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EPON系统的结构

时间:2020-01-31 10:23 作者:admin 分享到:
        接入网是最靠近用户的基础网络,现在开展的语音、数据、视频业务都有自身接入网, 如果业务类型再增加,不仅运营商在接入网侧要产生新的投资,用户家里也要有相应投 入,包括线路和设备的改造。目前业务的网络层建设相对容易,但是涉及用户接入层的新 建或改造是一个很困难的事情。长期以来,用户接入网的分离和接入带宽限制一直阻碍 了新业务的发展,如果统一接入网即采用综合接入技术,接入网将成为网络与用户的桥梁,用户通过有限的接入,就可获得各种不同类型的服务。同时光纤接入使得用户接入侧 带宽不再成为瓶颈,新业务的发展不会因接入的问题而受到影响,有利于快速开展新的业 务,因此必须大力发展以以太网技术为核心的综合接入。
        随着各种光纤接入技术的成熟和发展,实现FTTB (光纤到楼)或FTTH(光纤到用 户)已逐步进入到了大规模发展阶段,其中应用的最多的是采用EPON方式实现光纤综 合接入。
        EPON接入可实现语音、宽带、视频等业务的综合接入。鉴于基于IP的各种业务的 高速发展,以及下一代网络将以IP为核心的发展趋势,要求接入网演进成以以太网技术 为核心的全业务综合接入网,以适应未来网络发展方向。
        无源光网络(PON)技术是为了支持点到多点应用发展起来的光接入技术,EPON 是基于以太网的无源光网络。EPON系统的结构如图10-2-4所示,EPON系统一般由 局端的光线路终端(OLT,Optical Line Terminal >、用户端的光网络单元(ONU,Optical Network Unit)和光配线网(ODN)组成。ODN全部由无源器件组成。EPON采用单纤 波分复用技术(下行1 490 rnn波长,上行1310 nm波长),下行数据流采用广播技术,上 行数据流采用TDMA技术。OLT至ONU间只需一根光纤,局端至用户端传输距离可 达20千米。
图一    EPON系统的结构
        EPON具有同时传输语音、数据和视频广播的能力,其中语音和IP数据采用 IEEE 802. 3以太网帧格式进行传输,数据业务给用户提供最大带宽为1 000 Mbit/s,通过 扩展第三个波长(通常为1 550 nm)还可实现视频广播传输业务。
        OLT位于局端,是整个EPON系统的核心部件之一。其作用是为光接入网提供网 络侧与电话网、IP骨干网和有线电视网的接口,并经过一个或多个ODN与用户侧的 ONU通信。
        ODN是由无源光元件(如光纤光缆、光连接器和光分路器等)组成的光配线网,为OLT与ONU之间提供光传输手段。其主要功能是完成分光器进行光信号功率的分配, 分发下行数据并集中上行数据。EPON系统采用WDM技术,下行数据采用1 490 nm波 长,上行数据采用1 310 nm波长,实现单纤双向传输。一般其下行采用广播方式,下行方 向的光信号被广播到所有ONU,通过过滤的机制,ONU仅接收属于自己的数据帧。上 行采用TDMA(时分多址接入)方式,上行方向每个ONU根据OLT发送的带宽授权发 送上行业务。
        EPON系统对传统以太网协议栈中的MAC控制层功能进行了扩展,EPON系统中 的多点MAC控制协议(MPCP)增加了对点到多点(P2MP)网络中多个MAC客户层实体 的支持并提供对额外的MAC控制功能的支持。MPCP协议主要处理ONU的发现和注 册、多个ONU之间上行传输资源的分配、用于动态带宽分配和统计复用的ONU本地拥 塞状态的汇报等。
        在EPON的点到多点网络中,每个ONU都包含•个MPCP实体,它和OL丁中的 MPCP实体按照MPCP协议进行消息交互。MPCP协议规定了 ONU和OLT之间的控 制机制以协调数据的发送和接收。PON网络在任何个时刻都只允许一个ONU在上 行方向发送数据,OLT屮的MPCP协议负责对各ONU的传输进行准确定时、各ONU 报告的拥塞报告处理以优化PON网络内的带宽资源分配。此外,MPCP还要实现ONU 的发现和注册处理。
MPCP协议的一个重要功能就是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿 真。EPON系统通过将每个以太网帧的前导码(Preamble)中的第6字节、第7字节(原来 的保留字节)用于逻辑链路标识(LLID),特定的LLID表示特定的ONU与OLT之间的 点到点链路。其具体帧格式如图10-2-5所示。
图二     PON系统中的以太网帧格式及其LLID
        另外,EPON系统利用其下行广播的传输方式,定义了广播LLID(LUD=OxFF)作 为单拷贝广播(SCB)信道,以用于高效传输下行视频广播/组播业务。
        EPON系统下行采用广播方式,所以存在数据安全性问题,在需要的时候应进行下行 方向的信息加密。
         ONU位于用户端,为接入网提供直接的或远端的用户侧接口。ONU的主要功能是 终结光纤链路,并提供对用户业务的各种适配功能,负责综合业务接入。由于ONU用户 侧是电接口而网络侧是光接口,因此ONU具有光/电和电/光转换功能,还要完成对信号 的数字化处理、复用、信令处理以及维护管理功能。当需要提供不同的业务时,在ONU 中要配置不同的接口电路。在EPON系统中语音和IP数据采用扩展的IEEE 802. 3以 太网帧格式进行传输,因而在通信的过程中,就不再需要协议转换就可以承载IP业务.可 以实现高速的数据转发。

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