宽带接入网中的用户端反向供电技术.doc

宽带接入网中的用户端反向供电技术湖北联通网络公司网络建设部目 录关键字3一、IEEE 802.3af以太网供电（POE）系统31、供电和受电的对象不同42、技术原理43、用户馈电以太网交换机/ONU应用特性5二、用户馈电设备技术方案71、用户馈电设备组网模式72、用户馈电设备入户铜缆要求83、用户馈电设备业务功能要求8QoS功能要求8限速功能8组播功能8环路检测功能8VLAN功能要求94、安全相关功能要求10PON层安全功能10设备认证功能10以太相关安全功能11对PON设备支持数据隔离的要求11关键字 PSE Power Sourcing Equipment 电源供电设备 PD Powered Device 受电设备 POE Power Over Ethernet 基于以太网供电系统EPONEthernet Passive Optical Networks基于以太网方式的无源光网络IGMPInternet Group Management Protocol互联网组管理协议IPInternet Protocol因特网协议LANLocal Area Network局域网MACMedium Access Control媒质访问控制OLTOptical Line Termination光线路终端ONUOptical Network Unit光网络单元PONPassive Optical Network无源光网络QoSQuality of Service服务质量一、IEEE 802.3af以太网供电（POE）系统 IEEE 802.3af标准是通过以太网数据线对或备用线对来实现以太网设备供电，采用基于以太网供电的IEEE 802.3af标准，如IP电话、无线接入点等功率小于12.95W的设备都可通过一根传输以太网数据的CAT-5电缆来提供电源。以太网供电不仅去除了讨厌的壁式变压器，还有助于推出一整套新的设备，这些设备结合了数据和电源接口。 以太网供电开始于能提供电源的供电设备(PSE)，该设备通过测量其共模终端来检测需要供电的设备。一个有效的受电设备(PD)必须具有一个25k共模电阻的“检测特征”。PSE用一个称为分级的第二次测量来判断PD的峰值功率要求，掌握了这一信息后PSE就能对那些需要供电的设备提供电源，而不会损坏不需要供电的设备，并能有效地分配可用功率。一旦PD在接收电源(一般为48V直流)时，消耗的功率能高达12.95W。如果PD一直未接入或处于关断状态，PSE就停止输送电源，并不断检测有效PD的25k电阻特征电阻。以太网供电连接完全由PSE来进行控制，共模或端口电压(VPORT)向PD传递如表1所示的链路状态相关信息。 1、供电和受电的对象不同 IEEE802.3af定义交换机/ONU是供电方，用户端为受电方（PD）。反向馈电产品定义交换机/ONU为受电方（PD）（也可能是供电方（PSE），用户端为供电方（PSE）。IEEE802.3af定义终端可以是不同类型的负载终端，而反向馈电产品定义用户终端为统一的设备。2、技术原理用户端馈电以太网交换机/ONU参照POE原理，定义了反向POE，即PSE为用户端供电设备，PD受电设备为以太网交换机/ONU，多个PSE可同时对一台PD供电。也称为多点对一点的复接馈电方式。同时PD具有二级串联供电功能，在一级受电交换机/ONU和二级受电交换机/ONU的双绞线级联100米范围内，一级受电交换机/ONU可同时作为供电PSE，对二级受电交换机/ONU供电。系统框图如下：3、用户馈电以太网交换机/ONU应用特性1）采用PSE并联馈电方式本系统采用1到多个PSE馈电，每一用户端安装一只PSE，当有一个用户上网，则只有一只PSE对交换机/ONU供电。交换机/ONU仅有供电端口相对应的信号端口和上联端口打开，建立链路。其它端口都处于休眠状态，也没有功耗产生。当有多个用户上网，则有多只PSE对交换机/ONU并联供电，此时相对应的信号端口也被激活。当没有用户上网时，则停止对交换机/ONU供电，交换机/ONU处于关闭状态（Power Down Saving）。2）PSE的均流及短路保护、断路告警和软启动功能PSE具有自动侦测线路长度，阻抗等功能，能根据其连接的线路长度阻抗等自动调节其输出功率，与PD端电源模块配合，达到功率均衡的功能，即当有N个PSE同时对交换机/ONU供电时，每个PSE对交换机/ONU提供的功率为交换机/ONU所需功耗的1/N。每个PSE提供的功率误差在5%以内。PSE具有短路自保护功能。PSE侦测到线路中有短路时，自动切断输出电源，并给出告警。当线路中有断路时，PSE给出告警指示。PSE具有软启动功能，由于用户端的开启/关闭是随机的，软启动可以避免电源的浪涌脉冲干扰交换机/ONU正常工作。3）支持两级级联供电受电端交换机/ONU具有对外供电的功能，交换机/ONU的上联端口如果为电口，则具有对再上级交换机/ONU供电的功能，两级交换机/ONU的连接距离不超过100米，则下级交换机/ONU通过其级联端口可提供对上级交换机/ONU的供电。4）交换机/ONU端口支持PSE效验功能交换机/ONU通过判断与其级联的PSE是否供电，决定与其相连接的交换端口是否打开。其实现原理是交换机/ONU内控制电路通过读每个端口的电平状态，然后通过控制PHY的端口的开关来实现交换机/ONU端口的开关。没有打开的端口处于关闭状态;这样只有打开的端口在工作。目的是：A、 如果只有一个用户在上网，只有一个交换机/ONU的端口在打开，其余端口处于节电关闭模式极大节约了功耗。B、 即使有用户在上网，给交换机/ONU提供电源，其他用户也必须通过PSE设备上网，防止由于最初上网用户下线造成交换机/ONU无故停机。引发不必要的用户投诉。二、用户馈电设备技术方案1、用户馈电设备组网模式OLT光分路器宽带小区PCPC用户室内用户室内用户馈电ONU用户馈电ONU用户馈电交换机POE1-CPEPOE1-CPE用户接入终端用户接入终端机房模式一：用户PC联接PSE，PSE通过5类线连接用户馈电ONU，并给用户馈电ONU提供工作电源。模式二：用户PC联接PSE，PSE通过5类线连接用户馈电交换机，为用户馈电交换机提供工作电源，用户馈电交换机通过1端口上连到用户馈电ONU，通过1端口给ONU提供工作电源。2、用户馈电设备入户铜缆要求 入户采用1根五类线。必须按照EIA/TIA568A或EIA/TIA568B标准制作水晶头。每个用户1根五类线，其中4芯用于数据传输，2芯用于电源正极，2芯用于电源负极（详见附表）。序号颜色信号功能描述1白/橙TxData+发送数据2橙TxData-发送数据3白/绿RxData+接收数据4蓝48V GND远程供电电源正极5白/蓝48V GND远程供电电源正极6绿RxData-接收数据7白/棕-48V远程供电电源负极8棕-48V远程供电电源负极3、用户馈电设备业务功能要求QoS功能要求用户馈电设备应支持基于物理端口对业务流进行分类，并按需进行优先级标记。限速功能用户馈电设备应支持端口限速功能组播功能A、 用户馈电设备应该支持对组播流做组播过滤，只转发该ONU下用户需要的组播流。B、 支持跨vlan组播。环路检测功能用户馈电设备应支持环路检测，有效防止广播风暴发生。VLAN功能要求系统的VLAN功能应符合下列要求：1) 系统应支持采用VLAN隔离方式来实现业务类型、区分业务等级，对不同的业务类型通过分配不同的VLAN实现优先等级，VoIP业务的优先级最高，IPTV组播业务次之，互联网业务最低。2) 对于数据业务采用每个用户一个VLAN（1：1方式）a) 广播域隔离；b) 用户溯源；c) 用户数据与业务的安全。3) 对于组播视频业务使用一个独立VLAN（N:1方式）a) 节省VLAN 资源；b) 从BRAS连接到接入节点，在接入节点上实现组播复制保障组播复制的高效率。以多边缘业务接入为例，VLAN方案示例如图 1所示。（注：VLAN具体实现方案有多种，图中仅为示例方案，不排除采用其他方案。）图 1FTTB+LAN模式VLAN功能示例4、安全相关功能要求PON层安全功能PON层安全功能要求如下：1) OLT应该支持对下行单播数据进行加密，目的ONU对收到的加密数据能够正确解密，其他ONU对收到的加密数据无法正确解密。2) OLT和ONU之间的密钥应该支持定期更换，以防止密钥被窃取。设备认证功能1） OLT应该支持对ONU的认证，以确认其合法性。2） EPON系统中，OLT应该支持以MAC地址方式对ONU进行认证。3） 用户端口电流检测认证，用户必须通过PSE，且PSE正确连接电源，才可以正常接入。目前新的反向供电设备，在设计中增加了端口认证功能，即用户不通过用户模块，或者用户模块不接电的情况下，用户网卡为断开