课 程 设 计 报 告课程名称 现代通信系统设计 课题名称 现代通信系统之EPON光接入实训 专 业 通信工程 班 级 学 号 姓 名 指导教师 胡瑛 乔汇东 张鏖烽 2014 年 12月 20日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 现代通信系统设计 课 题 现代通信系统之EPON光接入实训专业班级 通信工程 学生姓名 学 号 指导老师 胡瑛 乔汇东 张鏖烽 审 批 任务书下达日期 2014 年 12月1 日任务完成日期 2014年 12月20日目 录一、固网通信系统拓扑图1二、简单理论介绍1三、设备介绍及设备在固网通信系统的作用33.1 EPON-MA5680T产品33.2 HG813e设备6四、平台硬件连接图7五、数据规划8六、代码分析8七、结果8八、体会11九、评分表12现代通信系统之EPON光接入实训一、 固网通信系统拓扑图 EPON协议为OLT到每个ONU建立一条逻辑链路，从OLT到ONU的下行数据流被封装为以太网报文，从OLT到ONU的下行数据流被封装为以太网报文，ODN中的光分路器将数据流广播到各个支路，所有ONU都可接收到下行以太数据帧。从ONU到OLT的上行方向上，各个ONU采用时分复用的机制共享上行带宽。EPON通过MPCP协议定义ONU向OLT注册发现、OLT向ONU分配时隙授权、ONU向OLT报告带宽请求等机制，实现了一种高效简洁的TDM-PON模型。 图1 通信系统拓扑图二、简单理论介绍以太网无源光网络（EthernetPassiveOpticalNetwork：EPON）是一种新型的光纤接入网技术，是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，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，采用PON的拓扑结果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。中间采用光分路等无源设备，光纤接入各个用户点（ONU），更多地节省光缆资源，并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。因此无论是在技术优越性和运营效率方面来说，EPON都具有其不可替代的优势。EPON技术在日本、欧美等发达国家已经在大规模的应用，中国的电信运营商为了在新的竞争环境中处于不败之地，也正在大规模的推广使用EPON接入网技术。特别是在中国信息产业迅速发展的今天，相信EPON技术将会得到更加充分的推广和使用，将会在以后的宽带IP接入中发挥至关重要的作用，一定将越来越多的得到应用。EPON系统采用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技术，实现单纤双向传输，EPON(Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络)IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听多址访问/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之一：CSMA/CD模式或全双工模式。EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在464之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。EPON 就是一种新兴的宽带接入技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH 是宽带接入的最终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多64个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s.在北京举办的2009中国FTTH高峰发展论坛上，中兴通讯发布了全球首台“对称”10G EPON设备样机。三、设备介绍及设备在固网通信系统的作用3.1 EPON-MA5680T产品SmartAX MA5680T多业务接入设备是华为技术有限公司推出的GPON/EPON一体化接入产品。PON-MA5680T系列产品定位：1、 可以作为PON系统中OLT(Optical Link Terminal)设备，和终端ONU(Optical Network Unit)/ONT(Optical Network Terminal)设备配合使用。2、 满足FTTH（Fiber To The Home）光纤到户、FTTB(Fiber To The Building)光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求。3、 提供高带宽长距离接入，解决大规模光纤接入问题。设备外观、结构图及尺寸：图2 设备外观、结构图及尺寸设备配置：图3 设置配置（1） 最左边槽位从上到下分为3部分，上面两部分为电源接入板槽位，固定配置两块电源板，电源板为双路输入，互为备份，槽位编号为19、20.下面为通用接口板，槽位编号为0.（2） 16槽位为业务板槽位。（3） 7、8槽位为主控板槽位。一个机框可以配两块主控板，实现 业务控制，主备功能。（4） 916槽位为业务板槽位。（5） 最右边槽位分为上、下两个部分，为GIU（通用接口单元）槽位，槽位编号为17、18.支持上行板，提供上行口。可以双配，实现业务保护。EPON-MA5680T功能结构MA5680T 的功能模块包括业务接口模块、以太网交换模块和业务控制模块，如下图所示：图4 功能结构1、业务接口模块业务接口模块由业务板以及相关软件组成。主要功能：（1）实现PON 接入和汇聚，与主控板配合，实现对ONU/ONT 的管理。（2）实现点对点的以太网光纤接入，提供高带宽的接入业务。2、以太网交换模块主控板提供以太网交换模块，完成基于10GE Bus 架构的以太网汇聚和交换功能。3、业务控制模块主控板提供业务控制模块，包括以下主要功能：（1）负责系统的控制和业务管理。（2）提供维护串口与网口，方便维护终端和网管客户端登录系统。（3）支持主控板主备倒换功能。4、上行接口模块 上行接口模块提供以下上行接口上行至上层网络设备：（1）GE 光/电接口。（2）10GE 光接口。（3）E1 接口。（4）STM-1 接口。EPON-MA5680T软件结构：MA5680T软件由单板软件和主机软件构成。主机软件由四个平面构成：系统支撑平面、系统服务平面、系统管理平面和业务控制平面。功能图如下所示：图5 功能结1、 单板软件单板软件运行在业务板、接口板及部分电源板上，实现以下功能：（1） 单板业务管理（2） 数据管理（3） 告警管理（4） 驱动与诊断2、 主机软件MA5680T主机软件运行在主控板上，由四个平面构成，如下图所示： 图6 MA5680T主机软件结构示意图对图中的4个平面说明如下：（1） 下图支撑平面：主要完成硬件系统的驱动。（2） 系统服务平面：为软件运行提供最基本运行服务和对系统设备进行管理的平面，系统服务平面的基本功能模块就是操作系统。（3） 系统管理平面：主要功能时提供设备和业务管理的手段。（4） 业务控制平面：为IP业务控制子平面，是设备业务功能提供的核心模块；负责对业务配置命令进行分析和执行，完成设备间的协议互连，对业务请求进行处理并最终提供业务服务。3.2 HG813e设备HG813e是一款基于EPON技术的ONU(Optical Network Internet访问、在线视频点播、视频会议和文件传输业务等。特性介绍如下：1、 高速率，上、下行数据传输速率支持最大1Gbit/s。2、 可维护性强，提供多种指示灯状态，便于定位故障。3、 Web配置管理界面友好，操作简便。4、 传输距离远，可达20千米。HG813e的典型组网方式是FTTH组网，是指将光网络单元安装在住家用户或企业用户处。OLT设备放置于中心机房，HG813e可以按用户需求直接放置于用户家中，通过以太网接口向用户提供连接。OLT与HG813e之间通过分光器以点多点方式连接。图7 华为HG813e 设备安装： 步骤1 用光纤连接HG813e的OPTICAL接口和墙上的光口（实验室为桌面光口）。步骤2 用以太网线连接H