HVS-004-EPON技术原理及配置(V2.1).ppt

HVS-004EPON技术原理及配置,EPON是一个什么技术？EPON解决了什么问题？,引入,掌握EPON的基本概念掌握EPON的基本原理掌握EPON的基本配置掌握EPON的故障定位,课程目标,学习完本课程，您应该能够：,PON技术简介EPON技术原理EPON产品介绍EPON工程基础EPON基本配置EPON故障定位,目录,PON技术的发展历程,APON,G.983,名称变更,BPON,G.983,GPON,G.984,升级扩展,2002.9推出；2003年初通过,EPON,802.3ah,2001年底改名,1998.10通过,APON,G.983,名称变更,BPON,G.983,GPON,G.984,升级扩展,EPON,802.3ah,2000.11开始制定，2004.6发布,基于ATMITU/FSAN联盟,基于以太网EFM工作组,PON的组成结构,PassiveOpticalNetwork无源光网络,PON由三部分组成：包括光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和无源分光器（POS）。,PSTN,Internet,CATV,OpticalLineTerminal光线路终端,PassiveOpticalSplitter无源分光器,OpticalNetworkUnit光网络单元,PON结构的特点,PON是一种非对称，点到多点（P2MP）结构，OLT和ONU所扮演的角色不同，OLT相当于Master的角色，ONU相当于Slave的角色。,OLT,ONU,POS,PON的优点节约,P2PN条光纤2N光收发器P2PCurb1条光纤2N+2光收发器需要本地电源大量节约光纤P2MP（PON）1条光纤N+1光收发器大量节约光纤大量节约光收发器,PON的优点可靠,有源设备都是潜在的故障点,Switch,Switch,Switch,Switch（含OLT）,POS,POS,网络可靠性高,无源设备,信号在PON传输过程中不经过有源电子器件，大大减少了潜在的故障点。使用无源设备简化了网络层次结构，扁平化的网络结构更易于维护和管理。,PON的优点长距离,PON传输距离1020km，完全克服了以太网和xDSL接入方式在距离和带宽上的局限性，大大增强了用户接入方案部署的灵活性。,15KM,0.1KM,1020KM,Ethernet,xDSL,PON,PON的优点高带宽,PON,VDSL,ADSL,接入速率,PCClip,3,10,15,20,Mbps,HDTV,DVDVideo,VCDVideo,6,1,PCVideo,3MbpsMPEG-2,500to800KbpsMPEG-4,100-400KbpsRealPlayer,QuickTime,14-19MbpsMPEG,6MbpsMPEG-2,Download(BestEffort),VOD(NearRealTime),DirectViewing(RealTime),PON与xDSL相比带宽更高，可在相当长时间内满足用户对带宽的需求。,PON的优点灵活,分光器1X2分光比5:95,分光器1X2分光比5:95,交接箱,主干,用户侧,A,B,ONU,分光器1X8分光比均分,PON组网模型不受限制，可以灵活组建树型、星型拓扑结构的网络。PON尤其适用于用户接入信息点很分散的场合，实现一根主干光纤可以满足所有用户接入信息点的接入。,OLT,PON的优点多用途,PON是天然的广播网络，采用单纤波分复用技术，可以在OLT端将有线电视信号叠加进PON网络中传输，在用户端再通过分离器分离出来，PON既可以传送数据也可以传送有线电视信号。,WDM,WDM,合波器,1550nmCATV信号,CATV信号,分离器,传统电视,1490nm,1310nm,局端,用户端,Splitter,.,PSTN,Internet,CATV,PON技术优势小结,节省大量光纤和光收发器，较传统光纤接入方案成本低大量使用无源设备，可靠性高，显著降低维护费用网络扁平化，结构简单更利于运营商对网络的管理最高20km的接入距离，使运营商局端部署更加灵活组网模型不受限制，可以灵活组建树型、星型拓扑网络应用广泛，不仅仅是运营商宽带接入，也可作为广电视频的传输网络，视频监控的图像传输网络现阶段十分适合我国FTTB网络的建设以及广电的HFC双向改造，以及运营商的大客户宽带接入,PON的技术简介EPON的技术原理EPON的产品介绍EPON的工程基础EPON的基本配置EPON故障定位,目录,EPON的信道复用技术,EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。,1490nm,1310nm,OLT,ONU,EPON下行传输方式,下行业务为广播方式,思考：ONU如何分辨出收到的数据是OLT发给自己的？,EPON上行传输方式,思考：OLT如何分配信道资源，以避免ONU的上行数据冲突,1,1,3,2,3,1,2,3,POS,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,2,特定ONU发来的分组,上行业务为TDMA方式,EPON的关键技术MPCP,与以太网P2P结构不同，PON是P2MP的结构。ONU对于上行信道资源存在竞争，需要一种仲裁机制来避免上行数据冲突并且合理地分配信道资源。802.3ah协议规定了相应的控制协议多点控制协议（MPCP，Multi-pointMACControlProtocol）。MPCP主要定义了多点MAC控制子层（Multi-pointMACControlsublayer）来扩展并代替了802.3协议所定义的MAC控制子层（MACControlsublayer）。MPCP协议的控制帧的优先级要高于MACClient数据帧的优先级。,MPCP的五种控制帧,GATE（OLT发出）OLT控制ONU何时发送数据。REPORT（ONU发出）ONU定期向OLT报告自己的状态。REGISTER_REQ（ONU发出）ONU向OLT请求注册。REGISTER（OLT发出）OLT向ONU确认ONU请求注册成功。REGISTER_ACK（ONU发出）ONU向OLT确认ONU注册成功。,MPCP定义的三个处理过程,DiscoveryProcessingOLT可以在网络中发现新的ONU，为成功注册的ONU分配LLID，并且将该ONU的MAC地址与相应的LLID绑定。GATE、REGISTER_REQ、REGISTER、REGISTER_ACKReportProcessingOLT根据来自ONU的REPORT帧，了解ONU的带宽请求和实时状态，实现对各个ONU的带宽动态分配和实时状态的监控。REPORTGateProcessingOLT控制ONU在某一时隙发送数据帧或控制帧，是对ONU使用上行信道传输的授权过程。GATE,EPON测距与时延补偿,EPON上行传输采用TDMA方式，由OLT来决定ONU发送数据的时间，由于每个ONU距离OLT远近不同会产生时延差异，如果没有有效的时延补偿机制仍然会造成上行数据传输冲突。EPON测距和时延补偿是上行信道复用的关键技术在DiscoveryProcessing过程中，OLT对新注册的ONU测距，计算出每个ONU的RTT（RoundTripTime）值。OLT使用RTT来调整每个ONU的授权时间。OLT也可以在收到MPCPPDU的时候启动测距。,EPON测距与时延补偿,RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2,GATE帧中含有“时间戳”字段，ONU用这个“时间戳”刷新本地时间寄存器。OLT可以通过收到的REPORT帧计算出RTT来进行时延补偿。,ONU,Tx,Rx,Rx,Tx,T1,T1,T1,T2,T1,T3,(T3-T1),(T2-T1),T2,T3,GATE,GATE,REPORT,REPORT,OLT,EPON动态带宽分配（DBA）,固定时隙的上行帧,时隙动态分配的上行帧,固定时隙和动态时隙比较：,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,固定时隙,动态时隙,EPON动态带宽分配（DBA）,在周期n-1中，ONU发送REPORT帧给OLT，REPORT帧中包含ONU每个队列缓存的数据流量情况。在周期n中，DBA算法产生GATE帧，给每个ONU分配授权时间。在周期n+1中，ONU根据OLT分配的指定时间进行数据传送。,动态带宽分配的过程：,ONU1,R,2,3,R,R,ONU1,R,2,3,R,R,Processing,G,G,G,Cyclen-1,Cyclen,Cyclen+1,CollectionStage,CalculationStage,ActivationStage,EPON动态带宽分配（DBA）,在周期n中，DBA对前一个周期中收集的信息进行处理，先对用户配置的最小带宽进行预留，最小带宽之和不能超过1G。如果最大带宽之和大于1G，则按最大带宽的加权比例进行平均分配，在n+1周期中正确执行。,ONU1,R,2,3,R,R,ONU1,R,2,3,R,R,Processing,G,G,G,Cyclen-1,Cyclen,Cyclen+1,ONU1,R,2,3,R,R,PON的技术简介EPON的技术原理EPON的产品介绍EPON的工程基础EPON的基本配置EPON故障定位,目录,EPON设备组成,OLT主机S7502/S7503/S7506/S7506R,S7502,S7503,S7506,S7506R,EPON设备组成,OLT主机S7502E/S7503E/S7506E/S7510E/S7506E-V,S7502E,S7503E,S7510E,S7506E,S7506E-V,EPON设备组成,OLT业务板（S7500）LS8M1PT8GA(10km)LS8M1PT4GA(10km)LS8M1PT8GB0(20km)LS8M1PT4GB0(20km),LS8M1PT4GA,LS8M1PT8GA,EPON设备组成,OLT业务板（S7500E）LSQ1PT4PSC0（4路EPON端口8GE上行端口接口板）LSQ1PT8PSC0（8路EPON端口8GE上行端口接口板）LSQ1PT16PSC0（16路EPON端口8GE上行端口接口板）,LSQ1PT4PSC0,LSQ1PT8PSC0,LSQ1PT16PSC0,OLT板PON口光模块：1000BASE-PX10D-SFP(10KM模块)1000BASE-PX20D-SFP(20KM模块),EPON设备组成,ONU设备ET204/ET300（10km）ET204-L20/ET300-L20（20km）ET704/ET704-A/ET704-B（10km）ET704-L/ET704-A-L/ET704-B-L（20km）,ET204,ET300,ET704/ET704-L,ET704-A/ET704-A-L,ET704-B/ET704-B-L,EPON设备组成,ONU设备S3100C系列交换机，可以插入ONU子卡。,S3108CS3116CS3126C,EPON设备组成,ONU子卡设备LS6M1PU1SA/LS6M1PU1SB(10km/20km):用于S3100交换机LSNM1PU1S/LSNM1PU1SA(10km/20km):用于视频监控系统中的解码器EC1001,EPON设备组成,ONU设备EC主机，可以插入ONU子卡。,EC1001,EPON设备组成,分光器支持多种分光比1*2(多种功率比)、1*4、1*8、1*16、1*321U盒式分光器室外型分光器,PON的技术简介EPON的技术原理EPON的产品介绍EPON的工程基础EPON的基本配置EPON故障定位,目录,基本概念光衰减,功率单位：W、mW物理学上的功率使用瓦或者毫瓦为单位进行度量。绝对光功率单位：dBm将物理学上的功率用另外一种方式来表达。换算关系：dBm10lg（mW）0dBm1mW，3dBm2mW，相对光功率单位：dB为了表征一个器件的在光衰减（反射）等方面的特性，引入的一个相对单位量，类似于空间上的相对长度概念。计算公式：dB10lg(出光功率/入光功率),基本概念光衰减（续）,引入对数的优点：将乘除运算转换为加减运算如右图，假设光路由两个1分2分光器级联，两个分光器都是50%:50%分光，A点的光功率是1mW。引入对数后，乘除法变成了加减法。A点的光功率是0dBm，于是B、C点的光功率就是033dBm，而D、E点的光功率就是336dBm。,基本概念光纤连接器,FC、LC、SC、ST等指的是光纤两端的插头类型。PC、APC、UPC指的是光纤插针的端面类型。例：光连接器-双FC/PC-单模-25m光连接器-FC/APC-SC/PC-单模-25m,SC,LC,FC,ST,基本概念光纤插针端面,根据插针的端面，插针可分为PC、UPC、APC三种。PC(PhysicalConnect)插针端面为球面，可满足普通回损要求。UPC(UltraPhysicalConnect)插针端面也是球面，但抛磨更加精细，端面光洁度比PC要好，回损可达到50dB以上。APC(AnglePhysicalConnect)插针端面为斜球面，倾斜角度一般为8度，回损大于60dB。型号相同的活接头才能用法兰盘相连接，不同规格活接头会导致很大的接续损耗。,基本概念法兰盘,FC型,单SC型,双SC型,FC-SC型,LC型,EPON产品的光指标波长,EPON采用G.652类型的单模光纤，使用单纤双向方式来传输数据。下行数据业务使用波长1490nm。上行数据业务使用波长1310nm。测量光功率时，请正确选择波长。,OLT,ONU,分光器,1490nm,1310nm,1310nm,1490nm,EPON产品的光指标发光功率,OLT光模块接口：10km：-3dBm发光功率+2dBm20km：+2dBm发光功率+7dBmONU光模块接口：10km：-1dBm发光功率+4dBm20km：-1dBm发光功率+4dBmONU10KM与20KM光模块，虽然光功率参数相同，但其它光谱参数不同，不能简单替代。,EPON产品的光指标接收灵敏度,OLT光模块：10km：接收灵敏度-24dBm(802.3ah)20km：接收灵敏度-24dBm(802.3ah)ONU光模块：10km：接收灵敏度-24dBm(802.3ah)20km：接收灵敏度-24dBm(802.3ah),H3C光模块的接收灵敏度至少可以达到-24dBm,EPON产品的光指标光饱和度,OLT光模块：10km：饱和光功率-1dBm20km：饱和光功率-6dBmONU光模块：10km：饱和光功率-3dBm20km：饱和光功率-3dBm,EPON工程验收标准,为了让EPON设备稳定工作，OLT和ONU之间的光路必须具备一定的必要条件，这些必要条件也就成为了EPON方案光纤施工完毕的验收标准。光指标：1、ONU光接口输入端，来自OLT的光功率必须大于-24dBm；2、同一OLT端口下，各个ONU光接口输入光功率差异最大和最小不能超过15dBm；3、综合上述两点，工程上建议ONU光接口输入端的下行光功率强度在-8-23dBm之间；工程：1、所有的光纤接头全部是SC/PC类型的；2、所有光缆、光纤、尾纤的弯曲直径必须大于8cm；3、所有光分路器、熔纤盒、ONU以及附带的法兰盘必须固定，避免悬挂、可摇晃；4、所有未使用光纤端头必须使用光纤帽保护；5、禁止各种外力导致的光纤、尾纤的形变；,常用光路衰减计算,1、连接光纤的法兰盘造成的衰减，一般每个法兰盘造成0.30.8dB的衰减，平均每个0.5dB。2、1490nm的波长，一般每公里衰减0.3dB；1310nm的波长，一般每公里衰减0.4dB。3、光路是可逆的，如果一个方向上有10dB的衰减，那么反向也有10dB的衰减。4、根据这里的数据，可以在工程实施前进行合理计划，也可以在工程完工后将实测、预计的光功率进行对比，从而判断光路是否存在异常。,PON的技术简介EPON的技术原理EPON的产品介绍EPON的工程基础EPON的基本配置EPON故障定位,目录,基本配置查看ONU注册信息,将ONU设备通过光纤连接上OLT后，ONU会自动注册到OLT上，在S7500系列的OLT设备上，在任意视图下通过displayonuinfo命令来查看注册上来的ONU设备。displayonuinfointerfaceOlt3/0/1ONUMacAddressRTT(TQ)PortONUBoard/VerSft/EepromONUhostState00e0-fc70-2d2f16Onu3/0/1:1ET204/D141/103N/AUp000f-e203-fea616Onu3/0/1:2ET300/B141/103N/AUp000f-e203-ff1124N/ALS6M1PU1SA/A111/100S3108CN/A-3entriesfound-该命令显示出所有的ONU注册信息，包括MAC地址、RTT值、绑定的端口号（如果没有绑定就显示N/A）、硬件型号和版本、软件版本、EEPROM版本、当前状态等。,基本配置绑定ONU,手工绑定的命令是bindonuid，在ONU端口下执行。ONU端口的表示方法是在常规的端口表示方法（例如3/0/1）的后面，添加一个冒号:，再添加一个数字所组成，例如3/0/1:1。sysSystemView:returntoUserViewwithCtrl+Z.H3CS7506interfaceonu3/0/1:3H3CS7506-Onu3/0/1:3bindonuid000f-e203-ff11typels6m1pu1sH3CS7506-Onu3/0/1:3undoshutdown%Nov1613:59:162006H3CS7506L2INF/5/PORTLINKSTATUSCHANGE:Onu3/0/1:3:isUPtype参数是可选的，如果忽略type参数，则默认的类型是ET204/ET204-L20。,设置ONU端口的VLAN,除了S3100ONU子卡外，其他类型的ONU设备都可以设置VLAN。ET204、ET204L20、ET300、ET300L20使用untagged命令来设置VLAN。EC1001的ONU子卡LSNM1PU1S、LSNM1PU1SA使用portaccess命令来设置VLAN。ET204的典型配置。,H3CS7506-Onu3/0/1:1disthis#interfaceOnu3/0/1:1bindonuid00e0-fc70-2d2ftypeet204undoshutdownuntaggedvlan300#returnH3CS7506-Onu3/0/1:1,H3CS7506-Onu3/0/1:1disthis#interfaceOnu3/0/1:1bindonuid00e0-fc70-2d2ftypeet204undoshutdownuntaggedvlan300UNI1pvid1201UNI2pvid1202UNI3pvid1203UNI4pvid1204#returnH3CS7506-Onu3/0/1:1,OLT上用到的配置,尽管在ONU端口上设置了VLAN，还需要在OLT端口上允许相关VLAN通过。H3CS7506intOlt3/0/1H3CS7506-Olt3/0/1disthis#interfaceOlt3/0/1porthybridvlan200tagged#returnH3CS7506-Olt3/0/1默认情况下，OLT使用内部DBA算法，有些时候还需要配置外部DBA算法。在OLT端口下进行配置。监控产品的应用中，建议使用外部DBA算法。H3CS7506-Olt3/0/1dba-algorithmupdateplato2.1.appUpdatingexternalDBA-algorithm.H3CS7506-Olt3/0/1dba-algorithmenableextdba,OLT上用到的配置,带宽设定。默认情况下，所有ONU的上行带宽默认最大值为23M，最小保证带宽为2M，可以在ONU端口视图下使用upstream-sla命令进行更改。建议只设置最大带宽值，不要设置最小带宽值。H3CS7506-Onu3/0/1:1upstream-slamaximum-bandwidth1600Info:Themaximum-bandwidthofupstreamis102400Kbit/sH3CS7506-Onu3/0/1:1在监控产品的应用中，需要配置组播报文不要上接口板CPU。在OLT端口视图下进行配置，该配置对该OLT生效。H3CS7506-Olt3/0/1undoigmp-to-cpuenable也可以在FTTH视图下进行配置，该配置将作用在所有的OLT上。H3CS7506-ftthundoigmp-to-cpuenable,PON的技术简介EPON的技术原理EPON的产品介绍EPON的工程基础EPON的基本配置EPON故障定位,目录,EPON常见问题ONU无法注册,检查