PON网络基础知识(工厂培训)课件.ppt

1、PON网络基础知识网络基础知识 2008年5月内容lPon的基本概念lEpon网络的构架lOnu的构架l光模块l测试项目介绍 内容内容1.1 PON-Passive Optical Networkl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网l接入有多种方式 点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线（WLAN）、XPON等l无源光网络（PON）一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术，它打破了传统的点到点解决方法，在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术lPON自出现以来，已经过多年的发展，形成了APON、BPON、GPON、EPON等一系列概念、规范及产品序

2、列lPON作为一种点到多点点到多点的光网络，从源头到目的节点间都是通过无源器件完成的，包括光纤光缆、光分路器/耦合器、连接器和光放大器等等1.2 PON1.2 PON的发展历程的发展历程l1982年英国电信实验室发明PON（Passive OpticalNetwork）l1987年在英国进行了早期试验l1993年在德国电信在东德安装PONl1998年日本NTT开始安装PONl1998年国际电信联盟（ITU）公布APON标准：ITU-T G.983l1999年美国Bellsouth完成400户PON试验设备的安装测试l2003年国际电信联盟（ITU）公布GPON标准：ITU-T G.984l20

3、00年IEEE 成立EFM研究组（Ethernet in First Mile Study Group）专门研究EPON标准l2004年IEEE公布EPON标准：IEEE Std 802.3ah-2004 l国内在1998年就已开展PON模块的研发工作l在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing)方式，以广播方式送至每一个ONU。OLTOLT的发送部分和的发送部分和ONUONU的接的接收部分都是连续工作方式收部分都是连续工作方式lONU到OLT的上行信号的传输采用TDMA(Time Division Multiple Access)技术。OLTOL

4、T的接收部分和的接收部分和ONUONU的发送部分都的发送部分都是突发模式工作是突发模式工作lOLT光接收机必须能够适应不同ONU 信号的不同光功率，接收机需要有一个很大的动态范围，并设定门限，以最快的速度来判决；OLT光接收机必须能够迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bits内实现快速突发比特同步lONU光发送机必须能够快速开/关；当发送机不发送时只能“泄漏”极小的光功率比接收灵敏度低10dB1.3 PON1.3 PON技术特点技术特点2.1 EPON系统参考模型系统参考模型2.2 EPON关键技术l测距测距 对OLT 而言，各个不同的ONU 到O

5、L T 的距离不相等；OLT 与各ONU 间的环路时延还会随时间和环境而变，因此会引起上行信元的碰撞。为防止碰撞，可通过实时测量每个ONU 和O L T 间的环路时延，ONU 调解发送时延，插入相应的均衡时延Td，使所有ONU 到OLT的逻辑距离相同。使得不同物理距离的onu所发的信号能在OLT上准确的复用在一起。测距方法有扩频法、带外法和带内开窗法。按照测距时ONU 上有、无业务，又分为静态测距和动态测距。2.2 EPON关键技术l动态带宽动态带宽 上行信道中的带宽是根据ONU的需要，由OLT分配。各个ONU收集来自用户的信息并高速向OLT发送数据，不同的ONU发送的数据占用不同的时隙，提高

6、上行带宽的利用率。根据不同用户的业务类型合理分配带宽。动态带宽分配(DBA)算法是实时地改变各ONU 上行带宽的机制。由于数据业务的带宽不确定性，如按峰值速率静态分配带宽则整个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低；而DBA根据各ONU的业务情况动态分配带宽，使带宽利用率大幅度提高，同时系统可以根据用户优先级设置不同的服务等级。2.2 EPON关键技术l突发信号同步突发信号同步 EPON是一个网同步体系面需要实现ONU与OLT之间的快速同步。OLT接收机必须迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bits内实现快速突发比特同步。否则一旦发生bit错位或则相位

7、突变，数据接收的错位就会导致数据严重丢包，甚至不断重传导致网络拥塞或瘫痪。3.1 ONU3.1 ONU的构架的构架3.1 ONU的构架lOptical transceiver千兆光接口lEthernet PHY 10/100/1000 M的以太网接口（UNI）lPacket buffer extension 外部数据队列的存储器lEEPROM 存储系统的配置文件和boot参数lFLASH&SDRAM Memories 供CPU使用的存储器3.2 CPU3.2 CPU的构架的构架3.2 CPU3.2 CPU的构架的构架lEPON Interface and MAC-EPON Interface

8、and MAC-提供基于提供基于EPONEPON连接收发数据连接收发数据所需的功能实现所需的功能实现lPacket Processing Engine Packet Processing Engine 作为作为EPON MACEPON MAC和和UNI MACUNI MAC间间的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制lUNI UNI 产生到用户终端设备的产生到用户终端设备的10/100/1000 Mbps以太网接接口口lCPU Subsystem CPU Subsystem 完成对该设备所有模块的配置；监控完成对该设备所有模块的配置；监控所有的对外接口；

9、监控并执行实时的进程，比如读写计数所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数器。器。l完成光电转换和电光转换，信号通过光模块实现传输媒介的转换。（光纤 铜线）4.1 4.1 光模块作用光模块作用4.24.2光模块封装光模块封装l光模块的封装形式有：19，SFF，SFP，GBIC，XENPAK，XFPl目前的PON模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（SFF，SFP）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议MSA8472lSFF封装-焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口lSFP封装-热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境，多采用LC接头4.34.3光收发一体化模块构成光收发一

10、体化模块构成4.44.4单纤双向光组件单纤双向光组件-BOSA-BOSAlBOSA是将光源（FP-LD或DFB-LD），PIN-TIA，分光片，光纤等零部件用同轴耦合工艺全部集成于一体4.44.4光发射组件光发射组件-TOSA-TOSAl消光比消光比(ER)的定义:ER=P1/P0 其中:P1是1码的光功率值 P0是0码的光功率值用对数表示:ER=10lg(P1/P2)l消光比是光发射机的一个非常重要的指标,因为它反映了光信号的相对幅度4.44.4光发射组件光发射组件-TOSA-TOSAl将光发射模块输出的(NRZ码)光信号送入取样示波器,就可以观察到光信号波形的“眼图眼图”l光脉冲信号的质量

11、都可以在光眼图上观察到l光脉冲波形的上升时间、下降时间、过冲和下冲应加以控制,以免降低接收灵敏度l光脉冲形状特性由眼图模板给出,眼图模板在光通信系统的标准中都已做了具体的规定4.44.4光发射组件光发射组件-TOSA-TOSA右图是ITU-T G.983.1 G.984.2 规定的上行光信号的眼图模板4.44.4光接收组件光接收组件-ROSA-ROSAl接收灵敏度：接收灵敏度：指光接收机满足指定比特误码率(如10-10或10-12)时可接收的最小平均光功率(dBm)这是光接收机的重要指标之一l噪声是限制接收灵敏度的最主要因素l右图就是误码率和信噪比的关系曲线l只要知道了TIA的等效输入噪声电流

12、,应用此曲线就可推算出接收灵敏度4.44.4光接收组件光接收组件-ROSA-ROSAl最小过载光功率最小过载光功率定义为:接收机满足指定比特误码率(如10-10或10-12)时可接收的最大平均光功率(dBm)l最小过载和灵敏度之间的差值(dB)就是接收机的动态范围l接收机的过载能力主要取决于TIA的AGC性能5.15.1测试测试-环境可靠性测试环境可靠性测试l低温工作 l高温工作l高低温循环工作l恒温恒湿工作l温升测试NoImage5.1 5.1 测试测试-硬件信号测试硬件信号测试l电源信号l时钟信号l复位信号l系统总线l板级接口信号 lThroughputThroughput（吞吐量）（吞吐

13、量）吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率l LatencyLatency（时延）（时延）从发送端接收到第一个字节数据到接收端串口输出数据的第一个字节所需要的时间l Package lossPackage loss（丢包率）（丢包率）测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率l Back-to-BackBack-to-Back（背靠背）（背靠背）背靠背是考察连续不丢包所具备的缓冲能力，当网络流量突增而设备一时无法处理时，它可以把数据包先缓存起来发送。5.1 5.1 测试测试-转发性能测试转发性能测试l发射部分发射部分：l平均光功率（AOP）l眼图l消光比（ER）l抖动（Tj）l中心波长（CW）l谱宽（RMS）l接收部分接收部分：l灵敏度（SEN）l最小过载光功率5.15.1测试测试-光参数测试光参数测试NoImagelOAM lWEB l L2 功能lQoS l组播 l压力测试5.15.1测试测试-系统软件测试系统软件测试NoImage5.25.2生产测试生产测试lFlash/EEPROM烧录 lPCBA电源测试l焊接光模块lMAC地址烧录l光功率测试l性能测试（流量、VOIP、CATV）l整机装配l45老化l老化后测试流量测试流量测试