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【医院可视医护对讲系统厂家】EPON关键技术(EPON关键技术解析)

2023-10-21 09:45

EPON系统功能的实现离不开各种关键技术，这些关键技术主要包括测距、系统同步、 QoS以及动态带宽分配等。 测距 PON系统在下行方向采用TDM的广播方式，各个ONU按照LLID来判断属于自已的信 息，因此下行方向不会有时隙冲突。但是对于上行方向，来自不同ONU的上行时隙由于不 同光支路的路径长短不同而有可能会同时到达光合路器从而造成冲突，这时由于OLT无法正 确判断和提取冲突的信息，就可能会引发大量的误码或同步丢失，造成系统不能正常地工作, 如图2」6所示。为避免这种情况的发生，必须测得OLT到ONU的时延，安排各ONU上行 时隙以保证它们不重叠地进行复用，这种测量的过程就叫做测距。

图2.16 EPON上行传输ONU的时隙冲突

测距的目的是补偿因ONU与OLT之间的距离不同而引起的传输时延差异，使所有ONU 感觉到与OLT的逻辑距离相同。由于光纤信道具有时延较大的特点，ONU与OLT之间的距离将会影响到上行信道的复用，如果准确测量各个ONU到OLT的距离并能精确地调整ONU 的发送时延，则可以减小ONU发送窗口间的间隔，从而提高上行信道的利用率并减小时延。 产生传输时延差异的根源有两个，一个是物理距离的不同，另一个是由环境温度的变化和光 电器件的老化等因素造成的。测距的程序也相应地分为两步：
  • 第1步是在新ONU的安装调 测阶段进行静态粗测，这是对物理距离差异进行时延补偿；
  • 第2步是在通信过程中实时进行 的动态精测，以校正由环境温度变化和器件老化等因素引起的时延漂移。
    • 光在光纤上传输延时大约是5ns/km,而且环境温度的变化也会影响延时。TDMA接入须 保证每个ONU的上行信号在交汇处能插入指定时隙而不碰撞，这就要求对每个ONU与OLT 的距离进行精确测定，G.983.1建议的测距精度为±2bit。
    测距方法主要包括扩频法测距、带外法测距和带内开窗测距3种。 1. 扩频法测距 粗测时，OLT向ONU发出一条指令，通知ONU发送一个特定低幅值的伪随机码，OLT 利用相关技术检测出从发出指令至接收到伪随机码的时间差。动态精测需要开一个小窗口， 通过监测相位变化实时调整时延值。这种测距的优点是不中断正常业务，精测时占用的通信 带宽很窄，ONU所需的缓存区较�。砸滴裰柿�(QoS)的影响不大。缺点是技术复杂，精 度不高。 2. 带外法测距 粗测时，OLT向ONU发出一条测距指令，ONU接到指令后将低频小振幅的正弦波加到 激光器的偏置电流中，正弦波的初始相位固定。OLT通过检测正弦波的相位值计算出环路时 延。精测时需要开一个帧大小的窗口。这种方法的优点是测距精度高，对业务影响小；缺点 是技术复杂，成本较高，测距信号是模拟信号。 3. 带内开窗测距

    当OLT需要测距时，OLT形成一个测距窗口供被测ONU使用。OLT发送一个测距信号， ONU在接收到这个信号后，在测距窗口发送应答信号。OLT接收应答信号后计算出均衡时延 值。采用实时监测上行信号，无需另外开窗。这种方法的优点是利用成熟的数字技术，实现 简单、精度高、成本低。缺点是测距占用上行带宽。利用合理的带宽分配算法能够在一定的 程度上避免其对业务QoS的影响。接入网最敏感的是成本问题，所以，综合考虑，EPON宜 采用带内开窗法测距技术。

    带内开窗法测距由OLT通过时间戳在监测ONU的即插即用QoS的同时发起和完成，基 本过程如图2-17所示。OLT在H时刻通过下行信道，利用QoS广播时隙同步信号和空闲时 隙标记。ONU在接到消息后，立即将本地时钟更新为T1,在OLT授权ONU发送消息的时 刻，ONU发送一个REPORT消息，该消息包含ONU的地址、服务登记等参数，此时本地时 间戳为72； OLT在73时刻接收到REPORT消息，则由图2-17可知，OLT与ONU之间的信 道延时(RTT) = (73-H) - (72-H) =73-72,之后，OLT便依据DBA协议为ONU分配带宽。当ONU离线后，由于OLT长时间（如3min）收不到ONU的时间戳标记，则判定其离线。

    图2-17带内开窗法测距基本流程

    系统同步 由于EPON为多点到点的拓扑结构，上行过程中，每个ONU的发送时隙必须与OLT分 配的时隙保持一致，以防止各个ONU上行数据发生碰撞，因此，ONU侧的时钟应与OLT侧 的时钟同步。
    EPON系统采用时间戳方式进行系统同步。OLT、ONU两端有同频系统时钟，OLT以一 定的时间间隔给每个ONU发送当前OLT的时钟计数值（时间戳值），ONU收到OLT发来的 时间戳后，用该标签值来刷新ONU的当前时间戳，这样保证ONU以落后于OLT 一定的时 间同OLT在时间上同步。这种同步是一种定期的计数器值的修正，保证两端的计数器偏差在 一个范围之内。如图2-18所示，OLT在H时刻发送出时间戳Tl, ONU收到后将自己的时 钟计数器置成T\, OLT在T2时刻发送岀时间戳72, ONU收到后将自己的时钟计数器置成 72,依此类推。下行时间戳封装在OLT发给ONU的包含发送开始时间的GATE MAC控制 帧中。

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