EPON系统中OAM协议的研究与开发
EPON技术原理及案例分析
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光进铜退－接入网发展趋势
<1Mbps 3M
8M
25M
100M
带宽
接入技术
ADSL/ADSL2+ Copper Based
覆盖半径 <3km
<2km
VDSL / ADSL2+ Copper Based
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宽带光接方式
光纤
ONT
光纤
ONT
OLT
光纤
ONU 金属线/无线 NT
光纤 ONU
金属线/无线
NT
接入网
FTTH FTTO FTTB/C FTTCab
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缩略语
FTTH：Fiber To The Home ——光纤到户 FTTO ：Fiber To The Office ——光纤到办公室 FTTB/C ：Fiber To The Building/ Curb ——光纤到楼宇/分线盒 FTTCab ：Fiber To The Cabinet ——光纤到交接箱 ONU ：Optical Network Unit——光网络单元 ONT：Optical Network Terminal ——光网络终端
SD Digital TV（标清电视）
HD Digital TV （高清电视） Additional TV channels (i.e. 2 HD DTV)
带宽需求 2 Mbps 1 Mbps 2 Mbps 1 Mbps 3 Mbps 10 Mbps 20 Mbps
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住宅业务需求预测
由单业务向多业务甚至全业务模式转化 要求高带宽、高速率 良好的上网体验 用户数据安全保证
EPON原理及相关协议介绍
1
Why EPON？ ？
• HD TV、VoD、IPTV、P2P等高带宽应用的 出现使基于铜线技术的DSL接入网成为带宽 瓶颈。 • 接入网从上而下的光纤化是不可避免的大 趋势。 • 光纤接入技术中P2MP的PON技术最受瞩目 • EPON是目前应用最广、成熟度最高的一种 PON技术
• EPON关键技术介绍
20
多点MAC控制 控制——多点 多点MAC控制的实现目标 多点 控制 多点 控制的实现目标
• • • • • • • • •
支持P2PE这种特例 OLT支持多个LLID和MAC客户端 ONU支持单个LLID 支持单拷贝广播机制 允许动态带宽分配的灵活架构 使用32位时间戳 使用基于MAC控制的结构 对发现的设备进行测距以改进网络性能 用持续测距的方式实现对RTT补偿
GPON
2488/1310 2488/1490 NRZ/FSS ATM/GEM GFP TDM/VoIP GEM -- IPTV GEM 高 20km/32 20km/64 ITU-T(FSAN)
WDM-PON
125~1250/125~1250/Any Any Transparent Transfer Transparent Transfer Transparent Transfer Transparent Transfer － Above 20km/32 -
EPON原理及相关协议介绍 原理及相关协议介绍
OFA5920产品 高海 产品 g_hai@ 华为技术有限公司
Huawei Technologies Co., Ltd.
EPON技术背景介绍 • EPON协议内容简介 • EPON关键技术介绍
17
P2P拓扑下的协议架构 拓扑下的协议架构
EPON技术与标准
OLT：备用的OLT PON端口处于冷备用状态，由 OLT检测线路状态、OLT PON端口状态，倒换应由 OLT完成。 光分路器：使用2:N光分路器； ONU：无特殊要求。
16
光纤保护倒换：全保护
1:N光分路器 OLT PON 口(主) PON 口(备) PON 口 1:N光分路器 ONU N PON 口 ONU 1
IPTV (5 Gbps), On-Demand (2.5 Gbps), Internet, Gaming, etc. (2.5 Gbps) Massively Multiplayer Gaming, Video Surveillance, Video Telephony (10 Gbps)
PS
ONU
宽带无线接入（WLAM和WiMAX）适合用于个人用户的便 捷接入，是未来发展的重要方向；但受载频宽度、传输 距离等方面的限制，每用户接入带宽有限，难以作为家 庭普遍接入的手段，是有线接入的重要补充
3
第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念
EPON技术标准化 EPON技术 EPON系统多业务承载及QoS 典型EPON系统 下一代EPON技术 GPON技术简介
GPON FSAN提出，ITU-T标准化；
GEM封装；
技术复杂，成本略高 标准仍在完善； 已开始试商用和小规模部署
10
第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念 EPON技术标准化
EPON技术
EPON系统多业务承载及QoS 典型EPON系统 下一代EPON技术 GPON技术简介
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第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念 EPON技术标准化 EPON技术 EPON系统多业务承载及QoS
PTN OAM技术小结
1. OAM 产生背景以太网技术自诞生起，就以其简单易用和价格低廉的特点逐步成为局域网的主导技术。
近年来，随着千兆、万兆以太网技术的相继应用，也促使网络运营商、设备制造商和标准化组织致力于将以太网技术向城域网和广域网领域推进。
以太网最初为局域网而设计，由于局域网本身已具备较高的可靠性和稳定性，因此在设计以太网之初并未建立管理维护的机制。
而相对于局域网，城域网和广域网在链路长度和网络规模上都迅速扩大，于是有效管理维护机制的缺乏，已成为以太网技术在城域网和广域网应用的严重障碍。
为此，在以太网上实现OAM（Operation, Administration and Maintenance，操作、管理和维护）机制成为必然的发展趋势。
以太网OAM 技术可以有效提高对以太网的管理和维护能力，保障网络的稳定运行。
OAM也是分组传送技术PTN/IP RAN的重要组成部分。
OAM技术分为以下两个级别：• 链路级以太网OAM 技术：多应用于网络的PE 设备—CE 设备—用户设备之间（也叫最后一公里）的以太网物理链路，用于监测用户网络与运营商网络之间的链路状态，典型协议为EFM OAM（Ethernet in the First Mile OAM，最后一公里以太网OAM）协议。
• 网络级以太网OAM 技术：多应用于网络的接入汇聚层，用于监测整个网络的连通性、定位网络的连通性故障，典型协议为CFD （Connectivity Fault Detection，连通错误检测）协议。
各级别上典型的以太网OAM协议如表1所示。
表1 OAM 协议本文将主要针对EFM OAM 和CFD 分别进行介绍。
2. EFM OAM技术简介2.1 EFM OAM实体使能了EFM OAM 功能的接口称为EFM OAM 实体，简称OAM 实体。
2.2 EFM OAM协议报文EFM OAM 工作在数据链路层，其协议报文被称为OAMPDU（OAM Protocol Data Units，OAM 协议数据单元）。
EPON的关键技术及实现原理
EPON的关键技术及实现原理EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网技术的无源光网络，它使用光纤作为传输介质，在光线从中心局传入用户终端的过程中不需要中继节点的参与。
EPON将以太网和光纤接入技术结合，实现了大带宽、高可靠性和低成本的宽带接入。
一、光传输技术光传输技术是EPON中最基础的技术之一，它包括了光纤的选择和光纤传输的参数设计。
在EPON中，一般采用单模光纤进行传输，因为它具有更低的衰减和更高的带宽。
此外，还需要考虑光纤的长度、连接等参数的设计，以实现光信号的高速传输。
二、光分配技术光分配技术是EPON中的关键技术之一，它主要包括了光发送和接收的技术。
EPON使用了一种被称为比例脉冲宽度调制（PON）的技术，它通过在一个周期内改变光脉冲的宽度来传输数字信号。
在EPON中，光发送端使用激光器将数字信号转换为光信号，并通过光纤传输到用户终端，光接收端再将光信号转换为数字信号，实现数据的传输。
三、以太网技术以太网技术是EPON的核心技术之一，EPON使用以太网协议作为数据的传输协议，这使得EPON可以兼容现有的以太网设备和系统。
EPON将以太网帧封装在光信号中进行传输，用户终端上的以太网设备可以直接接入EPON，无需进行额外的协议转换。
四、调度控制技术调度控制技术是EPON中的关键技术之一，它主要用于实现共享信道的调度和管理。
EPON中采用了一种被称为动态带宽分配（DBA）的技术，它可以根据不同的用户需求和网络负载情况动态地分配带宽资源。
DBA技术通过控制ONU（光网络单元）的发送速率和发送时隙来实现带宽的分配，从而提高网络的效率和性能。
EPON的实现原理主要是基于光纤传输和以太网技术的结合。
当用户需要接入宽带网络时，光纤连接到用户终端设备的光接收端口，光信号经过光分配器进入光纤传输中。
同时，用户终端设备上的以太网设备通过以太网接口与EPON网络相连，可以直接发送和接收数据。
EPON综合网管系统论文：EPON综合网管系统的研究与实现
EPON综合网管系统论文：EPON综合网管系统的研究与实现摘要：以太网无源光网络（EPON）是宽带接入的最有效方式之一，它以高带宽、低成本、易使用、易升级的优良特性成为光接入网的最佳选择，为用电信息采集系统远程通信的建立提供了一种可靠、有效的通信通道。
一套完善的网络管理软件能够促进EPON网络的正常运行，但各个厂家提供的EPON网元管理系统的体系结构及通信监控网络差异很大，而且相互之间兼容性差，这些都给EPON网络的运行管理带来了不便。
在分析了EPON网元管理技术原理的基础上，提出建设EPON综合网管系统，解决了网元管理系统中的管理孤岛问题，为EPON网络系统的可靠运行提供了保障。
关键词：EPON；网元管理系统；综合网管系统0引言以太网无源光网络（Ethernet Passive OpticalNetworks，EPON）采用点到多点的拓扑结构，综合以太网技术和PON 技术的优点，信号在光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）和光网络单元（Optical Network Units，ONU）之间传输。
其最主要的优点是：通讯实时性得到了保证，运行维护费用低，容量及可靠性要求都能得到满足。
为了保证EPON网络能够稳定、高速、安全地运行，并能对设备进行实时监控，EPON网络管理系统就显得尤为重要。
目前，虽然EPON设备都自带有网管系统，但是也存在着多种问题：①E-PON网元管理系统只能分散管理自己的设备，不能管理其他厂商的设备，即网元管理系统的兼容性差；②不同时期采用的网络体系结构、技术及通信监控网络差异很大；③必须解决如何将EPON 设备采集到的底层数据信息上传到用电信息采集系统的问题。
针对提出的这些问题，在介绍和研究EPON网元管理系统的基础上，提出了构建一个综合网管的思想，并对该综合网管进行了研究与实现。
该软件放置在主站层，管理人员能够通过这个统一的信息平台来监管和采集各网元管理系统，为用电信息采集系统提供一个采集底层信息的通道，解决了在以往情况下的各网元管理系统的数据孤岛问题，使通信网中的各种信息资源在这个综合网管平台上实现互联互通。
epon协议
epon协议Epon协议。
Epon（Ethernet Passive Optical Network）是一种基于以太网的被动光纤网络技术，它是一种新兴的接入技术，被广泛应用于光纤接入网络中。
Epon协议是Epon技术的核心，它规定了光端机（ONU）和光线路终端（OLT）之间的通信协议，保证了网络的正常运行和数据的传输。
首先，Epon协议采用了TDMA（Time Division Multiple Access）技术，通过时间分割的方式实现了ONU之间的数据传输。
每个ONU在特定的时间段内发送和接收数据，避免了数据的冲突和干扰，提高了网络的效率和稳定性。
此外，Epon协议还采用了AES（Advanced Encryption Standard）加密算法，保障了数据的安全性，防止了数据的被窃取和篡改，保护了用户的隐私和利益。
其次，Epon协议支持了多种业务接入，包括宽带接入、语音接入、视频接入等多种业务，满足了用户对于多样化业务的需求。
同时，Epon协议还支持了QoS （Quality of Service）技术，保证了不同业务的传输质量，保障了关键业务的传输稳定性和实时性，提高了用户的满意度和体验。
另外，Epon协议还支持了远程管理和维护功能，通过SNMP（Simple Network Management Protocol）等管理协议，实现了对网络设备的远程监控和管理，简化了网络的运维和管理，降低了运营商的成本，提高了网络的可靠性和可维护性。
总的来说，Epon协议作为Epon技术的核心，具有高效、安全、多样化、可管理等特点，是当前光纤接入网络中最为主流和成熟的接入技术之一。
它不仅满足了用户对于高速宽带接入的需求，还为运营商提供了一种高效、灵活、可靠的网络接入解决方案，是未来光纤接入网络发展的重要方向之一。
综上所述，Epon协议在光纤接入网络中发挥着重要的作用，它的出现和应用，极大地推动了光纤接入网络的发展和普及，为用户和运营商带来了诸多便利和好处。
EPON OAM协议_三网融合下的FTTx网络_[共2页]
![EPON OAM协议_三网融合下的FTTx网络_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/bdf1ac53b9d528ea80c77994.png)
第9章 FTTx 网络运营维护及管理– 187 – 全管理等。
OAM 或OMCI 作为SNMP 的补充方式，主要完成SNMP 方式无法完成的PON 接口相关的远程管理功能，例如加密、DBA 参数配置、FEC 功能管理、可控多播、远端环回、链路故障，ONU 电源故障、光模块的功率检测等。
OAM 或OMCI通道的管理依然由OLT 作为SNMP的代理。
图9-2 SNMP+OAM/OMCI 远程管理方式9.2.2 EPON OAM 协议IEEE 802.3-2008定义了EPON 中数据链路层的OAM ，用于保障网络的良好运行状态和实现快速的故障定位。
IEEE802.3-2008规范中仅仅定义了6种OAM 帧，用于管理、测试和诊断已经激活OAM 功能的链路。
不包括状态管理、带宽分配和提供功能。
CCSA 扩展了标准的OAM ，定义了若干扩展OAM 帧，使得通过OAM 通道，可以实现churning 的使能和密钥管理、FEC 使能、DBA 参数配置管理、ONU 端口属性管理、业务QoS 和VLAN 配置以及光链路的保护倒换，甚至通过OAM 可以对ONU 的软件/固件进行远程升级。
各个芯片厂家也都有自己扩展的OAM ，以实现OLT 对ONU 的全面管理。
1．OAM 模型IEEE 802.3-2008中定义了EPON OAM 模型，该模型将OAM 子层划分为解析模块、复用模块和OAM 的控制模块，所有这3个模块与OAM 客户通信。
具体结构如图9-3所示。
图9-3 EPON OAM 子层功能模块图9-3中各模块的功能如下。
① MAC 客户端：负责接收来自解析模块的用户数据或者将用户数据发送到复用模块。
② OAM 客户端：配置从解析模块接收并且处理OAM 协议数据单元（OAM PDU ），或者将OAM PDU 发送到复用模块。
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OAClient数据帧
802.3MAC数据 接口
OAM内控制帧
环回帧
OAM子层
Multiplexer
MAC数据
Parser
MAC数据
802.3MAC数 据接口
控制模块
开始或本地时钟超时或本地链路失效
Local_pdu=INFO (只允许information OAMPDU) Local_mode=ACTIVE（主动）
接收远端OAMPDU
否 Local Stable/Evaluating为0/1
FALSE
是 提取LocalInformation TLV， 分析配置信息
Remote_satisfied
TRUE
将Local Stable/Evaluating置为 1/0,构造Information OAMPDU，发送 到Multiplexer模块
EPON Interface and MAC Block
LLID Bridge
Security
CPU Subsystem Block
OAM Function
Packet Processing Engine Block
UNI Block
OAM通信协议的组成
802.3OAM Client
数据接口
OAM控制帧
PBX
Telephone
ONU ONU
分支比最大可为 1：32
光分/合路器
OLT
Video Service
ONU
EPON系统属于接入网
IP骨干网 TDM网
802.3Frame
header Payload FCS
ONU1
11
2
1
3
1
1 3 12
OLT
1 3 12 1
ONU2
3
1 2
ONU3
3
USER1
MAC Client
OAM
LAN层 上层
MAC Client
OAM
MAC Client
OAM
LAN层 上 层
MAC Client
OAM
多点MAC控制
多点MAC控制
MAC
MAC
MAC
MAC
O
O
RS
L
RS
N
T
U
GMII
GMII
PCS
FEC可选
P
PMA
H
PMD
Y
MDI
PCS
FEC可选
P
PMA
H
PMD
Y
MDI
接收远端OAMPDU
Remote_satisfied
FALSE
local_pdu=INFO(可收发 Information OAMPDU);将 local Stable/Evaluating置为 0/0,构造Information OAMPDU，发送到 Multiplexer模块，等待 Parser模块的远端OAMPDU
开始或本地时钟超市或本地链路失效
local_pdu = RX_INFO (只允许接收information
OAMPDU) local_mode = PASSIVE
（被动）
组成只有Local Information TLV的 Information OAMPDU
将OAMPDU传送至Multiplexer模块并 等待Parser模块的远端OAMPDU
无源光网络
OAM协议在对应OSI模型数据链路层中的位置
OAM协议的作用
单纯SNMP协议已经不能胜任EPON系统的运营管理维 护要求。因此，IEEE802.3ah工作组在标准中规定了 EPON系统的OAM协议。在用户的运营维护中，OAM协 议起到了关键性的作用。如果没有OAM协议，OLT管理 ONU的操做可靠性底。如果没有OAM协议，SNMP通过 OLT的管理维护操作无法执行。
=FWD
将该帧送至 MAC Client端
<=0 local_lost_link
_timer
Discovery
流程开始
>0
将OAMPDU
送至Control
模块
Local_lost_link_timer
OLT 端
ONU端
复用模块
开始
接收要发送的 以太帧
OAM客户端
判断以太帧的来源
丢弃该帧
=FWD
将该帧送至MAC Client端
是
<=0 local_lost_link_
timer
Discovery
流程开始
>0
将OAMPDU
送至Control模
块
local_lost_link_timer=5
接收以太帧
是 OAM帧
否
=LB local_par_action
将该帧送至 Multiplexer 模块
在EPON系统的网络管理系统中OAM通信协议的实现是 关键技术之一。本人在项目中主要负责OAM通信协议模 块的开发。OAM协议作为EPON系统操作维护管理的基 础通信模块，主要完成OAMPDU的分析、处理、发送和 接收。
EPON系统的体系结构
用户驻地网
接入网
核心网
LAN
Telephone
Telephone
否 Local Stable/Evaluating为 1/0
是 Local_pdu=ANY
ONU端
完成Discovery
解析模块
开始 local_lost_link_timer=5
开始 Local_lost_link_timer=5
接收以太帧
OAM帧
否
=DISCARD local_par_action
2
USER2
USER3
下行数据传输示意图
ONU1
1 1 USER1
1 1
OLT
11
3
2
time slot 802.3Frame
header Payload FCS
3
2
ONU2
2
USER2
ONU3
3
USER3
上行数据传输示意图
OSI参考模型分 层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
OLT端
Local_pdu=ANY 完成Discovery
等待Parser模块 转送的远端OAMPDU
接收远端OAMPDU
提取Local Information TLV，分析配置信息
TURE
local_pdu=INFO(可收发 Information OAMPDU);将 local Stable/Evaluating置为 1/0,构造Information OAMPDU，发送到 Multiplexer模块，等待 Parser模块的远端OAMPDU
EPON系统中OAM协议的研究与开发
主要内容
1 2 3 4 5 6
选题背景及意义 EPON系统体系结构 OAM协议的作用 OAM协议通信模块的组成 OAM协议模块的开发 OAM协议的测试与分析
选题背景及意义
由于下一代通信网需要同时传输的是语音、数据和多媒 体等多种业务，EPON具有高宽带的强大优点，而且易 管理。因此，EPON接入的强大优势是其他接入技术在 近期内无法媲美的。