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摘要：簡(jiǎn)要介紹了EPON的一些關(guān)鍵技術(shù)，包括測(cè)距，ONU的自動(dòng)加入，上行信道接入等技術(shù)，詳細(xì)介紹了EPON測(cè)試方法和IXIA公司測(cè)試解決方案。
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(gè)理想的接入平臺(tái)，PON可以直接提供光業(yè)務(wù)或FTTH業(yè)務(wù)。EPON（以太網(wǎng)+無(wú)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(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)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(shí)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(diǎn)：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(cè)試與傳統(tǒng)以太網(wǎng)設(shè)備的測(cè)試有很大不同，本文著重介紹EPON測(cè)試技術(shù)。
2 EPON技術(shù)介紹以及所面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)
EPON系統(tǒng)由多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），一個(gè)光線路終端（OLT）和一個(gè)或多個(gè)分光器組成（見(jiàn)圖1）。在下行方向，OLT所發(fā)送的信號(hào)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(gè)ONU的上行信息組成一個(gè)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(shí)間戳和邏輯鏈路標(biāo)識(shí)（LLID）。LLID標(biāo)識(shí)PON系統(tǒng)的每一個(gè)ONU，LLID在發(fā)現(xiàn)過(guò)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(cè)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(shí)延在0~200us之間變化。如果沒(méi)有足夠的隔離間隙，來(lái)自不同的ONU信號(hào)可能同時(shí)到達(dá)OLT的接收端，這將引起上行信號(hào)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(cè)距的方法，首先測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)沖突避免。目前，采用的測(cè)距方法有擴(kuò)頻法測(cè)距、帶外法測(cè)距和帶內(nèi)開(kāi)窗法測(cè)距等幾種。例如采用時(shí)間標(biāo)簽測(cè)距方法，首先測(cè)量出各個(gè)ONU到OLT的信號(hào)環(huán)路延遲時(shí)間，然后為每個(gè)ONU插入一個(gè)特定的均衡時(shí)延Td值，使所有ONU在插入Td后的環(huán)路延遲時(shí)間（稱為均衡環(huán)路延時(shí)值Tequ）都相等，其結(jié)果類似于使每個(gè)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(huì)有沖突發(fā)生。
（2）發(fā)現(xiàn)過(guò)程
OLT發(fā)現(xiàn)PON系統(tǒng)中的ONU是通過(guò)定期發(fā)送Gate MPCP消息。收到Gate消息，沒(méi)有注冊(cè)的ONU會(huì)等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間（避免多個(gè)ONU同時(shí)注冊(cè)），然后向OLT發(fā)送Register消息。成功注冊(cè)后，OLT給ONU分配一個(gè)LLID。
（3）Ethernet OAM
ONU向OLT注冊(cè)完以后，ONU上的Ethernet OAM開(kāi)始發(fā)現(xiàn)過(guò)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(cuò)誤，觸發(fā)遠(yuǎn)端環(huán)回和檢測(cè)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(shí)間報(bào)告。許多ONU/OLT廠商利用OAM的擴(kuò)展來(lái)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(gè)非標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用是測(cè)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(shí)，會(huì)在流量中攜帶目的ONU的LLID信息。因?yàn)镻ON的廣播特性，OLT發(fā)送的數(shù)據(jù)會(huì)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(gè)用戶定制了視頻節(jié)目，它會(huì)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(tīng)I(yíng)GMP Join Request消息，把組播數(shù)據(jù)發(fā)送到與這個(gè)組相關(guān)的用戶，而不是廣播到所有的用戶，通過(guò)這種方式減少流量。
（5）上游流量
在某個(gè)時(shí)候只有一個(gè)ONU可以發(fā)送流量。ONU有多個(gè)優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列（每個(gè)隊(duì)列對(duì)應(yīng)一個(gè)QoS級(jí)別。ONU發(fā)送Report消息給OLT請(qǐng)求發(fā)送機(jī)會(huì)，詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)隊(duì)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(kāi)始時(shí)間和持續(xù)發(fā)送的時(shí)間。管理上行流量對(duì)OLT要面對(duì)很多的問(wèn)題。OLT必須能夠?yàn)樗蠴NU管理帶寬需求，必須把發(fā)送許可分出優(yōu)先級(jí)，根據(jù)隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)和平衡多個(gè)ONU的請(qǐng)求，動(dòng)態(tài)分配上行帶寬（即DBA算法）。
2.2 針對(duì)EPON系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，EPON系統(tǒng)面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)
（1）針對(duì)EPON系統(tǒng)的規(guī)�？紤]
盡管IEEE802.3ah沒(méi)有定義在一個(gè)EPON系統(tǒng)里的最大數(shù)，一個(gè)EPON系統(tǒng)支持的最大數(shù)是從16~128。每個(gè)ONU加入到EPON系統(tǒng)都需要一個(gè)MPCP會(huì)話和OAM會(huì)話。當(dāng)隨著更多的站點(diǎn)加入到EPON，系統(tǒng)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增大。例如，每個(gè)ONU都需要重新發(fā)現(xiàn)過(guò)程，登錄過(guò)程和啟動(dòng)OAM會(huì)話。因此，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)的時(shí)間會(huì)隨ONU的數(shù)量增加。
（2）設(shè)備的互通問(wèn)題
對(duì)于設(shè)備的互通主要考慮以下幾個(gè)方面：
●不同廠家所提供的動(dòng)態(tài)帶寬算法（DBA）有所不同。
●一些廠家利用OAM的“Organization Specific Elements”設(shè)定特定行為。
●MPCP協(xié)議的開(kāi)發(fā)是否完全一致。
●不同廠家所開(kāi)發(fā)的測(cè)距方法和時(shí)鐘的處理是否一致。
（3）EPON系統(tǒng)傳送三重播放業(yè)務(wù)存在的隱患
由于EPON的傳輸特性，在傳送三重播放業(yè)務(wù)時(shí)也會(huì)引入一些隱患：
●下行浪費(fèi)大量帶寬：EPON系統(tǒng)在下行是用廣播式的傳送方式：每個(gè)ONU都會(huì)收到大量的發(fā)向其它ONU的流量，浪費(fèi)了大量的下行帶寬。
●上行延遲比較大：ONU在向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須等待由OLT分配的傳送機(jī)會(huì)，因此ONU必須緩存大量的上行流量，這將產(chǎn)生延遲、抖動(dòng)和包丟失。
3 EPON測(cè)試技術(shù)
對(duì)EPON的測(cè)試主要包括互通性測(cè)試、協(xié)議測(cè)試、系統(tǒng)傳輸性能測(cè)試、業(yè)務(wù)和功能驗(yàn)證等幾個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試拓?fù)鋱D如圖2所示。IXIA公司的IxN2X產(chǎn)品提供專用的EPON測(cè)試卡，提供EPON測(cè)試接口，可以捕獲和分析MPCP和OAM協(xié)議，可以發(fā)送EPON流量，提供自動(dòng)測(cè)試程序，可以幫助用戶測(cè)試DBA算法。
圖2 EPON系統(tǒng)測(cè)試拓?fù)鋱D
