PON基础知识

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通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络 叫做接入网； 接入有多种方式— 点对点（以太网）、铜线、 XDSL、无线（WLAN）、XPON等； PON （Passive Optical Network）作为一种点到多 点的光网络，指的是信号的通道从源头到目的节 点间都是通过无源器件完成的，这些无源的器件 包括单模光纤光缆、无源光分束器/耦合器、连接 器和接头等 。
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EPON的参数
• 按照ONU 在接入网中所处的位置不同，EPON 系统可以 有几种网络应用类型：光纤到交接箱（FTTCab）、光纤 到楼宇/分线盒（FTTB/C）、光纤到家庭用户（FTTH） 、光纤到公司/办公室（FTTO）。 • EPON系统应使用符合ITU-T G.652要求的单模光纤。 • EPON系统为单纤双向系统，上、下行应分别使用不同的 波长，其中上行应使用1260nm～1360nm波长，下行应使 用1480nm～1500nm波长，如果采用第三波长方式实现 CATV业务的的承载，则应使用1540nm～1560nm波长。 • EPON系统的物理层接口应采用1000BASE-PX20。 • EPON的传输码型是8B/10B码，上、下行速率都是 1.25Gbps。
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OAM
EPON 系统应支持符合IEEE802.3-2005 中Clause57 规定的OAM 功能,还应 支持扩展的ONU远程操作、维护和管理（OAM）所必须的管理维护功能。扩 展的OAM应支持如下管理功能： ——扩展的OAM发现（Extended OAM Discovery）和能力通告（Capability Notification）； ——ONU的基本信息和能力通告； ——与搅动功能相关的密钥交换、更新和同步功能； ——与DBA功能相关的DBA参数读取和设置功能； ——用户端口配置功能（Configuration of User Ports）和管理； ——VLAN配置和管理； ——组播相关功能的配置； ——QoS相关配置，包括业务流分类和标记等； ——reset ONU等Action功能； 标准的OAMPDU和扩展的OAMPDU均应支持1518字节的最大帧长。 OLT和ONU的OAM报文的发送频率不受IEEE802.3-2005 Clause 57中“慢协 议”规定的10帧/秒的限制。OLT和ONU均应能够接收对端发送的任意频率的 OAM帧。
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PON的介绍
1、名词：PON（Passive Optical Network ） OLT （Optical Line Termination）光线路终端,有时又叫局端 ONU（Optical Network Unit）、ONT（ Optical Network Termination ）光网络单元,有时称做远端或用户端 ODN (Optical Distribution Network)光分配网络 2、类别： --APON（ATM PON） --BPON（Broadband PON） --EPON（Ethernet PON） --GPON（Gigabit-capable PON） 3、主要区别： --APON、BPON、GPON是ITU-T规范的技术标准 --EPON是IEEE规范的技术标准， 采用IEEE Std 802.3ah-2004 4、主要共同点：都是瞄准电信接入网的技术
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人们把对应于折射角θ2 等于90°的入射角叫做临界角。很容易可以得 到临界角
n2 K Sin n1
1
不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在 纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰 耗。
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EPON关键技术
测距、动态带宽分配DBA、突发信号同步
ONU认证功能
1、基于MAC 地址的认证 OLT应支持基于ONU的MAC地址对ONU合法性进行认证 的能力，应拒绝非法ONU的接入。OLT应支持对该功能的 开启和关闭配置。对于已被拒绝注册的非法ONU，仍然给 该ONU一定的尝试注册的机会。CTC标准规定注册请求 的发起时间间隔为60s。 2、基于类802.1x 的ONU 认证 主要是基于ONU ID、类型和Password的类802.1x的ONU 认证功能。
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• MDU（多住户单元）型ONU 主要用于多个住宅用户，具有宽带接入终端功能，具有多 个（至少8 个）用户侧接口（包括以太网接口、ADSL2+ 接口或VDSL2 接口），提供以太网/IP 业务、可以支持 VoIP 业务（内置IAD）或CATV 业务，主要应用于 FTTB/FTTC/FTTCab 的场合。 • SBU（单商户单元）型ONU 主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室，支持宽带 接入终端功能，具有以太网接口和E1 接口，提供以太网 /IP 业务和TDM 业务。主要应用于FTTO 的场合。 • MTU（多商户单元）型ONU 主要用于多个企业用户或同一个企业内的多个个人用户， 具有宽带接入终端功能，具有多个以太网接口（至少8 个 ）和E1 接口，提供以太网/IP 业务和TDM 业务，可以支 持VoIP业务（内置IAD），主要应用于FTTB/FTTBiz 的场 合。
PON基础知识
冉启阳
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主要内容
PON的概念 光纤通信基础 光模块工作原理 PON测试内容
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PON的概念
“第一公里”的演进
1、光纤到驻地 现有的宽带接入解决方案不能提供足够的带宽以支持需求日益增长的VoD、 互动游戏、双向视频会议等业务。为克服这一“瓶颈”，光纤、光节点进一 步向用户靠近，DSL和双向HFC/同轴电视领域都呈现这样的趋势。 2、下一代用户接入网 光纤接入最直接的办法就是采用点到点拓扑、用光纤连接局端和用户，但是 该方案要求敷设户外光纤多、光纤连接器占用多；为减少光纤可以在靠近用 户处采用远置交换机/复用器，但光收发器的数量增加一倍；PON接入网仅需 要（N+1）个光收发器和L光纤，它最小化了光收发器、光纤连接器和户外光 纤的敷设，是“第一公里”的颇具吸引力的解决方案。 PON的优势：PON使局端到用户的距离更长；最小化了光纤敷设工程量；提 供更高的带宽；作为点对多点的网络，PON适合下行视频组播/广播。
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2、光纤的分类
按折射率分布分类──阶跃光纤与渐变光纤 按传播模式分类──多模光纤与单模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波 波长时（约1 微米），光纤中会存在着几十种乃至几百 种传播模式。当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与 光波长相比拟时，光纤只允许一种模式（基模HE11） 在其中传播 按工作波长分类──短波长光纤（0.6-0.9um）与长波长 光纤（1.0-2.0um） 按套塑类型分类──紧套光纤与松套光纤
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了解了光的全反射原理之后，不难画出光在阶跃光纤 中的传播轨迹，即按“之”字形传播及沿纤芯与包层的分 界面掠过。
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• 通常人们希望用入射光与光纤顶端面的夹角θc 来衡量光 纤接收光的能力，于是产生了光纤数值孔径NA 的概念。 • 因为光在空气中的折射率n0=1，于是多次应用光的折射定 律可得：
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MPCP注册流程
当OLT 收到ONU发送的REGISTER_REQ消息 后， OLT 应向新发现的ONU发送REGISTER消息 ，该消息包含ONU的LLID以及OLT要求的synctime （同步时间）。然后，OLT向ONU发送标准的 GATE消息，该消息用于向ONU发送授权以发送 REGISTER_ACK消息。考虑到在发现过程中， ONU处理REGITSTER消息需要一定的时延，为确 保ONU获得发送REGISTER_ACK的授权，对 MPCP发现过程做如下修订，具体实现方式有两种 ，OLT应至少支持其中一种。ONU的注册处理时间 （Register Processing Time）应不大于20ms。 方式1：计数；方式2：计时
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根据光的反射定律，反射角等于入射角。 根据光的折射定律： n1Sinө1 = n2Sinө2 其中n1 为纤芯的折射率，n2 为包层的折射率。 显然，若n1>n2，则会有θ2>θ1。如果n1 与n2 的比值增大到一定程度，则 会使折射角θ2≥90°，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与 包层的分界面上掠过（θ2=90°时），或者重返回到纤芯中进行传播 （θ2>90°时）。这种现象叫做光的全反射现象
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EPON系统
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EPON参考模型
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EPON工作原理
以太网无源光网络（EPON）是一种采用点到多点（P2MP）结 构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树型。 EPON系统由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单 元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，为单纤双向系统。 在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达各 个ONU。 OLT的发送部分和ONU的接收部分都是连续工作方 式。 在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT， 而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率， 上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行 仲裁。 OLT的接收部分和ONU的发送部分都是突发模式工作。 ODN由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在 OLT和ONU间提供光通道。
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ONU分类
• SFU（单住户单元）型ONU 主要用于单独家庭用户，仅支持宽带接入终端功能，具有 1 或4 个以太网接口，提供以太网/IP 业务，可以支持 VoIP 业务（内置IAD）或CATV 业务，主要应用于FTTH 的场合 • HGU（家庭网关单元）型ONU 主要用于单独家庭用户，具有家庭网关功能，相当于带 EPON 上联接口的家庭网关，具有4 个以太网接口、1 个 WLAN 接口和至少1 个USB 接口，提供以太网/IP 业务， 可以支持VoIP 业务（内置IAD）或CATV 业务，支持TR069 远程管理。主要应用于FTTH 的场合。