖雙向傳輸
下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術
上行數(shù)據(jù)流采用TDMA (Time Division Multiple Access)技術
六、EPON下行數(shù)據(jù)
廣播方式：EPON的下行為廣播方式，所有的ONU都能收到相同的數(shù)據(jù)，但是通過LLID來區(qū)分不同的ONU的數(shù)據(jù)，ONU 過濾廣播報文來接收屬于自己的數(shù)據(jù)。
七、EPON上行數(shù)據(jù)
TDMA: OLT統(tǒng)籌管理ONU發(fā)送上行信號的時刻，發(fā)出時隙分配幀。ONT根據(jù)時隙分配幀，在OLT分配給它的時隙中發(fā)送自己的上行信號。（相關技術：測距、DBA）
八、EPON協(xié)議簡介
lMAC Client：MAC地址主機（通常指一個ONT或者ONU）
lOAM： Operation Administration Maintenance 運行、管理和維護子層
lMPMC：Multi-Point MACControl 多點MAC控制子層
lMAC： Media Access Control 媒體訪問控制
lRS： Reconciliation Sublayer 調(diào)和子層
lGMII： Gigabit Media Independent Interface 千兆比媒質(zhì)獨立接口
lPCS： Physical Code Sublayer 物理編碼子層
lFEC： Forward Error Correction 前向糾錯
lPMA： Physical Medium Attachment 物理媒質(zhì)附加子層
lPMD： Physical Medium Dependent 物理媒質(zhì)相關
lMDI： Medium Dependent Interface 媒質(zhì)相關接口
九、MPCP子層
MPCP：Multi-point Control Protocol 多點控制協(xié)議
OLT和多個ONU通過MPCP協(xié)議對話，實現(xiàn)：
控制MAC幀的發(fā)送和接收；
Gate Processing；
Discovery Processing；
Report Processing。
從而完成“多點MAC控制層”的功能。
EPON系統(tǒng)通過一條共享光纖將多個DTE連接起來，其拓撲結(jié)構為不對稱的基于無源分光器的樹形分支結(jié)構。MPCP就是使這種拓撲結(jié)構適用于以太網(wǎng)的一種控制機制。 EPON作為EFM討論標準的一部分，建立在MPCP（Muti-Point Control Protocol多點控制協(xié)議）基礎上，該協(xié)議是MACcontrol 子層的一項功能。MPCP使用消息，狀態(tài)機，定時器來控制訪問P2MP（點到多點）的拓撲結(jié)構。在P2MP拓撲中的每個ONU都包含一個MPCP的實體，用以和OLT中的MPCP的一個實體相互通信。作為EPON/MPCP的基礎，EPON實現(xiàn)了一個P2P仿真子層，該子層使得P2MP網(wǎng)絡拓撲對于高層來說就是多個點對點鏈路的集合。該子層是通過在每個數(shù)據(jù)報的前面加上一個LLD（Logical Link Identification）邏輯鏈路標識來實現(xiàn)的。該LLID將替換前導碼中的兩個字節(jié)。PON將拓撲結(jié)構中的根結(jié)點認為是主設備，即OLT；將位于邊緣部分的多個節(jié)點認為是從設備，即ONU。MPCP在點對多點的主從設備之間規(guī)定了一種控制機制以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)有效的發(fā)送和接收。系統(tǒng)運行過程中上行方向在一個時刻只允許一個ONU發(fā)送，位于OLT的高層負責處理發(fā)送的定時、不同ONU的擁塞報告、以便優(yōu)化PON系統(tǒng)內(nèi)部的帶寬分配。EPON系統(tǒng)通過MPC PDU來實現(xiàn)OLT與ONU之間的帶寬請求、帶寬授權、測距等。 MPCP涉及的內(nèi)容包括ONU發(fā)送時隙的分配，ONU的自動發(fā)現(xiàn)和加入，向高層報告擁塞情況以便動態(tài)分配帶寬。MPCP多點控制協(xié)議位于MAC Control子層。MAC Control向MAC子層的操作提供實時的控制和處理。
十、多點MAC控制層（ ONU自動注冊）
自動發(fā)現(xiàn)技術：
發(fā)現(xiàn)是指新連接或者非在線的ONU接入PON的進程。該進程由OLT發(fā)起，它周期性地產(chǎn)生合法的發(fā)現(xiàn)時間窗口(Discovery Time Windows)，使OLT有機會檢測到非在線的ONU。發(fā)現(xiàn)時間窗口的周期沒有定義，由廠商定。
在EPON系統(tǒng)中，最開始的也是至關重要的一步就是要解決光網(wǎng)絡單元ONU的注冊問題.。為實現(xiàn)PON系統(tǒng)良好的可擴展性和方便的操作維護管理，在系統(tǒng)開通運行后，隨業(yè)務發(fā)展需要增加新的ONU或故障修復后的ONU要重新加入到系統(tǒng)時，希望這些ONU能夠自動地加入而不影響正常工作的ONU。因此ONU的自動加入是PON系統(tǒng)的關鍵技術之一。
發(fā)現(xiàn)處理
步驟1：OLT通過廣播一個發(fā)現(xiàn)GATE消息來通知ONU發(fā)現(xiàn)窗口的周期。發(fā)現(xiàn)GATE消息包含發(fā)現(xiàn)窗口的開始時間和長度；
步驟2：非在線ONU接收到該消息后將等待該周期的開始，然后向OLT發(fā)送REGISTER_REQ消息（REGISTER_REQ消息中包括ONU的MAC地址以及最大等待授權（Pending Grant）的數(shù)目）；
步驟3：OLT接收到有效的REGISTER_REQ消息后，將注冊該ONU，分配和指定新端口的標識(LLID)，并將相應的MAC和LLID綁定。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要求的同步時間。同時，OLT還對ONU最大等待授權的數(shù)目進行響應；
十一、EPON與Ethernet幀比較
十二、EPON關鍵技術
突發(fā)控制
EPON的點對多點（P2MP）的特殊結(jié)構和時分多址（TDMA）的接入方式了決定了OUN發(fā)送機工作在突發(fā)發(fā)送的模式下。ONU在什么時候發(fā)送數(shù)據(jù)，是由OLT來指示的，當OUN發(fā)送數(shù)據(jù)時，打開激光器，發(fā)送數(shù)據(jù)；當ONU不發(fā)送數(shù)據(jù)時，為了避免對其他ONU的上行數(shù)據(jù)造成干擾，必須完全關閉激光器。這樣，ONU上的激光器就需要不斷地快速（ns級別）打開和關閉。因此，傳統(tǒng)的針對連續(xù)傳輸設計的APC（自動功率控制）回路，不能在突發(fā)模式發(fā)送的情況下正常工作（連續(xù)模式的自動功率控制回路之所以不能正常工作在突發(fā)模式下，是由于當激光器關閉時，直流偏置切斷，當激光器被重新打開時，自動功率控制回路已丟失了原來的狀態(tài)，直流偏置呈現(xiàn)不連續(xù)的變化）。
為實現(xiàn)突發(fā)發(fā)送有2個方案：
1、采用數(shù)字APC電路；
2、改進傳統(tǒng)的自動功率控制系統(tǒng)。
具體實現(xiàn)方式不在這里描述。方案1相比方案2存在一個缺點：它需要有一個微控制器的參與，并需要一塊高速的RAM，不利于模塊的集成，成本較高。
測距
EPON系統(tǒng)點對多點的特殊結(jié)構導致了各ONU的數(shù)據(jù)幀延時不同，為防治數(shù)據(jù)在時域碰撞，并支持ONU的即插即用，必須引入測距技術。
各個ONU和OLT的物理距離不同、環(huán)境溫度的變化和光電器件的老化等因素都會產(chǎn)生傳輸時延。在ONU的注冊階段，為補償由于物理距離差異造成的的試驗，進行靜態(tài)測距；而在通信過程中，為校正溫度變化、期間老化等因素引起的時延漂移，會進行動態(tài)測距。
DBA
DBA算法就是實時地改變EPON的各ONU上行帶寬的機制。EPON中如果用帶寬靜態(tài)分配，對數(shù)據(jù)通信這樣的變速率業(yè)務很不適合，如按峰值速率靜態(tài)分配帶寬則整個系統(tǒng)帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低，而動態(tài)帶寬分配使系統(tǒng)帶寬利用率大幅度提高。
通過DBA，我們可以根據(jù)ONU突發(fā)業(yè)務的要求，通過在ONU之間動態(tài)調(diào)節(jié)帶寬來提高PON上行帶寬效率。
DBA具有如下的功能：
1、提高上行帶寬的效率
2、允許靈活的SLA策略
3、充分支持增強型業(yè)務特性
DBA采用集中控制方式：
所有的ONU的上行信息發(fā)送，都要向OLT申請帶寬，OLT根據(jù)ONU的請求按照一定的算法給予帶寬（時隙）占用授權，ONU根據(jù)分配的時隙發(fā)送信息。其分配準許算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割時隙反應信元到達的時間分布并請求帶寬，OLT根據(jù)各ONU的請求公平合理地分配帶寬，并同時考慮處理超載、信道有誤碼、有信元丟失等情況的處理。
光纖衰減和光功率預算
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