PON基础知识

深圳市同维电子有限公司主要内容PON的概念光纤通信基础光模块工作原理PON测试内容深圳市同维电子有限公司“第一公里”的演进1、光纤到驻地现有的宽带接入解决方案不能提供足够的带宽以支持需求日益增长的VoD、互动游戏、双向视频会议等业务。为克服这一“瓶颈”，光纤、光节点进一步向用户靠近，DSL和双向HFC/同轴电视领域都呈现这样的趋势。2、下一代用户接入网光纤接入最直接的办法就是采用点到点拓扑、用光纤连接局端和用户，但是该方案要求敷设户外光纤多、光纤连接器占用多；为减少光纤可以在靠近用户处采用远置交换机/复用器，但光收发器的数量增加一倍；PON接入网仅需要（N+1）个光收发器和L光纤，它最小化了光收发器、光纤连接器和户外光纤的敷设，是“第一公里”的颇具吸引力的解决方案。PON的优势：PON使局端到用户的距离更长；最小化了光纤敷设工程量；提供更高的带宽；作为点对多点的网络，PON适合下行视频组播/广播。PON的概念深圳市同维电子有限公司通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网；接入有多种方式—点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线（WLAN）、XPON等；PON（PassiveOpticalNetwork）作为一种点到多点的光网络，指的是信号的通道从源头到目的节点间都是通过无源器件完成的，这些无源的器件包括单模光纤光缆、无源光分束器/耦合器、连接器和接头等。、名词：PON（PassiveOpticalNetwork）OLT（OpticalLineTermination）光线路终端,有时又叫局端ONU（OpticalNetworkUnit）、ONT（OpticalNetworkTermination）光网络单元,有时称做远端或用户端ODN(OpticalDistributionNetwork)光分配网络2、类别：--APON（ATMPON）--BPON（BroadbandPON）--EPON（EthernetPON）--GPON（Gigabit-capablePON）3、主要区别：--APON、BPON、GPON是ITU-T规范的技术标准--EPON是IEEE规范的技术标准，采用IEEEStd802.3ah-20044、主要共同点：都是瞄准电信接入网的技术分类•SFU（单住户单元）型ONU主要用于单独家庭用户，仅支持宽带接入终端功能，具有1或4个以太网接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，主要应用于FTTH的场合•HGU（家庭网关单元）型ONU主要用于单独家庭用户，具有家庭网关功能，相当于带EPON上联接口的家庭网关，具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，支持TR-069远程管理。主要应用于FTTH的场合。深圳市同维电子有限公司•MDU（多住户单元）型ONU主要用于多个住宅用户，具有宽带接入终端功能，具有多个（至少8个）用户侧接口（包括以太网接口、ADSL2+接口或VDSL2接口），提供以太网/IP业务、可以支持VoIP业务（内置IAD）或CATV业务，主要应用于FTTB/FTTC/FTTCab的场合。•SBU（单商户单元）型ONU主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室，支持宽带接入终端功能，具有以太网接口和E1接口，提供以太网/IP业务和TDM业务。主要应用于FTTO的场合。•MTU（多商户单元）型ONU主要用于多个企业用户或同一个企业内的多个个人用户，具有宽带接入终端功能，具有多个以太网接口（至少8个）和E1接口，提供以太网/IP业务和TDM业务，可以支持VoIP业务（内置IAD），主要应用于FTTB/FTTBiz的场合。深圳市同维电子有限公司EPON参考模型工作原理以太网无源光网络（EPON）是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树型。EPON系统由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU。OLT的发送部分和ONU的接收部分都是连续工作方式。在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。OLT的接收部分和ONU的发送部分都是突发模式工作。ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在OLT和ONU间提供光通道。的参数•按照ONU在接入网中所处的位置不同，EPON系统可以有几种网络应用类型：光纤到交接箱（FTTCab）、光纤到楼宇/分线盒（FTTB/C）、光纤到家庭用户（FTTH）、光纤到公司/办公室（FTTO）。•EPON系统应使用符合ITU-TG.652要求的单模光纤。•EPON系统为单纤双向系统，上、下行应分别使用不同的波长，其中上行应使用1260nm～1360nm波长，下行应使用1480nm～1500nm波长，如果采用第三波长方式实现CATV业务的的承载，则应使用1540nm～1560nm波长。•EPON系统的物理层接口应采用1000BASE-PX20。•EPON的传输码型是8B/10B码，上、下行速率都是1.25Gbps。关键技术测距、动态带宽分配DBA、突发信号同步ONU认证功能1、基于MAC地址的认证OLT应支持基于ONU的MAC地址对ONU合法性进行认证的能力，应拒绝非法ONU的接入。OLT应支持对该功能的开启和关闭配置。对于已被拒绝注册的非法ONU，仍然给该ONU一定的尝试注册的机会。CTC标准规定注册请求的发起时间间隔为60s。2、基于类802.1x的ONU认证主要是基于ONUID、类型和Password的类802.1x的ONU认证功能。消息后，OLT应向新发现的ONU发送REGISTER消息，该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的synctime（同步时间）。然后，OLT向ONU发送标准的GATE消息，该消息用于向ONU发送授权以发送REGISTER_ACK消息。考虑到在发现过程中，ONU处理REGITSTER消息需要一定的时延，为确保ONU获得发送REGISTER_ACK的授权，对MPCP发现过程做如下修订，具体实现方式有两种，OLT应至少支持其中一种。ONU的注册处理时间（RegisterProcessingTime）应不大于20ms。方式1：计数；方式2：计时功能,还应支持扩展的ONU远程操作、维护和管理（OAM）所必须的管理维护功能。扩展的OAM应支持如下管理功能：——扩展的OAM发现（ExtendedOAMDiscovery）和能力通告（CapabilityNotification）；——ONU的基本信息和能力通告；——与搅动功能相关的密钥交换、更新和同步功能；——与DBA功能相关的DBA参数读取和设置功能；——用户端口配置功能（ConfigurationofUserPorts）和管理；——VLAN配置和管理；——组播相关功能的配置；——QoS相关配置，包括业务流分类和标记等；——resetONU等Action功能；标准的OAMPDU和扩展的OAMPDU均应支持1518字节的最大帧长。OLT和ONU的OAM报文的发送频率不受IEEE802.3-2005Clause57中“慢协议”规定的10帧/秒的限制。OLT和ONU均应能够接收对端发送的任意频率的OAM帧。、光纤的构造光纤呈园柱形，它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成。光纤通信基础深圳市同维电子有限公司•纤芯core：纤芯位于光纤的中心部位（直径d1约9～50微米，单模光纤：9um，多模光纤：50/62.5um），折射率较高，用来传送光•包层coating：包层位于纤芯的周围（其直径d2约125微米），折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件•涂敷层：增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂敷后的光纤外径约1.5厘米、光纤的分类按折射率分布分类──阶跃光纤与渐变光纤按传播模式分类──多模光纤与单模光纤当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1微米），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相比拟时，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播按工作波长分类──短波长光纤（0.6-0.9um）与长波长光纤（1.0-2.0um）按套塑类型分类──紧套光纤与松套光纤、光纤的导光原理光是一种频率极高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导，因此光在光纤中的传输理论是十分复杂的。光纤中光的传输基于光的全反射原理。我们知道，当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象。深圳市同维电子有限公司根据光的反射定律，反射角等于入射角。根据光的折射定律：n1Sinө1=n2Sinө2其中n1为纤芯的折射率，n2为包层的折射率。显然，若n1n2，则会有θ2θ1。如果n1与n2的比值增大到一定程度，则会使折射角θ2≥90°，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过（θ2=90°时），或者重返回到纤芯中进行传播（θ290°时）。这种现象叫做光的全反射现象°的入射角叫做临界角。很容易可以得到临界角不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。121nnSinK深圳市同维电子有限公司了解了光的全反射原理之后，不难画出光在阶跃光纤中的传播轨迹，即按“之”字形传播及沿纤芯与包层的分界面掠过。深圳市同维电子有限公司•通常人们希望用入射光与光纤顶端面的夹角θc来衡量光纤接收光的能力，于是产生了光纤数值孔径NA的概念。•因为光在空气中的折射率n0=1，于是多次应用光的折射定律可得：•为保证光在光纤中的全反射，则应有，且于是有•因此，阶跃光纤数值孔径NA的物理意义是：能使光在光纤内以全反射形式进行传播的接收角θc之正弦值。•NA越大，虽然光纤接收光的能力越强，但光纤的模式色散也越厉害。CCITT建议光纤的NA=0.18～0.23。)90sin(sinsin11310ocnnnk112sinnnkNAnnnnnkkoc212111