EPON测试技术介绍

1 引言

伴随着宽带接入技术的迅速发展，各种新兴的宽带接入技术如雨后春笋般不断涌现。PON技术是继DSL技术和Cable技术后，又一个理想的接入平台，PON可以直接提供光业务或FTTH业务。EPON（以太网+无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等。EPON的测试与传统以太网设备的测试有很大不同，本文着重介绍 EPON测试技术。

2 EPON技术介绍以及所面临的测试挑战

EPON系统由多个光网络单元（ONU），一个光线路终端（OLT）和一个或多个分光器组成（见图1）。在下行方向，OLT所发送的信号广播到所有的ONU上。在上行方向，采用TDMA多址接入技术，多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送到OLT。802.3ah修改了以太网帧格式，重新定义Preamble部分，加入时间戳和逻辑链路标识（LLID）。LLID标识PON系统的每一个ONU，LLID在发现过程中被指定。

图1 EPON系统组成

2.1 在PON系统中的关键技术

（1）测距

EPON系统中，上行信息传输方向上各ONU与OLT之间的物理距离是不相等的。一般的EPON系统规定ONU到OLT之间的最远距离为20km，最近距离为0km。这种距离差将导致时延在0~200us之间变化。如果没有足够的隔离间隙，来自不同的ONU信号可能同时到达OLT的接收端，这将引起上行信号的冲突。冲突将引起大量的误码和同步丢失等，造成系统不能正常工作。采用测距的方法，首先测量物理距离，然后把所有ONU都调整到与OLT相同的逻辑距离处再进行TDMA的方法来实现冲突避免。目前，采用的测距方法有扩频法测距、带外法测距和带内开窗法测距等几种。例如采用时间标签测距方法，首先测量出各个ONU到OLT的信号环路延迟时间，然后为每个ONU插入一个特定的均衡时延Td值，使所有ONU在插入Td后的环路延迟时间（称为均衡环路延时值Tequ）都相等，其结果类似于使每个ONU都移到与OLT相同的逻辑距离处，以后就可以根据TDMA的技术正确地发送帧，而不会有冲突发生。

（2）发现过程

OLT发现PON系统中的ONU是通过定期发送Gate MPCP消息。收到Gate消息，没有注册的ONU会等待一个随机的时间（避免多个ONU同时注册），然后向OLT发送Register消息。成功注册后，OLT给ONU分配一个LLID。

（3）Ethernet OAM

ONU向OLT注册完以后，ONU上的Ethernet OAM开始发现过程，与OLT建立连接。Ethernet OAM用在ONU/OLT链路上，用于发现远端错误，触发远端环回和检测链路质量。然而，Ethernet OAM提供支持定制化的OAM PDU，信息单元和时间报告。许多ONU/OLT厂商利用OAM的扩展来设置ONU的特殊功能。典型的应用是用扩展在ONU内的配置带宽模型控制端用户的带宽数量。这个非标准的应用是测试的关键，成为ONU和OLT的互通障碍。

（4）下游流量

当OLT有流量发送ONU时，会在流量中携带目的ONU的LLID信息。因为PON的广播特性，OLT发送的数据会广播到所有的ONU上。我们要特别考虑下游流量传送视频业务流的情况。由于EPON系统的广播性，当一个用户定制了视频节目，它会广播到所有的用户那，这样非常消耗下游带宽。OLT通常支持IGMP Snooping，它可以探听IGMP Join Request消息，把组播数据发送到与这个组相关的用户，而不是广播到所有的用户，通过这种方式减少流量。

（5）上游流量

在某个时候只有一个ONU可以发送流量。ONU有多个优先级的队列（每个队列对应一个QoS级别。ONU发送Report消息给OLT请求发送机会，详细说明每个队列的情况。OLT发Gate消息回应ONU，告诉ONU下一次发送的开始时间和持续发送的时间。管理上行流量对OLT要面对很多的问题。OLT必须能够为所有ONU管理带宽需求，必须把发送许可分出优先级，根据队列的优先级和平衡多个 ONU的请求，动态分配上行带宽（即DBA算法）。

2.2 针对EPON系统的技术特点，EPON系统面临的测试挑战

（1）针对EPON系统的规模考虑

尽管IEEE802.3ah没有定义在一个EPON系统里的最大数，一个EPON系统支持的最大数是从16~128。每个ONU加入到EPON系统都需要一个MPCP会话和OAM会话。当随着更多的站点加入到EPON，系统错误的风险会增大。例如，每个ONU都需要重新发现过程，登录过程和启动 OAM会话。因此，整个系统恢复的时间会随ONU的数量增加。

（2）设备的互通问题

对于设备的互通主要考虑以下几个方面：

●不同厂家所提供的动态带宽算法（DBA