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西域数码EPON技术交流甘肃西域数码宽带科技有限公司2006年10月内容提要•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配置）•Salira设备的配置（SAM网管安装与配置）无源光网络（PON）概述•无源光网络（PassiveOpticalNetworks），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备．•PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点．•无源光网络是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是网络通讯部门长期期待的技术．•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配置）•Salira设备的配置（SAM网管安装与配置）内容提要无源光网络的优势（1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小．（2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构．（3）安装方便，它有室内型和室外型．其室外型可直接挂在墙上，或放置于H杆上，无须租用或建造机房．（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配．（5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用．（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证．•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配置）•Salira设备的配置（SAM网管安装与配置）内容提要基于ATM的无源光网（APON）•1995年提出，1996年由13家大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成了FSAN(FullServiceAccessNetwork)联盟，155Mb/s的PON系统技术规范，ATM传输协议，ITU-TG.983系列标准；•优点：A/BPON提供丰富完备的OAM功能，包括误码率监测、告警、自动发现与自动搜索、作为一种安全机制对下行数据进行扰码加密等等。•缺点数据传送效率低；在ATM层上适配和提供业务复杂用A/BPON传送数据还需在IP和ATM信元及SONET/SDH格式之间来回转换。效率低、技术复杂、成本高，不适合向所有用户推广应用。•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配置）•Salira设备的配置（SAM网管安装与配置）内容提要基于以太网的无源光网（EPON）随着Internet的高速发展，用户对网络带宽的需求不断的提高，传统的接入网已经成为整个网络中的瓶颈，以新的宽带接入技术取而代之已成为目前研究的热点．正是在这种背景下，IEEE与2000年底成立了EFM工作组（EthernetintheFirstMileStUdyGroUp），试图引入一种新的接入技术标准－EthernetPON（或EthernetoverPON，以下简称EPON）．顾名思义，EPON是利用PON（无源光网络）的拓扑结构实现以太网的接入．EPON的基本构想在协议的第一层，是针对突发性的数据通信和实时的TDM通信进行优化设计的、适合PON网络结构的光信号帧格式；在第二层，EPON使用完全透明的全双工以太网技术，主要使用TDM技术，以更好地支持现有的各种QOS的业务和应用．在EPON之上，音频、视频和数据都能很简单和灵活地被提供，满足商业用户的各种复杂的业务和应用的需求．目前，EPON技术主要采用成熟的千兆以太协议来承载数据，提供上下对称的1.25G带宽．随着以太技术的发展，已经进一步提高到2.5Gbps，如果应用CWDM（CoarseWaveDivision）技术，则马上可以达到10Gbps的速度．利用EPON平台，结合XDSL或LAN宽带接入技术，将使现有的光纤和铜线基础设施发挥出最经济有效的作用；而在不久的将来，10G以太主干和城域环的出现又将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案．EPON系统的组成EPON是由光线路终端（OLT）、光合／分路器和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构．OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能．ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合／分路器连接．EPON系统使用的技术EPON使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送．EPON只在IEEE802．3的以太数据帧格式上做必要的改动，如在以太帧中加入时戳（TimeStamp）、PON－ID等内容．下行采用纯广播的方式，注册后，OLT为已注册的ONU分配PON－ID，由各个ONU监测到达帧的PON－ID，以决定是否接收该帧，如果该帧所含的PON－ID和自己的PON－ID相同，则接收该帧；反之则丢弃．上行采用时分多址接入（TDMA）技术．此外EPON还需通过已定义的接口与电信管理网相连，进行配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理，完成操作维护管理（OAM）功能．•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配置）•Salira设备的配置（SAM网管安装与配置）内容提要EPON的关键技术•上行信道复用技术•测距和时延补偿技术•动态带宽分配上行信道复用技术可以说上行的复用技术是EPON技术的核心，从目前的研究来看，大多数方案都使用了DWDM＋TDMA的复用方法．DWDM的使用是发展的趋势，但主要取决于光器件．因此，主要讨论的焦点将是TDMA的实现方法，即如何使用TDMA的方法使上行信道的带宽利用率、时延和时延抖动等指标达到要求．上行信道复用技术时分多址复用方式又可以采用固定时隙的时分多址复用、统计时分多址复用、随机接入等方式。固定时隙时分多址复用方式不足之处有：当其中有的时隙未用时，还是占用一样的带宽；对高突发率业务适应力不强；ONU需要同步。随机接入没有确定的接入时间；由于采用CSMA/CD，故有传输距离的限制。而统计时分多址复用可以克服前两者的不足，所以一般都选择采用统计时分多址复用。上行信号传输在ONU被分配到的时隙里发送以太网帧，统计复用通过提供的数据量的大小来改变时隙大小的方法来实现上行信道复用技术由于下行信道采用广播方式，带宽分配和时延控制可以由高层协议完成，因而上行信道的MPCP便成为EPON的MAC层技术的核心．目前的EFM草案确定在EPON的MAC层中增加MPCP子层．MPCP子层的基石主要有3点：一是上行信道采用定长时隙的TDMA方式，但时隙的分配由OLT实施；二是对于ONU发出的以太网帧不作分割，而是组合，即：每个时隙可以包含若干个802．3帧，组合方式由ONU依据QoS决定；三是上行信道必须有动态带宽分配（DBA）功能支持即插即用、服务等级区分（SLA）和QoS．目前MAC层争论的焦点在于DBA的算法及802．3ah标准中是否需要确定统一的DBA算法，由于直接关系到上行信道的利用率和数据时延，DBA技术是MAC层技术的关键．目前的方案是基于轮询的带宽分配方案，即：ONU实时地向OLT汇报当前的业务需求（Request）（如：各类业务的在ONU的缓存量级），OLT根据优先级和时延控制要求分配（Grant）给ONU一个或多个时隙，各个ONU在分配的时隙中按业务优先级算法发送数据帧．由此可见，由于OLT分配带宽的对象是ONU的各类业务而非终端用户，对于QoS这样一个基于端到端的服务，必须有高层协议介入才能保障测距和时延补偿技术由于EPON的上行信道采用TDMA方式，多点接入导致各ONU的数据帧延时不同，因此必须引入测距和时延补偿技术以防止数据时域碰撞，并支持ONU的即插即用．准确测量各个ONU到OLT的距离，并精确调整ONU的发送时延，可以减小ONU发送窗口间的间隔，从而提高上行信道的利用率并减小时延．另外，测距过程应充分考虑整个EPON的配置情况，例如，若系统在工作时加入新的ONU，此时的测距就不应对其它ONU有太大的影响．EPON的测距由OLT通过时间标记（Timestamp）在监测ONU的即插即用的同时发起和完成，基本过程如下：OLT在T1时刻通过下行信道广播时隙同步信号和空闲时隙标记．已启动的ONU在T2时刻监测到一个空闲时隙标记时，将本地计时器重置为T1，然后在时刻T2回送一个包含ONU参数的（地址、服务等级等）在线响应数据帧，此时，数据帧中的本地时间戳为T3；OLT在T3时刻接收到该响应帧．通过该响应帧OLT不但能获得ONU的参数，还能计算出OLT与ONU之间的信道延时RTT＝（T3－T1）-（T2－T1）＝T3－T2，之后，OLT便依据DBA协议为ONU分配带宽．当ONU离线后，由于OLT长时间（如3min）收不到ONU的时间戳标记，则判定其离线．测距和时延补偿技术动态带宽分配动态带宽分配算法就是实时地（ms/μs量级）改变EPON的各ONU上行带宽的机制。EPON中如果用带宽静态分配，对数据通信这样的变速率业务很不适合，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低，而动态带宽分配使系统带宽利用率大幅度提高。通过DBA，我们可以根据ONU突发业务的要求，通过在ONU之间动态调节带宽来提高PON上行带宽效率。由于能更有效地利用带宽，网络管理员可以在一个已有的PON上增加更多用户，终端用户也可以享有更好的服务，如用户可以用到的带宽峰值可以超过传统的固定分配方式的带宽。根据EPON的特点及ITU-TG.983建议，可以得出对动态带宽分配设计的具体要求有：业务透明；高带宽利用率；低时延和低时延抖动；公平分配带宽，健壮性好，实时性强。动态带宽分配采用集中控制方式：所有的ONU的上行信息发送，都要向OLT申请带宽，OLT根据ONU的请求按照一定的算法给予带宽（时隙）占用授权，ONU根据分配的时隙发送信息。其分配准许算法的基本思想是：各ONU利用上行可分割时隙反映信元到达的时间分布并请求带宽，OLT根据各ONU的请求公平合理地分配带宽，并同时考虑处理超载、信道有误码、有信元丢失等情况的处理。ONU可能经常要断开（特别是在FTTH情况下），已经断开的ONU不应再占用网络带宽。解决这个问题的方法有：使新的请求在许可信号后的RTT+Dt时间内到达；如果请求（k个）丢失了就意味着ONU已经断开；下次询问此ONU前先等待1分钟。这样可使断开ONU只占用大约0.0005%的PON带宽。•无源光网络（PON）概述•无源光网络的优势•基于ATM的无源光网络（APON）•基于以太网的无源光网络（EPON）•EPON的关键技术•EPON的应用•Salira设备介绍和硬件的安装•Salira设备的配置（CLI命令行配