EPON/GPON技術問答內容簡介

本書全面介紹了無源光網絡(PON)技術，主要包括EPON和GPON的相關知識。全書共分6章。第1章基礎篇，概要介紹了寬帶光接入和PON技術的基本概念、主要特點和未來發(fā)展等;第2章標準與技術篇，介紹了PON技術國際標準規(guī)定的基本原理和機制;第3章互通篇，介紹了影響PON系統(tǒng)互通的主要問題和相應的解決方案;第4章設備與系統(tǒng)篇，介紹了PON設備的典型形態(tài)、系統(tǒng)級應用的功能要求和關鍵技術;第5章業(yè)務與應用篇，介紹了PON系統(tǒng)的主要應用場景和業(yè)務承載方式;第6章測試篇，介紹了PON系統(tǒng)主要功能、性能、業(yè)務支持能力、維護管理能力等的測試思路和基本方法。

第1章 基礎篇

1.寬帶光接入的主要技術有哪些?

2.點對點光接入的技術和標準有哪些?

3.什么是PON，由哪幾部分組成?

4.點對點光接入和PON技術各有什么特點?

5.主要的PON技術有哪些?

6.什么是EPON?

7.什么是GPON?

8.PON標準和技術下一步如何發(fā)展?

第2章 標準與技術篇

2.1 EPON的標準與技術

9.EPON協(xié)議的層次結構是怎樣的?

10.EPON的光接口有幾種，具有怎樣的傳輸能力?

11.EPON系統(tǒng)對光模塊有什么特殊要求?

12.什么是FEC，其主要作用是什么?

13.EPON多點控制協(xié)議的主要功能和機制是什么?

14.如何進行EPON ONU的發(fā)現(xiàn)和注冊?

15.什么是LLID?

16.EPON系統(tǒng)如何進行測距和定時?

17.什么是動態(tài)帶寬分配(DBA)?

18.EPON系統(tǒng)DBA的實現(xiàn)方法是什么?

19.什么是SCB?

20.IEEE標準規(guī)定的OAM的主要功能包括哪些?

21.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)OAM發(fā)現(xiàn)?

22.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)遠端故障指示?

23.什么是Dying Gasp，EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)?

24.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)遠端環(huán)回?

25.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)鏈路監(jiān)視?

26.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)對ONU、MIB變量查詢?

27.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)OAM擴展?

28.10G-EPON有哪些特點和關鍵技術?

2.2 GPON的標準與技術

29.GPON協(xié)議的層次結構是怎樣的?

30.GPON常用的光接口有幾種，具有怎樣的傳輸能力?

31.GPON采用怎樣的復用和封裝結構?

32.GPON的幀結構是怎樣的?

33.什么是GEM、GEM Port?

34.什么是T-CONT?

35.GPON系統(tǒng)DBA的實現(xiàn)方法是什么?

36.GPON具有哪些控制管理機制?

37.什么是嵌入式OAM?

38.什么是PLOAM?

39.什么是OMCI?

40.OMCI具有怎樣的管理協(xié)議?

41.OMCI的管理實體有哪些?

42.如何實現(xiàn)GPON ONU的激活?

43.XG-PON有哪些特點和關鍵技術?

第3章 互通篇

44.為什么要實現(xiàn)設備之間的互通?

3.1 EPON系統(tǒng)的互通

45.影響EPON互通的主要問題有哪些?

46.EPON互通的進展如何?

47.如何在IEEE標準的基礎上進行擴展以實現(xiàn)互通?

48.為實現(xiàn)互通，MPCP協(xié)議需怎樣擴展?

49.EPON的擴展OAM可以實現(xiàn)哪些增強功能?

50.為實現(xiàn)互通，對EPON系統(tǒng)DBA參數(shù)的遠程管理作了哪些擴展?

51.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)ONU的軟件升級?

52.EPON系統(tǒng)如何提高PON接口下行數(shù)據安全性?

53.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)增強的事件通告和故障告警功能?

54.什么是動態(tài)可控多播，EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)?

55.EPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)ONU認證?

56.什么是非法ONU注冊的靜默功能?

3.2 GPON系統(tǒng)的互通

57.GPON互通應重點解決哪些問題?

58.GPON OAM功能互通應重點解決哪些問題?

59.GPON OMCI互通應重點解決哪些問題?

60.GPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)ONU的軟件升級?

61.GPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)下行數(shù)據加密?

62.GPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)事件通告、告警和性能監(jiān)視?

63.GPON系統(tǒng)如何實現(xiàn)ONU認證?

第4章 設備與系統(tǒng)篇

64.OLT設備有什么形態(tài)?

65.ONU設備有哪些主要類型和形態(tài)?

66.什么是SFU?

67.什么是SBU?

68.什么是HGU?

69.什么是MDU?

70.什么是MTU?

71.什么是CBU?

72.對運營級PON系統(tǒng)有哪些功能要求?

73.PON系統(tǒng)應具備哪些以太網功能?

74.PON系統(tǒng)應具備怎樣的VLAN功能?

75.PON系統(tǒng)的DBA功能應滿足什么要求?

76.PON系統(tǒng)應具備哪些QoS功能?

77.PON系統(tǒng)的流分類功能應滿足什么要求?

78.PON系統(tǒng)的標記功能應滿足什么要求?

79.PON系統(tǒng)應具備怎樣的隊列和調度機制?

80.PON系統(tǒng)如何支持限速功能?

81.PON系統(tǒng)應支持怎樣的緩存管理機制?

82.PON系統(tǒng)應支持哪些多播機制?

83.PON系統(tǒng)如何實現(xiàn)分布式IGMP多播?

84.對PON系統(tǒng)的多播有哪些性能要求?

85.如何實現(xiàn)PON系統(tǒng)的維護管理?

86.PON系統(tǒng)的EMS應滿足哪些要求?

87.OLT應具備哪些維護管理功能?

88.如何實現(xiàn)SFU/SBU的遠程管理?

89.如何實現(xiàn)HGU的遠程管理?

90.如何實現(xiàn)MDU/MTU的遠程管理?

91.ONU應支持哪些本地管理功能?

92.PON系統(tǒng)應具備哪些安全與保護功能?

93.PON系統(tǒng)的光鏈路保護主要有哪幾種類型?

94.PON系統(tǒng)如何實現(xiàn)對光鏈路的監(jiān)測?

95.對PON系統(tǒng)有哪些性能要求?

第5章 業(yè)務與應用篇

96.PON與點對點技術的應用場景有哪些不同?

97.PON系統(tǒng)主要有哪幾種應用方式?

98.PON系統(tǒng)如何應用于FTTN/FTTCab/FTTZ?

99.PON系統(tǒng)如何應用于FTTB/FTTC?

100.PON系統(tǒng)如何應用于FTTH/FTTO/FTTP?

101.PON系統(tǒng)能夠承載哪些業(yè)務?

102.PON系統(tǒng)如何承載VoIP業(yè)務?

103.PON系統(tǒng)承載視頻業(yè)務有哪些方式?

104.PON系統(tǒng)如何用于承載視頻監(jiān)控?

105.PON系統(tǒng)如何承載TDM業(yè)務?

106.IETF PWE3和MEF對CESoP各有哪些規(guī)定?

107.PON系統(tǒng)承載TDM業(yè)務應滿足怎樣的性能要求?

108.PON系統(tǒng)的TDM能力可否滿足移動基站回傳的要求?

第6章 測試篇

109.PON系統(tǒng)的測試主要包括哪些方面?

110.PON系統(tǒng)的功能測試主要包括哪些內容?

111.如何測試PON光接口指標?

112.如何測試PON系統(tǒng)的注冊/激活功能?

113.如何測試OLT對ONU的認證功能?

114.如何測試PON系統(tǒng)的下行數(shù)據安全功能?

115.如何測試PON系統(tǒng)的上行帶寬分配功能?

116.如何測試PON系統(tǒng)的基本以太網功能?

117.如何測試PON系統(tǒng)的VLAN功能?

118.如何測試PON系統(tǒng)的QoS功能?

119.如何測試PON系統(tǒng)的SCB功能?

120.如何測試PON系統(tǒng)的IGMP功能?

121.如何測試PON系統(tǒng)的可控多播功能?

122.如何測試PON設備的保護功能?

123.如何測試光鏈路保護功能?

124.如何測試PON系統(tǒng)的安全功能?

125.PON系統(tǒng)的基本性能測試主要包括哪些內容?

126.如何測試PON系統(tǒng)的分路比和傳輸距離?

127.如何測試PON系統(tǒng)的吞吐量、時延、分組丟失率?

128.如何進行多播性能測試?

129.PON系統(tǒng)的業(yè)務支持能力主要包括哪些內容?

130.PON系統(tǒng)的維護管理能力測試主要包括哪些內容?

131.如何測試PON系統(tǒng)的EMS功能?

132.如何測試OLT對ONU的遠程管理功能?

133.如何測試ONU的本地管理功能?

第1章 概述

1.1 接入網

1.1.1 基本概念

1.1.2 功能模型

1.1.3 構成與定界

1.1.4 主要類型

1.2 光接入網

1.2.1 產生背景

1.2.2 功能配置

1.2.3 拓撲結構

1.2.4 應用類型

1.3 無源光網絡

1.3.1 產生背景

1.3.2 主要類型

1.3.3 基本特點

1.3.4 PON技術比較

第2章 以太網無源光網絡(EPON)

2.1 概述

2.1.1 產生背景

2.1.2 主要特點

2.1.3 標準分析

2.1.4 接入網技術要求

2.2 體系結構

2.2.1 系統(tǒng)組成

2.2.2 層次模型

2.2.3 互通性參考模型

2.3 工作原理

2.3.1 下行數(shù)據傳輸

2.3.2 上行數(shù)據傳輸

2.3.3 幀格式

2.4 多點控制協(xié)議(MPCP)

2.4.1 控制幀格式

2.4.2 自動發(fā)現(xiàn)和注冊過程

2.4.3 數(shù)據傳輸過程

2.5 關鍵技術

2.5.1 測距

2.5.2 系統(tǒng)同步

2.5.3 動態(tài)帶寬分配

2.5.4 QoS

第3章 吉比特無源光網絡(GPON)

3.1 概述

3.1.1 主要特點

3.1.2 標準分析

3.1.3 發(fā)展趨勢

3.2 體系結構

3.2.1 系統(tǒng)組成

3.2.2 協(xié)議參考模型

3.3 PMD層

3.3.1 業(yè)務類型

3.3.2 UNI和SNI

3.3.3 光網絡的分層結構

3.3.4 PMD層要求

3.4 GTC層

3.4.1 GTC協(xié)議棧

3.4.2 控制/管理平面和用戶平面

3.4.3 GTC關鍵功能

3.5 工作原理

3.5.1 數(shù)據傳輸過程

3.5.2 GTC幀結構

3.5.3 ONU激活方法

第4章 基于EPON的某市廣電網絡改造方案

4.1 概述

4.1.1 某市廣電網絡發(fā)展狀況

4.1.2 某市廣電網絡存在的主要問題

4.1.3 某市廣電網絡改造的思路

4.1.4 某市廣電網絡改造的目標和步驟

4.2 需求分析

4.2.1 業(yè)務需求

4.2.2 用戶帶寬

4.2.3 企業(yè)帶寬

4.3 可行性分析

4.3.1 EPON在HFC網絡改造方面的優(yōu)勢

4.3.2 EPON在HFC網絡中的應用

4.3.3 EPON網絡與HFC網絡融合的可行性

4.4 解決方案

4.4.1 整體方案

4.4.2 網絡結構

4.4.3 接入網的設計

4.4.4 網絡安全方案

4.4.5 網絡管理方案

4.4.6 綜合評價

4.5 主要設備簡介

4.5.1 MA5200F寬帶智能接入服務器

4.5.2 S6500系列高端路由交換機

4.5.3 S2000-HI系列智能接入交換機

4.6 工程實施設計要點

4.6.1 OLT部署方案

4.6.2 ODN部署方案

4.6.3 ONU部署方案

第5章 基于GEPON的某小區(qū)接入網

5.1 概述

5.1.1 烽火GEPON解決方案的產生背景

5.1.2 烽火GEPON整體解決方案

5.1.3 多種組網方式下的烽火GEPON解決方案

5.1.4 針對不同類型用戶的烽火GEPON解決方案

5.2 小區(qū)接入網的解決方案

5.2.1 接入用戶量分析

5.2.2 整體方案

5.2.3 組網方案

5.2.4 業(yè)務提供方案

5.2.5 設備部署要點

5.3 主要設備簡介

5.3.1 AN5116-02

5.3.2 AN5006系列ONU

5.3.3 光分路器系列

5.4 方案性能分析

5.4.1 方案的主要優(yōu)勢

5.4.2 系統(tǒng)測試與應用效果

第6章 基于GPON的某高速公路交通信息系統(tǒng)

6.1 概述

6.1.1 華為GPON綜合解決方案

6.1.2 基于GPON的華為FTTH解決方案

6.1.3 基于GPON的華為FTTB解決方案

6.1.4 基于GPON的華為TDM專線組網解決方案

6.2 高速公路交通信息系統(tǒng)基礎

6.2.1 高速公路交通信息系統(tǒng)的基本構成

6.2.2 高速公路交通信息系統(tǒng)的綜合需求

6.2.3 高速公路交通信息系統(tǒng)的設計原則

6.2.4 高速公路交通信息系統(tǒng)的組成結構

6.2.5 高速公路交通信息共用平臺的設計

6.3 基于GPON的系統(tǒng)解決方案

6.3.1 基于GPON的交通信息系統(tǒng)網絡結構

6.3.2 基于GPON的交通信息系統(tǒng)ODN

6.3.3 OLT及ONU的連接方式

6.3.4 實施方法

6.3.5 方案的主要優(yōu)勢

英文縮略語

EPON作為一種新的寬帶接入技術，是一個全業(yè)務提供平臺，能支持數(shù)據業(yè)務，也能支持語音和視頻等實時性業(yè)務。

EPON的光路設計可以使用3個波長。如果不考慮支持CATV或者DWDM業(yè)務，一般使用兩個波長。在使用3個波長時，上行波長為1310nm，下行波長為1490nm，另外增加一個1550nm波長，增加的1550nm波長用來直接傳輸模擬視頻信號。因為，當前模擬視頻信號仍然是廣播電視業(yè)務的主導，估計要到2015年才能完全被數(shù)字視頻業(yè)務所取代，所以，目前設計的EPON系統(tǒng)應該既支持數(shù)字視頻業(yè)務又支持模擬視頻業(yè)務。原有的1490nm仍然攜帶下行數(shù)據、數(shù)字視頻和語音業(yè)務，1310nm傳輸上行用戶語音信號、數(shù)字視頻點播(VOD)和下載數(shù)據的請求信息。

語音信號對時延和抖動要求嚴格，而以太網不提供端到端的分組延時、分組丟失率和帶寬控制能力，因此，EPON在疊加語音信號時如何保證服務質量是一個亟需解決的問題。

1.TDM業(yè)務

目前對EPON多業(yè)務能力質疑最多的就是它傳輸傳統(tǒng)TDM業(yè)務的能力。

這里提及的TDM業(yè)務包括語音業(yè)務(POTS，Popular Old Telephone Service)和電路業(yè)務(T1/El，N′64kbit/s等租用線)兩大類。

EPON系統(tǒng)承載數(shù)據專線業(yè)務(2048kbit/s或13′64kbit/s數(shù)據業(yè)務)時，推薦采用TDM over Ethernet方式。EPON系統(tǒng)承載語音業(yè)務時，可采用電路交換方式或VolP方式。

今后幾年內，因電路業(yè)務的市場需求仍然很大，所以，要求EPON系統(tǒng)既要承載分組交換業(yè)務，又要承載電路交換業(yè)務，EFM對TDM如何在EPON上承載，如何保證TDM業(yè)務的質量，在技術上沒有做具體規(guī)定，但必須兼容以太網幀格式。多業(yè)務EPON(MS-EPON)采用E1 Over Ethernet技術，在以太網幀上高效解決TDM業(yè)務的適配問題，使得EPON實現(xiàn)多業(yè)務傳送與接入，同時，MS-EPON克服了OLT與ONU之間的共享帶寬爭用現(xiàn)象，向以太網用戶提供可承諾的帶寬保證。

Ethernet的封裝方式使得EPON技術非常適于承載IP業(yè)務的同時也使其面臨一個重大的難題-難以承載語音或電路方式數(shù)據等TDM業(yè)務。EPON是基于以太網的異步傳送網絡，它沒有全網同步的高精度時鐘，難以滿足TDM業(yè)務的定時和同步要求。要解決TDM業(yè)務的定時同步問題同時又要保證TDM業(yè)務的QoS等技術難題不僅要在EPON系統(tǒng)自身設計上做改進，同時也需要采用一些特定的技術。

電路交換方式語音業(yè)務性能指標指出，當EPON系統(tǒng)采用電路交換方式承載語音業(yè)務時，應滿足YDN 065-1997《郵電部電話交換設備總技術規(guī)范書》和YD/T 1128-2001《電話交換設備總技術規(guī)范(補充件1)》對純電路交換語音質量的要求。因此，目前EPON對TDM業(yè)務存在如下幾方面的問題。

① TDM業(yè)務的QoS保證:盡管TDM業(yè)務占用的帶寬較小，但對延時、抖動、漂移、誤碼率等指標都有很高的要求。這就要求不僅在上行動態(tài)帶寬分配時考慮如何減小TDM業(yè)務的傳送延時和抖動，也必須在下行帶寬控制策略中保證TDM業(yè)務對延時和抖動等的嚴格控制。

② TDM業(yè)務的定時與同步:TDM業(yè)務對定時和同步的要求特別嚴格。而EPON本質上是基于以太網技術的異步傳送網絡，沒有全網同步的高精度電信時鐘。以太網定義的時鐘精度為±100′10而傳統(tǒng)TDM業(yè)務要求的時鐘精度為±50′10。此外，在提供全網同步的電信時鐘的同時，還必須盡可能周期性地傳送TDM數(shù)據，以滿足其抖動和誤碼要求。

③ EPON的生存性:TDM業(yè)務還要求承載網絡必須具有良好的生存性，在發(fā)生重大故障時，能在盡可能短的時間內實現(xiàn)業(yè)務的可靠倒換。由于EPON主要用于接入網建設，離用戶距離較近，各種應用和使用環(huán)境復雜，很容易受城市建設等不可知因素的影響，造成鏈路中斷等事故。因此，迫切要求EPON系統(tǒng)能提供經濟高效的系統(tǒng)保護方案。

2.IP業(yè)務

EPON傳輸IP數(shù)據分組無需協(xié)議轉換，效率高，非常適合用于數(shù)據業(yè)務。

VolP技術作為一項發(fā)展中的熱門技術，近些年已實現(xiàn)了一定范圍的規(guī)模應用，是IP網絡承載語音業(yè)務的一個有效手段。在EPON系統(tǒng)中，同樣可以通過增加某些VoIP設備或功能，實現(xiàn)傳統(tǒng)電話業(yè)務的接入。利用VoIP技術，只要保證EPON語音業(yè)務上/下行的延時和抖動特性，其他功能都留給用戶側的綜合接入設備(IAD，Integrated Access Device)和局端的接入網關設備處理，就可以實現(xiàn)語音業(yè)務的傳輸。此種方式實現(xiàn)起來相對簡單，可以直接移植現(xiàn)有技術，但需要昂貴的局端接入網關設備，建網成本較高，且會受限于VoIP技術本身的缺陷。此外，也無法提供E1和N′64kbit/s數(shù)據業(yè)務的接入。

當EPON系統(tǒng)采用VoIP方式承載語音業(yè)務時，應滿足以下VoIP方式語音業(yè)務的性能指標要求。

① 語音編碼動態(tài)切換時間<60ms。

② 應具有80ms緩沖存儲能力，以保證不發(fā)生語音斷續(xù)和抖動。

③ 語音的客觀評定:網絡條件很好時，PSQM的平均值<1.5;網絡條件較差時(丟包率=1%，抖動=20ms，時延=100ms)，PSQM的平均值<1.8;網絡條件惡劣時(丟包率=5%，抖動=60ms，時延=400ms)，PSQM的平均值<2.0。

④ 語音的主觀評定:網絡條件很好時，MOS的平均值>4.0;網絡條件較差時(丟包率=1%，抖動=20ms，時延=100ms)，MOS的平均值<3.5;網絡條件惡劣時(丟包率=5%，抖動=60ms，時延=400ms)，MOS的平均值<3.0。

⑤ 編碼率:G.711，編碼率=64kbit/s。對于G.729a，要求編碼率<18kbit/s。對于G.723.1，要求G.723.1(5.3)編碼率<18kbit/s，G.723.1(6.3)編碼率<15kbit/s。

⑥ 時延指標(環(huán)回時延):VoIP的時延包括編解碼時延、收端輸入緩沖時延和內部隊列時延等。采用G.729a編碼時，環(huán)回時延<150ms。采用G.723.1編碼時，環(huán)回時延<200ms。

3.CATV業(yè)務

對模擬的CATV業(yè)務，EPON也可以采用和GPON一樣的方式承載:增加一個波長(其實這屬于WDM技術，跟EPON和GPON本身無關)。

PON技術是實現(xiàn)FTTx最佳寬帶接入的方式，EPON是結合了以太網技術與PON技術而產生的一種新的光接入網技術，它可以用于傳輸語音、數(shù)據和視頻業(yè)務，并且兼容未來的一些新業(yè)務，EPON將以其高帶寬、高效率和易擴展等絕對優(yōu)勢成為全業(yè)務寬帶光接入的主導技術。

《EPON技術及應用(高職)》是西安電子科技大學出版社出版的一本圖書。