伴随着宽带接入技术的迅速发展,各种新兴的宽带接入技术如雨后春笋般不断涌现。PON技术是继DSL技术和Cable技术后,又一个理想的接入平台,PON可以直接提供光业务或FTTH业务。EPON(以太网+无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等。EPON的测试与传统以太网设备的测试有很大不同,本文着重介绍EPON测试技术。
EPON技术介绍以及所面临的测试挑战
EPON系统由多个光网络单元(ONU),一个光线路终端(OLT)和一个或多个分光器组成(见图1)。在下行方向,OLT所发送的信号广播到所有的ONU上。在上行方向,采用TDMA多址接入技术,多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送到OLT。802.3ah修改了以太网帧格式,重新定义Preamble部分,加入时间戳和逻辑链路标识(LLID)。LLID标识PON系统的每一个ONU,LLID在发现过程中被指定。
图1 EPON系统组成
在PON系统中的关键技术
(1)测距
EPON系统中,上行信息传输方向上各ONU与OLT之间的物理距离是不相等的。一般的EPON系统规定ONU到OLT之间的最远距离为20km,最近距离为0km。这种距离差将导致时延在0~200us之间变化。如果没有足够的隔离间隙,来自不同的ONU信号可能同时到达OLT的接收端,这将引起上行信号的冲突。冲突将引起大量的误码和同步丢失等,造成系统不能正常工作。采用测距的方法,首先测量物理距离,然后把所有ONU都调整到与OLT相同的逻辑距离处再进行TDMA的方法来实现冲突避免。目前,采用的测距方法有扩频法测距、带外法测距和带内开窗法测距等几种。例如采用时间标签测距方法,首先测量出各个ONU到OLT的信号环路延迟时间,然后为每个ONU插入一个特定的均衡时延Td值,使所有ONU在插入Td后的环路延迟时间(称为均衡环路延时值Tequ)都相等,其结果类似于使每个ONU都移到与OLT相同的逻辑距离处,以后就可以根据TDMA的技术正确地发送帧,而不会有冲突发生。
(2)发现过程
OLT发现PON系统中的ONU是通过定期发送Gate MPCP消息。收到Gate消息,没有注册的ONU会等待一个随机的时间(避免多个ONU同时注册),然后向OLT发送Register消息。成功注册后,OLT给ONU分配一个LLID。
(3)Ethernet OAM
ONU向OLT注册完以后,ONU上的Ethernet OAM开始发现过程,与OLT建立连接。Ethernet OAM用在ONU/OLT链路上,用于发现远端错误,触发远端环回和检测链路质量。然而,Ethernet OAM提供支持定制化的OAM PDU,信息单元和时间报告。许多ONU/OLT厂商利用OAM的扩展来设置ONU的特殊功能。典型的应用是用扩展在ONU内的配置带宽模型控制端用户的带宽数量。这个非标准的应用是测试的关键,成为ONU和OLT的互通障碍。
(4)下游流量
当OLT有流量发送ONU时,会在流量中携带目的ONU的LLID信息。因为PON的广播特性,OLT发送的数据会广播到所有的ONU上。我们要特别考虑下游流量传送视频业务流的情况。由于EPON系统的广播性,当一个用户定制了视频节目,它会广播到所有的用户那,这样非常消耗下游带宽。OLT通常支持IGMP Snooping,它可以探听IGMP Join Request消息,把组播数据发送到与这个组相关的用户,而不是广播到所有的用户,通过这种方式减少流量。
(5)上游流量
在某个时候只有一个ONU可以发送流量。ONU有多个优先级的队列(每个队列对应一个QoS级别。ONU发送Report消息给OLT请求发送机会,详细说明每个队列的情况。OLT发Gate消息回应ONU,告诉ONU下一次发送的开始时间和持续发送的时间。管理上行流量对OLT要面对很多的问题。OLT必须能够为所有ONU管理带宽需求,必须把发送许可分出优先级,根据队列的优先级和平衡多个 ONU的请求,动态分配上行带宽(即DBA算法)。
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