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1、会计学102EPON原理及相关协议原理及相关协议(xiy)介绍介绍PPT课件课件第一页，共72页。Page 2EPON技术(jsh)背景介绍EPON协议内容简介EPON关键技术(jsh)介绍第1页/共72页第二页，共72页。Page 3Why EPON？n nHD TV、VoD、IPTV、P2P等高带宽应用的出现使基于铜线技术(jsh)的DSL接入网成为带宽瓶颈。n n接入网从上而下的光纤化是不可避免的大趋势。n n光纤接入技术(jsh)中P2MP的PON技术(jsh)最受瞩目n nEPON是目前应用最广、成熟度最高的一种PON技术(jsh)第2页/共72页第三页，共72页。Page 4接入网
2、的光纤化接入网的光纤化接入网的光纤化接入网的光纤化光纤接入网中光纤接入网中P2P vs P2MP 比较比较(bjio)第3页/共72页第四页，共72页。Page 5PON PON 及其网络结构及其网络结构及其网络结构及其网络结构l无源：没有室外有源设备无源：没有室外有源设备l 由有源由有源OLT和和ONT、以及无源、以及无源ODN（光分配网络组成）（光分配网络组成）lODN：由光纤、光分路器（：由光纤、光分路器（Splitter）和其他无源器件组）和其他无源器件组成成l非常低的生命周期费用，无室外有源设备维护费用非常低的生命周期费用，无室外有源设备维护费用l 能够能够(nnggu)很容易承载语
3、音（很容易承载语音（Voice）,视频视频（Video）和数据（）和数据（Data）l相对相对P2P方式的光纤接入，成本低一半左右方式的光纤接入，成本低一半左右ONT1 or 2 fibersup to 32 subscribersup to 20 kmSplitter(s)up to 1:32OLT(in CO)第4页/共72页第五页，共72页。Page 6 PON技技术术(jsh)比较比较Tech.BPONEPONGPONWDM-PONBandwidth/Wave length(Mbps/nm)US155/13101250/13102488/13101251250/-DS622/14901
4、250/14902488/14901251250/-ProtocolLineNRZ/DSSNRZ,8B/10B NRZ/FSSAnyLinkATMEthernetATM/GEMAnyService SupportingDataAAL5Transparent TransferGFPTransparent TransferVoiceTDM/VoIP/AAL2VoIPTDM/VoIPTransparent TransferVideoAAL5-IPTVIPTVGEM-IPTVTransparent TransferTDMAAL1TDM Over IP(future PWE3)GEMTransparen
5、t TransferBandwidth Efficiency稍高稍低高Reach/Splitter20km/1610km/3220km/1610km/3220km/3220km/64Above 20km/32Standard CommitteeITU-T(FSAN)IEEEITU-T(FSAN)-第5页/共72页第六页，共72页。Page 7PONTPONAPON/BPONGPONEPONWDM PON国际标准国际标准(u j bio zhn)ITU-T G.983.xITU-T G.984.xIEEE 802.3ah国际标准国际标准(u j bio zhn)国际标准国际标准(u j bio
6、zhn)国际标准国际标准国际标准国际标准ITU-T G.982国家标准国家标准YD/T 1077-2000国家标准国家标准YD/T 1090-2000国家标准国家标准国家标准国家标准国家标准国家标准PON技术技术标准化状况标准化状况第6页/共72页第七页，共72页。Page 8下行下行(xixng)(xixng)信号：信号：OLTOLT连续广播发送，连续广播发送，ONUONU选择性接收（根据选择性接收（根据LLIDLLID）OLTSplitterONUONTONUPON基本基本(jbn)技术技术下行下行第7页/共72页第八页，共72页。Page 9PONPON基本基本(jbn)(jbn)技技术
7、上行术上行上行上行(shngxng)(shngxng)信号：信号：TDMA TDMA突发发送，采用测距技术保证上行突发发送，采用测距技术保证上行(shngxng)(shngxng)数据不发生冲突数据不发生冲突OLTONTONUONUSplitter第8页/共72页第九页，共72页。Page 10PON基本基本(jbn)技术测距和突发控制技术测距和突发控制无测距及控制有测距及控制OLT根据DBA算法向ONU发布授权时间窗口测量OLT下行发送到上行接收的数据信号环路时延，并据此对ONU授权时间窗口进行延时补偿，从而保证上行数据不会(b hu)发生冲突测距方式：定时自动、初始测距、自动相位补偿第9页
8、/共72页第十页，共72页。Page 11PON基本技术突发发送基本技术突发发送(f sn)和接收和接收n nONUONUn n上行为上行为TDMATDMA方式方式n nOLTOLT指定时隙指定时隙n n有数据时发送，无数据时断开有数据时发送，无数据时断开n nOLTOLTn n多个多个ONUONU数据源数据源n nONUONU距离、功率距离、功率(gngl(gngl)不同不同n n突发接收突发接收n nAGCAGCn n突发技术都时在光模块上实现的突发技术都时在光模块上实现的n n时间要求时间要求n nEPONEPON：OLTOLT恢复时间恢复时间400ns400ns，ONUONU开关时间开
9、关时间512ns512nsn nGPONGPON：OLTOLT恢复时间恢复时间60.8ns60.8ns，ONUONU开关时间开关时间12.8ns12.8ns第10页/共72页第十一页，共72页。Page 12PON基本技术突发基本技术突发(t f)发射发射1.1.快速快速(kui s)(kui s)开启和开启和关断能力关断能力2.2.消光比大（消光比大（10dB10dB）0#ONT0#ONU1#ONU0#ONT连续(linx)模块0#ONU1#ONU突发模块第11页/共72页第十二页，共72页。Page 13快速快速(kui s)AGC(kui s)AGC（光模块）（光模块）(动态范围动态范围
10、 20dB)20dB)快速快速(kui s)(kui s)时钟恢复（时钟恢复（B-CDR SERDES)B-CDR SERDES)有快速有快速(kui s)AGC阈值阈值(y zh)线线0#ONU1#ONU0#ONT无快速无快速AGC恢复出来的数据到达OLT的信号及阈值建立ONT/ONU发出的信号PONPON基本技术突发接收基本技术突发接收基本技术突发接收基本技术突发接收第12页/共72页第十三页，共72页。Page 14EPON基本特征基本特征n n单纤双向，上行单纤双向，上行1310nm1310nm，下行，下行1490nm1490nmn n下行广播发送，选择接收下行广播发送，选择接收n n
11、上行上行TDMTDM方式发送，分享带宽方式发送，分享带宽(di kun)(di kun)n n直接基于以太网包传输，数据业务不需映射或处理，与直接基于以太网包传输，数据业务不需映射或处理，与IPIP网络紧密结合网络紧密结合n nTDMTDM等异质协议数据包需要映射，关键特性能够保证等异质协议数据包需要映射，关键特性能够保证n n传输距离传输距离20 Km20 Km，分支比，分支比1:321:32n nIEEE 802.3ah,2004IEEE 802.3ah,2004年年7 7月定稿月定稿第13页/共72页第十四页，共72页。Page 15n nEPON技术(jsh)背景介绍n nEPON协议
12、内容简介n nEPON关键技术(jsh)介绍第14页/共72页第十五页，共72页。Page 16n nEPON技术(jsh)背景介绍n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术(jsh)介绍EPON协议总体(zngt)介绍多MAC控制简介MPCP协议介绍RS、PCS、PMA子层简介第15页/共72页第十六页，共72页。Page 17EPON协议协议(xiy)简介（一）简介（一）EPON EPON协议由协议由IEEE 802.3ahIEEE 802.3ah定义，主要参考章节如下：定义，主要参考章节如下：56-EPON56-EPON介绍介绍57-OAM57-OAM定义定义60-EPON PMD
13、60-EPON PMD子层定义子层定义64-Multi-Point MAC Control64-Multi-Point MAC Control子层定义子层定义65-EPON65-EPON对于对于RS/PCS/PMARS/PCS/PMA子层的扩展和子层的扩展和FECFEC67-EPON67-EPON系统系统(xt(xt ng)ng)建议建议第16页/共72页第十七页，共72页。Page 18标准的基本标准的基本(jbn)内容内容n n在以太网架构中实现P2MP拓扑结构的机制和控制协议n n多点MAC控制实现在不同的ONU中分配上行资源、在网络(wnglu)中发现和注册ONU、允许DBA调度n n
14、RS子层为EPON扩展了字节定义n nPMD子层定义了EPON兼容器件的指标n nOAM定义了EPON各种告警事件和控制处理第17页/共72页第十八页，共72页。Page 19P2P拓扑下的协议拓扑下的协议(xiy)架构架构第18页/共72页第十九页，共72页。Page 20P2MP拓扑下的协议拓扑下的协议(xiy)架构架构第19页/共72页第二十页，共72页。Page 21n nEPON技术背景(bijng)介绍n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍EPON协议总体介绍(jisho)多MAC控制简介MPCP协议介绍(jisho)RS、PCS、PMA子层简介第20页/共72页第二
15、十一页，共72页。Page 22多点多点多点多点MACMAC控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)多点多点多点多点MACMAC控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)的的的的实现目标实现目标实现目标实现目标n n支持支持P2PEP2PE这种特例这种特例n nOLTOLT支持多个支持多个LLIDLLID和和MACMAC客户端客户端n nONUONU支持单个支持单个LLIDLLIDn n支持单拷贝广播机制支持单拷贝广播机制n n允许动态带宽分配的灵活架构允许动态带宽分配的灵活架构n n使用使用3232位时间戳位时间戳n n使用基于使用基于MACMAC控制的结构控制的结构n n对发现对发现
16、(fxin)(fxin)的设备进行测距以改进网络性的设备进行测距以改进网络性能能n n用持续测距的方式实现对用持续测距的方式实现对RTTRTT补偿补偿第21页/共72页第二十二页，共72页。Page 23多点多点MAC控制控制(kngzh)在在IEEE802.3中的层次中的层次OSI参考模型PHYDLNetworkTSSessionPresentationAPPMAC ClientOAM可选MAC ClientOAM可选MAC ClientOAM可选多点多点MAC控制控制MACMACMACRSPHYGMIIMDI上一层MAC ClientOAM可选多点多点MAC控制控制MACRSPHYGMII
17、MDI上一层OLTONU无源光介质图1-1 多点MAC控制在OSI参考模型中的位置第22页/共72页第二十三页，共72页。Page 24多点多点MAC控制控制(kngzh)在在IEEE802.3中的层次中的层次n n代替了代替了MACMAC控制子层的位置，位于控制子层的位置，位于DLLDLL的底层，支持多个客户和其的底层，支持多个客户和其他的他的MACMAC控制功能控制功能n n通过特定的协议实现实时控制多个通过特定的协议实现实时控制多个MACMAC的机制，并实现对的机制，并实现对MACMAC子层子层的操作的操作n nMPCPMPCP是一种管理是一种管理P2MP P2MP 的协议。目前还没有制
18、定管理的协议。目前还没有制定管理P2MPP2MP的标准的标准n n多个多个MACMAC共用一个物理层。每一个独立的共用一个物理层。每一个独立的MACMAC给给OLTOLT和和ONUONU提供提供P2PE,P2PE,附加的一个附加的一个MACMAC提供提供SCBSCB功能功能n nONUONU的的RSRS层完成了帧过滤，所以层完成了帧过滤，所以(su(su y y)只要一个只要一个MACMACn nEPONEPON终端在注册过程中分配的终端在注册过程中分配的LLIDLLID唯一标识了唯一标识了MACMAC第23页/共72页第二十四页，共72页。Page 25n nEPON技术背景(bijng)介
19、绍n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍EPON协议(xiy)总体介绍多MAC控制简介MPCP协议(xiy)介绍RS、PCS、PMA子层简介第24页/共72页第二十五页，共72页。Page 26MPCP发现发现(fxin)处理处理n n发现处理(chl)n n报告处理(chl)n n门限处理(chl)n nMPCPDU的结构和编码第25页/共72页第二十六页，共72页。Page 27MPCP发现发现(fxin)处理处理n n发现处理为新添加的的或离线的发现处理为新添加的的或离线的ONUONU提供提供PONPON接入。接入。n n发现处理的过程发现处理的过程n nOLTOLT广播一
20、个发现广播一个发现GATEGATE消息，该消息包括开始时间和发现时间窗的长度消息，该消息包括开始时间和发现时间窗的长度n n未注册未注册ONUONU等待一个随机时间后发送等待一个随机时间后发送REGISTER_REQREGISTER_REQ消息，消息，ONUONU采用竞争算采用竞争算法和测量来避免碰撞。法和测量来避免碰撞。REGISTER_REQREGISTER_REQ中包括中包括ONUONU的的MACMAC地址和最大等待时地址和最大等待时间。间。n nOLTOLT接收到一个可用的接收到一个可用的REGISTER_REQREGISTER_REQ消息后，注册该消息后，注册该ONUONU，分配，分
21、配(fnpi)(fnpi)一一个个LLIDLLID并绑定正确的并绑定正确的MACMAC地址到地址到LLIDLLID上。上。n nOLTOLT发送发送RegisterRegister消息消息(包括包括ONUONU的的LLIDLLID和和OLTOLT的同步时间的同步时间)到到ONUONU。OLTOLT现在现在可以发送标准的可以发送标准的GATEGATE消息允许消息允许ONUONU发送发送REGISTER_ACKREGISTER_ACK消息。消息。n n发现处理完成，发现处理完成，OLTOLT和已注册的和已注册的ONUONU开始正常的通讯开始正常的通讯n n整个发现处理的消息流程如下页图示：整个发现
22、处理的消息流程如下页图示：第26页/共72页第二十七页，共72页。Page 28MPCP发现发现(fxin)处理处理OLTONU发现握手(w shu)操作完成发现时间(shjin)窗口随机延迟时间开始GATEREGISTER_REQREGISTERGATEREGISTER_ACK广播通道单播通道图1-11 发现处理的握手消息流程第27页/共72页第二十八页，共72页。Page 29n n在在DiscoveryDiscovery过程中，过程中，OLTOLT下发下发RegisterRegister消息给消息给ONUONU，消息包含，消息包含OLTOLT的一个的一个TimeStampTimeStam
23、p。ONUONU收到此收到此消息后，将一个内部的消息后，将一个内部的3232位计数器初始化为这个位计数器初始化为这个TimeStampTimeStamp的值。的值。n n这样，这样，ONUONU和和OLTOLT就取得了时间同步。实际上，就取得了时间同步。实际上，我们可以发现，我们可以发现，ONUONU的计数器时间比的计数器时间比OLTOLT慢慢慢了慢了RTT/2RTT/2的时间。的时间。n n此后此后OLTOLT发出的所有发出的所有GateGate消息中的消息中的StartTimeStartTime就是就是基于这个同步时间的偏移。基于这个同步时间的偏移。n n可以想像，可以想像，GateGat
24、e消息中的消息中的StartTimeStartTime也会针对也会针对RTTRTT作相应补偿作相应补偿(b(b chng)chng)和调整。和调整。MPCP发现发现(fxin)处理处理第28页/共72页第二十九页，共72页。Page 30MPCP报告报告(bogo)处理处理n n发现(fxin)处理n n报告处理n n门限处理n nMPCPDU的结构和编码第29页/共72页第三十页，共72页。Page 31MPCP报告报告(bogo)处理处理n n报告(bogo)处理负责对网络中报告(bogo)的产生和终止进行排队。报告(bogo)有较高层产生，通过MAC控制的客户端送入MAC控制子层。状态报
25、告(bogo)用于带宽需求和OLT的watchdog时钟。n n即使没有带宽需求，也需要周期性地产生报告(bogo)。n n报告(bogo)处理功能模块和它的MPCP协议被设计成与802.1P桥接第30页/共72页第三十一页，共72页。Page 32MPCPReport报文格式报文格式第31页/共72页第三十二页，共72页。Page 33MPCP门限门限(mnxin)处理处理n n发现处理n n报告处理n n门限处理n nMPCPDU的结构(jigu)和编码第32页/共72页第三十三页，共72页。Page 34MPCP门限门限(mnxin)处理处理n n多点MAC控制的关键概念是公平裁决多个O
26、NU进行传输的能力。n nOLT通过许可分配的方式控制ONU的传输n nONU通过GATE消息设置传输窗口n n产生周期性的许可(发送GATE消息)以防止watchdog超时n nONU注册以后(yhu)，如果设置了Discovery标志，则忽略所有的GATE消息第33页/共72页第三十四页，共72页。Page 35MPCPGate消息消息(xio xi)报文报文格式格式第34页/共72页第三十五页，共72页。Page 36MPCP MPCPDU的结构的结构(jigu)和编码和编码n n发现(fxin)处理n n报告处理n n门限处理n nMPCPDU的结构和编码第35页/共72页第三十六页，
27、共72页。Page 37MPCP MPCPDU的结构的结构(jigu)和编码和编码n nMPCP PDUMPCP PDU是是IEEE802.3IEEE802.3的基本帧。的基本帧。n nDA:MPCPDUDA:MPCPDU的的DADA是是MACMAC控制的广播地址或者控制的广播地址或者(huzh)MPCPDU(huzh)MPCPDU定义的独立定义的独立MACMAC地址地址n nSA:SA:与与MPCPDUMPCPDU相关的独立的相关的独立的MACMAC地址地址n nLength/Type:MPCPDULength/Type:MPCPDU携带携带MAC_Control_TypeMAC_Contr
28、ol_Type字段，字段，按按TypeType编码编码n nOpcode:MPCPDUOpcode:MPCPDU封装的封装的OpcodeOpcode标识标识n nTimestamp:MPCPDUTimestamp:MPCPDU在传输时的在传输时的localTimelocalTime的内容的内容n nData/Reserved/PAD:Data/Reserved/PAD:这这4040个八位元是个八位元是MPCPDUMPCPDU的有的有效载荷。如果没有内容，则在传输式用效载荷。如果没有内容，则在传输式用0 0填充，接填充，接收时忽略收时忽略n nFCS:Frame Check SequenceFC
29、S:Frame Check Sequence。通常由下一层的。通常由下一层的MACMAC产生产生n nRSRS层生成合适的层生成合适的LLIDLLID第36页/共72页第三十七页，共72页。Page 38MPCPPDU帧结构帧结构(jigu)n nMPCPMPCP帧结构帧结构(jigu)(jigu)第37页/共72页第三十八页，共72页。Page 39MPCP消息消息(xio xi)类型类型Code域域第38页/共72页第三十九页，共72页。Page 40MPCP 消息消息(xio xi)结构结构n nGateGate消息包括最多消息包括最多4 4个授权窗口的个授权窗口的Start TimeS
30、tart Time和和LengthLength等。等。n nReportReport消息包括消息包括ONUONU多个队列的长度。多个队列的长度。n nRegister_REQRegister_REQ消息包括消息包括RegisterRegister和和DeregisterDeregister请求请求n nRegisterRegister消息包括消息包括OLTOLT对对ONUONU注册请求的响应：注册请求的响应：ACKACK或或NACKNACK，以及分配，以及分配(fnpi)(fnpi)的的LLIDLLIDn nRegister_ACKRegister_ACK消息包括消息包括ONUONU的响应的响
31、应n n n n其他消息格式和细节描述请参考协议文本其他消息格式和细节描述请参考协议文本64.3.664.3.6章节章节第39页/共72页第四十页，共72页。Page 41n nEPON技术背景介绍(jisho)n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍(jisho)EPON协议(xiy)总体介绍多MAC控制简介MPCP协议(xiy)介绍RS、PCS、PMA子层简介第40页/共72页第四十一页，共72页。Page 42RS子层定义子层定义(dngy)了了LLID第41页/共72页第四十二页，共72页。Page 43LLID域内详细域内详细(xingx)定义定义第42页/共72页第四十
32、三页，共72页。Page 44对对PCS/PMA的扩展的扩展(kuzhn)n nPCS的扩展，用于数据检测和前向错误(cuw)校正n n扩展后的PCS支持P2MP的突发工作模式第43页/共72页第四十四页，共72页。Page 45PCS子层扩展子层扩展(kuzhn)定义了定义了FEC第44页/共72页第四十五页，共72页。Page 46FEC时域图示时域图示第45页/共72页第四十六页，共72页。Page 47EPON原理自动原理自动(zdng)发现和测距发现和测距n n自动发现是少量的，尽量不占用有效带宽自动发现是少量的，尽量不占用有效带宽n n何时启动何时启动n n可以静态设置可以静态设置
33、DiscoveryDiscovery操作频率操作频率n n可以按照可以按照DBADBA算法指定算法指定n n多个多个ONUONU避免注册冲突避免注册冲突n nONUONU采用随机算法，保证采用随机算法，保证ONUONU尽量在不同的时刻尽量在不同的时刻响应，提高成功率。响应，提高成功率。n n随机延迟法：随机延迟法：ONUONU自行延时一段时间自行延时一段时间n n随机跳过窗口：随机跳过窗口：ONUONU自行决定是否响应自行决定是否响应n nOLTOLT广播广播DiscoveryDiscovery窗口窗口n n按照最大窗口：按照最大窗口：20km20kmn n按照软件按照软件(ru(ru n j
34、in)n jin)设置的最大窗口参数设置的最大窗口参数第46页/共72页第四十七页，共72页。Page 48n nEPON技术背景介绍(jisho)n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍(jisho)ONU自动发现和测距DBA技术介绍EPON传送(chun sn)效率分析QoS和组播简单分析第47页/共72页第四十八页，共72页。Page 49EPON原理原理 ONU自动自动(zdng)发现发现n n自动自动(zdng)(zdng)发现发现n n不必等序列号登记不必等序列号登记n n认证以后才使能数据通路认证以后才使能数据通路n n软件可设置该操作的频率软件可设置该操作的频率n
35、nOLTOLT定时分配定时分配discoverydiscovery时隙时隙n nOLTOLT发出发出GATEGATEn nCDRCDR、AGCAGCn nONUONU立即响应立即响应Register_REQRegister_REQn nMACMAC地址地址n n光光ON/OFFON/OFF时间时间n n待定的授权数待定的授权数n nOLTOLT接收接收REQREQn n校验校验ONUONU数据有效性数据有效性n n交给交给OLTOLT处理器鉴定处理器鉴定n n分配分配LLIDLLIDn n计算计算RTTRTTn nOLTOLT再次确认，再次确认，ONUONU响应确认响应确认n n若不成功，则下
36、次再进行发现。若不成功，则下次再进行发现。第48页/共72页第四十九页，共72页。Page 50EPON原理原理(yunl)为什么要测为什么要测距和动态测距距和动态测距n n各个各个ONUONU到到OLTOLT传输时延变化传输时延变化n n物理距离物理距离n n环境温度的变化环境温度的变化n n光电器件的老化等因素光电器件的老化等因素n n在在ONUONU的注册阶段的注册阶段n n进行静态测距进行静态测距n n补偿由物理距离差异造成的时延补偿由物理距离差异造成的时延n n通信过程中通信过程中n n实时进行动态精测实时进行动态精测n n校正环境温度变化和器件老化等因素引起校正环境温度变化和器件老
37、化等因素引起(y(y nqnq)的时延的时延漂移漂移 第49页/共72页第五十页，共72页。Page 51EPON原理原理(yunl)测距的实测距的实现现n n补偿因补偿因ONUONU距离不同而产生的时延差异：距离不同而产生的时延差异：RTTRTT（Round Trip TimeRound Trip Time）n n在注册过程中，在注册过程中，ONUONU对新加入的对新加入的ONUONU启动测距过程启动测距过程n nOLTOLT使用使用RTTRTT来调整每个来调整每个ONUONU的授权时间的授权时间n nOLTOLT也可以在任何收到也可以在任何收到MPCP PDUMPCP PDU的时候启动测距
38、功能。的时候启动测距功能。n n测距精度测距精度3.23.2米米n n使用注册冲突避让：使用注册冲突避让：n n在在EPONEPON系统中，解决系统中，解决(jiju)ONU(jiju)ONU的注册冲突的方案有两种：随机的注册冲突的方案有两种：随机延迟时间法和随机跳过开窗法。延迟时间法和随机跳过开窗法。RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2RTT=(T3-T1)-(T2-T1)=T3-T2第50页/共72页第五十一页，共72页。Page 52n nEPON技术背景(bijng)介绍n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍ONU自动(zdng)发现和测距DBA技术介绍EP
39、ON传送效率分析QoS和组播简单分析第51页/共72页第五十二页，共72页。Page 53DBA的概述(i sh)（1）作用作用：根据根据ONU/ONT上行突发流量需要，通过在上行突发流量需要，通过在ONU/ONT之间动态调整带宽提高了之间动态调整带宽提高了PON上行带宽的有效性。上行带宽的有效性。意义：意义：采用传统的静态带宽分配，一般的信道利用率只有采用传统的静态带宽分配，一般的信道利用率只有40%左右左右(zuyu)；而采用动态带宽分配后，信道利用率可以达到；而采用动态带宽分配后，信道利用率可以达到80%因为有更有效的带宽可用，网络管理者可以在因为有更有效的带宽可用，网络管理者可以在PO
40、N中增加更多用户中增加更多用户 用户可以享受更好的服务，比如可以更好的运行那些具有上行突发的业务用户可以享受更好的服务，比如可以更好的运行那些具有上行突发的业务第52页/共72页第五十三页，共72页。Page 54两种实现方法 ：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，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。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
41、型(lixng)业务的能力更好，带宽利用率更高，但实现较为复杂。DBA的概述(i sh)（2）第53页/共72页第五十四页，共72页。Page 55DBA基本概念v SLA server level agreement 服务等级协议v 授权实体 有权分配授权的时间间隙，可以是单个ONU，也可以对应于特定的服务或者(huzh)设备 v LLID 逻辑链路标识EPON采用的授权实体为LLID，并且一个(y)ONU只有一个(y)LLID，所以也可以说授权实体是单个ONU；第54页/共72页第五十五页，共72页。Page 56DBA的性能的性能(xngnng)评价评价n n响应时间响应时间n n等待带
42、宽分配等待带宽分配(fnpi)(fnpi)的时间的时间n n恢复时间恢复时间n n公平性公平性n n粒度粒度n n业务优先级业务优先级n n保证带宽保证带宽n n最大带宽最大带宽n n公平分配公平分配(fnpi)(fnpi)第55页/共72页第五十六页，共72页。Page 57DBA对用户(yngh)提供什么？DBA对用户提供 SLA定义，实现用户带宽调整：最小保证(bozhng)带宽（MIN）最大带宽（MAX）服务优先级（Clase）请求服务时延（DELAY）CBR（constant-bit-rate）服务（类似 TDM）在DBA算法中CLASS用来决定一个授权实体的调度级别，例如高优先级实
43、体将获得所有请求的分配，而低优先级类实体将只得到(d do)它们请求的某些片段，根据CLASS可以区分授权实体获得的授权多少这在上行带宽拥塞时非常重要！SLA管理管理第56页/共72页第五十七页，共72页。Page 58大多数的DBA算法(sun f)都依赖于一个循环或者伪循环的过程 ，这样一个循环定义为授权周期，或 Cycle，如下示意图所示：实际操作：实际操作：DBA算法(sun f)实现第57页/共72页第五十八页，共72页。Page 59n nEPON技术背景(bijng)介绍n nEPON协议内容简介n nEPON关键技术介绍ONU自动发现和测距DBA技术介绍EPON传送效率分析(f
44、nx)QoS和组播简单分析(fnx)第58页/共72页第五十九页，共72页。Page 60EPON效率影响因素：光电开销碎包损失(snsh)协议报文开销EPON 效率(xio l)分析第59页/共72页第六十页，共72页。Page 61EPON 效率(xio l)分析 光电开销EPON上行(shngxng)时域图示：第60页/共72页第六十一页，共72页。Page 62更详细(xingx)的图示：EPON 效率(xio l)分析 光电开销第61页/共72页第六十二页，共72页。Page 63n n在Grant消息中，OLT会向ONU发布Grant窗口的一个SyncTime，这个事件就包括了OL
45、T端的 AGC+CDR+ByteAlign。在这段时间内，ONU只能在线上发Idle符号。n nLaserOn和LaseOff时间参数，ONU是知道(zh do)自身参数的值，不必OLT下发。EPON 效率(xio l)分析 光电开销第62页/共72页第六十三页，共72页。Page 64n n当前一些参数的典型值：当前一些参数的典型值：n nLaserOn/LaserOff ONULaserOn/LaserOff ONU光模块的手册值小于光模块的手册值小于16ns16nsn nAGCAGC，OLTOLT光模块的手册值为光模块的手册值为400ns400ns左右左右n nCDRCDR，使用普通，使
46、用普通SERDESSERDES，手册值为，手册值为400ns400nsn n按上述计算，按上述计算，ONUONU每次上行传输的开销为每次上行传输的开销为n n16*2+400+400=832ns16*2+400+400=832nsn n未来光模块和未来光模块和SERDESSERDES器件升级，这个器件升级，这个(zh ge)(zh ge)开销开销可降低到约可降低到约 400ns,400ns,甚至更低！甚至更低！如果按DBA调度Cycle为1ms计算，每个 Cycle内32个ONU各得到(d do)一次授权窗口。整个系统上行效率损失为(400ns*32)/1ms=1.5%，开销带宽为 15M左右
47、EPON 效率(xio l)分析 光电开销第63页/共72页第六十四页，共72页。Page 65n n如下图所示，红色如下图所示，红色IdleIdle区间由于长度不足以传送第区间由于长度不足以传送第5 5个包，所个包，所以这段时间被浪费，也就造成了碎包损失。以这段时间被浪费，也就造成了碎包损失。n n碎包损失和包长、流量模型等有关。按照我们碎包损失和包长、流量模型等有关。按照我们(w(w men)men)的测的测试结果，碎包损失（试结果，碎包损失（32ONU32ONU）在）在30M30M到到160Mbps160Mbps之间。之间。n n随着随着ONUONU数目的增多或减少，碎包损失也会增加或减
48、弱。数目的增多或减少，碎包损失也会增加或减弱。EPON 效率(xio l)分析 碎包损失光电开销光电开销ReportIdle5th Packet4 Packets净荷净荷 1234一次一次Grant/Gate窗口窗口,长度为Gate中的LengthGate消息中的消息中的StartTime第64页/共72页第六十五页，共72页。Page 66EPON 效率(xio l)分析 协议报文开销（一）EPON网络的上下行通道首先要承载 MPCP协议报文，其次协议标准 OAM报文也应该被优先处理。通常 EPON MAC芯片会把协议报文列为最高优先级，在带宽拥塞的情况下，所有业务数据报文在协议报文之前被丢
49、弃。因此协议报文的流量称为系统(xtng)中的一个基本开销。MPCP协议报文因为需要及时响应 ONU的带宽请求，在系统出现的次数非常(fichng)频繁，形成了主要的带宽开销。OAM协议属于Slow Protocol，占用带宽较小，基本可以忽略不计。第65页/共72页第六十六页，共72页。Page 67EPON 效率分析 协议(xiy)报文开销（二）由于MPCP协议报文，诸如 Gate、Report等的发生频率和 DBA算法紧密相关，无法准确衡量计算。我们实际测试的数据基本如下：下行方向：每个 ONU的MPCP协议报文占用带宽 1.5Mbps左右，32个ONU总共占用带宽 45M左右。即，下行
50、方向 32个ONU时的吞吐率在 955M左右，1个ONU吞吐率可以达到(d do)99%以上。上行方向：每个 ONU的MPCP协议报文占用带宽 600-1000Kbps 左右，32个ONU总共占用带宽 20Mbps左右。第66页/共72页第六十七页，共72页。Page 68EPON 效率分析(fnx)总结综上所述，当前综上所述，当前EPONEPON传输效率传输效率(xio l(xio l)如下：如下：下行方向：每个下行方向：每个ONUONU开销带宽开销带宽1.5Mbps1.5Mbps左右，左右，3232个个ONUONU下行下行吞吐率为吞吐率为950M950M左右。左右。上行方向：上行方向：32