遲克偉 石敬東
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遠距離EPON的應用
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隨著寬帶接入網(wǎng)絡建設,光纖入戶工程穩(wěn)步推進。寬帶運營商加快對城市老舊小區(qū)和重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)加大FTTH網(wǎng)絡建設改造力度,農村地區(qū)也在積極推進此項工作。如何提高EPON網(wǎng)絡中遠距離傳輸部分的用戶體驗效果,這是當前各大運營商需要解決的難題。本文從EPON網(wǎng)絡中的光功率計算和MPCP協(xié)議兩方面介紹了遠距離EPON的應用。
光功率計算 MPCP協(xié)議 結論
隨著寬帶接入網(wǎng)絡建設進入加快推進“光進銅退”,新建樓宇按照光纖到戶國家標準,全部實現(xiàn)光纖到戶,現(xiàn)有小區(qū)加快光纖到戶改造步伐。寬帶運營商加快對城市老舊小區(qū)和重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)加大FTTH網(wǎng)絡建設改造力度。
農村地區(qū)寬帶提速也在積極推進。寬帶推廣普及對于農村小康社會的建設具有重要的意義,在農村地區(qū)開展光纖到戶建設也逐漸成為共識。
寬帶應用推廣和普遍服務補償項目將推動鄉(xiāng)鎮(zhèn)及新農村新建住宅落實光纖到戶。隨著農村地區(qū)寬帶的建設,行業(yè)競爭的日益激烈,如何提高EPON網(wǎng)絡中遠距離傳輸部分的用戶體驗效果,這是當前各大運營商需要解決的難題。
1.1 EPON設備采用不同的光模塊,可以支持不同的ODN等級
EPON在用的光模塊主要有:(1)1000BASEPX20。EPON網(wǎng)絡部署早期配置,允許通道插損24dB,支持最高光分路比為1∶32。目前,主流設備已不再配置PX20光模塊。(2)1000BASE-PX20+。目前,主流EPON設備均配置PX20+光模塊,允許通道插損28dB,支持最高光分路比為1∶64。
在FTTH 規(guī)模部署過程中,OLT及ONU設備應采用不低PX20+(EPON)等級的光模塊,ODN網(wǎng)絡光功率全程衰耗應控制在28dB以內。
1.2 EPON傳輸距離測算公式
EPON傳輸距離測算公式,如圖1所示。
圖1 PON傳輸距離測算公式
1.3 EPON傳輸距離測算的相關參數(shù)
EPON傳輸距離測算的相關參數(shù),見表1。
表1 EPON傳輸距離測算的相關參數(shù)
由以上的公式和參數(shù)可以反推出,當EPON網(wǎng)絡中OLT到ONU端的距離超過20KM時,ODN網(wǎng)絡光功率全程衰耗可能會非常接近或超過28dB。
MPCP協(xié)議在OLT和ONU之間規(guī)定了一種控制機制來協(xié)調數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
2.1 MPCP的發(fā)現(xiàn)過程
(1)進程由OLT發(fā)起,周期性地產生發(fā)現(xiàn)時間窗口,使OLT有機會檢測到企圖上線的ONU。(2)OLT收到注冊請求之后,向ONU發(fā)送注冊消息,消息包含ONU的LLID及OLT要求的同步時間。(3)OLT再次發(fā)送GATE幀,進行校驗。(4)ONU發(fā)送R-ACK幀進行確認,至此握手過程完成。如圖2所示。
圖2 MPCP的發(fā)現(xiàn)過程
2.2 完成注冊之后的MPCP協(xié)議交互
(1)ONU完成注冊后,系統(tǒng)維持一個Keep-alive機制。(2)OLT定期(最低50ms一次)發(fā)送Gate消息給ONU,ONU也定期(最低50ms一次)的發(fā)送Report消息給OLT。(3)如果OLT在一定時間內沒有收到ONU發(fā)來的任何MPCP消息,則認為該ONU的MPCP協(xié)議異常,將解注冊(Deregister)該ONU。(4)如果ONU在一定時間內沒有收到OLT發(fā)來的任何MPCP消息,則認為與OLT之間的鏈路異?;蛘逴LT的MPCP協(xié)議異常,將自動解注冊。(5)MPCP協(xié)議基于MPCPDU中的timestamp進行動態(tài)測距,確保ONU上行TDMA的有序性測距。如圖3所示。
圖3 MPCP協(xié)議的動態(tài)測距
OLT到ONU距離越長,兩者交互的時間越長。交互時間變長,可導致用戶體驗變差和發(fā)生兩端設備的信息不對稱的情況。
MPCP發(fā)現(xiàn)過程還有一個極為重要的機制——動態(tài)帶寬分配(DBA)機制。
相對于靜態(tài)帶寬分配(SBA),DBA是指OLT基于用戶的業(yè)務等級協(xié)議(SLA),結合ONU的本地隊列狀態(tài)的匯報或者業(yè)務預測動態(tài)的給ONU發(fā)布上行業(yè)務授權。期優(yōu)點在于,實現(xiàn)高效的上行帶寬利用率和服務質量保證。
DBA是采用輪詢ONU的方式,例如,每1ms給該PON下所有ONU各分配一次grant(每個ONU的grant的大小可能是不同的)。
DBA的具體要求:(1)業(yè)務透明;(2)低時延和低時延抖動;(3)公平帶寬分配;(4)健壯性好;(5)實時性強。
DBA的工作流程是Gate-Report-Gate-Report。OLT給ONU發(fā)布的grant在Gate消息中承載;ONU通過Report消息使OLT了解其本地的隊列狀態(tài)和業(yè)務流量;Grant的分配是基于特定算法的;DBA要按照SLA進行grant分配(包括保證帶寬、最大帶寬等參數(shù))。如圖4所示。
圖4 DBA的工作流程
根據(jù)DBA機制的特點和工作原理,OLT和ONU在遠距離傳輸?shù)那闆r下對帶寬進行較多的占用,從而擠占用戶業(yè)務的帶寬或者增加整體網(wǎng)絡帶寬的消耗。
結合MPCP協(xié)議開銷的介紹,可以得到一個對于遠距離傳輸EPON網(wǎng)絡的結論。
(1)PON模塊發(fā)光功率最大的行業(yè)標準為1000BASE-PX20+,并無所謂40KMpon模塊或者60KMpon模塊之說。
(2)使用1000BASE-PX20+模塊,對于超過20KM的光衰減使得分光比更大。
(3)根據(jù)協(xié)議調節(jié)MPCP的注冊窗口。
(4)遠距離需要的測距時間更長,ONU需要的時延補償更大。
(5)DBA動態(tài)帶寬保證,需要的開銷更多。
物理方面分光比低,相對應開展農網(wǎng)的FTTH性價比低;協(xié)議方面時分復用的管理開銷更大,分給每個ONU的帶寬更小,不符合FTTH用戶的高帶寬體驗。
通過對OLT與ONU交互過程的介紹,OLT是目前經(jīng)濟有效且易于管理的方式。鑒于野外型OLT在硬件上具備的優(yōu)勢,但不利于后期維護和管理的缺點,可將原有OLT下沉至鄉(xiāng)鎮(zhèn),將支持遠距離傳輸?shù)母咝阅躉LT部署至主機房,使整體網(wǎng)絡以及用戶體驗效果達到最優(yōu)。
審稿人:周速飛 內蒙古廣播電視網(wǎng)絡集團有限公司正高級工程師
責任編輯:王學敏
TP393.1
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2096-0751(2017)04-0026-03
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