了解光纤接入网：掌握概念和分类

任务描述

光纤接入是有线宽带接入的首选方式,认识光纤接入网是从事通信行业的工程建设、系统维护、市场服务等工作岗位必须具备的基本职业能力。

在本次任务中,首先要求通过系统学习光纤接入网的基础理论知识,对目前电信运营商广泛采用的EPON、GPON组网技术有全面的认识,能总结并比较EPON、GPON的技术特征;其次通过现场查勘FTTX实训基地,完成一张FTTX组网图纸的绘制,要求具体描绘出FTTX实训基地中的组网设备、箱体、线缆、光器件等的连接方式,并分析各种FTTX的应用模式。

任务分析

本次任务的要求是认识光纤接入网。任务从光纤接入网的基础理论知识入手,包括光纤接入的基本概念,PON系统的组成、拓扑结构、传输技术、应用类型以及不同PON技术的工作原理等,同时在此基础上比较EPON和GPON的技术特征,从标准、协议、帧结构、传输技术、传输速率、传输效率等方面进行,最后的比较结果以表格形式呈现。

要绘制FTTX实训基地的组网图,可以选择按上行或下行方向进行查勘,理清设备线缆间的连接关系,准确记录设备的名称,标注接口的板卡和线缆类型。分析实训基地共搭建了几种FTTX应用类型,并采用相关绘图软件绘制组网图。

任务目标

一、知识目标

(1)掌握光纤接入网的概念及分类。

(2)掌握PON网络结构及各部分功能。

(3)熟悉光缆线路、ODN箱体及常用光器件的应用。

(4)理解EPON、GPON的基本原理。

二、能力目标

(1)能够识别光接入网的网络结构和设备形态。

(2)能够完成光接入网的拓扑图绘制。

(3)能够识别FTTX的不同应用场景。

专业知识链接

一、光纤接入系统结构

(一)光纤接入网

1.光纤接入网的概念

光纤接入网是指在接入网中用光纤作为主要传输介质来实现信息传送的网络形式,或者说是业务节点或远端模块与用户设备之间全部或部分采用光纤作为传输介质的一种接入网。

2.光纤接入网的特点

(1)多业务承载。针对个人接入,光纤接入网可以提供超高带宽的高清视频体验;针对企业接入,它可以提供高业务质量保证、高可靠性、高安全性要求的专线承载业务;针对基站回传业务,它可以达到高精度时钟传送、高可靠性接入的要求。

(2)大容量、广覆盖。网络层次简化、网络结构扁平化、“大容量、少局所”的建设方式意味着光纤接入网的用户数量将更多,交换容量将更大,传输距离将更远。

(3)多场景接入。带宽需求、接入介质、接入点位置、机房、供电、运维、监管政策等众多的因素,使得光纤接入网具备FTTC(光纤到街)、FTTB(光纤到楼)、FTTH、FTTO(光纤到办公室)、FTTM(光纤到基站)等多种接入场景。

(4)高可靠性。通过板件、线路和网络三个层面的端到端冗余保护实现业务故障的快速倒换,为用户提供永远在线的高可靠性业务体验。

3.光纤接入网的分类

光纤接入网根据接入网室外传输设施中是否含有源设备,可以划分为PON和AON。

(1)AON

AON内含有源器件,采用电复用器分路,是主干网传输技术在接入网的延伸。根据传输技术的不同,AON又可分为基于SDH的AON、基于PDH的AON、基于MSTP的AON和基于PPPoE的AON,现网主要采用基于SDH的AON。

AON的优势主要体现在传输距离远、用户信息隔离度好、技术成熟等方面,但传输系统中的有源电复用器需供电及提供机房,系统维护成本较高,目前AON主要用于专线接入。

(2)PON

PON系统是一种纯介质网络,采用光分路器分路,是电信运营商大力推行的宽带接入技术。与AON相比,PON具有以下优势。

①体积小,设备简单,安装维护费用低,投资相对较小。

②设备组网灵活,拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。

③设备安装方便,室外型设备可直接挂在墙上或放置于“H”杆上,而室内型设备需要用专门的接入机房放置相关设备。

④适用于点对多点通信,仅利用无源分光器就可实现光功率的分配。

⑤PON是纯介质网络,彻底避免了电磁干扰和雷电影响,适合在自然条件恶劣的地区使用。

⑥扩容简单,不涉及设备改造,只需升级设备软件,硬件设备一次购买,长期使用。

目前基于PON的实用技术主要有GPON、EPON/GEPON等,其主要差异在于采用了不同的二层技术。

(二)PON

PON由OLT、光分配网和光网络单元组成,采用树型拓扑结构,如图2-2所示。OLT放置在中心局端,分配和控制信道的连接,并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧,OLT与ONU之间通过无源光合路器/分路器连接。

图2-2 PON系统组成

1.OLT

OLT的作用是为FTTX提供网络侧与本地交换机及本地内容服务器(如PSTN程控交换机、因特网路由器、视频播放服务器等)之间的接口,并且OLT可以经过ODN与用户侧的ONU通信。OLT一方面将承载的各种业务信号在局端汇聚,并按照一定的信号格式送入接入网,以便向终端用户传输;另一方面将来自终端用户的信号按照业务类型分别送入各种业务网中。

OLT局点部署会影响整个ODN网络规划、网络升级与网络资源利用率,合理的OLT部署可节省光缆资源,加快铜缆网络向全光网络的演进。OLT一般有以下几种部署方案:

①OLT放置在中心机房节点:全距离覆盖,最大限度发挥PON技术传输距离远的特点,适合于初期FTTH用户较少的情况。

②OLT放置在现有的模块局接入点:覆盖距离适中,维护方便,发挥了PON技术传输距离远的特点,非常适合大规模的FTTH部署。

③OLT放置在新建小区接入点:覆盖距离较短,维护较方便,适用于在FTTH全面应用后对远离现有局点的新建区域用户的全面覆盖。

④公众客户OLT的部署应遵循“大容量、少局所”的原则,尽量将OLT设置在中心机房,部分用户密度较大或传输距离较远的区域可适度下沉至模块局。

⑤对政企业务的承载,应坚持“相对集中、适度下移”的原则,原则上不为政企客户新建OLT,依靠对现有OLT的扩容来解决问题。

目前电信运营商PON网络中采用的OLT设备主要有华为公司的MA5680T、MA5683T,中兴公司的C300、C220、C200,烽火公司的AN5516等。具体设备介绍在后续任务学习。

2.光分配网

ODN是OLT和ONU之间的光传输物理通道,通常由光纤、光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备〔如ODF(光纤配线架)、光缆接头盒、光缆交接箱,光缆分纤/分光箱等〕组成。如图2-3所示,ODN网络以树型结构为主,包括主干段、配线段和入户段,段落间的光分支点分别为光分配点、光分纤点和光用户接入点。

图2-3 ODN组成示意图

(1)光总配线架(MODF)

ODF主要是用于光通信设备之间的连接与配线,面向的是传输层。随着FTTH的实施,ODF将面向接入层用户,取代原有的MDF(总配线架),线路故障和用户端设备故障将会增多,这给维护部门带来很大的压力。ODF的使用可以提供在线测试口,实现在线测试和集中测试,降低维护工作量,同时也方便跳线、操作、架间连接和线缆管理。

MODF具有直列和横列成端模块,直列侧连接外线光缆,横列侧连接光通信设备,如图2-4所示。

图2-4 MODF

MODF具备水平、垂直、前后走纤通道,可以通过跳纤进行通信路由的分配连接,进行大容量跳纤维护管理,它主要用于机房内设备光缆与室外光缆的集中成端、连接调度和监控测量。

(2)光缆交接箱

传统光缆交接箱和免跳接光缆交接箱如图2-5所示。光缆交接箱是为主干层光缆、配线层光缆提供光缆成端、跳接的交接设备。光缆引入光缆交接箱后,经过固定、端接、配纤,再使用跳纤进行光纤线路的分配和调度。根据应用场合不同,光缆交接箱分为主干光缆交接箱和配线光缆交接箱,主干光缆交接箱用于连接主干光缆和配线光缆;配线光缆交接箱用于连接配线光缆和引入光缆,一般采用免跳接光缆交接箱,内装有盒式或插片式光分路器,光分路器的尾纤直接跳接到相应用户的托盘端口,免跳接。

图2-5 光缆交接箱

免跳接光缆交接箱可以更方便地实现光缆的成端、光纤的跳接与调度、尾纤余长的收容、光分端口的扩容,降低产品成本,减少故障环节,节省光功率预算,更广泛地应用于工程建设中。

(3)光缆分纤箱/分路箱

光缆分纤箱通常是指连接配线光缆与入户皮线光缆的连接设备,通常安装于弱电竖井、别墅区汇集点等位置,用以实现市话光缆与皮线光缆的接续、存储、分配等功能,箱体容量分为24芯和48芯,外观结构如图2-6所示。

图2-6 光缆分纤箱

在光缆分纤箱的基础上加一个光分路器,就得到了光缆分路箱,光缆分路箱通常安装在室外墙壁、架空电杆、楼道、弱电竖井等位置,内部安装有二级分光器,用以实现市话光缆和皮线光缆的成端、二级光口分配等功能,箱体容量分为16芯和32芯,外观结构如图2-7所示。

图2-7 光缆分路箱

(4)光缆接头盒

光缆接头盒是相邻光缆间提供光纤分配、密封和机械强度连续性的接续保护装置,用于各种结构的光缆在架空、管道、直埋等敷设方式上的直通和分支连接,盒内有光纤熔接、盘储装置,其质量直接影响光缆线路的质量和光缆线路的使用寿命。从外形结构上看,光缆接头盒有帽式和卧式,主要用于室外,如图2-8所示。目前在FTTH网络部署中,最常用的是同侧进出光缆的帽式接头盒和两侧进出光缆的卧式接头盒。

图2-8 光缆接头盒

(5)光分路器

光分路器是用于实现特定波段光信号的功率耦合及再分配功能的光无源器件,连接OLT和ONU,可以均匀分光,也可以不均匀分光。光分路器可以实现1∶2到1∶128的分光比。

根据封装方式的不同,光分路器可分为插片式分光器、盒式分光器、微型分光器、机架式分光器、托盘式分光器等,如图2-9所示。

图2-9(a)为插片式分光器,端口为适配器型,一般安装在光缆分光箱内或者使用插箱安装在光纤配线架、光缆交接箱内。

图2-9(b)为盒式分光器,端口为带SC、FC、LC等不同插头尾纤型,一般安装在托盘、光缆分光分纤盒、光缆交接箱内。

图2-9(c)为微型分光器,体积小,端口为不带插头尾纤型或带插头尾纤型,一般安装在光缆接头盒的熔纤盘内,可实现反光功能。

图2-9(d)为机架式分光器,端口为适配器型,一般安装在19英寸(1英寸=2.54 cm)的标准机柜内。

图2-9(e)为托盘式分光器,端口为适配器型,一般安装在光纤配线架、光缆交接箱内。

图2-9 光分路器

(6)光纤连接器

光纤连接器有光纤活动连接器和光纤现场连接器。

光纤活动连接器主要用于光缆线路设备和光通信设备之间可以拆卸、调换的连接处,一般用于尾纤的端头,由两个插针和一个耦合管组成,可实现光纤的对准连接。常用的光纤活动连接器的插针为陶瓷材料,端面有平面型端面FC、微凸球面型端面UPC、角度球面型端面APC;常用的光纤活动连接器的连接类型有圆形螺纹头FC、大方卡接头SC、圆形卡接头ST、小方卡接头LC,如图2-10所示。

图2-10 光纤活动连接器插针端面

光纤现场连接器分为机械式连接器和热熔式连接器,一般用于入户光缆的施工和维护。热熔式连接器是将光缆与尾纤分别开剥后通过熔接机热熔对接,对接完后使用熔接盘进行固定保护;机械式连接器分为预置型和直通型,预置型光纤连接器是在接头插芯内预埋一段光纤,光缆开剥、切割后与预埋光纤在连接器内部V型槽内对接,V型槽内填充有匹配液;直通型光纤连接器是在光缆开剥、切割后直接从尾端穿到连接器顶端,连接器内部无连接点,如图2-11所示。

图2-11 机械式光纤现场连接器

(7)光纤和光缆

光纤接入网的主干段、配线段常选用G.652D类单模光纤,入户段常选用G.657A2类单模光纤。G.657A2光纤的弯曲半径可达5～10 mm,抗老化能力强,满足G.652 D光纤的全部传输特性,可与现网存在的大量G.652 D光纤实现平滑对接。

光纤接入网的主干段、配线段常采用的光缆类型有层绞式光缆、骨架式光缆、带式光缆和中心束管式光缆,而引入段常采用蝶形引入光缆,如图2-12所示。

图2-12 接入网光缆

总之,ODN会直接影响整个FTTX网络的综合成本、系统性能和升级潜力等指标。ODN组网时应从用户的分布情况、带宽需求、地理环境、管道、现有光缆线路的容量和路由、系统的传输距离、建网的经济性、网络的安全性和维护的便捷性等多方面综合考虑,选择合适的组网模式。

建议ODN网络架构以树型为主,采用一级或二级分光方式,光分路比的选择则综合考虑ODN传输距离、PON系统内带宽分配等因素。

3.ONU

ONU位于用户和ODN之间,其主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号,并为用户提供业务接口。ONU提供的接口包括连接OLT的PON接口、以太网接口、WAN口、USB口、连接电话的POTS接口等。根据应用场景和业务提供能力的不同,ONU设备分为3种类型,如图2-13所示。

图2-13(a)为单住户单元型(SFU)ONU,主要用于FTTH场合,常用于单独家庭用户,具有1～4个以太网接口,支持以太网/IP业务。

图2-13(b)为家庭网关单元型(HGU)ONU,主要用于FTTH场合,常用于单独家庭用户,具备家庭网关功能,具有1～4个以太网接口、1个WAN接口、1～2个POTS接口、WLAN接口和至少1个的USB接口,支持远程管理,支持以太网/IP业务、VoIP(IP电话)业务和IPTV(互联网电视)业务。

图2-13 光网络单元

图2-13(c)为多住户/商户单元型(MDU/MBU)ONU,主要用于FTTB和FTTC场合,常用于多个住宅/企业用户,具有多个以太网接口、ADSL接口和E1接口,支持以太网/IP业务、TDM业务、VoIP业务等。

(三)PON的拓扑结构

PON系统的拓扑结构取决于ODN的结构。通常ODN可归纳为单星型、树型、总线型和环型四种基本结构(也就是PON的四种基本拓扑结构)。相比较而言,树型结构投资成本低,安全性和可靠性较好,适合大规模组网,是最常用的拓扑结构。

1.单星型结构

单星型结构是指用户端的每一个ONU分别通过一根或一对光纤与端局的同一OLT相连,形成以OLT为中心向四周辐射的星型连接结构,如图2-14所示。

图2-14 单星型拓扑结构

2.树型结构

在PON的树型结构(也称为多星型结构)中,连接OLT的第一个光分支器(OBD)将光分成N路,每路通向下一级的OBD,例如,最后一级的OBD将光分为M路并连接M个ONU,如图2-15所示。

图2-15 树型拓扑结构

3.总线型结构

总线型结构的PON通常采用非均匀分光的光分路器沿线状排列,如图2-16所示。

图2-16 总线型拓扑结构

4.环型结构

环型结构相当于由总线型结构组成的闭合环,环型结构可以实现网络自愈,可以提高可靠性,但是连接性能比较差,适合于较少用户的接入场景,如图2-17所示。

图2-17 环型拓扑结构

(四)PON的传输技术

PON的组网采用点到多点的方式,传输技术主要解决两个方面问题:一是OLT与多个ONU的传输问题;二是ONU的上行多址接入问题。

PON的传输技术可以采用OSDM(光空分复用)、OTDM/OTDMA(光时分复用/光时分多址)、OWDM/OWDMA(光波分复用/光波分多址)、TCM/TCMA(光时分压缩复用/光时分压缩多址)等。考虑组网性能和成本等因素,目前现网中主要采用OWDM和OTDM/OTDMA技术。

1.OWDM

OWDM技术是指上行和下行信号采用不同的波长作为载波,复用到一根光纤中传输。这种技术可以充分利用光纤的巨大带宽资源,增加光纤的传输容量,节省线路资源,因此应用广泛。OWDM传输原理如图2-18所示。

图2-18 OWDM的传输原理

2.OTDM/OTDMA

OTDM/OTDMA技术是指在同一个光载波波长上,将时间分割成周期性的帧,每帧再分割成若干个时隙,按一定的时隙分配原则,下行方向每个ONU在指定的时隙内接收OLT发送的信号,上行方向每个ONU在指定时隙内发送信号到OLT。OTDM/OTDMA传输原理如图2-19所示。

图2-19 OTDM/OTDMA的传输原理

OTDM/OTDMA所用器件相对简单,技术相对成熟,但在实际组网时必须考虑各个ONU与OLT因物理距离不同而产生的相位和幅度的差异。因此,第一,需要采用完善的测距系统,以防止信号在光分路器处出现碰撞;第二,需要采用快速比特同步电路,保证OLT在每个分组信号开始的几比特时间内迅速建立比特同步;第三,需要采用突发模式的光接收机,才能根据每个分组信号开始的信号幅度大小迅速建立合理的判决门限,正确还原出该组信号。

二、EPON技术

(一)EPON的基本概念

APON(ATM无源光网络)是在20世纪90年代中期就被ITU和FSAN(全业务接入网论坛)标准化的PON技术,FSAN在2001年年底又将APON更名为BPON(宽带无源光网络),APON的最高速率为622 Mbit/s,二层采用的是ATM封装和传送技术。APON/BPON因为存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题,所以未能取得市场上的成功。

为更好适应IP业务,第一英里以太网联盟(EFMA)在2001年年初提出了在二层用以太网技术的EPON,即利用PON的拓扑结构实现以太网接入。IEEE 802.3 EFM工作小组对EPON进行了标准化,在2004年4月通过了IEEE 802.3ah的标准,该标准中EPON可以支持1.25 Gbit/s的对称速率,最大分光比为1∶64,最远传输距离为20 km。由于EPON将以太网技术与PON技术完美结合,因此成为非常适合IP业务的宽带接入技术。

但随着IPTV、HDTV、双向视频以及在线游戏等大流量宽带业务的开展与普及,每用户的带宽需求预计将以每五年一个数量级递增并有加速趋势,传统EPON的带宽都将出现瓶颈。IEEE 802 EFM组织从2006年开始积极探讨10G EPON技术,在2009年9月正式颁布10G EPON的标准802.3av。10G EPON技术作为率先成熟的下一代PON技术,符合网络发展趋势,具备大带宽、大分光比、可与EPON兼容组网、网管统一、平滑升级等优势。10G EPON利用现有网络直接提速10倍,与国内电信运营商的带宽规划完美匹配,支撑国内电信运营商中远期规划目标的实现,支撑运营商在IDC业务、政企客户业务、家庭客户的持续拓展。

10 Gbit/s以太主干和城域环的出现将使10G EPON成为未来全光网中“最后一公里”的解决方案之一。

(二)EPON的技术指标

1.IEEE 802.3ah EPON技术指标

(1)OLT与ONU之间的信号传输基于IEEE 802.3ah以太网帧。

(2)采用8B/10B的线路编码,有效数据速率为上/下行对称1 Gbit/s,线路比特率为上/下行对称1.25 Gbit/s。

(3)以MAC控制子层的MPCP(Multi Point Control Protocol,多点控制协议)机制为基础,通过消息、状态机和定时器来控制访问点到多点的拓扑结构。

(4)符合ITU-T G.652要求的单模光纤。在单模光纤上,光分路比为1∶32/1∶64时,传输距离可达10 km;光分路比为1:16时,传输距离可达20 km。

(5)上行使用1 310 nm(1 260 nm～1 360 nm)的波长,下行使用1 490 nm(1 480 nm～1 500 nm)的波长,使用1 550 nm(1 540 nm～1 560 nm)的波长实现CATV业务(可选)。

2.IEEE 802.3av 10G EPON技术指标

为了实现10G EPON与1G EPON的兼容和网络的平滑演进,IEEE 802.3av标准在波长分配、多点控制机制方面都有专门的考虑,以保证10G EPON与1G EPON系统在同一ODN下的共存。10G EPON尽可能沿用了1G EPON的MAC协议和MPCP等,对MPCP做了少量的修改,并定义了新的物理层。

目前定义了两种10G EPON速率和波长。

(1)非对称速率

上行传输速率为1 Gbit/s,中心波长为1 310 nm。

下行传输速率为10 Gbit/s,中心波长1 577 nm。

(2)对称速率

上行传输速率为10 Gbit/s,中心波长为1 270 nm。

下行传输速率为10 Gbit/s,中心波长1 577 nm。

EPON和10G EPON的重要指标比较如表2-1所示。

表2-1 EPON和10GEPON的比较

(三)EPON的传输原理

1.EPON的上行传输原理

上行方向采取时分多址接入技术,由OLT给每个ONU分配时隙传输上行流量。

当ONU注册成功后,OLT会根据带宽分配策略和各ONU的状态报告,动态地给每个ONU分配带宽。该带宽就是ONU可以传输数据的时隙长度(在EPON中的基本时隙单位时间长度为16 ns)。OLT与所有的ONU之间是严格同步的,所以每个ONU只能够从OLT分配的时刻开始,用分配给它的时隙长度传输数据。通过时隙分配和时延补偿,多个ONU的数据信号可以耦合到一根光纤,且不会发生数据冲突。

上行方向各ONU之间是禁止通信的,所有的数据传输都需通过OLT控制。

2.EPON的下行传输原理

下行方向采取时分复用技术,由OLT以广播方式传送数据到各个ONU。

当OLT启动后,它会周期性地在本端口上广播允许接入的信息;当ONU上电后,根据OLT广播的允许接入信息,发起注册请求,若OLT通过ONU的认证并允许其接入,则会给请求注册的ONU分配一个唯一的逻辑链路标识(LLID)。从OLT广播到各个ONU的每一个数据帧的帧头都会包含之前注册时分配的LLID,当数据到达各个ONU时,ONU根据LLID接收属于自己的数据帧,摒弃发给其他ONU的数据帧。

(四)EPON的协议栈

对于以太网技术而言,PON是一个新的介质。802.3工作组定义了新的物理层,而对以太网MAC层以及MAC层以上则尽量做最小的改动,以支持新的应用和介质。EPON的层次模型如图2-20所示。

图2-20 EPON的层次模型

(1)MAC Client层(媒体访问控制客户端子层):提供终端协议栈的以太网MAC层和上层之间的接口。

(2)OAM(运行、管理和维护子层):负责有关EPON网络运维的功能。

(3)MAC控制子层:负责ONU的接入控制,通过MAC控制帧完成对ONU的初始化、测距和动态带宽分配,采用申请/授权(Request/Grant)机制,执行多点控制协议。MPCP的主要功能是轮流检测用户端的带宽请求,并分配带宽和控制网络启动过程。

(4)MAC子层:将上层通信发送的数据封装到以太网的帧结构中,并决定数据的发送和接收方式。

(5)RS子层(协调子层):将MAC层的业务定义映射成GMII接口的信号。RS子层定义了EPON的前导码格式,它在原以太网前导码的基础上引入LLID(用来区分OLT与各个ONU的逻辑连接),并增加了对前导码的8位循环冗余校验(CRC8)。

(6)PCS子层(物理编码子层):将GMII发送的数据进行编码/解码(8B/10B),使之适合在物理媒体上传送。

(7)PMA子层(物理媒介接入子层):为PCS子层提供一种与媒介无关的方法,支持使用串行比特的物理媒介,发送部分把10位并行码转换为串行码流,发送到PMD子层,而接收部分把来自PMD子层的串行数据转换为10位并行数据,生成并接收线路上的信号。

(8)PMD(物理媒介相关)子层:位于最底层,主要完成光纤连接、电/光转换等功能。PMD为电/光收发器,把输入的电压变化状态变为光波或光脉冲,以便这种变化状态能在光纤中传输。EPON系统应使用符合ITU-T G.652要求的单模光纤。

(五)IEEE 802.ah帧结构

IEEE 802.3ah是对802.3标准的扩展,通过修改前导码字节,增加LLID,实现对ONU的标识。802.3ah帧结构如图2-21所示。

图2-21 802.3ah帧结构

在EPON系统中,按照单纤双向全双工的方式传送数据。当OLT通过光纤向各ONU广播时,为了区别各ONU,保证只有发送请求的ONU能收到数据包,802.3ah标准引入LLID。每个ONU注册成功后由OLT分配一个网内独一无二的LLID,OLT发送下行数据时,在每个分组前加LLID,ONU只接收自己的LLID帧或广播帧。

(六)EPON帧结构

在EPON中,根据IEEE 802.3以太网协议,传送的是可变长度的数据包,最长可为1 518字节。因为EPON的上行和下行传输原理不同,所以上行和下行采用了不同的帧结构。

1.EPON下行帧结构

EPON下行帧结构由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成,每帧固定时长为2 ms,其传输速率为1.25 Gbit/s。图2-22为EPON下行帧结构。

从图2-22中可以看出,EPON下行帧中包含一个同步标识符和多个长度可变的数据包(时隙)。同步标识符含有时钟信息,位于每帧的开头,长度为1字节,用于ONU与OLT的同步;长度可变的数据包按照IEEE 802.3ah协议组成,包括信头、长度可变净荷和误码检测域三个部分,每个ONU分配一个数据包。

图2-22 EPON下行帧结构

2.EPON上行帧结构

在各ONU向OLT突发发送数据的时候,得到授权的ONU在规定时隙里发送数据包,没有得到授权的ONU处于休息状态。这种在上行时不连续发送数据的通信模式叫突发发送。

EPON在上行传输时,采用TDMA技术将多个ONU的上行信息组织成一个TDM信息流,并将其传送到OLT。每帧固定时长为2 ms,每帧有一个帧头表示帧开始。图2-23为EPON上行帧结构。上行帧由突发的以太网帧、MPCP上行控制帧和物理层的突发开销三个部分组成。

图2-23 EPON上行帧结构

(七)EPON关键技术

在EPON系统中引入很多核心技术来满足系统运行、维护等需求,这些技术分成数据链路层技术和物理层技术两大类。数据链路层技术主要包括MPCP以及在此基础上实现的OLT对ONU的自动注册、动态带宽分配(DBA)、测距、同步等技术;物理层技术主要包括突发信号的快速同步、网同步、光收发模块的功率控制和自适应接收等技术。

1.MPCP

IEEE 802.3ah通过引入MPCP控制帧,制订了完善的MPCP工作机制,以实现OLT对ONU的控制管理、带宽管理、业务监控等,这些功能通过5种MAC控制帧来实现。

(1)MPCP的控制帧结构

MPCP的控制帧的优先级要高于MAC Client数据帧的优先级,MPCP控制帧的长度是固定的64字节,帧结构如图2-24所示。

图2-24 MPCP帧结构

①目的/源MAC地址:可以是单播地址或者知名组播地址。

②类型:值为0x8808,表示以太网控制帧。

③操作码:表示以太网控制帧类型,目前为1～6。

④时间戳:指测距发送参考点的时戳,用于ONU同步本地时间和OLT测距。

⑤日期/保留/填充:为净荷,内容与控制帧类型相关,不用时数据填0。

(2)MPCP定义的五种控制帧

①GATE(OLT发出,操作码=0002)

GATE帧的目的在于给ONU分配发送窗口,允许接收到GATE帧的ONU立即或者在指定的时间段发送数据。

②REPORT(ONU发出,操作码=0003)

ONU定期向OLT报告自己的状态,包括该ONU同步于哪一个时间戳以及是否有数据需要发送,每个报告消息中的时间戳用于计算RTT环路时延。

③REGISTER_REQ(ONU发出,操作码=0004)

REGISTER_REQ帧由某个尚未被OLT发现的ONU产生,ONU响应发现过程的GATE帧;OLT收到注册请求帧时,就掌握了ONU的RTT环路时延和ONU的MAC地址。

④REGISTER(OLT发出,操作码=0005)

REGISTER帧由OLT产生,通知ONU已经识别了注册请求,并分配唯一的LLID;在OLT和ONU之间建立一条单播的逻辑链路。

⑤REGISTER_ACK(ONU发出,操作码=0006)

REGISTER_ACK帧由某个激活的ONU产生,向OLT确认ONU注册成功。

(3)MPCP定义的三个处理过程(www.xing528.com)

①发现过程。OLT可以在网络中发现新的ONU,为成功注册的ONU分配LLID,并将该ONU的MAC地址与相应的LLID绑定。

②报告过程。OLT根据来自ONU的REPORT帧,了解ONU的带宽请求和实时状态,实现对各个ONU的带宽动态分配和实时状态的监控。

③授权过程。OLT控制ONU在某一时隙发送数据/控制帧,这是对ONU使用上行信道传输的授权过程。

(4)MPCP的操作模式

①自动发现模式(初始化模式):用来检测新连接的ONU,测量环路时延RTT和ONU的MAC地址。

②普通模式:给所有已经初始化的ONU分配传输带宽。

2.自动注册

自动注册指OLT对系统中的ONU进行注册,主要用于在系统中增加ONU的时候或者ONU重新启动的时候。ONU的自动注册过程如图2-25所示。

图2-25 ONU的自动注册过程

①OLT广播一个发现GATE消息,该消息包括开始时间和发现时间窗的长度。

②注册ONU等待一个随机时间后发送REGISTER_REQ消息,ONU采用竞争算法和测距来避免碰撞。REGISTER_REQ中包括ONU的MAC地址和最大等待时间。

③OLT在接收到一个可用的REGISTER_REQ消息后,注册该ONU,分配一个LLID并绑定正确的MAC地址到LLID上。然后OLT发送REGISTER消息(包括ONU的LLID和OLT的同步时间)到ONU。

④OLT发送标准的GATE消息,允许ONU发送REGISTER_ACK消息。

⑤ONU发送REGISTER_ACK消息给OLT。

⑥发现处理完成,OLT和已注册的ONU开始正常的通信。

3.测距

(1)测距原因

EPON上行是多点到点的网络,各ONU到OLT的物理距离不同、各ONU元器件不一致、环境温度的变化等因素,都可能会造成上行信号到达OLT时发生冲突。为了避免上行信号冲突,需要测试每一个ONU到OLT的距离,即环路时延RTT(光信号在OLT和ONU之间一个来回的时间)。

(2)测距原理

E qd=T eq-RTT

其中,E qd为补偿时延,T eq为均衡环路时延(所有ONU具有相同恒定的T eq),RTT为环路时延。OLT和ONU都有一个32 bit本地时钟计数器,提供本地时间戳。当OLT或ONU任一设备发送MPCP PDU时,它将把计数器的值映射入MPCP帧的时间戳域。OLT通过这些时间戳完成测距,得到了ONU i初始或实时的环路时延RTT i后,然后通过上述公式计算出需要的补偿时延Eqd。图2-26给出了利用RTT补偿实现上行时隙同步的过程。

在图2-26中,OLT在本地时间为T=100时分别给ONU1和ONU2发送了长度为20和30的授权,并且期望在本地时间为180时接收到ONU1的数据,而且希望ONU2的上行发送时隙能够紧接着ONU1的上行发送时隙,即在本地时间为200时,接收完ONU1的数据,并马上开始接收ONU2的数据(不考虑保护带)。

图2-26 利用RTT进行时延补偿

OLT通过测距过程得知ONU1的RTT1为18,ONU2的RTT2为26,因此,OLT给ONU1的授权开始时间为180-18=162,给ONU2的授权的开始时间为200-26=174。

4.动态带宽分配

EPON的动态带宽分配技术是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽动态分配的机制。

通过动态带宽分配技术,可以提高PON端口的上行线路带宽利用率,可以在PON口上增加更多的用户,用户可以享受到更高带宽的服务,特别是那些对带宽突变比较大的业务。

(1)EPON带宽类型

在EPON系统中,将上行带宽划分为固定带宽、保证带宽和尽力而为带宽,不同种类的带宽采用不同的分配机制。

①固定带宽。固定带宽采用静态分配方式,完全预留给特定的ONU业务或ONU业务,主要用于TDM业务或者特定高优先级业务。

②保证带宽。保证带宽是指在系统上行流量发生拥塞的情况下仍然能够保证ONU获得的带宽,由OLT根据ONU报告的队列信息进行授权,当ONU的实际业务流量没有达到保证带宽时,其剩余流量将被分配出去。

③尽力而为带宽。尽力而为带宽是指OLT根据EPON系统中全部在线的ONU报告信息以及总的剩余上行带宽情况分配给ONU的带宽,通常分配给低优先级的业务。为保证公平,即使系统上行带宽剩余,一个ONU获得的尽力而为带宽也不应超过设定的最大带宽。

(2)DBA实现方法

①空闲信元调整(NSR):OLT监视被每个ONU/ONT使用的带宽,如果使用带宽不超过预先SLA(服务等级),则分配额外带宽给此ONU/ONT(通过Gate消息);如果使用带宽超过预先SLA,则短期内不下发Gate消息,抑制其带宽。

②缓存状态报告(SR):ONU/ONT上报它们缓存状态,OLT根据ONU/ONT的报告重新分配带宽。

目前EPON缺省使用SR方式,SR方式支持不同类型业务的能力更好,带宽利用率更高,但实现较为复杂。

5.定时与同步

因为EPON中的各ONU接入系统采用时分多址方式,所以OLT和ONU在开始通信之前必须达到同步,才能保证信息正确传输。要使整个系统达到同步,必须有一个共同的参考时钟,在EPON中以OLT时钟为参考时钟,各个ONU时钟和OLT时钟同步。OLT周期性广播发送同步信息给各个ONU,使其调整自己的时钟,时钟信号的传送主要是用时间戳域来完成的。

6.安全性和传输质量

支持业务等级区分是EPON必备的功能,EPON需要在以太网的能力下,保证实时语音、IP语音、视频等多业务的传送。影响传统业务(话音和图像)在EPON中传输的性能指标主要是延时和丢帧率。

若要EPON的上行信道和下行信道都不发生丢帧,则EPON所要考虑的重点是保证面向连接业务的低延时。低延时由EPON的DBA算法和时隙划分的“低颗粒度”保障,而对传统业务端到端的QoS(服务质量)支持则由现存的协议(如虚拟局域网、IP-VPN、多协议标签交换)来实现。

7.EPON系统的保护

EPON自愈网是基于传统EPON系统所建立的一种新型网络,具有自愈功能的EPON系统主要针对系统应用中的一些故障做保护。EPON系统的故障可以分为线路故障、设备故障两大类。EPON系统的保护包括骨干光纤保护、OLT保护和全保护三种方式。

(1)骨干光纤保护

骨干光纤保护是指采用1∶N或2∶N光分路器,在分路器和OLT之间建立2条独立的、互相备份的光纤链路,一旦主用馈线光纤发生故障,可通过人工改接的方式,在备用光纤链路可用的情况下切换至备用光纤的保护方式,如图2-27所示。

图2-27 骨干光纤保护

(2)OLT保护

OLT保护是指采用2∶N的光分路器,在分路器和2个互为备份的OLT之间建立2条独立的光纤链路,一旦主用馈线光纤或OLT发生故障,在备用光纤链路和备用OLT可用的情况下自动切换至备用OLT的保护方式,如图2-28所示。

图2-28 OLT保护

(3)全保护

全保护是指PON系统对OLT、ODN、ONU均提供备份的保护方式,属于采用互为热备份的保护方式,如图2-29所示。

图2-29 全保护

三、GPON技术

(一)GPON的基本概念

GPON的概念最早由FSAN在2001年提出。FSAN/ITU以APON标准为基本框架,重新设计了新的物理层传输速率和TC(传输汇聚)层,在2002年9月推出了新的光接入网GPON解决方案和技术标准(ITU-T G.984.x系列标准),GPON的最高传输速率为2.488 32 Gbit/s。

随着全球范围内宽带接入市场的快速发展以及全业务运营的开展,已有的PON技术标准在带宽需求、业务支撑能力以及接入节点设备和配套设备的性能提升等方面都面临新的升级需求。从2004年起,ITU-T SG15/Q2开始同步研究和分析从GPON向下一代PON(统称为NG-PON)演进的可能性。2007年11月,ITU-T Q2正式确定NG-PON的标准化路标,并以“低成本、高容量、广覆盖、全业务、高互通”为目标,迅速推进下一代PON技术标准的研究和制定。

根据ITU-T Q2制订的工作计划,NG-PON将经历两个标准阶段:一个是与GPON共存、重利用GPON ODN的NG-PON1阶段;另一个是完全新建ODN的NG-PON2阶段。我们通常说的10G GPON属于NG-PON1阶段,标准号为G.987系列,又称为XG PON。其中,非对称系统(上行为2.5 Gbit/s,下行为10 Gbit/s)称为XG-PON1;对称系统(上行为10 Gbit/s,下行为10 Gbit/s)称为XG-PON2。对于NG-PON2,ITU-T SG15/Q2正在计划对NG-PON2进行技术选型(目前可选的技术有波分技术、更高速的TDM技术、OFDM技术等),以确定NGPON2的工作方向。

(二)GPON的技术标准

目前由ITU-T批准的G.984.1、G.984.2、G.984.3和G.984.4构成了GPON的标准体系。

1.G.984.1

G.984.1主要规范了GPON接入系统的总体技术指标,其中包括GPON系统的结构、UNI和SNI、PON的段保护以及一些基本技术要求。

①对称/非对称线路速率。

②最大逻辑距离和最大物理距离分别为60 km和20 km。

③最大光程差为20 km。

④平均最大传输时延为1.5 ms。

⑤系统分光比为1∶16、1∶32或1∶64,最大可支持的分光比为1∶128。

2.G.984.2

G.984.2主要对GPON的ODN PMD子层进行了规定,定义了各种速率等级的OLT和ONU光接口性能参数。

①传输介质:G.652光纤。

②传输方式:在单根光纤中的双向传输采用WDM技术(也可在两根光纤中采用单向传输)。

③线路编码:采用NRZ编码,可在PMD层不扰码。

④工作波长:单光纤系统的上行工作波长为1 260～1 360 nm,下行工作波长为140～1 500 nm;双光纤系统的工作波长上、下行都采用1 260～1 360 nm。

3.G.984.3

G.984.3主要对TC层的相关要求进行了规定,包括GPON的TC子层帧格式、测距、安全、动态带宽分配和操作维护管理功能。

4.G.984.4

G.984.4规范了GPON系统管理控制接口,提出了对OMCI(光网络单元管理控制接口)的要求,目标是实现多厂家OLT和ONT设备的互通性。

(三)GPON的传输原理

1.GPON的上行传输原理

GPON的上行通过OTDMA的方式传输数据,上行链路被分成不同的时隙,根据下行帧结构中的Upstream Bandwidth Map字段给每个ONU分配上行时隙,所有的ONU都按照一定的顺序发送自己的数据,不会为了争夺时隙而发生数据冲突。上行帧每帧共有9 120个时隙。

2.GPON的下行传输原理

GPON的下行采用广播方式,所有的ONU都能收到相同的数据,各个ONU根据下行帧结构中的PORT-ID来接收属于自己的数据,并摒弃发给其他ONU的数据。

(四)GPON的复用原理

GPON的传输汇聚层定义了基于ATM和基于GEM的多路复用机制,如图2-30所示。

从图2-30(a)看出,在ATM业务中,在一个T-CONT(Transmission Containers,传输容器)中业务流的复用由VP/VC来完成,通过VPI/VCI来识别。T-CONT是一种承载业务的缓冲器,用来传输上行数据,通过Alloc-ID标识。引入T-CONT主要是为了解决上行带宽动态分配问题,以提高线路利用率。

从图2-30(b)看出,在GEM业务中,在一个T-CONT中业务流的复用由端口(Port)来完成,通过PORT-ID来识别。业务根据映射规则先映射到GEM PORT中,然后再映射到T-CONT中,进行上行传输。

图2-30 GPON两种复用机制

(五)GPON的协议栈

从控制和业务的角度看,GPON的协议栈由控制/管理平面(C/M平面)和用户平面(U平面)组成。其中,C/M平面主要实现管理用户数据流、安全加密等OAM功能;U平面主要完成用户数据流的传输。

从协议层次上看,GPON系统的协议栈主要由PMD层和GPON传输汇聚(GTC)层组成,如图2-31所示。

图2-31 GPON协议栈

GTC层包括两个子层:GTC成帧子层和TC适配子层。

GTC层可分为两种封装模式:ATM模式和GEM模式。ATM业务信息用ATM模式封装,TDM业务和IP业务采用新的GEM模式封装,目前GPON设备基本都采用GEM模式。

(六)GEM帧结构

G.984.3定义了新的数据装载模式——GEM模式,GEM内置于PON系统中,独立于SNI和UNI。

GEM帧格式如图2-32所示,主要有帧头和净荷两部分构成。对于TDM业务的信息,直接透传到净荷区域;对于以太网业务的信息,经过解析后,将数据部分映射到净荷区域。

图2-32 GEM帧格式

GEM帧头包括PLI(净荷长度指示码)、Port ID(端口号)、PTI(净荷类型指示码)和HEC(头校验控制)四部分。

(1)PLI:长度标识,共12位,标识帧的长度最大为4 096字节。

(2)PORT ID:用于业务标识。

(3)HEC:用于头部校验。

(4)PTI:净荷类型标识。

(七)GPON帧结构

GPON采用125μs时间长度的帧结构,可以更好地适配TDM业务,同时,继续沿用APON中PLOAM信元的概念传送OAM信息,并加以补充完善。它的净荷中分ATM信元段和GEM通用帧段,以实现业务的综合接入。

因为上行和下行的传输技术不同,所以上下行采用了不同的帧结构。

1.GPON下行帧结构

GPON下行帧由下行物理控制块(PCBd)和净荷部分组成,如图2-33所示。

图2-33 GPON下行帧结构

下行物理控制块可实现帧同步、定位和带宽分配等功能,由多个域组成。OLT以广播方式发送PCBd,每个ONU均接收完整的PCBd信息,并根据其中的信息进行相应操作。

(1)物理同步(Psync)域

物理同步域的固定长度为32字节,编码为0x B6AB31E0,ONU利用Psync来确定下行帧的起始位置。

(2)Ident域

4字节的Ident域的最高位用于指示下行FEC状态,低30位比特为复帧计数器。

(3)PLOAMd域

PLOAMd域携带下行PLOAM消息,用于完成ONU激活、OMCC建立、加密配置、密钥管理和告警通知等PON TC层管理功能。

(4)BIP域

BIP域对前后两帧BIP字段之间的所有字节做奇偶校验,用于误码监测。

(5)下行净荷长度(Plend)域

下行净荷长度域指定了带宽映射的长度。为了保证健壮性,Plend域传送两次。

(6)US BWMap域

上行带宽映射是8字节分配结构的向量数组。数组中的每个条目代表分配给某个特定T-CONT的带宽。具体的US BWMap域结构如图2-34所示。

图2-34 US BWMap域结构

图2-34中的每一个Access就是一个T-CONT。GPON系统对每一个业务承载通道分配一个T-CONT标识Alloc-ID,Alloc-ID用于在TDM上行通道中占用上行时隙;Flags用于指示下次ONU发送上行数据的行为;S-Start、S-Stop用于计算分配的上行时隙。

2.上行帧结构

GPON上行帧结构如图2-35所示,每个上行传输突发由上行物理层开销(PLOu)以及与Alloc-ID对应的一个或多个带宽分配时隙组成。下行帧中的BWMap信息指示了传输突发在帧中的位置范围以及带宽分配时隙在突发中的位置。每个分配时隙由下行帧中BWMap特定的带宽分配结构控制。

图2-35 GPON上行帧结构

(1)PLOu

上行物理层开销主要为了帧定位、帧同步和标明此帧是哪个ONU的数据,PLOu字节在Start Time指针指示的时间点之前发送。

(2)物理层OAM(PLOAM)

物理层OAM消息通道用于OLT和ONU之间承载OAM功能的消息,用于支持PON TC层管理功能,包括ONU激活、OMCC建立、加密配置、密钥管理和告警通知等。PLOAM消息仅在默认的Alloc ID的分配时隙中传输。

(3)上行动态带宽报告(DBRu)

DBRu用于上报T-CONT的状态,给下一次数据传输申请带宽,完成ONU的动态带宽分配。不过DBRu不是每帧都有,只有当BWMap的分配结构中相关Flags置1时,才会发送DBRu域。

(4)净荷域

净荷域可以是数据GEM帧或者ATM信元,也可以是DBA状态报告。净荷长度等于分配时隙长度减去开销长度。

3.上下行帧关系

下行帧的US BWMap字段是OLT发送给每个T-CONT的上行带宽映射,标识了各个T-CONT传送的起止时刻。上下行帧关系如图2-36所示。

图2-36 上下行帧关系

(八)GPON的关键技术

1.测距技术

GPON与EPON一样,上行采用时分多址接入技术,为避免不同ONU上行信号在分光器处发生碰撞,必须采用测距技术。

OLT通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟(Round Trip Delay,RTD),计算出每个ONU的物理距离,然后指定合适的均衡延时参数EqD,保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。Ranging的过程需要OLT开窗,暂停其他ONU的上行发送通道。OLT开窗是通过将BWMap设置为空,即不授权任何时隙来实现的。

2.光模块突发控制技术

因为GPON上行采用时分多址接入技术,所以各个ONU必须在指定的时间内完成光信号的发送,这就要求发送端的发送电路具有快速的开启和关断能力,保证大于10 dB的消光比。

在OLT侧,不同的ONU与OLT路径不同、距离不同、光功率损耗不同,要求OLT采用快速AGC(自动增益控制),动态接收范围大于20 dB。

3.DBA技术

GPON系统采用“SBA(静态带宽分配)+DBA”的方式来实现带宽的有效利用,TDM业务通过SBA分配带宽,以保证其具有高QoS,其他一些业务可以通过DBA来动态分配带宽。

DBA实现的基础就是T-CONT,根据带宽类型〔固定带宽(FB)、保证带宽(AB)、非保证带宽(NAB)、尽力而为(BE)带宽〕定义了五种T-CONT类型,分别是TYPE1、TYPE2、TYPE3、TYPE4和TYPE5。TYPE1是固定带宽模式,TYPE2是保证带宽模式,TYPE3是保证带宽的同时设置最大带宽值模式,TYPE4是仅设定最大带宽值模式,TYPE5是前4种类型的组合。五种T-CONT类型是有竞争关系的:首先,分配FB给TYPE1和TYPE5;其次,分配AB给TYPE2、TYPE3和TYPE5,再次,分配NAB给TYPE3和TYPE5;最后再分配BE带宽给TYPE4和TYPE5。当剩余带宽足够大时,按设定值分配;当剩余带宽不够时,采用RR轮巡方式分配。

DBA的实现是通过OLT内部的DBA模块不断收集DBA报告消息,通过计算后,将结果以BWMap的形式下发给各ONU,各ONU根据该信息在各自的时隙内发送上行突发数据,占用上行带宽,从而保证各ONU根据实际发送数据的流量动态调整上行带宽。

4.AES加密处理

为解决GPON下行信号采用广播方式发送到每个ONU带来的安全性和保密性问题,采用AES128编码运算法对GEM帧中的净荷域进行加密处理。

GPON系统会定期地进行AES密钥交换和更新,提高了线路数据的可靠性。

5.FEC前向纠错编码

GPON系统在传输层中对上行和下行信号都可使用FEC(前向纠错编译码),可降低误码率(可达10-15),避免重传,增加链路预算3～4 dB。但是GPON系统若开启FEC编译码后,系统带宽将下降10%。

6.网络保护方式

GPON系统的保护方式有自动倒换和强制倒换。自动倒换是在检测到系统故障、信号丢失、帧丢失、信号恶化时进行保护;强制倒换是人工进行的有目的的保护倒换。GPON系统具体的保护方式类似于EPON系统。

任务实施

一、任务实施流程

根据本次任务的要求,任务实施流程如图2-37所示。

图2-37 任务实施流程

二、任务实施

(一)比较两种PON技术

通过对光纤接入网专业知识链接的学习,对电信运营商现网组网中常用的EPON和GPON技术特点做比较,并完成表2-2。

表2-2 EPON和GPON技术的特点对比

(二)制订查勘计划

本次任务要查勘FTTX实训基地,查勘前应先制作好查勘记录表,准备好现场查勘需要的工具。

①制作查勘记录表,可以分为总体布局和组网设备查勘两部分内容,参考表2-3和表2-4。

表2-3 FTTX实训基地的总体布局

表2-4 FTTX实训基地的组网设备

②准备查勘工具。准备现场记录用的笔、纸,采集信息用的相机、手机,测试光纤连接用的红光笔等。

(三)现场查勘

参考2-38所示的PON组网图,选择从上行或下行方向进行查勘,完成查勘记录表。同时要求理清设备线缆间的连接关系,准确记录互联设备的名称、接口板卡名称、端口号和线缆类型,绘制草图。

图2-38 PON组网图

(四)使用CAD绘制组网图

根据现场查勘资料和草图,用CAD绘制组网图;分析FTTX实训基地的组网应用类型,并在组网图上标注。

任务成果

(1)完成EPON和GPON技术比较表1张。

(2)完成FTTX实训基地查勘记录表1张。

(3)完成FTTX实训基地组网图1张。

任务思考与习题

一、单选题

1.FTTB与FTTH的不同点在于(　)。

A.OLT的部署　B.分光器的部署

C.ONU的部署　D.分光比的不同

2.EPON标准的上行波长和下行波长分别是(　)。

A.上行1 550 nm/下行1 310 nm　B.上行1 490 nm/下行1 550 nm

C.上行1 490 nm/下行1 310 nm　D.上行1 310 nm/下行1 490 nm

3.在PON技术中,OLT下行采用(　)方式进行数据下发,ONU采用(　)方式进行数据上传。

A.广播、连续发送　B.单播、突发发送

C.广播、突发发送　D.单播、连续发送

4.在常见的ODN产品中,大方头尾纤的标记为(　)、小方头尾纤的标记为(　)、圆头尾纤的标记为(　)。

A.FC、SC、LC　B.LC、FC、SC

C.SC、LC、FC　D.FC、LC、SC

5.GPON目前主流的速率等级是(　)。

A.非对称,上行为622 Mbit/s/下行为1.25 Gbit/s

B.对称,上下行均为1.25 Gbit/s

C.非对称,上行为1.25 Gbit/s/下行为2.5 Gbit/s

D.对称,上下行均为644 Mbit/s

6.EPON封装方式为(　)。

A.GEM　B.以太网帧　C.PPP帧　D.SDH帧

7.ODN一般分为三段,下面哪一个不属于ODN(　)。

A.馈线段　B.配线段　C.入户段　D.业务段

8.FTTH光缆线路的入户引入段使用的皮线光缆,其纤芯规格必须满足ITU-T(　)的标准。

A.G.651　B.G.652　C.G.655　D.G.657

9.在PON系统的组网拓扑中,最常见的拓扑结构是(　)。

A.树型拓扑　B.环型拓扑　C.总线型拓扑　D.混合型拓扑

10.PON系统根据光模块类型不同,支持不同的传输举例,其中最远支持(　)传输距离。

A.10 km　B.15 km　C.20 km　D.25 km

二、简答题

1.OLT在PON系统中的主要功能有哪些?它的上联接口板能提供哪些接口?

2.在PON中,ODN中的分光点可以设置在哪?接入的最大传输距离和什么因素有关?

3.MPCP在EPON系统中起什么作用?

4.GPON系统中T-CONT和GEM-PORT有什么关系?