余辰東，于金輝

（中興通訊股份有限公司上海研發(fā)中心，上海 201203）

基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）作為目前寬帶接入的主要方式，作為用戶業(yè)務(wù)接入單元的ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）在局端設(shè)備OLT（光線路終端）控制下完成注冊認(rèn)證；其后根據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)的指令實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)的開通。由此可見PON ONU的注冊是EPON業(yè)務(wù)開通的基礎(chǔ)。

當(dāng)ONU新接入EPON系統(tǒng)時(shí)，OLT通過靜默模式使所有已注冊認(rèn)證的ONU不發(fā)送數(shù)據(jù)（并保持其光模塊關(guān)閉），通過多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)流程，有且僅有剛接入ONU可以響應(yīng)。新ONU注冊認(rèn)證包括MPCP發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展操作維護(hù)管理協(xié)議（OAM）交互。

1 MPCP注冊過程

多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）定義了點(diǎn)到多點(diǎn)光網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制（MAC）機(jī)制，并分為自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式與普通工作模式，在自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式中完成ONU的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)與注冊，ONU時(shí)鐘同步及動(dòng)態(tài)測距；在普通工作模式中完成對ONU注冊狀態(tài)的監(jiān)控以及ONU的動(dòng)態(tài)帶寬分配。

MPCP協(xié)議定義了5種協(xié)議幀用于PON網(wǎng)絡(luò)的管理操作：授權(quán)幀（GATE）：在自動(dòng)發(fā)現(xiàn)/普通工作模式中發(fā)送授權(quán)時(shí)隙給ONU，ONU根據(jù)所分配的時(shí)隙傳送數(shù)據(jù)；報(bào)告幀（REPORT）：ONU向OLT報(bào)告其狀態(tài)及請求；注冊請求幀（REGISTER_REQ）：ONU向OLT發(fā)送注冊請求；注冊幀（REGISTER）：用于OLT響應(yīng)ONU的注冊請求幀；注冊應(yīng)答幀（REGISTER_ACK）：ONU發(fā)給OLT指示整個(gè)注冊過程的結(jié)束。授權(quán)幀以及3種注冊幀用于ONU注冊的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式；而ONU正常工作于普通模式，只包括授權(quán)幀與報(bào)告幀的交互。

MPCP默認(rèn)不允許ONU傳輸，即ONU在獲得OLT授權(quán)前，不能轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù)（也不能開啟激光器）。MPCP通過自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式檢測新連接的ONU。自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式如圖1所示。

圖1 MPCP自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式流程

首先，OLT啟動(dòng)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模式并分配發(fā)現(xiàn)窗口，以廣播方式發(fā)送發(fā)現(xiàn)GATE幀，通告發(fā)現(xiàn)時(shí)隙的起始時(shí)間及長度；其次，未初始化ONU響應(yīng)發(fā)現(xiàn)GATE幀，完成與OLT的時(shí)鐘同步，當(dāng)ONU本地時(shí)間達(dá)到OLT通告的發(fā)現(xiàn)時(shí)隙后，在等待隨機(jī)延時(shí)后發(fā)送REGISTER_REQ幀，該消息包含ONU源地址及代表發(fā)送時(shí)間的時(shí)鐘標(biāo)簽；再次，OLT解析確認(rèn)收到REGISTER_REQ幀后，用ONU的MAC地址將REGISTER幀發(fā)送給正在初始化的ONU，同時(shí)給ONU分配用于唯一標(biāo)識(shí)ONU的邏輯鏈路標(biāo)識(shí)（LLID）；最后，ONU接收REGISTER與普通GATE幀后，在被分配的時(shí)隙中發(fā)送REGISTER_ACK幀告知其成功解析了REGISTER消息，完成自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過程。

由于OLT與ONU均支持MPCP標(biāo)準(zhǔn)，注冊過程可自動(dòng)完成。但實(shí)際運(yùn)維中需要對ONU上線進(jìn)行控制，將ONU上線過程分為MPCP自動(dòng)注冊與ONU認(rèn)證。ONU認(rèn)證根據(jù)ONU標(biāo)識(shí)（如MAC地址）進(jìn)行處理并通過OAM/擴(kuò)展OAM實(shí)現(xiàn)ONU的上線以及相關(guān)業(yè)務(wù)的配置。

2 標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)展OAM認(rèn)證過程

EPON ONU認(rèn)證通過標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)展OAM交互完成認(rèn)證：標(biāo)準(zhǔn)OAM完成對ONU基礎(chǔ)功能的查詢及管理，擴(kuò)展OAM是對標(biāo)準(zhǔn)OAM功能的擴(kuò)展、實(shí)現(xiàn)ONU的認(rèn)證以及業(yè)務(wù)配置。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)OAM規(guī)程

EPON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了6種OAM幀以及對應(yīng)規(guī)程，其中發(fā)現(xiàn)規(guī)程是所有規(guī)程的基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)規(guī)程中兩端設(shè)備通過交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)幀（Information OAMPDUs）來獲取對方的OAM性能、配置與標(biāo)識(shí)，并通過4次交互完成OLT與ONU之間的標(biāo)準(zhǔn)OAM發(fā)現(xiàn)過程。

2.2 擴(kuò)展OAM認(rèn)證方式

EPON系統(tǒng)認(rèn)證方式根據(jù)ONU標(biāo)識(shí)分為：MAC地址、邏輯標(biāo)識(shí)LOID（密碼PASSWORD可選）及同時(shí)支持上述認(rèn)證的混合方式。當(dāng)MPCP發(fā)現(xiàn)以及標(biāo)準(zhǔn)OAM交互完成后，即進(jìn)入擴(kuò)展OAM交互：由OLT基于PON口實(shí)現(xiàn)與ONU之間進(jìn)行擴(kuò)展OAM能力的協(xié)商；若采用MAC方式，在協(xié)商成功后即完成認(rèn)證；而LOID方式，協(xié)商完成后繼續(xù)擴(kuò)展OAM認(rèn)證規(guī)程。

2.2.1 MAC地址認(rèn)證方式

根據(jù)OLT配置的基于MAC地址的ONU認(rèn)證模式，按《接入網(wǎng)技術(shù)要求-EPON系統(tǒng)互通性要求》相關(guān)章節(jié)描述，OLT具有合法ONU MAC地址數(shù)據(jù)庫，在MPCP發(fā)現(xiàn)中對相應(yīng)ONU執(zhí)行基于MAC地址認(rèn)證。對于通過MAC認(rèn)證的ONU，在OLT與對應(yīng)ONU之間完成擴(kuò)展OAM協(xié)商后即完成其認(rèn)證過程；OLT直接將該ONU設(shè)為授權(quán)狀態(tài)，OLT允許來自該ONU的OAM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過。對已被拒絕注冊O(shè)NU，應(yīng)采用靜默機(jī)制。

2.2.2 邏輯標(biāo)識(shí)（LOID）認(rèn)證方式

由于MAC地址無法反映對應(yīng)ONU的用戶信息（如用戶名稱、地址等），而基于邏輯標(biāo)識(shí)的ONU認(rèn)證可顯示相對豐富的用戶信息、易于維護(hù)，因此LOID認(rèn)證方式已經(jīng)成為目前最為主流的認(rèn)證方式。邏輯標(biāo)識(shí)包括LOID（Logical ONU ID)與密碼（Password)兩部分，Password可選并用于對LOID的校驗(yàn)。按國內(nèi)運(yùn)營商企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求》規(guī)定，OLT支持基于邏輯標(biāo)識(shí)的ONU認(rèn)證時(shí)存在兩種處理方式：僅判斷LOID、同時(shí)判斷LOID+Password，且可靈活配置。對已被拒絕注冊O(shè)NU，應(yīng)采用靜默機(jī)制。

在邏輯標(biāo)識(shí)認(rèn)證流程中，ONU本地存儲(chǔ)LOID、Password（可選）。OLT存儲(chǔ)所有ONU邏輯標(biāo)識(shí)，發(fā)起ONU認(rèn)證對其上報(bào)的LOID和Password進(jìn)行校驗(yàn)，并根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果控制ONU的接入?；贚OID的ONU認(rèn)證流程如圖2（a/b）所示（分別為認(rèn)證成功與失敗的情況）。

擴(kuò)展OAM協(xié)商完成后，OLT根據(jù)配置通過向ONU發(fā)送認(rèn)證請求（Auth_Request）消息發(fā)起認(rèn)證。ONU收到該消息后向OLT發(fā)送認(rèn)證應(yīng)答（Auth_Response）消息，該消息包含其邏輯標(biāo)識(shí)（LOID與Password）。OLT對該ONU邏輯標(biāo)識(shí)的合法性進(jìn)行驗(yàn)證。若驗(yàn)證通過，則向ONU發(fā)送認(rèn)證成功（Auth_Success）消息將ONU切換為授權(quán)（Authorized）狀態(tài)，允許ONU進(jìn)行正常通訊；否則發(fā)送認(rèn)證失敗（Auth_Failure）消息，使ONU處于非授權(quán)（Unauthorized）狀態(tài)，此狀態(tài)下，除MPCP報(bào)文、OAM發(fā)現(xiàn)及基本信息查詢OAM報(bào)文、ONU認(rèn)證報(bào)文外不允許來自該ONU的任何數(shù)據(jù)輸入、輸出通信。

2.2.3 混合認(rèn)證模式

為實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)中大量只支持MAC認(rèn)證ONU（即不支持LOID認(rèn)證方式的ONU）的兼容，實(shí)際應(yīng)用中OLT設(shè)備一般同時(shí)支持基于MAC與LOID的ONU認(rèn)證方式，即混合認(rèn)證模式。國內(nèi)運(yùn)營商均支持此模式，并在相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如《中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求》進(jìn)行規(guī)定。

OLT首先完成MAC認(rèn)證，根據(jù)配置對相應(yīng)ONU執(zhí)行MAC地址認(rèn)證。對于通過MAC認(rèn)證的ONU，OLT直接將該ONU設(shè)為授權(quán)狀態(tài)，并允許來自該ONU的OAM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過。

未通過MAC地址認(rèn)證的ONU（在OLT未保存對應(yīng)ONU的MAC地址），OLT允許其完成MPCP發(fā)現(xiàn)與OAM協(xié)商，并發(fā)起基于LOID的ONU認(rèn)證。通過基于LOID認(rèn)證的ONU的數(shù)據(jù)通道打開，未通過基于LOID認(rèn)證的ONU的數(shù)據(jù)通道保持關(guān)閉并使其解注冊。

3 靜默與點(diǎn)燈

EPON系統(tǒng)作為點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)，在OLT的控制下通過MPCP協(xié)議保證上行信道的分配與仲裁，當(dāng)任一ONU傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，其它ONU必須保持靜默。同時(shí)在新ONU認(rèn)證過程中，也需要根據(jù)認(rèn)證結(jié)果，使非法ONU保持靜默，并對該ONU外部狀態(tài)（指示燈）產(chǎn)生影響。

圖2 基于邏輯標(biāo)識(shí)的ONU認(rèn)證的流程

3.1 靜默功能

OLT周期啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)窗口，新ONU以及之前被拒絕的非法ONU均會(huì)響應(yīng)并啟動(dòng)新一輪注冊認(rèn)證流程。若非法ONU未修改相關(guān)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)（如MAC或LOID），在通過MPCP注冊后仍然會(huì)認(rèn)證失敗。因此讓非法ONU立即響應(yīng)MPCP發(fā)現(xiàn)GATE幀并啟動(dòng)注冊將是無效的，且會(huì)占用注冊通道影響其他ONU的注冊，同時(shí)加重OLT設(shè)備工作負(fù)荷。因此通過ONU靜默功能實(shí)現(xiàn)對上述非法ONU的MPCP注冊限制，減少其不斷嘗試注冊給系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響。

ONU靜默指根據(jù)其認(rèn)證結(jié)果及OLT下發(fā)的不同類型的MPCP注冊幀在一段時(shí)間內(nèi)不再響應(yīng)OLT的發(fā)現(xiàn)GATE幀，同時(shí)保持自身光模塊的關(guān)閉，即這段時(shí)間內(nèi)ONU與OLT之間不進(jìn)行任何通信。對于EPON ONU不同的注冊認(rèn)證方式，靜默規(guī)程以及對應(yīng)OLT消息也略有區(qū)別。

3.1.1 MAC地址認(rèn)證方式

MAC地址認(rèn)證時(shí)，若ONU上報(bào)MAC地址不在OLT合法MAC地址表中時(shí)，則MPCP直接拒絕注冊，后續(xù)交互均不再進(jìn)行。具體非法ONU的注冊過程和靜默機(jī)制如下所述：

對于非法ONU，在ONU發(fā)出注冊請求后OLT發(fā) 送Nack Register消 息（Flag=0×04）；ONU收 到Nack Register消息后，啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器RegTmr，該定時(shí)器表示啟動(dòng)下一次注冊過程的時(shí)延Ts（暫定60 s）。定時(shí)器未超時(shí)之前，ONU保持在于靜默（Wait）狀態(tài)；當(dāng)定時(shí)器超時(shí)后，ONU從靜默狀態(tài)轉(zhuǎn)移到等待（Registering）狀態(tài)，等待OLT發(fā)出的發(fā)現(xiàn) GATE幀，并在下一輪發(fā)現(xiàn)過程中，通過REGISTER_REQ幀以請求注冊。

3.1.2 LOID認(rèn)證方式

當(dāng)采用LOID認(rèn)證方式時(shí)，首先完成MPCP注冊、標(biāo)準(zhǔn)OAM交互，并在擴(kuò)展OAM的LOID認(rèn)證過程中由于ONU上報(bào)LOID或Password不正確，導(dǎo)致LOID認(rèn)證失敗。OLT向ONU發(fā)送Deregister消息（Flag= 0×02）使ONU解注冊。ONU收到Deregister后啟動(dòng)定時(shí)器RegTmr保持靜默狀態(tài)，并在定時(shí)器超時(shí)且下一個(gè)發(fā)現(xiàn)窗口到來時(shí)，通過REGISTER_REQ幀請求注冊。

可見，靜默功能由ONU實(shí)現(xiàn)，且在不同認(rèn)證方式下，OLT發(fā)送不同標(biāo)識(shí)（Flag）的注冊幀通知ONU進(jìn)入靜默狀態(tài)，其中：MAC認(rèn)證失敗通過NACK Register消息通知；而LOID認(rèn)證失敗通過擴(kuò)展OAM的Auth_Failure消息及Deregister消息通知。NACK Register與Dergister均為MPCP注冊消息，并通過8位Flag顯示注冊過程中不同狀態(tài)的消息內(nèi)容。

表1 MPCP注冊消息標(biāo)識(shí)

如表1所示，Nack Register及Deregister消息，均完成對ONU的解注冊，但其應(yīng)用場景不同：Nack Register是在MPCP注冊過程中被上層實(shí)體拒絕，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)展OAM過程尚未啟動(dòng)，只適用于MAC認(rèn)證方式；而Deregister需要釋放端口及LLID，即MPCP注冊過程已經(jīng)完成，但在其后交互中由于某種原因?qū)е陆庾?，適用于LOID認(rèn)證方式。因此對EPON ONU而言，在不同應(yīng)用場景中應(yīng)分別支持不同的MPCP解注冊消息：在MAC地址注冊時(shí)，ONU收到NACK Register后應(yīng)進(jìn)入靜默狀態(tài)；在邏輯標(biāo)識(shí)認(rèn)證時(shí)，ONU應(yīng)同時(shí)收到通過擴(kuò)展OAM下發(fā)的LOID認(rèn)證失?。ˋuth_Failure）以及通過MPCP下發(fā)的Deregister后進(jìn)入靜默狀態(tài)。

3.2 點(diǎn)燈功能

EPON認(rèn)證過程的各個(gè)階段與不同結(jié)果（包括靜默）實(shí)際應(yīng)用中都需通過PON狀態(tài)指示燈加以明確指示，對工程運(yùn)維尤其是新ONU放裝，極為重要。其狀態(tài)顯示功能如表2所示。

ONU收到OLT側(cè)發(fā)光之前，MPCP過程尚未啟動(dòng)，因此其PON指示燈處于熄滅狀態(tài)。

表2 PON狀態(tài)燈顯示功能

ONU在MPCP發(fā)現(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)OAM及擴(kuò)展OAM發(fā)現(xiàn)過程中，PON指示燈處于閃爍狀態(tài)。

ONU完成擴(kuò)展OAM協(xié)商后，PON指示燈處于常亮狀態(tài)；其后依照配置進(jìn)行LOID認(rèn)證，并根據(jù)OLT下發(fā)的LOID認(rèn)證結(jié)果判斷指示燈狀態(tài)，認(rèn)證成功時(shí)指示燈繼續(xù)常亮；認(rèn)證失敗時(shí)，若OLT關(guān)閉靜默功能，則立即響應(yīng)OLT下一輪的發(fā)現(xiàn)消息，指示燈閃爍；若OLT開啟靜默功能，ONU在一段時(shí)間內(nèi)（默認(rèn)60 s）不與OLT建立連接，指示燈處于熄滅狀態(tài)。

4 工程應(yīng)用

EPON ONU注冊認(rèn)證成功與否直接影響PON業(yè)務(wù)的發(fā)放，是PON業(yè)務(wù)部署發(fā)展的基礎(chǔ)。因此與ONU注冊認(rèn)證相關(guān)的配置與功能對工程實(shí)際應(yīng)用均具有重要的指導(dǎo)意義。

4.1 混合認(rèn)證模式的靜默與ONU發(fā)現(xiàn)

靜默功能主要應(yīng)用于ONU頻繁注冊的場景，因此特別適用于光纖入戶（FTTH）場景，對于光纖入樓（FTTB）場景，此類ONU一般保持在線狀態(tài)，可關(guān)閉靜默功能。對于現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，由于不同ONU并存，OLT設(shè)備一般采用混合認(rèn)證方式，并根據(jù)實(shí)際需求配置靜默功能。

4.1.1 靜默支持情況

國內(nèi)運(yùn)營商相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在MAC及LOID認(rèn)證中支持靜默，但相關(guān)章節(jié)中只說明了MAC注冊方式的靜默實(shí)例（即Nack Register觸發(fā)靜默），導(dǎo)致某些廠家ONU不支持LOID認(rèn)證模式的靜默（即Deregister觸發(fā)靜默），上述情況可通過線路抓包驗(yàn)證，并需要ONU修改。

4.1.2 無法查詢非法ONU信息問題

在OLT啟用靜默功能后，當(dāng)ONU接入OLT就會(huì)啟動(dòng)認(rèn)證過程，并查詢其MAC地址在OLT已配置的列表中是否匹配，若不匹配，再查詢LOID是否匹配，若均沒有則使該ONU靜默。上述認(rèn)證交互過程持續(xù)1 s左右，其后ONU進(jìn)入靜默狀態(tài)后保持60 s（由RegTmr定時(shí)器確定），隨后開始新一輪注冊認(rèn)證過程。因此非法ONU只能在進(jìn)入靜默前的短暫時(shí)間內(nèi)上報(bào)其MAC地址或LOID，在工程現(xiàn)場則表現(xiàn)為無法查詢ONU上報(bào)信息。上述問題應(yīng)在遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，OLT使用通知或告警消息上報(bào)并查看非法ONU的MAC或LOID標(biāo)識(shí)。

4.2 認(rèn)證與點(diǎn)燈問題

PON口點(diǎn)燈是工程判斷ONU注冊成功的重要依據(jù)，一般而言：ONU注冊成功時(shí)，ONU PON指示燈常亮；當(dāng)ONU與OLT交互認(rèn)證信息、但注冊認(rèn)證尚未成功，ONU PON指示燈閃爍。而認(rèn)證方式與結(jié)果的多樣性使得部分情況下的實(shí)際點(diǎn)燈可能與要求存在較大差異。

靜默作為一種特殊的認(rèn)證狀態(tài)，ONU PON指示燈在工程應(yīng)用中存在歧義：標(biāo)準(zhǔn)中并未明確定義靜默狀態(tài)時(shí)ONU的指示燈狀態(tài)。在靜默時(shí)ONU與OLT之間實(shí)際沒有任何消息交互，其狀態(tài)更加接近于關(guān)斷或收無光的狀態(tài)，從此意義而言，PON口指示燈應(yīng)熄滅；同時(shí)PON口指示燈應(yīng)唯一反映注冊狀態(tài)，在標(biāo)準(zhǔn)定義的單色燈狀態(tài)下，常亮標(biāo)識(shí)注冊成功；閃爍表示正在注冊；而靜默更接近于注冊失敗狀態(tài)，因此PON燈熄滅更有助于現(xiàn)網(wǎng)的故障判斷。但部分運(yùn)維人員習(xí)慣與上述描述存在差異，需在標(biāo)準(zhǔn)中對靜默時(shí)PON燈狀態(tài)加以明確。

ONU在OAM協(xié)商成功至邏輯認(rèn)證結(jié)果下發(fā)前處于常亮狀態(tài)?；旌险J(rèn)證包含多種認(rèn)證方式，若由于ONU兼容性導(dǎo)致在相關(guān)認(rèn)證時(shí)擴(kuò)展OAM交互超時(shí)使得PON燈長時(shí)間處于常亮狀態(tài)，影響現(xiàn)網(wǎng)工程判斷效率。需要通過升級(jí)ONU版本或調(diào)整混合認(rèn)證模式加以解決。

5 結(jié)語

EPON ONU注冊認(rèn)證由于多種場景與認(rèn)證方式并存，使得認(rèn)證結(jié)果與效率也有所差異，因此只有根據(jù)MPCP協(xié)議、OAM標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用合理規(guī)劃EPON認(rèn)證方式以及相關(guān)配置，并在工程實(shí)踐中結(jié)合分組抓取以及指示燈狀態(tài)，才能有效保證應(yīng)用效果并持續(xù)提升用戶體驗(yàn)。

[1]YD/T 1771-2008.接入網(wǎng)技術(shù)要求——EPON系統(tǒng)互通性要求[S].

[2]Q/CT 2361 -2011.中國電信EPON設(shè)備技術(shù)要求[S].