三網(wǎng)融合與接入課件資料

1、三網(wǎng)融合與接入范興娟上次課內(nèi)容總結光纖接入網(wǎng)設備、網(wǎng)絡結構第5章 EPON原理及關鍵技術5.1 EPON上、下行工作原理5.2 數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)送與接收技術5.3 MPCP協(xié)議5.4 測距技術5.5 動態(tài)帶寬分配技術5.6 組播技術5.7 EPON多業(yè)務承載復習EPON組網(wǎng)結構提問如何實現(xiàn)單纖雙向？下行數(shù)據(jù)如何傳輸？上行數(shù)據(jù)如何傳輸？單纖雙向1490nm1310nm1550nm （CATV）波分復用（WDM）OLTODNONUONU1ONU2ONU3OLT12312312312323終端用戶1終端用戶2終端用戶3送往特定ONU的分組TDM廣播送往特定ONU的分組比較轉(zhuǎn)發(fā)至終端選擇Splitter1下

2、行數(shù)據(jù)ONU1ONU2ONU3OLT123132終端用戶1終端用戶2終端用戶3送往特定時隙的分組TDMA方式每個用戶在不同的時段發(fā)送數(shù)據(jù)Splitter上行數(shù)據(jù)4 接收功率不同會怎樣？思考2 沒按時停止會怎樣？3 距離不一樣會怎樣？1 安全問題如何解決？1 安全問題如何解決？上行：默認禁止ONU之間直接通信1 安全問題如何解決？下行： ONU接入時需認證 在收到數(shù)據(jù)幀后，先比較LLID 每一對ONU和OLT 128位AES加密 VLAN隔離安全問題VLAN原理網(wǎng)絡A網(wǎng)絡APort1Port2Port3Vlan 2 Port1，Port3網(wǎng)絡BVlan 3 Port2，Port4Port4網(wǎng)絡B

3、安全問題VLAN原理Port 1貼標簽2Port 2Port 3Port 4允許22數(shù)據(jù)幀貼標簽3允許3貼標簽2允許2貼標簽3允許3Vlan 2 Port1，Port3Vlan 3 Port2，Port42 沒按時停止會怎樣？突發(fā)發(fā)送連續(xù)發(fā)送模塊ONU1ONU2ONU3突發(fā)發(fā)送模塊ONU1ONU2ONU3突發(fā)發(fā)送3 接收功率不同會怎樣？突發(fā)接收連續(xù)接收模塊突發(fā)接收模塊恢復出來的數(shù)據(jù)到達OLT的信號及閾值建立ONU發(fā)出的信號ONU1ONU2ONU3閾值線快速AGCMPCPMPCP消息格式Multi-Point Control Protocol，多點控制協(xié)議MPCPMPCP定義的控制幀：GATE

4、(OLT發(fā)出）接收到GATE幀的ONU立即或者在指定的時間段發(fā)送數(shù)據(jù)。REPORT (ONU發(fā)出）向OLT報告ONU的狀態(tài)，包括該ONU同步于哪一個時間戳、以及是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送。REGISTER_REQ （ONU發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中請求注冊。REGISTER （OLT發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中通知ONU已經(jīng)識別了注冊請求。REGISTER_ACK（ONU發(fā)出）在注冊規(guī)程處理過程中表示注冊確認。PAUSE 接收方在功能參數(shù)表明的時間段停止發(fā)送非控制幀的請求。MPCPONU注冊流程隨機延遲時間開始REGISTER_REQREGISTERGATEREGISTER_ACKOLTONTGate步

5、驟1：OLT通過廣播一個發(fā)現(xiàn)GATE消息來通知ONU發(fā)現(xiàn)窗口的周期。步驟2：ONU發(fā)送含MAC地址的注冊請求消息。步驟3：注冊ONU，分配和制定LLID。綁定MAC和LLID目的MAC: 組播MAC授權內(nèi)容：如果你是已注冊的，不要發(fā)數(shù)據(jù)，如果你還沒注冊，請在某時間內(nèi)注冊！目的MAC: OLT的MAC源MAC: ONT的MAC內(nèi)容：我要注冊 _！我要注冊 ！我要注冊 ！我已經(jīng)注冊 過！我會保持沉默的。我LLID=10 ！存起來！我LLID=11 ！存起來！目的MAC：ONTA的MAC源MAC: OLT的MAC內(nèi)容：MACA的 LLID=10，如果正確，收到請回答。我是MACALLID=10 ！我

6、來回答！目的MAC：OLT的MAC源MAC: ONTA的MAC內(nèi)容：我是MACA，我的 LLID=10，完全正確,Over !AB發(fā)現(xiàn)時間窗口OLT學到ONT的MAC,分配一個LLID,并做相關綁定后給ONT發(fā)送LLID目的MAC:組播MAC源MAC: OLT的MAC內(nèi)容：MACA: LLID=10MACB: LLID=11第5章 EPON原理及關鍵技術本章內(nèi)容5.1 EPON上、下行工作原理5.2 數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)送與接收技術5.3 MPCP協(xié)議5.4 測距技術5.5 動態(tài)帶寬分配技術5.6 組播技術5.7 EPON多業(yè)務承載為何要采用測距技術？ONTOLT20 km3 km12 km“通信”方式

7、一石家莊北京廣州立刻回信立刻回信EPON上行方向數(shù)據(jù)沖突示意圖 OLTONU1ONU2發(fā)送接收發(fā)送接收發(fā)送接收時隙授權1時隙授權2時隙授權1ONU1數(shù)據(jù)ONU1數(shù)據(jù)時隙授權2ONU2數(shù)據(jù)ONU2數(shù)據(jù)沖突Tdown1Tdown2Tup1Tup2往返時間 RTTi=Tdowni+Tupi如何通過測距技術避免沖突？石家莊廣州立刻回信立刻回信等收到廣州的回信再給北京寄信太浪費時間！石家莊北京廣州等待T1回信等待T2回信EPON上行時隙同步示意圖 OLTONU1ONU2發(fā)送接收發(fā)送接收發(fā)送接收時隙授權1時隙授權2ONU2數(shù)據(jù)時隙授權1Tdown1時隙授權2Tdown2Tup2Twait1ONU1數(shù)據(jù)Tu

8、p1Twait2ONU1數(shù)據(jù)TeqdONU2數(shù)據(jù)Teqd補償時延 Twaiti=Tepd-RTTi何時進行測距？1、初始測距ONU開始發(fā)送數(shù)據(jù)前2、動態(tài)測距ONU有業(yè)務運行時EPON中的測距技術怎樣實現(xiàn)？用于測距的MPC PDU1、初始測距GATE消息+REGISTER_REQ消息2、動態(tài)測距GATE消息+REPORT消息EPON時間標簽測距法原理 OLTONU發(fā)送接收發(fā)送接收時隙授權1時隙授權1GATETS=t0ONU1數(shù)據(jù)ONU1數(shù)據(jù)REGISTER_REQ/REPORT TS=t1TdownTwaitTupOLT本地時間=t0OLT本地時間=t2TR置ONU本地時間=t0ONU本地時間=

9、t1RTT=Tdown+Tup=TR-Twait=(t2-t0)-(t1-t0)=t2-t1例題OLT在本地時間為T=100時分別給ONU1和ONU2發(fā)送了長度為20和30的授權，并且期望在本地時間為200時接收到ONU1的數(shù)據(jù)，而且還希望ONU2的上行發(fā)送時隙能夠緊接著ONU1的上行發(fā)送時隙，即在本地時間為220時，接收完ONU1的數(shù)據(jù)，就馬上開始接收ONU2的數(shù)據(jù)（沒有考慮保護帶的情況）。OLT通過測距過程得知ONU1的RTT為16，ONU2的RTT為28，求ONU1、ONU2發(fā)送數(shù)據(jù)的時間。 OLTONU1ONU2發(fā)送接收發(fā)送接收發(fā)送接收授權1=20授權2=30ONU2數(shù)據(jù)授權1=20授

10、權2=30ONU1數(shù)據(jù)ONU1數(shù)據(jù)ONU2數(shù)據(jù)T100T200T220t12=t22-RTT2=220-28=192t11=t21-RTT1=200-16=184練習OLT在本地時間為T=100時分別給ONU1和ONU2發(fā)送了長度為20的授權，并且期望在本地時間為300時接收到ONU1的數(shù)據(jù)，接收完ONU1數(shù)據(jù)后，再過長度為4的時間后才開始接收ONU2的數(shù)據(jù)（即保護帶寬度為4）。已知ONU1的RTT為20，ONU2的RTT為30，求ONU1、ONU2發(fā)送數(shù)據(jù)的時間。 OLTONU1ONU2發(fā)送接收發(fā)送接收發(fā)送接收授權1=20授權2=20ONU2數(shù)據(jù)授權1=20授權2=20ONU1數(shù)據(jù)ONU1數(shù)

11、據(jù)ONU2數(shù)據(jù)T100T300T324t12=t22-RTT2=324-30=294t11=t21-RTT1=300-20=280第5章 EPON原理及關鍵技術本章內(nèi)容5.1 EPON上、下行工作原理5.2 數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)送與接收技術5.3 MPCP協(xié)議5.4 測距技術5.5 動態(tài)帶寬分配技術5.6 組播技術5.7 EPON多業(yè)務承載動態(tài)帶寬分配(DBA)靜態(tài)帶寬分配易于實現(xiàn)資源利用率低動態(tài)帶寬分配ONU申請帶寬OLT計算授權OLT監(jiān)測OLT分配帶寬狀態(tài)報告型非狀態(tài)報告型DBA是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內(nèi)完成對上行帶寬的動態(tài)分配的機制dataONU在給定分配時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)報告型DBAOL

12、TONUyyy bytesGATEOLT發(fā)起命令，要求ONU上報隊列狀態(tài)xxxREPORTONU上報帶寬需求OLT根據(jù)ONU需求、DBA算法分配帶寬yyyGATEOLT通知ONU實際分配的帶寬非狀態(tài)報告型DBA需要復雜的流量算法和預測算法現(xiàn)實中很少使用帶寬管理機制固定帶寬（Fixed Bandwidth） 保證帶寬（Assured Bandwidth） 盡力而為帶寬（Best Effort Bandwidth） 一個ONU可以獲得上述3種帶寬中的一種或者多種組合。EPON DBA通常支持上述3種帶寬類型的組合。討論：你該為用戶如何分配帶寬？提高最大帶寬利用率無DBA,利用率40%有DBA,利用

13、率達到80%減小突發(fā)時延無DBA:100ms有DBA:10ms作業(yè)1、完成課后作業(yè)2、用自己的話描述一下EPON的測距過程3、OLT在本地時間為T=80時分別給ONU1和ONU2發(fā)送了長度為25和30的授權，并且期望在本地時間為280時接收到ONU1的數(shù)據(jù)，接收完ONU1數(shù)據(jù)后，再過長度為5的時間后才開始接收ONU2的數(shù)據(jù)（即保護帶寬度為5）。已知ONU1的RTT為26，ONU2的RTT為18，求ONU1、ONU2發(fā)送數(shù)據(jù)的時間。 第5章 EPON原理及關鍵技術本章內(nèi)容5.1 EPON上、下行工作原理5.2 數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)送與接收技術5.3 MPCP協(xié)議5.4 測距技術5.5 動態(tài)帶寬分配技術5.

14、6 組播技術5.7 EPON多業(yè)務承載單播數(shù)據(jù)流Unicast Traffic 1.5 Mb x 3 = 4.5 Mb1.5 Mb x 2 = 3 Mb1.5 Mb x 1 = 1.5 Mb1.5 Mb x 1 = 1.5 Mb1.5 Mb x 1 = 1.5 Mb1.5 Mb x 1 = 1.5 MbVideoServerReceiverReceiverReceiverNot AReceiver單播數(shù)據(jù)流Unicast Traffic. . . 1.5 Mb x 100 = 150 Mb1.5 Mb x 100 = 150 Mb1.5 Mb x 100 = 150 MbReceiver 1R

15、eceiver 1001.5 Mb x 100 = 150 MbVideoServer廣播數(shù)據(jù)流Broadcast Traffic我不想要這些視頻流，可是我的 CPU 還是要去處理這些數(shù)據(jù)！1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 MbVideoServerReceiverReceiverReceiverNot AReceiver沒有使用多媒體應用程序的主機還是必須要處理這些廣播數(shù)據(jù)流。組播數(shù)據(jù)流Multicast Traffic1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 Mb1.5 MbVideoServerReceiverReceiverR

16、eceiverNot AReceiver一個組播服務器，利用一個特殊的廣播地址，可以向多個客戶端只發(fā)送一份數(shù)據(jù)流。組播系統(tǒng)示意圖組播系統(tǒng)組成：視頻組播業(yè)務系統(tǒng)IP城域網(wǎng)接入網(wǎng)絡家庭網(wǎng)絡EPON系統(tǒng)實現(xiàn)視頻組播的流程 第1步：機頂盒（STB）或PC機通過發(fā)送DHCP報文從DHCP服務器 獲得一個IP地址；第2步：BAS對STB上報的用戶名和密碼進行驗證，獲得電子節(jié)目表；第3步：用戶在電子節(jié)目表進行節(jié)目選擇；第4步：選中節(jié)日后，STB就發(fā)送一個IGMP加入的請求報文；第5步：在組播路由器上建一組播映射表（組和VLAN相對應）；第6步：OLT建立組播轉(zhuǎn)發(fā)表，為每個加入組的用戶發(fā)送視頻流；第7步：用戶

17、觀看組播節(jié)目。 EPON組播原理IGMP Proxy的實現(xiàn)原理：OLT靠攔截用戶和路由器之間的IGMP報文建立組播表，Proxy設備的上聯(lián)端口執(zhí)行主機的角色，下聯(lián)端口執(zhí)行路由器的角色。IGMP Snooping的實現(xiàn)原理：OLT以偵聽主機發(fā)向路由器IGMP成員報告消息的方式，形成組成員和交換機端口的對應關系，并根據(jù)該對應關系，將收到的組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到組成員的端口。第5章 EPON原理及關鍵技術本章內(nèi)容5.1 EPON上、下行工作原理5.2 數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)送與接收技術5.3 MPCP協(xié)議5.4 測距技術5.5 動態(tài)帶寬分配技術5.6 組播技術5.7 EPON多業(yè)務承載寬帶業(yè)務原理VLAN10VLAN

18、20VLAN100 VLAN20普通用戶 AVLAN100 VLAN10標記或者透傳內(nèi)層 VLANOLTONUOLTONUIP Core BASVLAN10VLAN40VLAN200 VLAN40普通用戶 B企業(yè)A-總部企業(yè)A-分部標記外層VLANHG850(SIP/MGCP)MA5680TVoIP業(yè)務實現(xiàn)原理PON#0OLT完成業(yè)務的透傳路由器MA5620E(H.248)普通電話.PON#1MA5606T(H.248)ADSL調(diào)制解調(diào)器家庭網(wǎng)關軟交換普通電話語音模塊完成VoIP信令處理和媒體轉(zhuǎn)換VLAN172SIP電話語音模塊VLAN172VLAN172VLAN172IPUDPSIP/MGCP語音在ONU的IAD模塊上完成編碼，信令處理。采用單層VLAN，OLT透傳其他方式如雙層VLAN這里沒有畫出MA5680T IPTV業(yè)務組網(wǎng)MA5680TFTTB:MA5620E分光器