epon上行信号tdma传输时为什么需要测量距离？如何测量距离
1.1网络拓扑结构概述
根据湖南有线集团的网络建设规划和实际情况，郴州有线采用三层网络结构:核心路由交换层、核心汇聚层和接入层。考虑到接入用户的类型和接入业务的多样性，接入设备必须能够支持各种业务的接入需求，并具备处理各种业务的能力。汇聚设备采用高性能、支持多种业务的城域网汇聚设备。
在接入方式上，针对不同用户特点配置了多种接入和处理方式:对已完成布局、接入五类线路的用户采用EPON+LAN接入方式；对于没有铺设5类线路或者难以铺设5类线路的用户，采用EPON+EOC模式；对于大型企业、政府部门等大客户，我们可以从USR综合业务网关设备的接口直接用专线或MPLS VPN连接，或者从汇聚设备OLT通过EPON系统在大客户处放置专用ONU设备，实现大客户的接入。对于有特殊需求的高端客户，我们可以从汇聚设备OLT拉专线，解决优质大客户的接入需求。
下图1是湖南郴州有线的网络拓扑模拟示意图。
1.2关键技术的应用
(一)EPON物理层关键技术
EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输、基于以太网和TDM时分复用的MAC(Media Access Control)媒体接入控制方式，提供多种综合业务的宽带接入技术。
从物理层来看，EPON在电气、机械、法规和功能特性方面基本遵循以太网的GE或1000BASE的标准，包括两个子层功能:物理层协议(PHY)和物理介质依赖协议(PMD)。在物理层，EPON采用1000BASE的以太网物理层协议PHY，这是一种无源光纤传输方式。
(二)EPON数据链路层关键技术
EPON数据链路层分为两部分:逻辑LLC(链路层控制协议)和MAC。LLC遵循802.2的标准，MAC遵循802.3的标准(CSMA/CD)。
EPON在数据链路层的MAC层采用MPCP(多点控制协议)，基于TDM时分复用控制协议，以OLT为控制中心，利用时间戳字段向下游发送GATE MAC控制信息，实现ONU和OLT的同步。ONU接收门信息并发送REGISTER_REQUEST信息，并在预定的时间段内将其注册到OLT。OLT向ONU回复了登记信息，表示ONU的登记已获批准。这样通过时间分片，将不同的时间片分配给不同的ONU设备使用，ONU自动将带宽需求返回给OLT，OLT自动发现ONU，包括带宽排序和逻辑链路id(LLID)的指定，灵活赋予不同带宽需求的ONU不同的网络带宽。实现了动态带宽分配(DBA)，有效控制了用户带宽，从而避免了数据传输过程中的冲突问题和复杂的冲突检测问题。但这种带宽控制功能一般需要在路由器或宽带接入服务器上实现，以太网不具备。OLT和ONU的光收发器参数通过OLT和ONU的AC控制机制进行优化。
下行方向采用广播方式，从OLT到多个ONU的数据按照不同的时间段以广播方式(TDM时分复用)下行，通过ODN的1: N(一般为1: 32)无源光分路器分发给PON上的所有ONU光网络单元。当OLT启动时，它将周期性地在每个端口上广播时隙接入许可信息。ONU上电后，会根据接入许可信息发送注册请求，从而实现OLT对ONU的认证，允许请求注册的合法ONU接入，并为ONU分配唯一的逻辑链路标识符(LLID)。当数据信号到达ONU时，ONU会根据LLID在物理层做出判断，拒绝不属于自己的数据帧。
上行链路采用时分多址(TDMA)技术，上行数据流在时隙中传输到每个ONU。来自每个ONU的各种业务信息按照各自分配的时隙，通过ODN无源光分路器互不干扰地耦合到同一根光纤上，最终发送到OLT接收头端。OLT每个端口(PON端口)和OLT PON端口下的所有ONU之间的时钟是严格同步的，每个ONU只能在OLT分配的特定允许时隙内传输数据。通过时隙分配和时延补偿，保证多个ONU的数据信号耦合到一根光纤上时，每个ONU的上行数据不会相互干扰。
EPON具有有效的带宽控制、优先级处理、点到多点等一系列优越的特性。在传输机制上，每个光网络单元(ONU)和光线路终端(OLT)之间的突发数据通信和实时TDM通信由MAC控制命令控制和优化，通过在MAC层实现802.1p提供QOS，保证服务质量。
(C) EPON系统组件设备
EPON系统由OLT、ONU和POS组成。OLT(光线路终端)光线路头端设备一般放置在中心机房；ONU(光网络单元(ONU))放置在客户端附近或与客户端集成在一起；POS(Passive Optical Splitter)是一种无源光纤分路器，是将一个OLT和多个ONU从一点连接到多点，分配下行数据，集中上行数据的无源设备。EPON采用单芯光纤在一根芯线上传输两波(上行波长:1310nm，下行波长:1490nm)。为了防止1490nm和1550nm之间的干扰，对湖南1550nm波长进行了模拟。
OLT是一个多业务交换平台，既有交换机的接入功能，又有汇聚等路由交换功能，并为无源光纤提供接口(每个PON端口可连接32个ONU)。OLT还具有根据用户需求进行带宽分配DBA、QOS、网络安全和管理配置的功能，并可根据实际需要配置多块OLC(光线卡)。POS是一种无源设备，不需要电源和电子元件。铺设简单方便，基本不需要维护，节省长期运营成本和管理成本。在EPON系统中，OLT和ONU之间的距离可以达到20公里。
(4)测距和时间延迟补偿
EPON的上行信道采用TDMA。由于每个ONU与OLT的距离不同，OLT接收模块不同时隙的功率也不同，多点接入必然会导致每个ONU的数据帧延迟不同。因此，需要通过测距和延时补偿技术来同步全网的时隙，使数据流能够到达DBA算法确定的时隙。EPON的测距由OLT通过时间戳发起并完成，同时监控ONU的即插即用。
(五)不同业务的数据电文的区别。
1.互联网宽带互联网数据业务采用PPPoE报文，由BAS和Radius服务器认证。通过键入端口ID，即pvid(端口Vlan ID)，即端口的虚拟lan ID号，所有进入楼道交换机中配置了PVID的端口的数据包都被标记上相应的标签头。对于一般的基于端口的VLAN划分，只需要配置PVID即可，但是湖南有线需要基于802.1Q划分VLAN，还需要在端口配置PVID的基础上配置VID。一个端口可以划分为一个PVID，但它可以属于多个VID。
基于该端口，OLT启用灵活的QinQ功能，对来自不同OLT端口的报文封装不同的外部VLAN标签，并发送给BRAS设备。BRAS负责端接PPPoE报文的内外VLAN标签(配合网管系统实现与用户账号和计算机网卡MAC地址的绑定，防止用户账号被盗或一号多用)。其中，外层的VLAN标签代表用户接入的小区(OLT端口)，内层的VLAN代表用户在小区中的具体位置(走廊交换机端口)。如果返回数据，将通过相应的传入路由下载。
2.STB数字电视机顶盒的业务采用IPOE数据报文，通过DHCP+认证根据用户的物理位置进行认证，用户认证通过支持OPTIONT60和OPTION82的DHCP服务器实现。用户终端无需任何配置，符合用户的使用习惯，具有良好的扩展性和实用性。认证过程如下:STB设备开机后，发起DHCP请求，OLT设备根据协议识别此请求后，转发给USR、USR和DHCP服务器进行用户认证，分配指定的业务网段地址。
基于该端口，OLT启用灵活的QinQ功能，对来自不同OLT端口的报文封装不同的外部VLAN标签，并发送给USR综合业务网关设备。USR负责终止IPoE报文的内部和外部VLAN标签(配合网管系统实现与用户账号和机顶盒MAC地址的绑定，防止用户账号被盗用或多用途使用)。其中，外层的VLAN标签代表用户接入的小区(OLT端口)，内层的VLAN代表用户在小区中的具体位置(走廊交换机端口)。如果返回数据，将通过相应的传入路由下载。
如果家庭用户既有PC上网需求，又有STB双向业务需求，则需要在家庭客户端配置HUB或家庭路由器承载多业务功能。
在湖南省有线城市和少数发达县市部署了分布式DHCP服务器和BRAS认证计费接入管理系统，使得大量用户同时申请IP地址时系统压力较小，也区分了不同的业务数据流。
(6)灵活的QinQ技术
IEEE802.1Q中定义的VLAN标签字段是12比特，用来表示VLAN ID，因此设备最多可以支持12的2次方，即4096个VLAN。在实际应用中，4094个VLANs远远不能满足实际需求。
设备提供的端口QinQ特性是一种简单灵活的二层VPN技术，在运营商网络的边缘设备上为用户的专网报文封装外部VLAN标签，使报文携带二层VLAN标签穿越运营商的骨干公网。在公网中，设备只根据外层VLAN标签转发报文，将报文的源MAC地址表学习到外层VLAN标签所在VLAN的MAC地址表中，并将用户私有的VLAN标签作为报文的数据部分发送出去。QinQ特性使运营商能够使用一个VLAN为具有多个VLAN的用户网络提供服务。
目前实现QinQ有两种方式:一种是基于端口的QinQ，另一种是基于流分类的灵活QinQ。
湖南有线基于流量分类的灵活QinQ实现机制如下:根据流量分类打印外部Vlan标签，如何根据用户VLAN标签、MAC地址、IP协议、源地址、目的地址、优先级、应用程序端口号等信息灵活写入VLAN标签。，从而根据不同的用户、业务和优先级封装消息的外部VLAN标签，形成“用户业务号+小区号”的两层ID，实现多种业务。
(八)基带EOC技术
EOC(Ethernet Over Cable)主要分为基带传输、调制传输和2.4GHz扩展应用三大类，又可以细分为很多标准和非标准技术，如基带、MoCA、同轴Wi-Fi、CableRan等。
基带EOC(同轴电缆以太网)是一种基于IEEE802.3协议的同轴传输技术。它只做物理改造，原有的以太网帧格式和MAC层保持不变，不涉及任何协议转换，不增加任何网络层。同一根同轴电缆按频率划分。在0.5-25MHZ的带宽内，直接传输10Base-T的基带以太网信号，仍以110-860mhz传输射频电视信号，将有线电视信号的下行传输与IP数据的双向传输有机结合，用同一根电缆发送给用户，不仅拥有大容量清晰图像，还具备双向专属宽带数据接入。
基带EOC设备包括EOC本地终端设备和EOC终端设备。EOC本地设备相当于一个交换机+混频器，把数据信号和电视信号混合起来传输。具有数据接入端口，接口类型为10/100M自适应，连接器类型为RJ45网络接口，输入阻抗为100ω。
EOC终端设备本质上是一个分频器，一般是无源的，有同轴输入、数据和电视输出。同轴输入端口为F型连接器，输入阻抗为75ω；数据接口类型为RJ45网络接口，输入阻抗为100ω。电视输出端口是一个F形连接器，输入阻抗为75ω。
但由于以太网PHY芯片只能适应五类导线或铜缆等相对纯净的物理介质，在有线网络的实际使用中，对于各种质量的各种同轴电缆，会出现复杂的信号衰减和回程失真，影响接入距离和信号传输质量。要求EOC设备具有良好的自适应传输阻抗匹配能力，良好的稳定性和可靠性。
另外，基带EOC只适合点对点的应用，只能适应星型结构的集中分布方式，很难适应串行树型结构。目前在湖南，相当一部分用户的室内布线都是私布线，极不规范，用料参差不齐。大部分都是劣质产品。如果网络线路没有认真整改，一般不适合直接应用基带EOC技术和设备。
2.设备主要测试技术指标
设备主要测试技术指标:
1.测试OLT和ONU的设备
编号主要测试项目、主要测试内容、指标结果和主要步骤
1 PON-C光口的平均传输光功率连接OLT的PON口和光功率计的光口，光功率计的工作波长设置为1490nm。PON-C接口的传输功率一般为+2 ~+7 DBM。
2 ONU注册功能测试ONU上电注册功能，ONU断电断链影响，断电重启激活及其恢复功能。所有ONU人都可以登记，LLID可以正常释放。
3测距功能测试检查OLT网管上每个ONU的测距值，然后通过光时域反射仪逐一验证，比较两者的数据是否基本一致。
4 ONU认证能力验证ONU认证，ONU认证拒绝，OLT限制使用特定ONU。第一，关掉所有ONU，清空ONU在OLT上的注册信息；在OLT上启用ONU认证功能，将其MAC地址配置为合法地址，检查每个ONU是否能正常注册。
5 ONU吞吐量使用网络分析仪的相应软件发送不同帧长的以太网数据包，测量各种帧长的端口吞吐量。测试3次，取平均值。看港口能否达到上游900M，下游950M。
6广播包抑制功能配置OLT上行端口的广播抑制功能，通过网络测试仪向ONU发送广播包，通过网络测试仪查看ONU发送1000个广播包后，OLT上行端口能接收多少个包。
port的灵活QinQ功能及其转发性能灵活QinQ设置在OLT的PON端口上。PON端口接收到ONU报文后，需要根据报文头类别(PPPoE、IPoE)设置报文的外层标签，以测试OLT是否能够按照要求准确拆分PPPOE和IPOE报文，以及报文的标签是否符合标签化要求。
8 ONU注册，离线，停电，以太网口离线报警，先关闭所有ONU，清除OLT上的ONU注册信息；一个个打开ONU的电源，注册ONU；检查网管上是否有ONU首次注册的报警信息；拔掉一个ONU的光纤，使ONU离线，查看网管上是否有ONU离线告警信息；插上ONU上的光纤，注册ONU，查看网管上是否有ONU重新注册的告警信息；
9在OLT上，onu管理和服务配置使用“onu x/x/x”命令进入ONU配置节点；使用“显示设备信息”命令查看ONU设备的信息；检查ONU上的VLAN配置并重新配置。测试是否可以从OLT通过命令行管理和配置ONU。
10测试PON主控板和电源板是否支持热插拔功能。测试业务是否正常，热插拔后能否恢复正常工作状态。
11端口统计功能测试可以查看OLT和ONU上的以太网端口数据统计，包括发送和接收的数据包总数、端口流量等。，并在OLT和ONU上测试端口统计功能。
2.EOC设备测试
编号主要测试项目、主要测试内容、指标结果和主要步骤
1 MAC地址限制PC连接EOC终端后可以正常上网。登录网管系统，将指定的EOC终端的MAC地址编号改为0，在PC上进行端口网络连接后，测试是否可以建立网络连接，以验证EOC终端限制用户MAC地址连接的功能。
2 EOC本地设备访问控制设置与EOC本地设备在同一网段的PC的IP地址，开启EOC本地设备上的ACL功能，限制PC主机的IP地址访问EOC本地设备，测试被限制的IP地址是否可以访问本地设备，以验证EOC本地设备的远程访问控制功能。
3.终端设备在线时间测试中断EOC终端的射频信号，当确定EOC离线时，启动秒表记录EOC终端的在线时间，同时重新连接射频信号；为了测试终端在真实网络环境下的在线时间，要求EOC终端的在线时间小于12秒。
4数字信号电平测试:用数字场强计测试EOC局端设备的输出MER和BER指标，测试EOC系统对原有有线电视数字信号的影响。
5 FTP应用测试安装EOC系统和FTP服务器，在EOC终端下挂FTP客户端，登录FTP服务器开始下载，记录FTP下载速率。
下载速率不低于5.5 MBP/秒
6.丢包率和时延测试。在EOC终端下挂PC，ping网关IP地址，ping包长度为10000bye，时间为2分钟，记录ping包延时和丢包率；Ping10000bye包长时，系统时延小于10mS，系统丢包率为0%。在实际环境中测试EOC系统的数据处理性能。
3.试验中使用的设备和简单的成本分析。
计算机房设备:
OLT设备使用华三的一台H3C 75E (8个PON端口)。
五菱市场社区:
* * *使用32台ONU et 254-L-60V或华三ET704-L型号的设备。
EOC设备采用陕西天思的EOC设备，共使用ECS1212或ECS1414型号的EOC头端设备56台，42个用户使用EOC用户终端ECT01小计。每条线路EOC平均成本约230元，总成本约340元。
广电公寓:
使用8台ONU et 254-L-60V或华三ET704-L。
EOC设备采用陕西天思的EOC设备，头端设备采用ECS1212或ECS1414，用户端采用ECT01小计40个用户接入双向互动电视。
每条线路EOC平均成本约230元，总成本约340元。
4.经验总结
EPON技术是一种面向未来的技术，其星型或树形无源分布网络结构与广电系统的CATV网络结构非常一致，具有非常好的实用性。
在已经完成5类布线的地区，首选EPON+LAN，技术标准化强，技术成熟，性能稳定，产品价格低廉，是最佳的接入方式。
在无法完成五类线布线的地区，采用EPON+基带EoC进行改造。最大的特点是采用无源器件，不需要增加有源设备和布线，更适用于线路改造困难，采用集中配电星型结构的地区。然而，对网络中使用的分支分配器的要求非常高。一般中间不能有分支分配器，低频抗干扰性能差。不过一经调试，性能非常稳定，而且带宽独占，产品价格也相对合理。这是郴州公司技术选择的主要因素。但能否应用于其他网络，要根据当地网络情况合理选择。
从2007年开始，郴州公司在武陵市场小区和广电公寓进行双向网络改造试点，采用EPON+基带EOC和EPON+LAN开展双向互动电视和互联网宽带业务。它可以同时传输宽带数据信号和数字电视信号。个人用户在使用游戏、VOD等双向互动功能的同时，可以使用双向数字机顶盒提供网速为2Mbps的互联网宽带服务，相互影响不大。在过去的两年中，用户反映质量良好。
EPON+基带EOC模式的改造建设无需重新铺设五类线缆，利用现有同轴网络资源，降低建设成本，为湖南有线网络双向网络改造提供了良好的接入模式和试点经验。现场测试表明，基带EoC具有鲜明的技术特点和实用性能，可作为双向接入的重要模式之一。
天思EOC产品基本可以与湖南有线大部分主流机顶盒连接，但与个别品牌机顶盒的连接仍存在不稳定现象。主要原因一是机顶盒使用的网络核心不支持10M半双工，二是EOC的PHY电路的兼容性设计问题。需要不断升级DM9000APE和LAN 9115-NT芯片的程序，不断完善其10M半双工兼容性调整和算法优化，进一步提高产品稳定性。