（通信与信息系统专业论文）epon与gpon若干关键技术的比较研究.pdf

一北京邮电大学研究生学位论文摘要 e p o n 与g p o n 若干关键技术的比较研究 摘要 随着i n t e m e t 提供的业务不断增加，人们对网络带宽的要求逐渐增 高，发展新的接入网技术来解决目前“最后一公里”的带宽瓶颈问题 的需求越来越迫切。f t t h ( 光纤到户) 是光纤接入网发展的一种最 终形式，无源光网络( p o n ) 由于其简洁、廉价、可靠的网络拓扑结 构被普遍认为是实现f t t h 的最终解决方案。以太网无源光网络 ( e p o n ) 以及千兆以太网无源光网络( g p o n ) 是p o n 技术的两大主流 技术，以e p o n 还是g p o n 成为实现主导一直是全球范围内争论的 问题。 由于f t t h 网络是个综合接入平台，支持包括语音、数据、视频、 专线等多种业务和应用，需要对不同业务和应用进行不同的服务质量 保证，所以e p o n 和g p o n 系统的运营维护、网络测量和流量控制 等服务质量方面的关键技术问题成为了运营商进行应用挑选的主要 因素。操作管理维护( o a m ) 属于e p o n 和g p o n 在网络运营维护 方面的主要关键技术。互通性测试是e p o n 和g p o n 网络测量的重 要基础部分，是运营商进行网络整体性能测量的重要条件。带宽利用 率是系统网络测量的基础性测量参数，也是e p o n 系统和g p o n 系 统的一个重要设计参数。e p o n 和g p o n 系统的o a m 、互通性和带 宽利用率三方面的关键技术具有非常重要的讨论意义的。 本论文研究分析比较了e p o n 与g p o n 系统的若干关键技术的发 展状况和优劣，并具体比较f t t h 的实现方案，提出相对有效性结论， 为运营商提出相对有效的技术选择建议，并结合运营商的发展策略， 对e p o n 和g p o n 技术的发展前景提出展望。 本论文的主要工作包括： 一分析比较e p o n 和g p o n 系统o a m 、互通性和带宽利用率 三个方面的关键技术。通过调查研究f t t h 的o a m 、互通进程、业 务承载和成本四个方面的信息，综合分析比较了e p o n 和g p o n 的 第1 页 北京邮电人学研究生学位论文摘要 f t t h 实现方案。 二总结两系统的关键技术和f t t h 实现方案的比较分析，为不 同国家运营商作出相对有效性的e p o n 或g p o n 技术选择结论建议， 并以举例方式进行分析证明。结合运营商发展策略，提出e p o n 和 g p o n 技术的发展前景应在业务流量控制技术和设备智能化方面的 看法。 关键字e p o ng p o nf t t ho a m 互通性带宽利用率 北京邮电大学研究生学位论文 a b s t a c t c o m p a r i s o na n dr e s e a r c hi ns o m ek e y t e c h n o l o g i e so fe p o n & g p o n a b s t r a c t 、m t ht h ee x p a n s i o no fs e r v i c e so f f e r e do v e rt h ei n t e r n e ta n dt h e i n c r e a s eo ft h er e q u i r e m e n to ft h en e t w o r kb a n d w i d t h p e o p l ei m m i n e n t l y n e e dan e wa c c e s st e c h n o l o g yt os o l v et h e l a s tm i l e b o t t l e n e c k p r o b l e m s f t t hi so n eo ft h ef i n a ls o l u t i o n so fo p t i c a la c c e s sn e t w o r k b e c a u s eo fi t sc o n c i s i o n ，c h e a p n e s sa n dr e l i a b l et o p o l o g ys t r u c t u r e ，p o n ， t h i sh a st w om a i n s t r e a mt e c h n o l o g i e s ：e p o na n dg p o n i sc o n s i d e r e dt o t h ef i n a ls o l u t i o no ff t t h t h ep r o b l e mt h a tw h e t h e re p o no rg p o nb e t h el e a d i n gs o l u t i o no ff t t hi sa l la r g u m e n t a t i v ep r o b l e mo ft h ew o r l d b e c a u s ef t t hn e t w o r ki s i n t e g r a t e da c c e s sp l a t f o r m ，i n c l u d i n g s u p p o r tf o rv o i c e ，d a t a ，v i d e o ，g r e e n ，a n do t h e rs e r v i c e sa n da p p l i c a t i o n s ， i th a st h en e e df o rd i f f e r e n ts e r v i c e sa n da p p l i c a t i o n sf o rav a r i e t yo f s e r v i c eq u a l i t yg u a r a n t e e s ot h et e c h n i c a lp r o b l e m sr e l a t i v eo f q u a l i t yo f s e r v i c e ，s u c ha so p e r a t i n ga n dm a i n t e n a n c e ，n e t w o r km e a s u r e m e n ta n d f l o wc o n t r o lt e c h n o l o g yt ot h eq u a l i t yo fs e r v i c e s ，i ne p o na n dg p o n s y s t e ma r eb e c o m i n gm a j o rs e l e c t e df a c t o rt ot h eo p e r a t o r s o a mo f e p o na n dg p o ni st h ek e yt e c h n o l o g i e sr e l a t a t e dt o o p e r a t i n ga n d m a i n t e n a n c e i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n go fe p o na n dg p o n i sn o to n l ya l l i m p o r t a n tb a s i s o ft h en e t w o r km e a s u r e m e n t ，b u ta l s ot h em a j o r q u a l i f i c a t i o nf o ro p e r a t o r st om e a s u r et h eo v e r a l lp e r f o r m a n c eo ft h e n e t w o r k t h en e t w o r kb a n d w i d t hu t i l i z a t i o ni sn o to n l yt h em a jo r m e a s u r e m e n to fp a r a m e t e r si na l lm e a s u r e m e n ts y s t e r n b u ta l s oa l l i m p o r t a n ts y s t e mp a r a m e t e r sa n dm e a s u r e m e n tc o n t r o v e r s yo fe p o na n d g p o ns y s t e m t h ed i s c u s s i o n so ft h e k e yt e c h n o l o g i e so fo a m 第3 页 北京邮电大学研究生学位论文 a b s t a c t i n t e r o p e r a b i l i t ya n db a n d w i d t hu t i l i z a t i o ni ne p o n a n dg p o ns y s t e mi s v e r yi m p o r t a n t i nt h i s p a p e l i td o e sr e s e a r c ha n d a n a l y s e sc o m p a r e dk e y t e c h n o l o g i e si nt h ee p o na n d g p o n w i t ha n a l y s i n ga n dc o m p a r i n gt h e e p o ns o l u t i o na n dg p o ns o l u t i o no ff t t hw i t hc o m b i n a t i o nf t t h c o n c r e t er e a l i z a t i o no fr e q u e s t s ，t h ep a p e rg i v e ss u g g e s t i o no fo p e r a t o r c h o i c eo fe p o no rg p o n i nc o n j u n c t i o nw i t ht h eo p e r a t o r sm a r k e t d e v e l o p m e n ts t r a t e g y ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h ei d e ao fi n t e l l i g e n te d g e o fe p o na n dg p o ns y s t e m ，a n ds h o w st h ef u t u r eo ft h et w os y s t e m st o i n t e l l i g e n td e v e l o p m e n tp r o s p e c t s t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e ra r ea sf o l l o w i n g ： 1 c o m p a r a t i v ea n a l y z i n gk e yt e c h n o l o g i e so fo a m ，i n t e r o p e r a b i l i t y a n db a n d w i d t hu t i l i z a t i o ni ne p o na n dg p o ns y s t e m b yd o i n gr e s e a r c h i no a m ，t h ee x c h a n g ep r o c e s s ，o p e r a t i o n a la n dc o s to ff t t h ， c o m p r e h e n s i v ea n a l y z i n g t h em e r i t so fe p o ns o l u t i o na n dg p o n s o l u t i o nf o rf t t h 2 b ys u m m a r i z i n gt h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so fk e yt e c h n o l o g i e sa n d f t t hs o l u t i o n ，a n dc o n s i d e r i n gv a r i o u se c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h e c o u n t r y sr e a ls i t u a t i o n g i v i n gs e l e c t i v ec o n c l u s i o n so fe p o n s o l u t i o no r g p o ns o l u t i o no ff t t ht oo p e r a t o r sa n dp r o v i n gi tt h r o u g hc o n c r e t e e x a m p l e so fc o u n t r i e s c o n s i d e r i n gt h ed e v e l o p m e n ts t r a t e g yo fo p e r a t o r s ， s u g g e s t i n gt h ep r o s p e c t so fe p o n a n dg p o ns h o u l db ec o n c e n t r a t e do n t h ef l o wc o n t r o lt e c h n o l o g ya n di n t e l l i g e n te q u i p m e n t k e yw o r d s ： e p o n ，g p o n ，f t t h ，o a m ，i n t e r o p e r a b i l i t y ，b a n d w i d t hu t i l i z a t i o n 第4 页 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名： 本人承担一切相关责任。 日期： 艘墨：墨：丝 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 我国宽带接入网在近两年发展十分迅速，市场调查公司i s u p p l i 提供的最新 市场数据显示，到2 0 0 7 年底我国宽带上网用户达7 9 0 0 万，超过美国成为全球宽 带人数最多的国家，成为全球最大的宽带市场。未来数年中国宽带市场将保持 7 5 的年复合增长率( c a g r ) ，至2 0 1 0 年，中国网络用户人数将达1 3 9 亿。另 一方面随着用户和业务对带宽要求的不断增加，光纤接入技术已成为电信运营商 们关注的热点。 f t t h 已经成为未来光纤接入网的最终解决形式。与核心网不同的是，f t t h 对成本更加敏感。成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。剖析f t t h 成本因 素，主要有两个方面，一是设备采购成本，二是运营成本。根据m r r 公布的数 据，f t t h 的这两项成本已经与高速a d s l 基本接近。值得一提的是，目前a d s l 设备的价格下降潜力已经不大，但是嗍的成本随着规模增长有望继续下降， 最新报道称2 0 0 7 年国内册建设取得巨大突破：不仅安装用户已经突破十万 线，连被业界叫苦不迭的每户成本价格也降到了2 0 0 0 元以内，而且这一价格视 布线情况，还有可能降到千元以内。从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着 新一轮的发展。所以盯m 技术目前已被证实不仅技术上是成熟的，而且经济上 是完全可行的。 以太网无源光网络( e p o n ) 以及吉比特无源光网络( g p o n ) 是p o n 技术的两 大主流技术，是实现f t r h 的主要手段。其中e p o n 由i e e e8 0 2 3 a h 提出，它将 e t h e r n e t 技术与p o n 技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点到多点 结构的吉比特以太网光纤接入系统。e p o n 属于i e e e 以太网标准的范围，对于向 全口网络过渡是一个很好的选择。其特点是：消除了a t m 和s d h 层，降低了初始 成本和运行成本；可以大量采用以太网技术成熟的芯片，实现简单，相对成本低， 维护简单，容易扩展，易于升级。n u tf s a n 集团在2 0 0 1 年1 月差不多e f m a 提 出e p o n 概念的同时，也开始进行1 g b s 以上的p o n 标准的研究。2 0 0 2 年9 月f s a n 提出了一种具有前所未有的高比特速率( 最高2 4 g b s ) 、能以原有格式( 可以说 是透传) 和极高的效率( 带宽利用率可以达到9 0 以上) 传送多种业务( 包括t d m 和数据) 的光接入网g p o n 解决方案，并于2 0 0 3 年1 月通过有关g p o n 的新标准 g 9 8 4 1 和g 9 8 4 2 ，根据这一最新标准的规定，g p o n 可以提供1 2 4 4 和2 4 8 8 g b s 第l 页 北京邮lc ! l 大学研究生学位论文第一章绪论 的下行速率和i t u 规定的多种标准上行速率，可以灵活地提供对称和非对称速 率。传输距离至少达2 0 k m ，系统分路比可以为1 ：1 6 、1 ：3 2 、1 ：6 4 、乃至l ：1 2 8 ，而 且支持各种接入服务，o a m & p ( o p e r a t i o n 、a d m i n i s t r a t i o n 、p r o v i s i o n i n g ) 功能以 及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和t d m 流。对比两 者，e p o n 以兼容目前的以太网技术为目的，是8 0 2 3 协议在光接入网上的延续， 充分继承了以太网价格低、协议灵活、技术成熟等优势，具有广泛的市场和良好 的兼容性。而g p o n 定位于电信业面向多业务、具备q o s 保证的全业务接入的需 求，努力寻求一种最佳的、支持全业务的、效率最高的解决方案，提出“对全部 协议开放地进行完全彻底地重新考虑”。 通信与i n t e m e 滑 干网 ，7一一” ，“7 i p m “ c p e ( 客户端设各、渤 o l t o n u 1 淞“”一、 c e n t r a l n a w o r k 7 邮n 伍 洲锄 图1 1p o n 的应用拓扑 f t t h 网络的实现技术有两个重要的分支：点对点( p 2 p ) 的有源接入技术 ( a o n ) 和点对多点( p 2 m p ) 的无源接入技术。关于适合中国发展f t t h 的技术选择 问题集中在两个层次：第一，以p 2 p 技术为主导还是以p 2 m p 技术为主导；第二， 以e p o n 技术为主导还是以g p o n 技术为主导。由于p 2 p 技术自身的特点，其规模 应用的成本将远高于以e p o n 、g p o n 为代表的p 2 m p 技术。因此，p 2 p 技术与p o n 技术并不构成真正意义上的竞争关系，而应作为f t t h 的一种补充手段，对于住 户分散、密度低的区域用户或对保密性有严格要求的企业客户，采用p 2 p 技术是 一种合适的选择。e p o n 与g p o n 准将成为f t t h 的主导是全球范围内争论的问 题，出于各自不同的考虑，美国、欧洲、澳洲等运营商选择了g p o n 技术，亚太 ( 日本、韩国和中国香港) 等运营商选择t e p o n 技术，这使e p o n 与g p o n 的产 箱2 页 q 枣 訾嘧 北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论 业链都有足够的市场需求以促进其发展完善。 1 2e p o n 与g p o n 技术介绍 1 2 1e p o n 与g p o n 的概述 表格1 - 1e p o n 和g p o n 系统总体角度比较表格 e p o ng p o n 标标准机构i e e e ( e m f a )u - t ( f s a n ) 准标准时间2 0 0 4 62 0 0 4 6 化 标准系列 8 0 2 3 a hg 9 8 4 x 线路编码 8 b 1 0 b 扰码型n l 磁 性成帧长度可变长 1 2 5 m s 上行速率 1 2 5 g 1 2 5 2 5 g 能 下行速率 1 2 5 g15 5 6 2 2 m 、1 2 5 2 5 g 传输距离最人2 0 k m最大6 0 k m 光分路比 1 ：1 6 ，1 ：3 21 ：1 6 ，1 ：3 2 ，1 ：6 4 ，1 ：1 2 8 基础协议以太网 g f p ( g e m ) a t m 业 业务类型 p 、t d m删、m 、t d m 语音业务p w f 3 或v o i p ，差直接适配，较好 务 数据业务直接适配，简单g e m 适配，效率高 q o s 支持 8 0 2 i p ，i pq o st d m q o s ，t o n t 如表1 1 ，我们可以了解到e p o n 和g p o n 系统的基本信息。e p o n 系统的 最终定稿8 0 2 3 a h 在2 0 0 4 年由i e e e 完成，是将e t h e r n e t 技术与p o n 技术结合 起来的技术，基础协议是以太网。g p o n 系统的主题标准g 9 8 4 3 在2 0 0 4 年由 i t u t 推出，承载a p o ng 9 8 4 的很多思想，能够很好的承载a t m 和t d m 业务， 更引入了g e m 封装方式，使业务效率更高。 1 2 2e p o n 与g p o n 的业务协议 图1 2 是e p o n 与g p o n 业务协议示意图。从图中可以看到，e p o n 系统是 以太网和p o n 系统的结合，以e t h e m e t 协议为基础，能够直接支持p 协议，但 是效率较低。g p o n 系统则因为一开始则考虑到高速率和a t m 的继承，同时以 g e m 、a t m 协议为基础，能够提供高效率、多业务的封装模式，但是协议结构 复杂。 第3 页 北京邮电人学研究生学位论文第一章绪论 f g p o n 图1 2e p o n 与g p o n 业务协议示意图 1 2 3e p o n 与g p o n 的i i - i t h 协议模型 图1 - 3 基于e p o n 的f 丌h 系统的协议参考模型嘲 第4 页 团回 北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论 图1 3 是基于e p o n 的f 1 1 h 系统的协议参考模型，其中p m d ( 物理媒质相关) 子层，p m a ( 物理媒质附加) 子层，p c s ( 物理编码) 子层和r s ( 协调) 子层 位于o s i 协议参考模型的物理层，m a c 层、多点m a c 控制子层和o a m 子层位于 o s i 协议参考模型的数据链路层。 基于e p o n 的嗍系统应满足以下基本要求： 1 物理层 包括p m d 子层，p m a 子层，p c s 子层和r s 子层。 p m d 子层应满足y d t1 4 5 7 2 0 0 6 附录a 的规范；r s 子层、p m a 子层和p c s 子层应满足y d t 1 4 5 7 2 0 0 6 附录c 、i e e e8 0 2 3 2 0 0 5 以及i e e e 8 0 2 3 a h - 2 0 0 4 等相关 标准对应章节的规范。 2 数据链路层 包括m a c 子层，多点m a c 控制子层，o a m 子层和流量管理和控制功能。 m a c 子层应满足i e e e 8 0 2 3 2 0 0 5 相关章节的基本要求。 多点m a c 控制子层包含了将点到点拓扑纳入以太网框架所需的机制和控制 协议。具体应满足y d 厂r 1 4 7 5 2 0 0 6 附录b 的规范。 o a m 子层应提供管理链路运行的机制( 如远端故障指示和远端环回控制 等) ，以保障网络处于良好运行状态，并具有快速故障定位能力。具体应满足 y d 厂r 1 4 7 5 2 0 0 6 附录d 的规范。 流量管理和控制功能为提高系统带宽利用率，o l t 应采用动态带宽分配机 制( d b a ) 为每个l l i d 分配带宽授权，最小带宽分配粒度不应大于2 5 6 k b i f f s 。 图1 - 4 基于g p o n 的f t t h 系统的协议参考模型【5 1 如图l - 4 是基于基于g p o n 的m h 系统的协议参考模型，包括物理媒质相 关( p m d ) 层和g p o n 传输汇聚( g t c ) 层。其中g t c 层包括t c 适配子层和g t c 第5 页 北京邮电大学研究生学位论文 第一章绪论 成帧子层。g t c 层主要为其客户层提供3 种类型的接口：a t m 客户接口、g e m 客户接口和o n t 管理和控制接1 3 ( o m c i ) 。 基于g p o n 的嗍系统应满足以下基本要求t 1 p m d 层 p m d 层应支持e o 或o e 的适配功能、波分复用功能( 可选) 和光纤连接功 能。具体应满足i t u tg 9 8 4 2 2 0 0 3 规范。 2 g t c 层 g t c 层应满足i t u t ( 2 9 8 4 3 2 0 0 4 规范。 1 3e p o n 与g p o n 关键技术比较研究的意义 由于设备的高成本和运维成本长期性等多方面的原因，电信运营商对技术的 采用并不是短期不稳定的，而是长期稳定的。故运营商对于e p o n 或g p o n 技术 的选择，实际上是用户和市场的选择，将决定着运营商在未来一段时间内的盈亏 状况，另一方面，也将在一定程度的影响着两个系统在未来很长一段时间的发展 状况。e p o n 或g p o n 技术的选择，对于运营商和技术本身都是一个非常重要和关 键性的问题。 与现在的电信网络不同，f t r h 网络是个综合接入平台，支持包括语音、数 据、视频、专线等多种业务和应用，需要对不同业务和应用进行不同的服务质量 保证，肿h 系统对服务质量的要求成为技术选择的主妻考虑因素。“服务质量 有大小概念之分，小概念的服务质量也就是技术层面所说的“服务质量”，l l p q o s ， 所包含的研究范围比较窄，主要指用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术； 大概念的服务质量也就是市场概念的服务质量，其研究范围比较宽，除了包括研 究概念服务质量所指的q o s 以外，还包括了静态的指配管理和出现故障的测试诊 断、网络设备或业务互通的技术、网络技术评价、网络安全等若干内容。本文所 研究的关键技术主要围绕的大概念的服务质量，主要包括网络管理运维：o a m 技术；网络测量方面：网络互通性测试和系统带宽利用率；业务流量控制方面。 对e p o n 和g p o n 系统服务质量相关的关键技术的比较研究，而后结合f t t h 的实现方案中的具体比较，能够深入和具体的分析两个系统在不同情况下的优劣 和实现代价，进而结合各国宽带业务和用户需求的发展，能够得出各种情况下相 对性结论，为运营商的技术选择做出相对有效的建议。 第6 页 一北京邮电大学研究生学位论文第一章绪论 1 4 本论文的主要工作 本人在攻读硕士学位期间，参加了以下项目： 北京邮电大学格林威尔公司联合实验室研究项目“p 网络性能测量的 实现 ，并发表论文基于改进周期性流的单向时延测量 格林威尔公司研究项目“宽带智能接入网的业务感知实现” 格林威尔公司开发项目“e p o n 系统o l t 系列g t 6 1 0 0 嵌入式软件开 发”子项“o a m 部分开发 依托以上项目的研究基础，本论文以e p o n 和g p o n 系统为主要研究对象， 对包括o a m 、互通性和带宽利用率等与系统服务质量相关的关键技术和册 实现方案展开了分析比较研究。 本论文共分为六章，内容安排如下： 第一章：绪论。主要简述了论文的写作背景，阐述了论文设计的基础知识和 选题意义，并介绍了论文的结构安排。 第二章：e p o n 与g p o no a m 技术的比较。主要总结了e p o n 和g p o n 系统网 络管理方面的关键技术o a m 技术，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。 第三章：e p o n 和g p o n 互通性技术比较。主要总结了e p o n 和g p o n 系统网 络测量方面的关键技术互通性技术，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。 第四章：e p o n 与g p o n 带宽利用率比较。主要阐述了e p o n 和g p o n 网络测 量方面的带宽利用率的系统技术特性，并综合的比较分析了两者的异同和优劣。 第五章：删的e p o n 与g p o n 实现。主要综合了上三章中的关键技术的比 较，并结合硎的实现方式，围绕运营商较为关注的o a m 、互通性、业务承载 与效率和成本四个方面进行具体的比较分析。 第六章：结论与技术发展前景展望。主要结合前两章的分析比较，作出相对 性的结论，为运营商提出相对有效的技术选择建议，并根据运营商的发展策略， 对e p o n g p o n 技术的发展前景提出展望。 第7 页 北京邮电大学研究生学位论文 第_ 二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 o a m ( 操作管理维护) 属于e p o n 系统和g p o n 系统中网络管理部分，是 负责系统中性能测量、带宽设置、故障告警等操作的具体实现的处理。 2 1e p o n 的o a m e p o n 外部使用s n m p 协议来管理整个系统，系统内部的o l t 通过o a m 协议来管理该o l t 所连接的所有o n u 。如下图2 1 ，网管端通过s n m p 协议对 代理端( o l t ) 进行操作，完成s n m p 相关管理操作，完成外部管理。同时网管 端也可以通过o l t 对o n u 进行远程管理操作。远程管理的关键的一步是在o l t 侧要完成标准m m 和o a m 的m i b 的转换，如果完成了该转换，网管侧就可以 透明的对o n u 进行管理。这种m m 变量的操作是通过在o l t 和o n u 之间用 标准o a m 和扩展o a m 帧来完成的。 图2 - 1e p o n 管理系统 第8 页 北京邮电大学研究生学位论文第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 o s i 七层标准 网络模型 应用层 表示层 会话层 l a n 层次 m g h e rl a y e r o a m o a m i i o a m 2 1 卫q ! 丛2 ；j ll q 坚! q m lui q 5 q h 型 m p c p r e c o n c i l i a t l o n 丁 l o l t孱 - i 萑 p c s p c a p c d m d ii lm d i 甭 p h y p a s s a v e0 l r n c a lm e d u i m 图2 - 2e p o n 协议分层结构图 图2 2 为e p o n 协议分层结构图，右图可以看出e p o n 系统中有单独的o a m 子 层，2 0 0 4 年6 月，i e e e 正式推出了以太网接入网的第一个标准一一i e e e 8 0 2 3 a h ， 标准正式引入了e f m 的o a m 规范，详细规定了o a m 子层的位置、功能、实现机制、 帧构成等内容。在e p o n 标准的制定过程中，对o a m 层的位置和o a m 信息的传输 机制存在争论。2 0 0 3 年以后，基本上把o a m 子层的位置定义在m a c ( 媒体接入控 制) 子层和l l c ( 逻辑链路控制) 子层之间，如图2 3 ，e p o n 的o a m 层向高层( m a c 客户层和链路汇聚层) 和底层( m a c 层和m a c 控制层) 分别要求i e e e8 0 2 3m a c 服务接口。o a m 协议是基于两端d t e 实现的，当链路两端的o a m 都运行时，两 个连接的o a m 子层间交互o a m p d u ，o a m 子层接收到报文时，根据目的m a c 地 址和慢速协议子类型判断是否为洲p d u 。o a m p d u 帧兼容i e e e8 0 2 3 定义的 以太网帧结构，长度在6 4 字节至1 j 1 5 1 8 字节之间，且遵循慢速帧协议。由于i e e e 8 0 2 3 a h 修正后的慢速协议定义1 秒时间最多发送1 0 个报文，所以尽管o a m p d u 占用带内带宽( 吼w p d u 和数据帧共享信道) ，但是对正常的数据通信是没有 影响的。 第9 页 层一层一潞一层输一络一隧一理 一一一一一一一 北京邮电大学研究生学位论文第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 o s ! 七层结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 局域网参考模型 i i ： 高层 l l l c 逻辑链路控制或其他m a c 客户 o a m ( 可选) m a c 控制( - - i 选) m a c 媒体接入控制 物理层 图表2 3o a m 在网络层次中的位置 e p o n 的o 剐能够快速查出失效链路，确定故障具体位置，保证网络质量，其 提供的主要功能有： ( 1 ) 远端故障告警( r e m o t ef a i l u r ei n d i c a t i o n ) 。远端故障告警能在本地接收故障 发生时，向对端发出故障告警，以便进行相应处理，这需要物理层和链路层支持单 向传输的功能。 ( 2 ) 远端环回( r e m o t el o o p b a c k ) 。远端环回实现链路层帧方式的环回测试，用于 测试链路的连接质量。 ( 3 ) 链路监i 9 l j j ( l i n km o n i t o r i n g ) 。链路监测用于实现故障诊断的时间通知和查询， 以及对管理信息库( m i b ) 的查询等功能。 ( 4 ) 其它功能。a o a m 的发现功能，即实现设备启动后，确定远端实体是否存在 o a m 子层并建立o a m 连接；b 扩展功能，即允许用户扩展，以使上层更方便地管 理。 2 1 1o a m 慢协议 o am 协议遵从i e e e 80 2 3 定义的慢速协议，慢速协议考虑了协议报文对带 宽的消耗以及协议的性能的影响，所以在定义中包含了一些限制。i e e e8 0 2 3 中 第1 0 页 北京邮电大学研究生学位论文第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 规定一条链路允许通过的最大慢速协议流量是1 秒内通过5 0 个最大长度m a c 帧 ( 1 5 1 8 字节) 。i e e e8 0 2 3 规定的慢速协议限制条件如下： 1 秒钟内传送的帧数目不能超过5 个； _ 慢速协议的协议报文类型( s u b t y p e ) 不能超过1 0 种，这里慢速协议定义的对 应于当前协议类型( 长度类型字段) 的最大类型数目。这就是说可以存在 超过1 0 种的慢速协议子类型，但是对应于相同的协议类型不能超过1 0 个子 类型； 一所有的慢速协议帧的大小都必须符合i e e e 80 2 3 的规范，i e e e 80 2 3 标准推 荐把慢速协议帧的大小固定为1 2 8 字节； - 协议产生的p d u 遵从基本帧结构，不带v l a n 标签。 由于e p o n 系统的特殊性，i e e e 8 0 2 3 a l 尉i e e e 80 2 3 的内容作了一些修改： 对于每个点到点链路，1 秒钟时间内可以通过1 0 0 个最大长度慢速协议m a c 帧；1 秒钟内传送的o a m 帧数目不能超过1 0 个。 每一个接收到的m a c 帧，如果其长度类型( l e n g t h t y p e ) 字段是慢速协议类 型( 0 x 8 8 0 9 ) ，将被归类为慢速协议帧。i e e e8 0 2 3 标准规定对慢速协议帧的统一 处理如下： _ 判断如果其子类型为非法的慢速协议帧，则不往m a cc l i e n t 传送而直接丢 弃； 一判断如果其子类型为合法且是上表中所定义的子类型，则传送此数据帧到相 应的协议实体； 判断如果其子类型为合法却是保留类型的，则传送此数据帧到m a cc l i e n t 子 层【l 】 2 1 2o a mp d u 本地o a m 层和远端o a m 层进行通信是通过o a mp d u ( 协议数据单 元) ，o a m 帧结构与原有的i e e e 8 0 2 3 的慢速帧结构相同，o a mp d u 基本构造如图 2 4 所示。 第1 1 页 - 北京邮电大学研究生学位论文 第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 8 位位组个数 6 6 2 l 2 l 4 2 1 4 9 6 4 地址如l 黜- 0 0 - 0 0 - 0 2 原地址 长鹿类型= 8 8 - 0 9 ( 慢速协i 掣：= o x 0 3 f o a m 】 c o d e 数据， f c s 图2 _ 4o a mp d u 帧结构 耐于所有 o a m p d u 均通用的 ，头部格式 o 伽p d u 帧包括了以下几个部分： 一 目的地址( d a ) ：o a m p d u 帧的目的地址遵从慢速协议，其值为慢速协议组播 地址01 8 0 c 2 0 0 0 0 0 2 ： _ 源地址( s a ) ：o a m p d u 帧的源地址上一次转发此o a m p d u 帧的设备的地址， 或产生此o a m p d u 帧的设备地址； _ 长度类型( l e n g t h t y p e ) ：对于慢速协议来说，这个字段被解析为类型，且其 值为0 x 8 8 0 9 ；所以在o a m p d u 帧中此字段的值也为8 8 0 9 ； _ 子类型( s u b t y p e ) ：此字段代表是何种慢速协议报文，这里o a m p d u 帧的值是 0 x 03 ： - 标志域( f l a g s ) ：标志域定义了一些链路事件，包括本地和远端o a m 实体的发 现过程状态和三个紧急链路事件【1 1 。标志域包含两个字节，具体请看表2 1 ； 操作码( c o d e ) ：操作码表示o a m p d u 的类型。目前8 02 3 a h 定义了六种类型的 o a m p d u ：信息o a m p d u ，事件通告o a m p d u ，变量请求o a m p d u ，变量 响应o a m p d u ，环回控制o a m p d u ，组织扩展o a m p d u 2 o a m 协议定义 了操作码字段表示o a m p d u 的种类，操作码字段包括1 个字节，具体定义如 图2 5 所示； 一数据填充域( d a t a p a d ) ：此字段表示o a m p d u 存放的数据以及必要的填充字 段，确保帧的大小大于最小帧长度； 第1 2 页 北京邮电大学研究生学位论文第二章e p o n 与g p o n 的o a m 技术比较 操作码( c o d e ) o a 咿d u注释 发起者 o a mc l i e n t 0 0 信息 本地和远端o a m 信息交互 o a m 子层 0 1 事件通告 向远端d t e 通告链路事件0 a mc l i e n t 0 2 变量请求请求一个或多个m i b 变量o a mc l i e n t 0 3 变鼍响应响应一个或多个m i b 变量o a mc l i e n t 0 4 环回控制i 启动，关闭o a m 远端环回0 a mc l i e n t 0 5 f d 保留保留 保籍 用户扩展，通过厂商编码 e f 组织扩展o a mc l i e n t ( o t r 0 区分不同的扩展 f f 保留保留 保留 图2 - 5 0 a m p d u 操作码取值 表格2 1o a mp d u 标志域取值 比特( b i t ) 名称描述 1 5 ：7 保留位为兼容以后可能的扩展，发送o a i v i p d u 时必 须置保留位为0 ，接收o a m p d u 时忽略保留 位。 6 远端稳定性当变量r e m o t es t a t ev a l i d 为t r u e 时，远端稳 ( r e m o t es t a b l e ) 定性和远端评测的值应该