EPON與CATV網(wǎng)融合的相關(guān)技術(shù)

會計學1EPON與CATV網(wǎng)融合的相關(guān)技術(shù)前言以太無源光網(wǎng)（EPON）作為新一代的寬帶接入網(wǎng)正在亞洲和世界各國迅速普及。它本質(zhì)上是一種時分多路基帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)網(wǎng)，承載著IP數(shù)據(jù)包，自然就能夠承載封裝在IP包中的各種業(yè)務(wù)：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)游戲、電子商務(wù)、企業(yè)和住宅樓的數(shù)字監(jiān)控、會議電視、IPTV、VoIP及通過TDMoverEPON的普通電話等等。第1頁/共61頁光纖同軸混合網(wǎng)（HFC）是迄今有線電視的主要傳輸媒介，它本質(zhì)上是一種頻分多路射頻傳輸?shù)膹V播電視網(wǎng)，承載著模擬電視和數(shù)字電視業(yè)務(wù)。具有頻帶寬闊、傳輸容量大和模數(shù)兼容的特點。HFC網(wǎng)的光纖部分在技術(shù)上屬于副載波復用（SCM）光纖傳輸系統(tǒng)，射頻副載波不能與基帶數(shù)據(jù)直接疊加，但通過波分復用方式廣播電視射頻信號可以與EPON數(shù)據(jù)兼容在同一根光纖中傳輸，這是EPON與CATV網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)。第2頁/共61頁HFC網(wǎng)的光纖部分在結(jié)構(gòu)上采用一點到多點的網(wǎng)絡(luò)拓撲。這種網(wǎng)絡(luò)拓撲，無論星形、樹形或環(huán)形都自然地與EPON的需求相同。因此只要恰當?shù)剡M行設(shè)計，同一個光纖分配網(wǎng)（ODN）既可以為EPON所用，又可以為HFC所用。這樣，EPON與CATV網(wǎng)可以融合在一張光纖網(wǎng)上，兼容IP業(yè)務(wù)和廣播電視業(yè)務(wù)，結(jié)合起來又支持交互式的電視業(yè)務(wù)。這種物理媒介與業(yè)務(wù)內(nèi)容的融合將大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資，因此是“三網(wǎng)融合”在接入網(wǎng)區(qū)段的最好形式。第3頁/共61頁EPON與HFC網(wǎng)的融合第4頁/共61頁EPON與HFC網(wǎng)的融合涉及如下五個問題：

波長配置；FTTB條件下的CATV技術(shù)指標；數(shù)據(jù)通道與CATV通道的相互串擾及解決辦法；EPON與HFC網(wǎng)共用的光纖分配網(wǎng)的設(shè)計方法。

EPON與HFC網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理本文將對上述問題進行全面的闡述，然后提出適合廣電應(yīng)用的關(guān)于EPON測試評估與標準的建議。第5頁/共61頁一、網(wǎng)絡(luò)融合環(huán)境中的波長配置光纖接入網(wǎng)的波長配置問題是一個關(guān)系網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、性能和生命期的戰(zhàn)略問題。電話、電視、數(shù)據(jù)三網(wǎng)融合已成世界潮流，我國的十一五計劃和國家中長期科技規(guī)劃也把“三網(wǎng)融合”作為社會發(fā)展的一個目標。在工業(yè)先進國家，如美國、法國、英國、德國等，關(guān)于電信與廣播電視部門業(yè)務(wù)相互準入的法制環(huán)境已開始形成，因此三網(wǎng)融合進入了實施階段。在這樣的背景下，歐洲和美國在制定用于FTTx的光纖接入網(wǎng)的波長配置時已經(jīng)考慮了IP業(yè)務(wù)與CATV業(yè)務(wù)的融合問題。第6頁/共61頁2001年國際電信聯(lián)盟在制定BPON標準（ITU-TG.983.3）時決定了這樣的波長安排：BPON的下行（從OLT到ONU）數(shù)據(jù)波長是1490nm，而上行（從ONU到OLT）數(shù)據(jù)波長是1310nm。下行數(shù)據(jù)傳輸采用1490nm波長是一種特意的安排，為的是使系統(tǒng)能夠兼容承載增值業(yè)務(wù)的第三波長1550nm，這個增值業(yè)務(wù)首要的就是指射頻電視業(yè)務(wù)。這個波長安排為后來制定的GPON標準（ITU－TG.984.x）所采用。2004年制定完成的IEEE802.3ah以太接入網(wǎng)（EAN）標準對EPON的波長安排，也完全采用了ITU-TG.983.3的波長安排。第7頁/共61頁

2006年建立的IEEE802.3av10GEPON工作組經(jīng)過多次反復討論和爭論，于2007年11月決定了10G/1G兼容EPON的波長配置如圖所示。

1G數(shù)據(jù)下行

1490±10nm10G數(shù)據(jù)下行

1577±3nm;1590±10nm1G,10G數(shù)據(jù)上行

1310±50nm，1270±10nm射頻電視下行1555±5nm第8頁/共61頁上述波長安排首先是反映了國際信息產(chǎn)業(yè)界和網(wǎng)絡(luò)營運商對射頻電視在接入網(wǎng)中傳輸?shù)谋匾缘恼J同。其次，予留給射頻電視廣播的波長為什么必須是1550nm，而不是1310nm呢？無論BPON、GPON、EPON、10GEPON，上行數(shù)據(jù)傳輸必須采用1310nm波長，這是為了利用價廉的FP激光器或VCSEL（垂直腔表面輻射激光器）以控制ONU的成本。ONU被安置在用戶大樓（FTTB）或家庭(FTTH)，數(shù)量眾多，低的光源價格是PON能夠普及的關(guān)鍵因素。第9頁/共61頁既然1310nm波段已經(jīng)被PON的上行光路占領(lǐng)，要實行單纖雙向，就必須給射頻電視廣播安排別的波長，否則無法進行網(wǎng)絡(luò)融合。幸好，CATV光纖傳輸?shù)牟ㄩL本來就有1550nm。在這個波長所處的C波段（1530－1565nm），不但鈮酸鋰外調(diào)制光發(fā)送機噪聲低、非線性失真小，而且有摻鉺光纖放大器放大光功率，加上光纖損耗最低，所以1550nmCATV光纖傳輸系統(tǒng)在性能價格比上大大超越傳統(tǒng)的1310nmCATV光纖傳輸系統(tǒng)，可以用來疊加在EPON之上，實現(xiàn)廣播電視業(yè)務(wù)與IP業(yè)務(wù)的融合。第10頁/共61頁在我國有線電視界，1550nmCATV光纖傳輸系統(tǒng)已被公認為適于用作城域網(wǎng)分前端間的連接和市—縣—鄉(xiāng)長距離聯(lián)網(wǎng)，但是對于1550nmCATV光纖傳輸系統(tǒng)用于接入網(wǎng)尚存在異議，其核心思路是認為在分前端以下采用眾多的1310nm激光器，可以提供巨大的帶寬用于發(fā)展視頻點播?，F(xiàn)在利用直接調(diào)制激光器疊加155xnm光波可以發(fā)送點播的本地節(jié)目，而且為了質(zhì)優(yōu)價廉的互聯(lián)網(wǎng)接入，EPON雙向數(shù)據(jù)通道將要普及，兩年以后又可能上升到10G速率，巨大的帶寬使視頻點播業(yè)務(wù)完全可以放在EPON上來發(fā)展，為什么還要堅持敷設(shè)1310nm下行光纖傳輸系統(tǒng)而將未來網(wǎng)絡(luò)融合的道路堵死呢？因此，中國廣電行業(yè)應(yīng)當采用國際標準的波長配置，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展道路，努力發(fā)展射頻廣播電視業(yè)務(wù)，并兼營各種IP業(yè)務(wù)，包括高速上網(wǎng)、IPTV(含VoD)和IP電話。第11頁/共61頁二、FTTB條件下的CATV技術(shù)指標(C/N)1(C/CSO)1(C/CTB)1(C/N)2(C/CSO)2(C/CTB)2(C/N)3(C/CSO)3(C/CTB)3(C/N)0(C/CSO)0(C/CTB)0有線電視的HFC網(wǎng)原來是按照FTTF（光纖到饋點）設(shè)計的，在光節(jié)點放置光接收機，形成后續(xù)同軸電纜分配網(wǎng)的射頻饋送點。整個CATV傳輸系統(tǒng)由射頻前端、光纖傳輸干線、同軸電纜支線和樓宇同軸電纜分配網(wǎng)四段組成。每一段都會造成射頻電視指標的不同程度的劣化，最終合成的射頻指標體現(xiàn)在用戶終端盒處，應(yīng)優(yōu)于國標的規(guī)定。第12頁/共61頁射頻指標的計算第13頁/共61頁為了滿足上述射頻技術(shù)指標通常要求光節(jié)點處光接收機輸出端的射頻技術(shù)指標（即射頻前端與光纖傳輸干線的合成射頻技術(shù)指標）達到廣電行業(yè)標準（GY/T131-1997有線電視網(wǎng)中光鏈路系統(tǒng)技術(shù)要求和測量方法）的要求。通常工程設(shè)計所取的典型值為C/N=50dB、C/CSO=63dB、C/CTB=65dB，這時對1310nm系統(tǒng)要求接收光功率為－3～－2dBm；對1550nm系統(tǒng)則要求接收光功率為－1～0dBm。這些是戶外光接收機的技術(shù)指標。第14頁/共61頁在FTTB條件下，HFC網(wǎng)光接收機已位處公寓樓。由于含電放大器的同軸電纜支線已經(jīng)消失，光接收機的射頻輸出最多再通過一個樓棟電放大器即到達用戶終端盒，而樓宇電纜分配網(wǎng)造成的技術(shù)指標損傷很小。所以現(xiàn)在HFC網(wǎng)光接收機的輸出射頻技術(shù)指標只要略優(yōu)于用戶終端盒輸出指標即可，故建議行業(yè)標準定為C/N=46dB、C/CSO=55dB、C/CTB=55dB（針對PAL－D模擬電視頻道）。這時，接收光功率?。?dBm即可。這些射頻技術(shù)指標的可信性已為我們的實驗所證實。同時這些也基本符合IEC60728-xxOpitalSystemsforBroadcastSignalTransmission在FTTx條件下定義的V-ONU的指標。第15頁/共61頁在FTTB條件下HFC網(wǎng)在戶外完全光纖化、無源化，網(wǎng)絡(luò)可靠性大大提高，網(wǎng)絡(luò)管理大大簡化，網(wǎng)絡(luò)成本與維護費用可大大節(jié)省，其節(jié)省來源于：

消除了戶外電纜網(wǎng)的建設(shè)成本；消除了戶外電纜網(wǎng)的供電費用和維護費用；在FTTB條件下光接機雖然增多（例如從原來的300戶一個光接收機變?yōu)楝F(xiàn)在的每50戶一個光接收機，光接收機總數(shù)增加到6倍），但每個光接收機需要的光功率只有原來的一半。故整個網(wǎng)絡(luò)需要的光功率只有原來的3倍。在采用1550nm光纖放大器的傳輸系統(tǒng)中，這個光功率的增加對整個網(wǎng)絡(luò)成本的增加影響很小。第16頁/共61頁三、以太數(shù)據(jù)與CATV通道的相互串擾及解決辦法3.1問題的由來RF-TV疊加EPON的結(jié)構(gòu)形式如圖。EPON數(shù)據(jù)通道工作于1490±10nm（下行）和1310±50nm（上行）波長，而RF-TV通道工作于1555±5nm波長。在OLT端攜帶CATV射頻信號的下行1550nm光波經(jīng)EDFA放大后，再通過1550/1490-1310nmWDM合波器與數(shù)據(jù)通道復用在一起。經(jīng)ODN傳送后，在ONU端用1550/1490/1310nmWDM分波器分出1490/1310nm數(shù)據(jù)光波和1550nm廣播光波，后者再用模擬光接收機接收，還原射頻信號，供機頂盒和電視機使用。第17頁/共61頁EPON的傳輸距離為10-20km，光分配網(wǎng)（ODN）的最大分支比為1:64，所以IEEE802.3ah規(guī)定EPON的最小鏈路損耗為23－26dB，數(shù)據(jù)光發(fā)送機的發(fā)送功率為+2－+7dBm，數(shù)據(jù)光接收機的靈敏度為-24dBm。由于CATV模擬光接收機的靈敏度低，要滿足46dB以上的輸出載噪比，需要接收-4－-7dBm的光功率。這就是說，在EPON的光纖線路上，下行1550nmCATV光波可能比1490nm數(shù)據(jù)光波強50～100倍。而在局端，1550nm光波的功率必須被摻鉺光纖放大器放大到+19dBm，這就使光纖中受激拉曼散射（SRS）這一非線性效應(yīng)可能發(fā)生。第18頁/共61頁在ONU輸入端,1550nmCATV光波比1490nm數(shù)據(jù)光波強100倍。WDM光隔離度不足，將不能抑制CATV對數(shù)據(jù)的干擾。高達17-19dBm的CATV光功率使光纖出現(xiàn)非線性，Raman散射導致1490nm數(shù)據(jù)光波對CATV的干擾。RFVideoOverlayEPON第19頁/共61頁3.2

RF-TV疊加EPON中的受激拉曼散射效應(yīng)

石英光纖中的受激拉曼散射（SRS）已經(jīng)被研究了多年而為人所熟知。SRS是光信號與非線性介質(zhì)相互作用的過程，其結(jié)果使得波長較短光波的入射功率轉(zhuǎn)移到另一波長較長的斯托克斯光中，波長上移量由介質(zhì)的振動模式?jīng)Q定，這稱為拉曼效應(yīng)。拉曼效應(yīng)對多波長傳輸系統(tǒng)具有不利的影響，例如短波長信道的光能會通過拉曼效應(yīng)轉(zhuǎn)移到長波長信道，使短波長光衰減，長波長光加強（得到拉曼增益）。圖示為拉曼增益譜，其峰值發(fā)生在頻移13.5GHz處（pump波長為1490nm時對應(yīng)100nm的波長上移），但拉曼增益譜相當寬闊，在1550nm-1490nm=60nm的波長差異下,拉曼增益仍相當高（＞0.5×10-13m/W）。第20頁/共61頁Raman增益譜第21頁/共61頁在RF-TV疊加EPON中pump光是1490nm數(shù)據(jù)光波，信號光是1550nmCATV光波。Pump光的拉曼散射光譜將對信號光造成干擾，不但pump光的平均強度，而且其因數(shù)據(jù)調(diào)制而產(chǎn)生的強度變化都會通過拉曼增益變成信號光中相對強度噪聲的增長，這是一種調(diào)制轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。1490nm數(shù)據(jù)光波能量轉(zhuǎn)移1550nm

CATV光波波長第22頁/共61頁理論推導給出有拉曼效應(yīng)時信號光波的相對強度噪聲譜RINs與pump光波的相對強度噪聲譜RINp、pump光功率Ppo、拉曼增益系數(shù)CR及光纖色散常數(shù)D之間的關(guān)系如下：

式中Ae是光纖有效芯區(qū)面積，L是光纖長度，α是光纖損耗常數(shù)，Δλ是信號光波與pump光波的波長差，f是信號頻率。RINp由1490nm光波所攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號的功率譜決定。當該數(shù)據(jù)信號是獨立隨機的二進制NRZ碼時，由下式給出（碼速為Rb,消光比為E）：第23頁/共61頁

Raman干擾問題

數(shù)據(jù)光波通過光纖拉曼效應(yīng)在

CATV通道產(chǎn)生的相對強度噪聲譜

數(shù)據(jù)光波通過光纖拉曼效應(yīng)導致CATV頻道的載噪比劣化無喇曼散射有喇曼散射CATV光接收機的輸出載噪比為m-光調(diào)制度；R-光探測器響應(yīng)度；Pr-接收光功率；Ith-光接收機噪聲電流譜；RIN-激光源相對強度噪聲譜第24頁/共61頁在分析相對強度噪聲功率譜時，可以看出以下幾點：

1）RINs與拉曼增益系數(shù)和pump功率的平方成正比；2）拉曼串擾系統(tǒng)顯現(xiàn)出低通特性（隨信號頻率升高，由拉曼效應(yīng)造成的相對強度噪聲功率譜降低）。

3）由于1490nmpump光波和1550nm信號光波是同向傳播的，光纖色散導致它們的群速不同而相互走離，這造成從pump光波到信號光波的噪聲轉(zhuǎn)移的平均效應(yīng)，使相對強度噪聲功率譜還依賴于光纖長度。

第25頁/共61頁

IDLE1K28.5/D5.6:0011111010/1010010110IDLE2K28.5/D16.2:0011111010/1001000101通過擾碼抑制這些IDLE字符造成的干擾譜線空閑字符造成的Raman干擾問題第26頁/共61頁1）在條件許可時在84～150MHz頻段內(nèi)不安排模擬電視頻道；或者提高相應(yīng)模擬電視頻道的射頻發(fā)送電平，使ONU處CATV光接收機的輸出載噪比還原到無Raman干擾時的水平。2）在傳輸距離較短，實際鏈路損耗要求不超過20dB時，采用1490nm發(fā)送光功率不超過0dBm的光模塊。注意:IEEE802.3規(guī)定1490nm波長的發(fā)送光功率上限為＋7dBm，這時最大傳輸距離為20km,最大分光比為1:32。3）在OLT發(fā)送芯片中采用隨機碼組取代下行碼流中的大部分空閑字符，以壓抑n×62.5MHz的數(shù)據(jù)干擾分量。 3.3

RF-TV疊加EPON中克服拉曼干擾影響的辦法12864~1518Bytes第27頁/共61頁Raman干擾測試平臺(a)Idle信號頻譜(b)隨機以太信號頻譜第28頁/共61頁Raman干擾測試原始Idle圖案對Idle實施擾碼用隨機數(shù)據(jù)包取代Idle不存在1490nm光波時CATV光接收機的輸出頻譜存在1490nm光波時CATV光接收機的輸出頻譜用隨機數(shù)據(jù)包調(diào)制1490nm光波時CATV光接收機的輸出頻譜第29頁/共61頁3.4RF-TV疊加EPON中CATV對數(shù)據(jù)通道的影響IEEE802.3ah對EPON物理層的規(guī)定要求數(shù)據(jù)通道的誤碼率是10-12?？紤]了光纖色散、激光器模式分配噪聲、突發(fā)發(fā)送、突發(fā)接收等劣化因素后的光接收機輸出峰值信噪比應(yīng)為25dB。光接收機的靈敏度為-24dBm。但1550nm光波到達CWDM分波器時的光功率約為-5dB，而通常的融錐型CWDM分波器的波長隔離度僅有20dB，這樣1550nmCATV光波串擾到1490nm端口的光功率會與1490nm數(shù)據(jù)光波的光功率大小相當。由于CATV信號的頻譜與1250Mbps基帶數(shù)據(jù)信號的頻譜是相當重疊的，CATV信號的串擾就會破壞數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M行。第30頁/共61頁由于落入數(shù)據(jù)光接收機帶寬內(nèi)的CATV光波并不攜帶數(shù)據(jù)信號，它的存在只是加強了數(shù)據(jù)信號的噪聲背景。其平均光電流引入散彈噪聲，而光電流的方差則被看作線性串擾的方差。在數(shù)據(jù)通道存在串擾的條件下，要維持數(shù)據(jù)光接收機的輸出信噪比不下降（誤碼率滿足1×10-12），就必須加大接收光功率，導致光功率代價的產(chǎn)生。理論分析結(jié)果，光功率代價用下式計算：式中，Pdr是數(shù)據(jù)光接收機所收到的CATV光波的平均光功率；Pr是數(shù)據(jù)光接收機收到的數(shù)據(jù)光波的光功率。

ΔPr是數(shù)據(jù)光接收機的光功率代價，如圖。第31頁/共61頁

分析結(jié)果表明，若耦合到數(shù)據(jù)光接收機的CATV光功率與數(shù)據(jù)光功率大小相當，拉曼串擾造成的數(shù)據(jù)光接收機靈敏度損失會達到2.5dB左右?，F(xiàn)在常規(guī)的融錐型CWDM分波器的波長隔離度只有20dB，若采用這種分波器，耦合到數(shù)據(jù)光接收機的CATV光功率就與數(shù)據(jù)光功率大小相當，這是不能容忍的。

上圖指明，為了使線性串擾造成的光接收機靈敏度損失小于0.3dB,CATV串擾光功率應(yīng)至少比數(shù)據(jù)信號光功率低11dB。CWDM分波器的1490nm支路必須把1550nmCATV光波至少衰減31dB。第32頁/共61頁介質(zhì)薄膜型CWDM分波器的透射響應(yīng)實驗表明，采用這種分波器后，在RF-TV疊加EPON中觀察不到1550nmCATV通道對1490nm數(shù)據(jù)通道的干擾?，F(xiàn)在的三波長ONU光模塊產(chǎn)品中已經(jīng)組裝了波長隔離度足夠大的

CWDM分波器，所以網(wǎng)絡(luò)營運商用不著擔心1550nmCATV光波對1490nm數(shù)據(jù)光波的線性串擾。第33頁/共61頁雙波長與三波長ONU雙波長光收發(fā)模塊三波長光收發(fā)模塊1490nm1310nmRJ45FMAC控制芯片以太交換芯片第34頁/共61頁四、EPON與HFC網(wǎng)共用的光纖分配網(wǎng)的設(shè)計OLTBranchONUONUONUONUONURingONUOLTONUONUONUONUTreeOLTONUONUONUONUONUEPON和HFC網(wǎng)都是一點到多點的網(wǎng)絡(luò)，它們在拓撲結(jié)構(gòu)上是天然匹配的，所以共用一個ODN（光纖分配網(wǎng)）。ODN由光纖和無源光分路器（POS）組成，可以連接成多種形狀的拓撲結(jié)構(gòu)：星形、樹形、環(huán)形等，如圖。EPON和HFC網(wǎng)共用的光分路器的波長范圍必須覆蓋1260~1560nm。第35頁/共61頁4.1樹性光分配網(wǎng)的設(shè)計樹形光分配網(wǎng)比較適合于住宅小區(qū)。為了適應(yīng)不同的住戶分布狀況，兩級分配是比較靈活的分配方案，如圖所示，其中第一級的分支數(shù)N和第一級的分支數(shù)M可因地制宜地選擇。從CATV的傳送需要出發(fā)，我們要求從OLT的發(fā)送端S到任一ONU的接收端R，N﹡M條光鏈路的鏈路損耗都相同，以保證各個CATV光接收機的輸出信號有相同的質(zhì)量。雖然EPON數(shù)據(jù)通道對此無嚴格要求，但若做到了這一點，則各個ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)光波在到達OLT時將有大致相同的強度，這就容許降低對OLT突發(fā)光接收機的自動判決電平設(shè)置的要求。為達此目的，可采用熔融拉錐型寬帶不等分光分路器。但通常第二級光分路器后的各條光纖支路長度差別不大，即使按不等分光分路器設(shè)計，結(jié)果的光分配比仍相當均勻，所以為簡單和便于備份起見，實際定購時第二級可用等分的光分路器（熔融拉錐型或平面波導PLC型）。第36頁/共61頁ODN設(shè)計第37頁/共61頁設(shè)置正整數(shù)N，M，使N﹡M≤32（此限值由網(wǎng)絡(luò)每戶平均造價和每戶平均帶寬的折衷決定；配置各條分支光纖的長度L1,L2,…LN；Li1,Li2,…LiM（i=1,2,…N），使

max{L0+Li+Lij}≤20km(1)

i,j其中L0是干線光纖的長度。這一長度限制來源于對鏈路損耗的限制；計算第二級的分光比kij和鏈路損耗A2i：

(2)(3)第38頁/共61頁計算第一級的分光比ki和整個鏈路損耗A：

校核A值，如果大于23dB,則設(shè)計的光分配網(wǎng)不實用，因為23dB是IEEE802.3ah規(guī)定的EPON的光鏈路損耗的上限。這時需要重新選取較小的N、M值再行設(shè)計，直到A小于23dB為止。(4)(5)第39頁/共61頁4.2

環(huán)形光分配網(wǎng)的設(shè)計采用環(huán)形拓撲是為了實行冗余保護。一種最嚴格意義上的環(huán)形拓撲—冗余干線和分支環(huán)如圖所示。它總體上是兩級分光結(jié)構(gòu)，但分為主用光路（實線）和備份光路（虛線）。主用光路的光分路器是OS1和OS2，由OS2為所有ONU提供光功率。備份光路的光分路器是OS3和OS4，由OS4為所有ONU提供備份光功率。備份干線光纖為主用干線光纖提供保護，OS3為OS1提供保護，OS4為OS2提供保護。萬一主用干線光纖和備份干線光纖中有一條斷裂，OS1仍可為OS4提供光功率，或OS3仍可為OS2提供光功率，這種交叉保護方案，使物理網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大提高，分析表明不可用性可以低到1.31×10-9。第40頁/共61頁每一ONU都有主用、備份兩路光功率到達入，由電子開關(guān)切換一路輸入。保護倒換時間不大于50ms。這種環(huán)形拓撲中光分路器的分光比和鏈路損耗的計算方法與上述(8)、(9)式相同。第41頁/共61頁

4.3EPON的路徑保護(a)

冗余干線(a)

冗余干線

(b)

冗余干線與支線

(c)

冗余支線(d)

冗余樹第42頁/共61頁不可用性分析第43頁/共61頁(a)冗余干線(b)冗余支線(c)冗余干線與支線(d)冗余干線第44頁/共61頁部件故障時間(FIT)平均維修時間(MTTR),h不可用性不可用性=FIT×MTTR/109h干線斷裂228312utrunk2.74×10-5支線斷裂1712

12ubranch2.05×10-5分路器故障11412usplit1.37×10-6OLT發(fā)送機故障34242uOLT_Tx6.85×10-6OLT接收機故障11422uOLT_Rx2.28×10-6ONU發(fā)送機故障17126uONU_Tx1.03×10-6OLT接收機故障11426uONU_Rx6.85×10-6第45頁/共61頁結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)不可用性期望的平均故障時間分鐘/年無保護樹7.56×10-539.72保護的干線3.90×10-520.52保護的支線3.79×10-519.92保護的干線與支線1.31×10-90.00069保護的樹5.71×10-90.0030冗余干線與支線、冗余樹結(jié)構(gòu)有最大的可用性。采用光開關(guān)實現(xiàn)冗余線路的倒換。光開關(guān)需供電。為保持ODN的無源特性,冗余樹結(jié)構(gòu)是最可取的。第46頁/共61頁五.EPON與同軸接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理EPON是一種接入網(wǎng)，HFC也是一種接入網(wǎng)。在FTTB條件下，它們都解決從分前端到用戶大樓的連接。但一個傳送的是基帶數(shù)據(jù)信號，另一個傳送的是射頻模擬信號（上面攜帶者模擬或數(shù)字視頻、音頻信號），所以兩者各有一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。EPON的OLT（在分前端）與ONU（在用戶樓）之間執(zhí)行著OAM協(xié)議，它是IEEE802.3ah的重要組成部分。在EPON的協(xié)議棧中有一個OAM(Operation,AdministrationandMaintainence)子層，OLT與ONU的OAM子層之間交互傳送著OAM幀，完成鏈路配置、用戶認證、性能查詢報告、告警、遠端環(huán)回控制等功能，實際上起著一般子網(wǎng)管理系統(tǒng)的配置管理、安全管理、性能管理、故障管理的作用。第47頁/共61頁EPON的協(xié)議棧PMDPMAGMIIPCSRSMACEmulationLayerMACMulti-PointMACControlOAMMACClientMACControlClientPMDPMAGMIIPCSRSMACMACMACOAMOAMOAMMACClientMACControlClientMACClientMACControlClientMACClientMACControlClientEmulationLayerMulti-PointMACControlMPCPPONtagFiberONUOLT802.3ah802.3ahClientsClients第48頁/共61頁EPON的運行維護管理（OAM）功能：包括遠端故障告警（EventNotification）；遠端環(huán)回控制（LoopbackControl）；鏈路性能監(jiān)測（VariableRequestandResponse），如網(wǎng)絡(luò)參數(shù)輪詢、失效鏈路定位、故障條件確定等實現(xiàn)：發(fā)送和接收、處理OAM幀。DA01-80-C2-00-00-026字節(jié)SA6字節(jié)長度/類型0x88－092字節(jié)運行碼0x031字節(jié)標志2字節(jié)編碼1字節(jié)數(shù)據(jù)/填042－1496字節(jié)幀校驗序列4字節(jié)OAM幀通用格式OAMPDU第49頁/共61頁標志（Flags）Bit(s)名稱描述15：7保留6遠端穩(wěn)定當遠端穩(wěn)定設(shè)置為1,遠端穩(wěn)定與遠端評價值是最后一次從對端收到的本地穩(wěn)定與本地評價的值；5遠端評價4本地穩(wěn)定0x0=本地DTE不滿意；發(fā)現(xiàn)不能完成。0x1=本地DTE發(fā)現(xiàn)過程沒有完成。0x2=本地DTE發(fā)現(xiàn)過程已經(jīng)完成。0x3=保留。3本地評價2嚴重事件1=一個嚴重事件已經(jīng)發(fā)生。0=一個嚴重事件沒有發(fā)生。1死亡征兆1=一個不可恢復的本地故障已經(jīng)發(fā)生。0=一個不可恢復的本地故障沒有發(fā)生。0鏈路故障1=本地設(shè)備接收通道已檢測到一個故障。0=本地設(shè)備接收通道未檢測到一個故障。第50頁/共61頁編碼編碼OAMPDU說明00信息本地和遠端OAM子層間的通信。01事件通知把鏈路事件向遠端DTE告警。02變量詢問查詢一個或多個特定的MIB變量。03變量響應(yīng)回答一個或多個特定的MIB變量。04環(huán)回控制啟動/停止OAM遠端環(huán)回05-FD保留保留FE組織特定保留作為組織特定的功能擴展FF保留保留第51頁/共61頁擴展的OAM功能中國電信規(guī)定了如下的擴展的OAM功能：第52頁/共61頁環(huán)回(Loopback)功能第53頁/共61頁EPON的SNMP網(wǎng)絡(luò)管理雖然IEEE802.3ah的Cause57對OAM已做了規(guī)定，Appendix30A對管理信息庫（MIB）的管理對象（Object）做了規(guī)定。中國電信對擴展的OAM及其管理對象也做了詳細規(guī)定。但是EPON的OAM是不同于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。當人們要把EPON納入IP城域網(wǎng)的NMS時就必然面對把OAM管理成果轉(zhuǎn)換進SNMP的問題。于