EPON原理及相关协议介绍.ppt
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1、EPON原理及相关协议介绍,华为技术有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd.,OFA5920产品 高海,EPON技术背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术介绍,Why EPON?,HD TV、VoD、IPTV、P2P等高带宽应用的出现使基于铜线技术的DSL接入网成为带宽瓶颈。接入网从上而下的光纤化是不可避免的大趋势。光纤接入技术中P2MP的PON技术最受瞩目EPON/GPON是目前应用最广、成熟度最高的一种PON技术,接入网的光纤化,光纤接入网中P2P vs P2MP 比较,PON 及其网络结构,无源:没有室外有源设备 由有源OLT和ONT、以及无源ODN(光分配
2、网络组成)ODN:由光纤、光分路器(Splitter)和其他无源器件组成非常低的生命周期费用,无室外有源设备维护费用 能够很容易承载语音(Voice),视频(Video)和数据(Data)相对P2P方式的光纤接入,成本低一半左右,PON技术比较,TPON,APON/BPON,GPON,EPON,WDM PON,国际标准,IEEE 802.3ah,国际标准,国际标准,国际标准,国际标准,ITU-T G.982,国家标准,YD/T 1077-2000,国家标准,YD/T 1090-2000,国家标准,国家标准,国家标准,PON技术标准化状况,下行信号:OLT连续广播发送,ONU选择性接收(根据LL
3、ID),PON基本技术下行,PON基本技术上行,上行信号:TDMA突发发送,采用测距技术保证上行数据不发生冲突,OLT,ONT,ONU,ONU,Splitter,PON基本技术测距和突发控制,OLT根据DBA算法向ONU发布授权时间窗口测量OLT下行发送到上行接收的数据信号环路时延,并据此对ONU授权时间窗口进行延时补偿,从而保证上行数据不会发生冲突测距方式:定时自动、初始测距、自动相位补偿,PON基本技术突发发送和接收,ONU上行为TDMA方式OLT指定时隙有数据时发送,无数据时断开OLT多个ONU数据源ONU距离、功率不同突发接收AGC突发技术都时在光模块上实现的时间要求EPON:OLT恢
4、复时间400ns,ONU开关时间512nsGPON:OLT恢复时间60.8ns,ONU开关时间12.8ns,PON基本技术突发发射,快速开启和关断能力消光比大(10dB),0#ONT,0#ONU,1#ONU,0#ONT,连续模块,0#ONU,1#ONU,突发模块,快速AGC(光模块)(动态范围 20dB)快速时钟恢复(B-CDR SERDES),有快速AGC,阈值线,PON基本技术突发接收,EPON基本特征,单纤双向,上行1310nm,下行1490nm下行广播发送,选择接收上行TDM方式发送,分享带宽直接基于以太网包传输,数据业务不需映射或处理,与IP网络紧密结合TDM等异质协议数据包需要映射
5、,关键特性能够保证传输距离20 Km,分支比1:32IEEE 802.3ah,2004年7月定稿,EPON技术背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术介绍,EPON技术背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术介绍,EPON协议总体介绍多MAC控制简介MPCP协议介绍RS、PCS、PMA子层简介,EPON协议简介(一),EPON协议由IEEE 802.3ah定义,主要参考章节如下:56-EPON介绍57-OAM定义60-EPON PMD子层定义64-Multi-Point MAC Control子层定义65-EPON对于RS/PCS/PMA子层的扩展和FEC67-EPON系统建议,标准的
6、基本内容,在以太网架构中实现P2MP拓扑结构的机制和控制协议多点MAC控制实现在不同的ONU中分配上行资源、在网络中发现和注册ONU、允许DBA调度RS子层为EPON扩展了字节定义PMD子层定义了EPON兼容器件的指标OAM定义了EPON各种告警事件和控制处理,P2P拓扑下的协议架构,P2MP拓扑下的协议架构,EPON技术背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术介绍,EPON协议总体介绍多MAC控制简介MPCP协议介绍RS、PCS、PMA子层简介,多点MAC控制多点MAC控制的实现目标,支持P2PE这种特例OLT支持多个LLID和MAC客户端ONU支持单个LLID支持单拷贝广播机制允许动态
7、带宽分配的灵活架构使用32位时间戳使用基于MAC控制的结构对发现的设备进行测距以改进网络性能用持续测距的方式实现对RTT补偿,多点MAC控制在IEEE802.3中的层次,多点MAC控制在IEEE802.3中的层次,代替了MAC控制子层的位置,位于DLL的底层,支持多个客户和其他的MAC控制功能通过特定的协议实现实时控制多个MAC的机制,并实现对MAC子层的操作MPCP是一种管理P2MP 的协议。目前还没有制定管理P2MP的标准多个MAC共用一个物理层。每一个独立的MAC给OLT和ONU提供P2PE,附加的一个MAC提供SCB功能ONU的RS层完成了帧过滤,所以只要一个MACEPON终端在注册过
8、程中分配的LLID唯一标识了MAC,EPON技术背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术介绍,EPON协议总体介绍多MAC控制简介MPCP协议介绍RS、PCS、PMA子层简介,MPCP发现处理,发现处理报告处理门限处理MPCPDU的结构和编码,MPCP发现处理,发现处理为新添加的的或离线的ONU提供PON接入。发现处理的过程OLT广播一个发现GATE消息,该消息包括开始时间和发现时间窗的长度未注册ONU等待一个随机时间后发送REGISTER_REQ消息,ONU采用竞争算法和测量来避免碰撞。REGISTER_REQ中包括ONU的MAC地址和最大等待时间。OLT接收到一个可用的REGISTER
9、_REQ消息后,注册该ONU,分配一个LLID并绑定正确的MAC地址到LLID上。OLT发送Register消息(包括ONU的LLID和OLT的同步时间)到ONU。OLT现在可以发送标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK消息。发现处理完成,OLT和已注册的ONU开始正常的通讯整个发现处理的消息流程如下页图示:,MPCP发现处理,OLT,ONU,发现握手操作完成,发现时间窗口,随机延迟时间,开始,GATE,REGISTER_REQ,REGISTER,GATE,REGISTER_ACK,广播通道,单播通道,图1-11 发现处理的握手消息流程,在Discovery过程中,OLT下发
10、Register消息给ONU,消息包含OLT的一个TimeStamp。ONU收到此消息后,将一个内部的32位计数器初始化为这个TimeStamp的值。这样,ONU和OLT就取得了时间同步。实际上,我们可以发现,ONU的计数器时间比OLT慢慢了RTT/2的时间。此后OLT发出的所有Gate消息中的StartTime就是基于这个同步时间的偏移。可以想像,Gate消息中的StartTime也会针对RTT作相应补偿和调整。,MPCP发现处理,MPCP报告处理,发现处理报告处理门限处理MPCPDU的结构和编码,MPCP报告处理,报告处理负责对网络中报告的产生和终止进行排队。报告有较高层产生,通过MAC控
11、制的客户端送入MAC控制子层。状态报告用于带宽需求和OLT的watchdog时钟。即使没有带宽需求,也需要周期性地产生报告。报告处理功能模块和它的MPCP协议被设计成与802.1P桥接,MPCPReport报文格式,MPCP门限处理,发现处理报告处理门限处理MPCPDU的结构和编码,MPCP门限处理,多点MAC控制的关键概念是公平裁决多个ONU进行传输的能力。OLT通过许可分配的方式控制ONU的传输ONU通过GATE消息设置传输窗口产生周期性的许可(发送GATE消息)以防止watchdog超时ONU注册以后,如果设置了Discovery标志,则忽略所有的GATE消息,MPCPGate消息报文格
12、式,MPCP MPCPDU的结构和编码,发现处理报告处理门限处理MPCPDU的结构和编码,MPCP MPCPDU的结构和编码,MPCP PDU是IEEE802.3的基本帧。DA:MPCPDU的DA是MAC控制的广播地址或者MPCPDU定义的独立MAC地址SA:与MPCPDU相关的独立的MAC地址Length/Type:MPCPDU携带MAC_Control_Type字段,按Type编码Opcode:MPCPDU封装的Opcode标识Timestamp:MPCPDU在传输时的localTime的内容Data/Reserved/PAD:这40个八位元是MPCPDU的有效载荷。如果没有内容,则在传输
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