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ONU注册原理.docx
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ONU注册原理
摘要
随着现代信息技术的不断更新升级,人们对电信业务的带宽、业务、简洁、多样的要求也越来也高。
伴随着骨干网的能力越发增强,与此同时接入网却没有多大进步。
如此,由骨干网络到用户终端之间的几百米或者几公里组成的接入网,因此而被形象地称为"最后一公里"。
由于骨干网基本采用光纤结构,传输速度非常快。
因此,这"最后一公里"便必然成为了制约整个网络系统的瓶颈。
这使得改进接入网已经到了十分关键的时刻。
本文简要介绍了关于EPON的一系列基础知识和ONU注册的一系列原理基础;本着实用的原则,综合考虑设备选型,ONU位置,IP地址分配,实现其可运营性。
一:
EPON技术介绍
1.1EPON技术
1.1.1EPON技术概述
PON(无源光纤网络)是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源,它具有节约光纤材料、对网络协议透明的优点,是电信维护部门长期期待的技术,在光接入网中扮演着相当重要的角色。
与此同时,以太网(Ethernet)技术已经经历了二十年的发展,它以其实用简便,价格低廉的优势,基本已经完全统治了局域网,并通过实践被证明是承载IP数据包的最佳载体。
而以太网与PON的结合,便产生了以太网无源光网络(EPON)。
其通过在网络中采用性价比高的以太端口和可靠性高、成本低的无源部件,可以轻松的实现EPON的既具经济又具高带宽的性能。
由于同时具备以太网和PON的特点,EPON成为了光接入网络领域中的热门技术。
随着IP业务的不断发展,有关组织提出了EPON的概念,即在与APON类似的结构和G.983的基础上,设法保留其精华部分也就是物理层PON,而以以太网代替ATM作为链路层协议,构成了一个可以提供低成本、大带宽和强大业务能力的新型接入技术——EPON。
EPON:
(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,是当今解决“最后一公里”瓶颈的新兴接入技术。
它采用点到多点拓扑结构、无源光纤传输,并可在以太网的基础上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术,链路层使用以太网协议,利用PON(无源光网络)的拓扑结构,从而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:
传输距离长,传输容量大,抗干扰性强,衰减小,重量轻,便于的管理,与现有以太网的兼容等。
1.1.2EPON系统概述
以太无源光网络是采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向光接入网,它的拓扑结构可以为树型或星型。
EPON分别由网络侧的OLT、光分配网ODN、用户侧的ONU构成。
EPON系统模型和EPON协议分层与OSI模型的关系如下图:
图1-1EPON系统模型
其中SNI为业务节点接口、UNI为用户网络接口、ODN为光分配网络、TE为终端设备。
图1-2EPON协议分层与OSI模型的关系
1.1.3EPON系统各部分功能
OLT(光线路终端):
以广播方式向ONU发送以太网数据;发起并且控制测距过程,并且记录所测信息;控制ONU功率和ONU注册;为ONU分配带宽,也就是控制ONU的发送窗口大小和发送数据时间。
ODN(光分配网):
分发下行方向数据并且集中由ONU上传的上行数据。
无源分光器可将输入的一路光信号进行不等比例的光功率分割,并输出所分割的多路信号。
ONU(光网络单元):
响应OLT所发出的功率控制和测距命令,并对命令作出调整;缓存所属用户的以太网数据,并在OLT所分配的发送窗口内发送上行方向数据。
1.1.4EPON信号传送原理
EPON系统运用WDM技术来实现单纤双向的信号传输。
为了将用户的上下行方向信号分离,EPON使用了两种复用。
下行数据流采用广播方式,取下行波长1490nm。
各自ONU根据下行数据标识信息接收属于自己数据,并丢弃其它数据。
图1-3下行方向信号传输原理
上行数据流采用TDMA方式,取上行波长1310nm。
各自ONU发送的时间和长度由OLT集中控制。
图1-4上行方向信号传输原理
1.2FTTH技术
1.2.1FTTH技术概述
尽管如今移动通信发展速度很快,但其由于带宽难以提高,终端体积追求小巧,显示屏幕受限等因素,人们依然需要性能更强得多的固定终端。
信息化进程的前进和网络业务需求的提高,快速推动着网络的发展。
FTTH(光纤入户)的意思是光纤和终端设备一同进入家庭,也就是说将光网络单元(ONU)安装到用户家庭,从而实现数据,图像,语音业务的整合。
它是光接入系列中最接近用户的类型之一。
FTTH的优点是增强了网络对波长、速率、数据格式和协议的透明性,可以提供更大的带宽,支持的协议也较为灵活。
值得一提的是其对环境影响和供电都要求都不高,便于了安装和维护。
光纤到户的最大优势在于,它具有非常大的带宽,是解决“最后一公里”瓶颈的最佳方案。
根据光纤深入用户的程度,可以分为FTTC(光纤到路边)、FTTZ(光纤到小区)、FTTO(光纤到办公室)、FTTF(光纤到楼层)、FTTH(光纤到用户)等。
这里我们只研究FTTH,其它方式暂不多谈。
FTTH从拓扑结构分类可以分为点到点(P2P)和点到多点(P2MP)两种。
FTTH从封装协议的不同可分为BPON,EPON,GPON等,这些PON技术的网络拓扑结构都为树型结构。
二:
EPON组网的基本概念
2.1EPON组网的优势
EPON组网是一种以光纤作主要传输媒介的接入网.
它的主要优点有:
1光纤带宽容量大,可以满足未来更多业务的需要。
2光纤抗干扰性好,不会被电磁或雷电等的影响。
3光纤寿命长久,可达50年。
4衰减小。
5体积小,重量轻。
于是,它以频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、工作性能可靠、原材料丰富等优点赢得了市场的肯定。
虽然有成本较铜线高的缺点,但随着技术的成熟,其成本在逐渐降低,大大增加了其推广的可行性。
2.2EPON组网结构
可以说OLT和ONU组成光纤接入网(OAN),其包含与UNI(用户网络接口)有关的用户端口功能、与SNI(业务节点接口)有关的业务端口功能以及核心功能(如集线、电路仿真和通路选择),这些功能分布在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)中。
其通过光线路终端(OLT)与业务节点相连,通过光网络单元(ONU)与
用户连接,而通常为了降低成本,一个光线路单元OLT可以带多个ONU。
图2-1光纤接入网模型
光线路终端OLT的功能是为接入网络提供与本地交换机之间信息传输的接口,并且通过光传输的方式与用户端的光网络单元通信。
其具体的工作有:
1、向ONU以广播方式发送以太网数据。
2、发起并控制测距过程,并记录测距信息。
3、为ONU分配带宽。
它能够将交换机的交换功能与用户接入完全隔开,并提供对自身和用户端的监控和维护。
对于位置的设置,可以和本地交换机一起设置在交换局端,也可以放置于远端。
光网络分配单元ONU的功能是为其接入网络提供用户侧的接口。
具体工作的有:
1、选择性的接收OLT发送的广播数据。
2、响应OLT发出的测距以及功率控制命令,并遵照控制命令作出相应的调整。
3、对用户的以太网数据进行缓存,并且在OLT分配的发送窗口内发送向上行方向的信息。
ONU可以接入多种用户终端,并且具有光电转换的功能以及相应的维护和监控的功能。
ONU的主要功能是结束来自OLT的光纤,处理光信号并为多个用户提供业务接口。
ONU的网络端是光接口,而它的用户端是电接口。
因此,ONU具有光信号和电信号相互转换的功能。
同时,它仍具有对话音的数字信号和模拟信号相互转换功能。
ONU通常可以放置离用户较近的位置。
三:
ONU简介:
ONU(OpticalNetworkUnit)光节点。
ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。
一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。
1:
ONU的功能:
1:
选择接收OLT发送的广播数据;
2:
响应OLT发出的测距及功率控制命令;并作相应的调整;
3:
对用户的以太网数据进行缓存,并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送。
BDCOM1504BDCOM1004T
2:
ONU主要特性:
完全符合IEEE802.3/802.3ah
1:
接收灵敏度高达-27dBm、发送功率高达-1至+4dBm
(这里的灵敏度发、送功率所说的是标准范围,这个可以根据对方的接收能力来调比;如:
如果对方接受能力强,那么本地的发射功率可以小一点,反之,可小)
2:
pon使用单光钎连接到OLT,然后OLT链接到ONU。
(是ONU和OLT间采用单芯双向的光纤连接)ONU提供数据、(部分ONU还提供)IPTV(即网络电视),语音(使用IAD,综合接入设备)等业务,真正实现“triple-play”应用。
3:
最高速率PON:
上下行对称1Gbps、VoIP语音和IP视频服务。
4:
基于自动发现与配置的ONU“即插即用”基于服务水平协议计费的高级服务质量(QOS)功能
5:
丰富强大的OAM功能支持的远端管理能力,
3:
ONU注册原理:
ONU注册:
即新连接或者非在线的ONU接入PON网络的过程;
注册过程会产生4个步骤:
1:
MPCP的通道建立;(此建立过程是通过硬件芯片来检测的,所以我们在ONU上的debug信息的看不到的)
2:
标准OAM的发现;
3:
扩展OAM的发现;
4:
学习ONU的相关属性、版本信息
其主要流程如下所示:
MPCP注册流程应该是
OLT发送-->>>discovery_gate->>>ONU发送-->>register_reg-->>OLT发送-->>gate-->>ONU发送-->>register_ack
1:
首先,该过程由OLT发起,在广播信道上周期性产生合法的发现时间窗口。
该消息中包含发现窗口的时间和长度。
2:
ONU接收到消息后等待该周期的开始,然后向OLT发送REGISTER_REQ消息
3:
OLT在接收到REGISTER_REQ消息后,为该ONU分配LLID,并将该ONU的MAC地址和LLID绑定。
OLT向ONU发送REGISTER消息,该消息中包含ONU的LLID、OLT要求的同步时间以及对ONU最大等待授权的数目的响应。
4:
OLT发送标准的GATE消息允许ONU发送REGISTER_ACK
5:
ONU发送REGISTER_ACK
消息包中的内容如下:
(1):
Gate:
DA=MACControl,SA=OLTMACaddress,content=Grant+synctime
(2):
Register_req:
DA=MACControl,SA=ONUMACaddress,conten=Pandinggrants
(3):
Register:
DA=ONUMACaddress,SA=OLTMACaddress,content=LLID+
Synctime+pendinggrants
(4):
Gate:
DA=MACControl,SA=OLTMACaddress,content=Grant
(5):
Register_ACK:
DA=MACControl,SA=ONUMACaddress,content=echoofLLID
+echoofsynctime.
4:
ONU故障排查思路
一般在ONU互联问题上出现ONU离线问题时;如下步骤:
一:
确认信息
在OLT上查看ONU的状态时,发现ONU处于离线状态关于这个问题,首先确定开始时是否可以正常注册,之后如果过了一段时间后发现不能注册时;需收集PON和MPVP的相关统计数据来分析;
二:
搜集信息
当ONU不能在OLT上正常注册,ONU端可以通过debug信息去查看。
首先确认mpcp(0X8808)协商是否通过,可以通过debugmoduleponlevel
再看OAM(0X8809)的协商(包括802.3ah的协商和ctcOAM的协商),可以通过oamdbgenable(需要通过consle口去调试,telnet大部分不支持(除1004B,1504))
5:
查看ONU注册报文交互分析:
在ONU与中兴OLTc220的注册报文交互分析:
oun#debugmodponleveldebugging/mpcp调试信息/(贝尔调试不用)
onu#debugmodoamleveldebugging/oam调试信息,主要是OAM状态的改变,OAM发现/
onu#oamdbgenable/打印OAM报文内容/
从ONU抓取的相关debug信息如下附件;
根据Debug来看,ONU似乎没有收到OLT发送的GATE消息,亦或是ONU发送到OLT的REGISTER_REG,OLT没有收到。
从ONU查看PON信息来勘察;
从PON的信息看,MPCP已经注册成功,但是OLT没有发起OAM协商就直接把ONU解注册了。
四:
正常交互报文分析;
1:
ONU的完整注册
信息如下附件;
2:
Debug信息过程分解;
如下:
1:
MPCP的隧道建立,(这个基础上的由硬件芯片来检测的,因此我们无法收集到信息)
2:
标准OAM的发现开始与开始;
3:
扩展OAM的发现开始与结束;
3:
学习ONU的相关属性信息;
这是ONU的全部注册过程;基本分为三大步骤;完成即注册成功;如果出现异常,可逐步排查注册过程中的异常;
五:
ONU上基本的命令
配置查看如下;
1、showcounterpon//查看PON口收发数据统计
2、showcountermpcp//查看MPCP数据统计
3、counterclearall//清空数据统计
4、showcounterge//查看UNI端口统计
5、showcounterswitch14//查看端口报文统计,看是否有错误包,
6、showportallstate//查看端口协商统计
4、等3分钟让注册过程被记录下来
5、showcounterpon
6、showcountermpcp
7、记录下SYSLINKLOSS这四个灯的状态
配置端口双工速率自协商命令
onu(super)#port1 //进入端口配置模式
onu(port<1>)#autodisable //关闭端口自协商
onu(port<1>)#duplexfull //配置端口双工模式
onu(port<1>)#speed100 //配置端口速率
onu(port<1>)#autoenable //使能端口自协商
端口镜像配置
# mirror-group 1
(mirror-group<1>)# mirroring-port 2 both|ingress|egress monitor-port 4
mirroring-port 2 ---- 被镜像端口
monitor-port 4 ---- 镜像出口
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- ONU 注册 原理