PDF《EPON 技术原理初级教程》

EPON 技术原理初级教程 国内市场总部文稿 第1页;

共56页 完成日期:2007-6-27 EPON 技术原理初级教程 文档编号: 文档版本:V2.

1 撰稿:高鹏 日期:

2007 年6月审核: 日期: 批准: 日期: 读者对象:产品行销工程师,产品经理 撰写说明 国内市场总部文稿 第2页;

共56页 完成日期:2007-6-27 撰写说明 本文是关于 EPON 技术的原理文档,力图使读者能够通过本文了解 EPON 的基本技术原理. 对于不同需要的读者,可以选择性的阅读其中的章节. z

第一章介绍 EPON 的基本概念,本章华三的文档为基础改编,进行了大幅度的简化,也重 写了部分内容. z

第二章介绍 EPON 的进阶知识,仅保留了华三文档的少量内容,大部分为原创;

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第三章对 EPON 的互通性问题进行介绍,基本采用上海电信研究院沈成彬等人的文章,进 行了局部改动;

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第四章集中对比 EPON 和其它各种接入技术,本章以华三文档为背景,进行了相当幅度的 精简;

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第五章介绍烽火 AN5000 产品相关情况. 若有任何问题,欢迎反馈给我(13986065279,027-87694121). 高鹏

2007 年6月25 日目录国内市场总部文稿 第3页;

共56页 完成日期:2007-6-27 目录1EPON 技术入门

1 1.1 PON 技术发展

1 1.2 EPON 的基本原理

3 1.3 EPON 传输原理.5

2 EPON 技术进阶

6 2.1 EPON 协议栈介绍

6 2.1.1 EPON 的层次模型.6 2.1.2 MPCP 子层.7 2.1.3 EPON 的物理层.8 2.2 EPON 物理层关键技术

11 2.2.1 无源光分路器.11 2.2.2 物理拓扑.14 2.2.3 EPON 物理层的突发同步

15 2.2.4 EPON 传输距离及相关问题的解释.16 2.3 EPON 数据链路层的关键技术(MPCP)19 2.3.1 ONU 的自动注册

19 2.3.2 测距和时延补偿.20 2.3.3 动态带宽分配(DBA)21 2.4 EPON 的增强特性

22 2.4.1 EPON 的线路保护.22 2.4.2 EPON 的上行信息安全性

25 2.4.3 EPON 的OAM 能力

25 2.4.4 EPON 如何支持语音业务

26 2.4.5 EPON 如何支持 TDM 业务.27 2.4.6 EPON 如何支持 CATV 业务.28 2.4.7 TR069 的管理方式

29 3 EPON 的互通性问题.30 3.1 互通问题的三个层次

30 3.1.1 传输层的互通.30 3.1.2 业务层的互通.30 3.1.3 管理层的互通.31 3.2 影响 EPON 互通性的因素分析

31 3.2.1 物理层的互通性.31 3.2.2 数据链路层的互通性.32 3.2.3 业务层的互通性.34 目录国内市场总部文稿 第4页;

共56页 完成日期:2007-6-27 3.2.4 OAM 层的互通性.37 3.3 业界解决 EPON 互通性问题的努力和成果

37 4 EPON 与其它常见接入方式比较

38 4.1 EPON 与ADSL 的比较.38 4.1.1 ADSL/ADSL2+的局限性.38 4.1.2 ADSL/ADSL2+与EPON 的对比.39 4.2 EPON 与VDSL/VDSL2 的比较

40 4.3 EPON 与LAN 接入的比较.41 4.4 EPON 与APON 的比较.43 4.5 EPON 和GPON 的比较.43 4.6 EPON 与HFC 的比较.44 4.7 小结

45 5 烽火的 EPON 产品及其特点

46 5.1 产品介绍

47 5.1.1 AN5116 系列 EPON 局端设备

47 5.1.2 AN5006 系列 EPON 远端设备

48 5.2 烽火 AN5000 EPON 系统的特点

49 附:缩略语清单.50 插图目录 国内市场总部文稿 第5页;

共56页 完成日期:2007-6-27 插图目录 图1-1 LAN接入的网络结构

1 图1-2 PON的组网结构.2 图1-3 EPON原理

3 图1-4 EPON下行传输原理.5 图2-1 EPON的层次模型.7 图2-2 LLID在帧中的位置

9 图2-3 熔融拉椎型光分路器原理示意图

12 图2-4 基于级联的波导Y分支型结构的 1*8 光功率分束器示意图.13 图2-5 两种光分路器的典型参数比较.14 图2-6 ODN的概念.14 图2-7 星型结构的EPON组网

15 图2-8 树型结构的EPON组网

15 图2-9 EPON测距和时延补偿示意.21 图2-10 主干光纤保护示意图

23 图2-11 优化的主干光纤保护实现方案.23 图2-12 光纤全保护示意图.24 图2-13 采用软交换方式在EPON系统上支持语音业务

26 图2-14 基于分组交换网络的电路仿真.27 图2-15 EPON的波长分配

29 图3-1 FEC编码的以太网帧的结构

32 图3-2 由于帧发送时刻不同导致的帧格式的变化.33 插图目录 国内市场总部文稿 第6页;

共56页 完成日期:2007-6-27 图3-3 ONU的发现、注册、认证流程.33 图3-4 IEEE 802.3ah中定义的Report帧格式

35 图5-1 AN5116-02 前视图.47 图5-2 AN5116-03 前视图.48 图5-3 AN5000 系列用户端ONU.48 EPON 技术入门 国内市场总部文稿 第1页;

共56页 完成日期:2007-6-27

1 EPON 技术入门 随着三网融合的推行,突破接入网瓶颈变得越来越迫切,只有突破接入部分的带宽 瓶颈 ,才 能使整个网络有效发挥宽带的作用, 真正推动各种业务的发展, 给运营商带来经济效益和社会效 益.从技术上讲有三种较为实用的方式来突破接入网瓶颈,一是甚高速数字用户线路(VDSL);

二是基于无源光网(EPON/GPON)的光纤到家(FTTH);

三是高速无线接入(如WiMAX). 1.1 PON 技术发展 光纤接入从技术上可分为两大类:有源光网络(AON,Active Optical Network)和无源光网络 (PON,Passive Optical Network). 有源光网络的典型代表是现在网上使用的LAN接入方式,如图 1-1所示: 图1-1 LAN 接入的网络结构 从图 1-1中可以看到,有源光接入网的基本特点是:在用户和中心机房之间,需要采用大量的通 信设备进行组网,这些设备需要专门的安装环境甚至机房,需要解决供电问题,需要高昂的维护 成本.与此相对应,无源光网络(PON)是一种纯介质网络,由于消除了局端与用户端之间的 有源设备,它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少线路和外部设备的故障率,提高系统 可靠性,同时可节省维护成本,是电信维护部门长期期待的技术. EPON 技术入门 国内市场总部文稿 第2页;

共56页 完成日期:2007-6-27 图1-2 PON 的组网结构 目前 PON 技术主要有 APON/BPON、GPON;

EPON 等几种,其主要差异在于采用了不同的二 层技术.这些 PON 技术是当前应用的主流,由于都是通过时分复用的方式来提供业务,因此可 以通称为 TDM PON;

现在,以韩国为代表的一些地方在在积极研究基于波分复用(WDM)的PON 系统,这类系统给每个用户一个波长,可以获得更大的带宽和更好的信息安全性,但是由 于成本方面的原因,实用化程度较差,因此我们不对 WDM PON 做介绍. APON 是上世纪

90 年代中期就被 ITU 和全业务接入网论坛 (FSAN) 标准化的 PON 技术, FSAN 在2001 年底又将 APON 更名为 BPON,APON 的最高速率为 622Mbit/s,二层采用的是 ATM 封装和传送技术,因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载 IP 业务效率低等问题,未能取 得市场上的成功. 目前,IP/Ethernet 应用占到整个局域网通信的 95%以上,为更好适应 IP 业务,第一英里以太网 联盟(EFMA)在2001 年初提出了在二层用以太网取代 ATM 的EPON 技术,IEEE 802.3ah 工 作小组对其进行了标准化,EPON 可以支持 1.25Gbps 对称速率.由于其将以太网技术与 PON 技术完美结合,因此成为了非常适合 IP 业务的宽带接入技术.对于 Gbit/s 速率的 EPON 系统也 常被称为 GEPON. 在物理层, EPON 使用 1000BASE 的以太 PHY, 同时在 PON 的传输机制上, 通过新增加的 MAC 控制协议来控制各光网络单元(ONU)与光线路终端(OLT)之间突发性数据通信;

在协议的 第二层,EPON 采用成熟的全双工以太技术,使用 TDM/TDMA,由于 ONU 在自己的时隙内发 送数据报,因此没有碰撞,不需 CDMA/CD,从而充分利用带宽. EPON 技术入门 国内市场总部文稿 第3页;

共56页 完成日期:2007-6-27 在EFMA 提出 EPON 概念的同时,FSAN 又提出了 GPON,FSAN 与ITU 对其进行了标准化, 其技术特色是在二层采用 ITU-T 定义的 GFP(通用成帧规程)对Ethernet、TDM、ATM 等多种 业务进行封装映射, 能提供 1.25 和2.5Gb/s 下行速率和所有标准的上行速率, 并具有较强的 OAM 功能.在高速率和支持多业务方面,GPON 有优势,但技术的复杂和成本目前要高于 EPON, 目前 GPON 产品的成熟性逊于 EPON. EPON 与GPON,两种技术各有千秋,无论是 EPON 技术还是 GPON 技术,其应用在很大程度 上决定于光纤接入成本的快速降低和业务需求,而价格则将是最核心因素. 1.2 EPON 的基本原理 与其它 PON 技术一样,EPON 技术采用点到多点的用户网络拓扑结构,利用光纤实现数据、语 音和视频的全业务接入的目的.但与以往基于 ATM 技术的 APON/BPON 相比,EPON 实现在 用户接入网中传输以太帧,非常适合 IP 业务的传送.此外,由于目前 IP 网络的普遍建设,基于 以太网的技术的元器件结构比较简单, 性能高且价格便宜, 使得 EPON 相比其它 PON 技术更容 易大规模商用;

而基于 IP 的各种业务的高速发展以及下一代网络 IP 融合的趋势,使得 EPON 可以适用的范围更广,并且符合未来网络的发展趋势,成为最重要的 FTTH 技术之一. 图1-3 EPON 原理 EPON的系统结构如图 1-3所示. 一个典型的Ethernet over PON系统由OLT、 ONU、 POS组成. OLT(Optical Line Terminal)放在中心机房,ONU(Optical Network Unit)放在网络接口单元 附近或与其合为一体.POS(Passive Optical Splitter)是无源光纤分路器,是一个连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据并集中上行数据.EPON中使用单芯光纤,在一根芯 EPON 技术入门 国内市场总部文稿 第4页;

共56页 完成日期:2007-6-27 上转送上下行两个波(上行波长:1310nm,下行波长:1490nm,另外还可以........