PON網(wǎng)絡基礎知識課件

1、PON網(wǎng)絡基礎知識2022/8/4PON網(wǎng)絡基礎知識第1頁，共29頁。內(nèi)容Pon的基本概念Epon網(wǎng)絡的構(gòu)架Onu的構(gòu)架光模塊測試項目介紹 內(nèi)容PON網(wǎng)絡基礎知識第2頁，共29頁。1.1 PON-Passive Optical Network通信網(wǎng)絡中從共享網(wǎng)絡分配到最終用戶端的網(wǎng)絡叫做接入網(wǎng)接入有多種方式 點對點（以太網(wǎng)）、銅線、XDSL、無線（WLAN）、XPON等無源光網(wǎng)絡（PON）一直被認為是光接入網(wǎng)中頗具應用前景的技術，它打破了傳統(tǒng)的點到點解決方法，在解決寬帶接入問題上是一種經(jīng)濟的、面向未來多業(yè)務的用戶接入技術PON自出現(xiàn)以來，已經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了APON、BPON、GPON、E

2、PON等一系列概念、規(guī)范及產(chǎn)品序列PON作為一種點到多點的光網(wǎng)絡，從源頭到目的節(jié)點間都是通過無源器件完成的，包括光纖光纜、光分路器/耦合器、連接器和光放大器等等PON網(wǎng)絡基礎知識第3頁，共29頁。1.2 PON的發(fā)展歷程1982年英國電信實驗室發(fā)明PON（Passive OpticalNetwork）1987年在英國進行了早期試驗1993年在德國電信在東德安裝PON1998年日本NTT開始安裝PON1998年國際電信聯(lián)盟（ITU）公布APON標準：ITU-T G.9831999年美國Bellsouth完成400戶PON試驗設備的安裝測試2003年國際電信聯(lián)盟（ITU）公布GPON標準：ITU-

3、T G.9842000年IEEE 成立EFM研究組（Ethernet in First Mile Study Group）專門研究EPON標準2004年IEEE公布EPON標準：IEEE Std 802.3ah-2004 國內(nèi)在1998年就已開展PON模塊的研發(fā)工作PON網(wǎng)絡基礎知識第4頁，共29頁。在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing) 方式，以廣播方式送至每一個ONU。OLT的發(fā)送部分和ONU的接收部分都是連續(xù)工作方式ONU到OLT的上行信號的傳輸采用TDMA(Time Division Multiple Access)技術。OLT的接收

4、部分和ONU的發(fā)送部分都是突發(fā)模式工作OLT光接收機必須能夠適應不同ONU 信號的不同光功率，接收機需要有一個很大的動態(tài)范圍，并設定門限，以最快的速度來判決；OLT光接收機必須能夠迅速恢復從不同節(jié)點傳來的每個突發(fā)信號的正確時鐘，在上行信元到達OLT 的前幾個bits內(nèi)實現(xiàn)快速突發(fā)比特同步ONU光發(fā)送機必須能夠快速開/關；當發(fā)送機不發(fā)送時只能“泄漏”極小的光功率比接收靈敏度低10dB1.3 PON技術特點PON網(wǎng)絡基礎知識第5頁，共29頁。2.1 EPON系統(tǒng)參考模型PON網(wǎng)絡基礎知識第6頁，共29頁。2.2 EPON關鍵技術測距 對OLT 而言，各個不同的ONU 到O L T 的距離不相等；O

5、LT 與各ONU 間的環(huán)路時延還會隨時間和環(huán)境而變，因此會引起上行信元的碰撞。為防止碰撞，可通過實時測量每個ONU 和O L T 間的環(huán)路時延，ONU 調(diào)解發(fā)送時延，插入相應的均衡時延Td，使所有ONU 到OLT的邏輯距離相同。使得不同物理距離的onu所發(fā)的信號能在OLT上準確的復用在一起。 測距方法有擴頻法、帶外法和帶內(nèi)開窗法。按照測距時ONU 上有、無業(yè)務，又分為靜態(tài)測距和動態(tài)測距。 PON網(wǎng)絡基礎知識第7頁，共29頁。2.2 EPON關鍵技術動態(tài)帶寬 上行信道中的帶寬是根據(jù)ONU的需要，由OLT分配。各個ONU收集來自用戶的信息并高速向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時隙

6、，提高上行帶寬的利用率。根據(jù)不同用戶的業(yè)務類型合理分配帶寬。動態(tài)帶寬分配(DBA)算法是實時地改變各ONU 上行帶寬的機制。由于數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬不確定性，如按峰值速率靜態(tài)分配帶寬則整個系統(tǒng)帶寬很快就被耗盡，帶寬利用率很低；而DBA根據(jù)各ONU的業(yè)務情況動態(tài)分配帶寬，使帶寬利用率大幅度提高，同時系統(tǒng)可以根據(jù)用戶優(yōu)先級設置不同的服務等級。 PON網(wǎng)絡基礎知識第8頁，共29頁。2.2 EPON關鍵技術突發(fā)信號同步 EPON是一個網(wǎng)同步體系面需要實現(xiàn)ONU與OLT之間的快速同步。OLT接收機必須迅速恢復從不同節(jié)點傳來的每個突發(fā)信號的正確時鐘，在上行信元到達OLT 的前幾個bits內(nèi)實現(xiàn)快速突發(fā)比特同步。

7、否則一旦發(fā)生bit錯位或則相位突變，數(shù)據(jù)接收的錯位就會導致數(shù)據(jù)嚴重丟包，甚至不斷重傳導致網(wǎng)絡擁塞或癱瘓。PON網(wǎng)絡基礎知識第9頁，共29頁。3.1 ONU的構(gòu)架PON網(wǎng)絡基礎知識第10頁，共29頁。3.1 ONU的構(gòu)架Optical transceiver千兆光接口Ethernet PHY 10/100/1000 M的以太網(wǎng)接口（UNI）Packet buffer extension 外部數(shù)據(jù)隊列的存儲器EEPROM 存儲系統(tǒng)的配置文件和boot參數(shù)FLASH & SDRAM Memories 供CPU使用的存儲器PON網(wǎng)絡基礎知識第11頁，共29頁。3.2 CPU的構(gòu)架PON網(wǎng)絡基礎知識第1

8、2頁，共29頁。3.2 CPU的構(gòu)架EPON Interface and MAC - 提供基于EPON連接收發(fā)數(shù)據(jù)所需的功能實現(xiàn)Packet Processing Engine 作為EPON MAC和UNI MAC間的橋接，可以細分為上行流控制和下行流控制UNI 產(chǎn)生到用戶終端設備的10/100/1000 Mbps以太網(wǎng)接口CPU Subsystem 完成對該設備所有模塊的配置；監(jiān)控所有的對外接口；監(jiān)控并執(zhí)行實時的進程，比如讀寫計數(shù)器。PON網(wǎng)絡基礎知識第13頁，共29頁。完成光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換，信號通過光模塊實現(xiàn)傳輸媒介的轉(zhuǎn)換。（光纖 銅線）4.1 光模塊作用PON網(wǎng)絡基礎知識第14頁，共2

9、9頁。4.2光模塊封裝光模塊的封裝形式有：19，SFF，SFP，GBIC，XENPAK，XFP目前的PON模塊幾乎都采用單纖雙向收發(fā)一體小型化（SFF，SFP）結(jié)構(gòu)，其外形尺寸及引腳均符合多源協(xié)議MSA8472SFF封裝-焊接小封裝光模塊，一般速度不高于千兆，多采用LC接口SFP封裝-熱插拔小封裝模塊，用于高速率的傳輸環(huán)境，多采用LC接頭PON網(wǎng)絡基礎知識第15頁，共29頁。4.3光收發(fā)一體化模塊構(gòu)成PON網(wǎng)絡基礎知識第16頁，共29頁。4.4單纖雙向光組件-BOSABOSA是將光源（FP-LD或DFB-LD），PIN-TIA，分光片，光纖等零部件用同軸耦合工藝全部集成于一體PON網(wǎng)絡基礎知識

10、第17頁，共29頁。4.4光發(fā)射組件-TOSAPON網(wǎng)絡基礎知識第18頁，共29頁。消光比(ER)的定義:ER=P1/P0 其中: P1是1碼的光功率值 P0是0碼的光功率值用對數(shù)表示:ER=10lg(P1/P2)消光比是光發(fā)射機的一個非常重要的指標,因為它反映了光信號的相對幅度4.4光發(fā)射組件-TOSAPON網(wǎng)絡基礎知識第19頁，共29頁。將光發(fā)射模塊輸出的(NRZ碼)光信號送入取樣示波器,就可以觀察到光信號波形的“眼圖”光脈沖信號的質(zhì)量都可以在光眼圖上觀察到光脈沖波形的上升時間、下降時間、過沖和下沖應加以控制,以免降低接收靈敏度光脈沖形狀特性由眼圖模板給出,眼圖模板在光通信系統(tǒng)的標準中都已

11、做了具體的規(guī)定4.4光發(fā)射組件-TOSA右圖是ITU-T G.983.1 G.984.2 規(guī)定的上行光信號的眼圖模板PON網(wǎng)絡基礎知識第20頁，共29頁。4.4光接收組件-ROSA接收靈敏度：指光接收機滿足指定比特誤碼率(如10-10或10-12)時可接收的最小平均光功率(dBm)這是光接收機的重要指標之一噪聲是限制接收靈敏度的最主要因素右圖就是誤碼率和信噪比的關系曲線只要知道了TIA的等效輸入噪聲電流,應用此曲線就可推算出接收靈敏度PON網(wǎng)絡基礎知識第21頁，共29頁。4.4光接收組件-ROSA最小過載光功率定義為:接收機滿足指定比特誤碼率(如10-10或10-12)時可接收的最大平均光功率

12、(dBm)最小過載和靈敏度之間的差值(dB)就是接收機的動態(tài)范圍接收機的過載能力主要取決于TIA的AGC性能PON網(wǎng)絡基礎知識第22頁，共29頁。5.1測試-環(huán)境可靠性測試低溫工作 高溫工作高低溫循環(huán)工作恒溫恒濕工作溫升測試PON網(wǎng)絡基礎知識第23頁，共29頁。5.1 測試-硬件信號測試電源信號時鐘信號復位信號系統(tǒng)總線板級接口信號PON網(wǎng)絡基礎知識第24頁，共29頁。 Throughput（吞吐量） 吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設備能夠接受的最大速率 Latency（時延） 從發(fā)送端接收到第一個字節(jié)數(shù)據(jù)到接收端串口輸出數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)所需要的時間 Package loss（丟包率） 測試中所丟失數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率 Back-to-Back（背靠背） 背靠背是考察連續(xù)不丟包所具備的緩沖能力，當網(wǎng)絡流量突增而設備一時無法處理時，它可以把數(shù)據(jù)包先緩存起來發(fā)送。5.1 測試-轉(zhuǎn)發(fā)性能測試PON網(wǎng)絡基礎知識第25頁，共29頁。發(fā)射部分：平均光功率（AOP）眼圖消光比（ER） 抖動（Tj） 中心波長（CW） 譜寬（RMS）接收部分：靈敏度（SEN）最小過載光功率5.1測試-光參數(shù)測試PON網(wǎng)絡基礎知識第26頁，共29頁。OAM WEB