中兴EPON基础培新教材-EPON基本原理.ppt

EPON基本原理,本章学习目标,通过本章的学习，你可以获得以下收获：EPON工作原理MPCP协议EPONDBA技术OAM管理业务QoS处理EPON保护技术课前思考题：ONU的注册过程与认证过程有什么区别？ONU远程管理模式所配置数据如何起作用？,3,光纤接入技术,EPON,4,单纤双向传输机制,EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术；上行数据流采用TDMA技术。,1490nm,1310nm,5,单纤两波长传输结构,上行中心波长1310nm，下行中心波长1490nm,6,EPON工作原理下行数据帧结构,前导码8Bytes,DA6Bytes,SA6Bytes,长度/类型2Bytes,数据461500Bytes,填充不定,FCS4Bytes,以太网MAC帧,EPONMAC帧,定义广播与单播实现a.广播：MODE=1或者LLID=0 x7FFFb.单播：MODE=0且LLID!=0 x7FFFF,7,EPON工作原理下行,在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。,广播方式,8,EPON工作原理上行,OLT接收数据前比较LLID注册列表；每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧；分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。,TDMA方式,9,系统工作过程,ONU的操作ONU通过下行控制帧的时间戳同步于OLT；ONU等待发现帧（gate）ONU进行发现处理，包括：测距，指定物理ID和带宽。ONU等待授权，ONU只能在授权时间发送数据,OLT的操作产生时间戳消息，用于系统参考时间通过MPCP帧指配带宽进行测距操作控制ONU注册,10,系统工作之关键技术,LLID与仿真子层MPCP自动化注册和测距,11,LLID与仿真子层,仿真子层的目的：使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基础。实现的方法：在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。实现机制：在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID；OLT接收数据时比较LLID注册列表；ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的或者广播包。,12,仿真子层功能及特点:,支持P2PE(PointtopointEmulation)使OLT支持多个LLID和MAC客户端每个ONU上支持单个LLID支持广播适于动态带宽分配使用MAC层原有定义结构使用32位时间标签进行时钟同步利于网络测距及实施修正方便网络拓朴发现,13,仿真子层网络层次中的位置,14,MPCP协议,MPCP在OLT和ONU之间规定了一种控制机制MPCP来协调数据的有效发送和接收：系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送位于OLT的高层负责处理发送的定时、不同ONU的拥塞报告，从而优化PON系统内部的带宽分配MPCP有两种GATE操作模式：初始化模式和普通模式。初始化模式用来检测新连接的ONU，测量环路延时和ONU的MAC地址普通模式给所有已经初始化的ONU分配传输带宽,15,MPCP帧格式,五种类型的MPCP帧GATE（OLT发出）允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据REPORT（ONU发出）向OLT报告ONU的状态，包括该ONU同步于哪一个时间戳、以及是否有数据需要发送。REGISTER_REQ（ONU发出）在注册规程处理过程中请求注册。REGISTER（OLT发出）在注册规程处理过程中通知ONU已经识别了注册请求。REGISTER_ACK（ONU发出）在注册规程处理过程中表示注册确认。,MPCP帧格式,16,MPCP协议层次模型,P2MP网络拓扑对于高层来说表现为多个点对点链路的集合,17,MPCP帧接收过程,18,MPCP帧发送过程,19,EPON业务逻辑模型,等价于二层设备级联地址学习转发/过滤避免环路,20,自动注册过程,指OLT对系统中的ONU进行注册，主要用于系统中增加ONU时或者ONU重新启动时。在Discovery过程中ONU的执行动作：在上电启动或复位时，ONU进入Discovery状态。等待来自OLT的“DiscoveryGate”消息。如果所收到的消息类型为Discovery，且消息中的逻辑PHYID与自己相同或为缺省值是，就对此消息做出应答。在discovery过程中OLT的执行动作：OLT必须周期性的发送Discovery检测帧。所有的“discoveryGate”帧都是以广播方式发送的。,21,EPON技术实现：认证,ONU认证流程在EPON系统中采用两级认证机制，一是设备认证，二是用户认证。具体认证流程图如下：,22,自动测距,补偿因ONU距离不同而产生的时延差异：RTT（RoundTripTime）在注册过程中，OLT对新加入的ONU启动测距过程OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间OLT也可以在任何收到MPCPPDU的时候启动测距功能。使用注册冲突避让：在EPON系统中，解决ONU的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。,RTT=T2-T1+T5-T3=T5-T4,23,RTT的应用,计算出RTT后，OLT据此给ONU发送GATE帧例如，如果OLT希望在T1时刻接收ONU的数据，则在GATE帧中给ONU的起始时间为T0T1-RTT。,24,EPON关键技术DBA,功能：相对于静态带宽分配（SBA），DBA是指实时地（ms级）改变PON中各ONU上行带宽的机制根据带宽状态和ONU需求动态（合理）分配ONU的上行带宽优点：实现高效的上行带宽利用率和服务质量保证算法特点：业务透明低时延和低时延抖动公平带宽分配健壮性好实时性强,25,EPON技术实现：DBA周期性,EPON系统中的带宽应用具有周期性，主要有两个周期构成Discovery周期DBA带宽分配周期：,Cycle1,Cycle2,：Discovery窗口,：一个完整的带宽使用周期,LLID1,LLIDn,LLID3,GrantCycle,LLID2,带宽分配窗口,LLIDx数据下行窗口,OLT下行方向的带宽使用示意图,26,EPON技术实现：DBA周期性,OLT接收方向的数据流示意图,Cycle1,Cycle2,：Discovery窗口,：一个完整的带宽使用周期,LLID1,LLIDn,LLID3,LLID2,LLIDx数据上报窗口,27,EPON关键技术OAM管理,功能：完成ONU的认证、配置功能在线的性能监测、各种故障告警和远端故障指示、远端近端环回等OLT对ONU进行远程管理通信协议，要有一定的开放性和扩展性基本支持功能：RemoteFailureIndication（远端故障指示）RemoteLoopbak（远端环回）LinkMonitoring（链路监视）扩展功能ONU版本管理ONU配置管理,28,EPON关键技术-业务QoS处理,采用IEEE802.1p或IP