FTTH - 面试问题
光纤到户 (FTTH) 是最终的光纤接入解决方案，其中每个用户都连接到光纤。本教程中讨论的部署选项基于从 OLT 一直到用户驻地的完整光纤路径。这种选择允许向每个客户提供高带宽服务和内容，并确保满足新服务的未来需求的最大带宽。因此，涉及“部分”光纤和“部分”铜缆基础设施网络的混合选项不包括在内。
光纤距离差是指距OLT最近和最远ONU/ONT之间的距离差。
在GPON中，最大差分光纤距离为20公里。这会影响测距窗口的大小并符合[ITU-T G.983.1]。
逻辑范围定义为特定传输系统可以实现的最大距离，无论光学预算如何。逻辑范围是ONU/ONT与OLT之间除物理层限制之外的最大距离。
在GPON中，最大逻辑覆盖范围被定义为60公里。
平均信号传输延迟是参考点之间的上行和下行延迟值的平均值。该值是通过测量往返延迟然后除以 2 确定的。
GPON 必须适应需要最大平均信号传输延迟为 1.5 毫秒的服务。GPON 系统的电视参考点之间的最大平均信号传输延迟时间必须小于 1.5 毫秒。
OAN是共享相同网络侧接口并由光接入传输系统支持的接入链路的集合。OAN可以包括连接到同一OLT的多个ODN。
在 PON 环境中，接入网络中的光纤树，辅以功率或波长分离器、滤波器或其他无源光学设备。
终止 ODN 公共（根）端点的设备。然后实现PON协议，例如[ITU-T G.984]定义的协议；然后调整 PONPDU 以通过提供商服务接口进行上行链路通信。
OLT为所属ODN和ONU提供管理和维护功能。
一种单用户设备，可终止 ODN 的任一分布式（叶）端点，实现 PON 协议，并使 PON PDU 适应用户服务接口。ONT 是 ONU 的特例。
通用术语，表示终止 ODN 的任一分布式（叶）端点、实施 PON 协议并适配 PON PDU 的设备。
物理距离定义为特定传输系统可以达到的最大物理距离。因为，“物理距离”是 ONU/ONT 和 OLT 之间的最大物理距离。然而，在 GPON 中，为物理范围定义了两个选项：10 公里和 20 公里。假设 10 公里是 FP-LD 在 ONU 中使用的最大距离，用于 1.25 Gbit/s 或以上的高比特率。
FTTH中的服务被定义为运营商所需的网络服务。服务是用一个大家都清楚认识的名称来描述的，无论是框架结构名称还是通用名称。
GPON的目标是传输速度大于或等于1.2 Gbit/s。因此，GPON 识别两种传输速度组合如下 -
- 向上 1.2 Gbps，向下 2.4 Gbps
- 向上 2.4 Gbps，向下 2.4 Gbps
最重要的比特率是上行1.2 Gbps、下行2.4 Gbps，几乎构成了所有已部署和计划部署的GPON系统。
GPON的分光比越大，从成本角度来看越经济。然而，较大的分流比意味着更大的光功率和带宽分流，这就需要增加功率预算来支持物理范围。鉴于当前技术，物理层的分流比达到 1:64 是现实的。然而，随着光模块的不断发展，TC层必须考虑高达1:128的分光比。
光纤的优点 -
- 很长的距离
- 坚固、灵活、可靠
- 允许使用小直径和轻重量的电缆
- 安全又可靠
- 抗电磁干扰 (EMI)
- 更低的花费
PON 技术中的各种模块/组件是 -
- 波分复用耦合器
- 1×N分路器
- 光纤光缆
- 连接器
- ODF/机柜/插框
PON 技术中的有源模块/组件是 -
在 OLT 中 -
- 激光发射器（1490 nm）和
- 激光接收器（1310 nm）
对于有线电视应用 -
- 激光放大器（1550 nm）和
- EDFA 用于放大视频信号
在ONU中-
- ONU电源/电池
- 激光发射器（1310 nm）
- 激光接收器（1490 nm）
- CATV 信号接收器 (1550 nm)
GPON的完整形式是——千兆位无源光网络
GPON 是一种用于接入网络的光系统，基于 ITU-T 规范 G.984 系列。通过使用具有 1:32 分光比的 B+ 级光学器件，它可以提供 20 公里的传输距离和 28dB 的光学预算。
GPON 最常见的特性如下所列。
下游传输 -
- 2.4Gbps
- 一个 ONT 的带宽足以提供多个 HDTV 信号
- QOS 允许对延迟敏感的流量（语音）
上行传输 -
- 1 24Gbps
- 可以保证最小BW
- 未使用的时隙可以分配给重度用户
- QOS 允许对延迟敏感的流量（语音）
GPON 标准建立在之前的 BPON 规范之上。这些规格全部列出如下 -
G.984.1 - 本文件描述了千兆位无源光网络的一般特性。
G.984.2 - 本文档描述了千兆位无源光网络物理介质相关层规范。
G.984.3 - 本文档描述了千兆位无源光网络传输汇聚层规范。
G.984.3 - 本文档描述了千兆位无源光网络传输汇聚层规范。
GPON 系统具有本质上相同的物理组件，其配置方式与其他 PON 网络中的配置方式相同。当然，为 GPON 系统开发的产品是专门为 GPON 设计的，不能与 EPON 或 BPON 设备互换。
GPON 系统还具有许多与其他 PON 系统相同的基本功能。架构上的主要区别是 GPON 的数据吞吐量。千兆GPON封装方式可以承载ATM、TDM语音、以太网等多种业务。
光学系统的基本要求之一是提供具有足够能力的组件，以将光信号扩展到预期范围。根据功率和灵敏度，组件可分为三类或三类。
组件的类别是 -
- A 类光学器件：5 至 20dB
- B 类光学器件：10 至 25dB
- C 类光学器件：15 至 30dB
EPON的完整形式是——以太网无源光网络。
以太网无源光网络（EPON）是一种将数据与以太网封装在一起的PON，可提供1 Gbps 至10 Gbps 的容量。EPON 遵循 PON 的原始架构。这里，DTE 连接到树干，称为光线路终端 (OLT)。
它通常位于服务提供商处，所连接的树状 DTE 分支称为光网络单元 (ONU)，位于用户的场所。来自 OLT 的信号通过无源分路器到达 ONU，反之亦然。
许多 PON 应用需要高 QoS（例如 IPTV）。
EPON 将 QoS 留给更高层 -
- VLAN标签
- P 位或 DiffServ DSCP
此外，LLID 和 Port-ID 之间存在关键区别 -
- 每个 ONU 始终有 1 个 LLID
- 每个输入端口有 1 个端口 ID - 每个 ONU 可能有多个
- 这使得基于端口的 QoS 在 PON 层实现起来变得简单
下表解释了GPON和EPON之间的区别。
| GPON（ITU-T G.984） | EPON（IEEE 802.3ah） | |
|---|---|---|
| 下行/上行 | 2.5G/1.25G | 1.25G/1.25G |
| 光链路预算 | B+级：28dB；C级：30dB | PX20：24分贝 |
| 分流比 | 1:64 --> 1:128 | 1:32 |
| 实际下行带宽 | 2200~2300Mbps 92% | 980Mbps 72% |
| 实际上行带宽 | 1110Mbps | 950Mbps |
| 运维管理系统 | 完整的OMCI功能+PLOAM+嵌入OAM | 灵活简单的OAM功能 |
| TDM服务和同步时钟功能 | 本机 TDM、CESoP | CESoP |
| 可升级性 | 10G | 2.5G/10G |
| 服务质量 | DBA调度包含TCONT、PORT-ID；固定带宽/保证带宽/非保证带宽/尽力带宽 | 支持DBA，LLID和VLAN支持QoS |
| 成本 | 目前比EPON成本高10%~20%，大批量价格基本相同 | -- |
在OLT中实现的、使用报告和门消息来构建传输程序并通过ONU的算法被称为动态带宽分配(DBA)算法。
EPON操作基于以太网MAC和EPON帧（基于GbE帧），但需要扩展 -
多点控制协议 PDU - 这是实现所需逻辑的控制协议。
点对点仿真（协调）- 这使得 EPON 看起来像点对点链路，并且 EPON MAC 有一些特殊的约束。
它们不是 CSMA/CD，而是在授予时进行传输。
通过 MAC 堆栈的时间必须恒定（± 16 位持续时间）。
必须保持准确的当地时间。
标准以太网以基本无内容的 8B 前导码开始 -
- 7B 交替的 1 和 0 10101010
- SFD 10101011 的 1B
为了隐藏新的 PON 标头，EPON 覆盖了一些前导码字节。
DS 流量被广播到所有 ONU，因此加密本质上很容易让恶意用户重新编程 ONU 并捕获所需的帧。其他ONU看不到美国流量，因此不需要加密。不要考虑光纤分路器，因为 EPON 不提供任何标准加密方法，但是 -
- 可以补充 IPsec 或 MACsec。
- 许多供应商添加了基于 AES 的专有机制。
BPON 使用一种称为搅动的机制 - 搅动是一种低成本硬件解决方案（24b 密钥），但存在多个安全缺陷 -
- 引擎是线性的 - 简单的已知文本攻击
- 24b 密钥在 512 次尝试中被证明是可推导的
因此，G.983.3 添加了 AES 支持 - 现在用于 GPON。
XPON是下一代PON，可支持高达10G的数据速率。XPON可以分为两类，即XG-PON1和XG-PON2。XG-PON1 向后兼容 GPON，而 XG-PON2 是全新开发的。
WDM-PON 的完整形式是 – 波分复用 PON。
在WDM-PON中，不同的ONT需要不同的波长；每个ONT都有一个专属的波长，并享有该波长的带宽资源。换句话说，WDM-PON 在逻辑点对多点 (P2MP) 拓扑上工作。
ODSM-PON 的完整形式是 – 机会频谱和动态 PON。在ODSM-PON中，从CO到用户驻地的网络保持不变，除了一个变化，即有源WDM分路器。OLT 和 ONT 之间将使用 WDM 分路器来取代无源分路器。在ODSM-PON中，下行采用WDM，意味着到ONT的数据对于不同的ONT使用不同的波长，而在上行，ODSN-PON采用动态TDMA+WDMA技术。
下表解释了 XGPON 标准 -
| 推出日期 | 版本 | |
|---|---|---|
| G.987 | 2010.01 | 1.0 |
| 2010.10 | 2.0 | |
| 2012.06 | 3.0 | |
| G.987.1 | 2010.01 | 1.0 |
| G.987.1Amd1 | 2012.04 | 1.0amd1 |
| G.987.2 | 2010.01 | 1.0 |
| 2010.10 | 2.0 | |
| G.987.2Amd1 | 2012.02 | 2.0amd1 |
| G.987.3 | 2010.10 | 1.0 |
| G.987.3Amd1 | 2012.06 | 1.0amd1 |
| G.988 | 2010.10 | 1.0 |
| G.988Amd1 | 2011.04 | 1.0amd1 |
| G.988Amd2 | 2012.04 | 1.0AMD2 |
| 物品 | 要求 | 评论 |
|---|---|---|
| 下行 (DS) 速度 | 标称 10 Gbps | |
| 上游（美国）速度 | 标称 2.5 Gbps | 具有 10 Gbps US 速度的 XG-PON 表示为 XG-PON2。这是为了以后的学习 |
| 复用方法 | TDM (DS)/TDMA (美国) | |
| 损失预算 | 29 dB 和 31 dB（标称等级） | 扩展班是为了以后的学习 |
| 分流比 | 至少1:64（逻辑层1:256或更多） | |
| 光纤距离 | 20Km（60Km以上逻辑距离） | |
| 共存 | 带 GPON (1310/1490 nm) 带 RF 视频 (1550 nm) |
下表描述了 XG-PON 光功率等级。
| 'Nominal1' 级（N1 级） | 'Nominal2' 等级（N2 等级） | “扩展 1”级（E1 级） | “扩展 2”级（E2 级） | |
|---|---|---|---|---|
| 最小损失 | 14分贝 | 16分贝 | 18分贝 | 20分贝 |
| 最大损失 | 29分贝 | 31分贝 | 33分贝 | 35分贝 |
下表描述了 ITU 规定的 A、B 和 C 类衰减范围。
| 范围 | 单元 | A级 | B级 | C级 |
|---|---|---|---|---|
| 衰减范围（ITU-T G.982建议书） | D b | 5 - 20 | 10 - 25 次 | 15 - 30 次 |
下表解释了 ITU 规定的 A、B 和 C 类 OLT 传输范围。
| 光端机发射机 | 单元 | A级 | B级 | C级 |
|---|---|---|---|---|
| 平均发射功率 MIN | 分贝 | 0 | +5 | +3 |
| 平均发射功率 MAX | 分贝 | +4 | +9 | +7 |
下表解释了 ITU 规定的 A、B 和 C 类 ONU 接收器范围。
| ONU接收器 | 单元 | A级 | B级 | C级 |
|---|---|---|---|---|
| 最低灵敏度 | 分贝 | -21 | -21 | -28 |
| 最小过载 | 分贝 | -1 | -1 | -8 |
下表解释了 ITU 规定的 A、B 和 C 类 ONU 发射器范围。
| ONU发射机 | 单元 | A级 | B级 | C级 |
|---|---|---|---|---|
| 平均发射功率 MIN | 分贝 | -3 | -2 | +2 |
| 平均发射功率 MAX | 分贝 | +2 | +3 | +7 |
下表描述了 ITU 规定的 A、B 和 C 类 OLT 接收器范围。
| 光线路终端接收器 | 单元 | A级 | B级 | C级 |
|---|---|---|---|---|
| 最低灵敏度 | 分贝 | -24 | -28 | -29 |
| 最小过载 | 分贝 | -3 | -7 | -8 |
从OLT开始的单纤通过无源分光器分光，服务于64个用户驻地ONT。同一光纤承载下行（OLT 至 ONT）和上行（ONT 至 OLT）比特流，即 2.488 Mbps/1490 nm（1480 - 1500nm 窗口）和 1.244 Mbps/1310 nm（1260-1360nm 窗口）通过WDM（波分复用）进行双工（双向）操作。
从 OLT 到 ONT 的相同单光纤下行传输通过 ONT 进行广播，ONT 仅接受寻址到它的流量。上行传输采用时分多址 (TDMA)，每个 ONT 依次传输。
电视信号（源自卫星头端）可选择在通过 RF 覆盖子系统引入 FTTx 系统的同一（或附加）光纤上以 1550 nm 的第三光波长进行广播。CATV信号经EDFA放大后可与GPON信号耦合。
RF CATV 信号调制到 1550 nm 波长。它通过 ONT 内部内置的 Demux 功能提取，并路由到 STB/TV 的背板服务连接。
利用所谓的 B 类光网络元件，OLT 光端口到 ONT 输入之间的最大允许光功率衰减为 28 dB。ODN A、B、C 类主要在“光发射机功率输出”和“比特率光接收机灵敏度”上进行区分。A 类提供最少的光学预算，C 类提供最高的光学预算，而成本方面两者的顺序相同。对于最大 1:64 分光比，B 类光学器件通常在商业上部署。
以下几点解释了 NGPON1 -
- G.987/G.988 XGPON标准已于2011年发布。
- 它将 XGPON 标准化为 2.5Gbps 上行/10Gbps 下行。
- GPON和XGPON使用不同的波长共存于一个网络中。
以下几点解释了 NGPON2 -
不考虑与现有ODN网络兼容，PON技术的标准更加开放。
重点关注WDM PON 和40G PON。