EPON測試技術(shù)

1 引言

伴隨著寬帶接入技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新興的寬帶接入技術(shù)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。PON技術(shù)是繼DSL技術(shù)和Cable技術(shù)后，又一個理想的接入平臺，PON可以直接提供光業(yè)務(wù)或FTTH業(yè)務(wù)。EPON（以太網(wǎng)+無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本；高帶寬；擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活快速的服務(wù)重組；與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；方便的管理等。EPON的測試與傳統(tǒng)以太網(wǎng)設(shè)備的測試有很大不同，本文著重介紹EPON測試技術(shù)。

2 EPON技術(shù)介紹以及所面臨的測試挑戰(zhàn)

EPON系統(tǒng)由多個光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），一個光線路終端（OLT）和一個或多個分光器組成（見圖1）。在下行方向，OLT所發(fā)送的信號廣播到所有的ONU上。在上行方向，采用TDMA多址接入技術(shù)，多個ONU的上行信息組成一個TDM信息流傳送到OLT。802.3ah修改了以太網(wǎng)幀格式，重新定義Preamble部分，加入時間戳和邏輯鏈路標(biāo)識（LLID）。LLID標(biāo)識PON系統(tǒng)的每一個ONU，LLID在發(fā)現(xiàn)過程中被指定。

圖1 EPON系統(tǒng)組成

2.1 在PON系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

（1）測距

EPON系統(tǒng)中，上行信息傳輸方向上各ONU與OLT之間的物理距離是不相等的。一般的EPON系統(tǒng)規(guī)定ONU到OLT之間的最遠(yuǎn)距離為20km，最近距離為0km。這種距離差將導(dǎo)致時延在0~200us之間變化。如果沒有足夠的隔離間隙，來自不同的ONU信號可能同時到達(dá)OLT的接收端，這將引起上行信號的沖突。沖突將引起大量的誤碼和同步丟失等，造成系統(tǒng)不能正常工作。采用測距的方法，首先測量物理距離，然后把所有ONU都調(diào)整到與OLT相同的邏輯距離處再進(jìn)行TDMA的方法來實現(xiàn)沖突避免。目前，采用的測距方法有擴(kuò)頻法測距、帶外法測距和帶內(nèi)開窗法測距等幾種。例如采用時間標(biāo)簽測距方法，首先測量出各個ONU到OLT的信號環(huán)路延遲時間，然后為每個ONU插入一個特定的均衡時延Td值，使所有ONU在插入Td后的環(huán)路延遲時間（稱為均衡環(huán)路延時值Tequ）都相等，其結(jié)果類似于使每個ONU都移到與OLT相同的邏輯距離處，以后就可以根據(jù)TDMA的技術(shù)正確地發(fā)送幀，而不會有沖突發(fā)生。

（2）發(fā)現(xiàn)過程

OLT發(fā)現(xiàn)PON系統(tǒng)中的ONU是通過定期發(fā)送Gate MPCP消息。收到Gate消息，沒有注冊的ONU會等待一個隨機(jī)的時間（避免多個ONU同時注冊），然后向OLT發(fā)送Register消息。成功注冊后，OLT給ONU分配一個LLID。

（3）Ethernet OAM

ONU向OLT注冊完以后，ONU上的Ethernet OAM開始發(fā)現(xiàn)過程，與OLT建立連接。Ethernet OAM用在ONU/OLT鏈路上，用于發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端錯誤，觸發(fā)遠(yuǎn)端環(huán)回和檢測鏈路質(zhì)量。然而，Ethernet OAM提供支持定制化的OAM PDU，信息單元和時間報告。許多ONU/OLT廠商利用OAM的擴(kuò)展來設(shè)置ONU的特殊功能。典型的應(yīng)用是用擴(kuò)展在ONU內(nèi)的配置帶寬模型控制端用戶的帶寬數(shù)量。這個非標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用是測試的關(guān)鍵，成為ONU和OLT的互通障礙。

（4）下游流量

當(dāng)OLT有流量發(fā)送ONU時，會在流量中攜帶目的ONU的LLID信息。因為PON的廣播特性，OLT發(fā)送的數(shù)據(jù)會廣播到所有的ONU上。我們要特別考慮下游流量傳送視頻業(yè)務(wù)流的情況。由于EPON系統(tǒng)的廣播性，當(dāng)一個用戶定制了視頻節(jié)目，它會廣播到所有的用戶那，這樣非常消耗下游帶寬。OLT通常支持IGMP Snooping，它可以探聽IGMP Join Request消息，把組播數(shù)據(jù)發(fā)送到與這個組相關(guān)的用戶，而不是廣播到所有的用戶，通過這種方式減少流量。

（5）上游流量

在某個時候只有一個ONU可以發(fā)送流量。ONU有多個優(yōu)先級的隊列（每個隊列對應(yīng)一個QoS級別。ONU發(fā)送Report消息給OLT請求發(fā)送機(jī)會，詳細(xì)說明每個隊列的情況。OLT發(fā)Gate消息回應(yīng)ONU，告訴ONU下一次發(fā)送的開始時間和持續(xù)發(fā)送的時間。管理上行流量對OLT要面對很多的問題。OLT必須能夠為所有ONU管理帶寬需求，必須把發(fā)送許可分出優(yōu)先級，根據(jù)隊列的優(yōu)先級和平衡多個 ONU的請求，動態(tài)分配上行帶寬（即DBA算法）。