FTTH - 面试问题

光纤到户 (FTTH) 是最终的光纤接入解决方案，每个用户都连接到光纤上。本教程中讨论的部署选项基于从 OLT 到用户场所的完整光纤路径。此选择允许为每个客户提供高带宽服务和内容，并确保满足未来新服务需求的最大带宽。因此，不包括涉及“部分”光纤和“部分”铜基础设施网络的混合选项。

差异光纤距离是指最靠近和最远 ONU/ONT 与 OLT 之间的距离差。

在 GPON 中，最大的差异光纤距离为 20 公里。这会影响测距窗口的大小，并符合 [ITU-T G.983.1] 标准。

逻辑覆盖范围定义为特定传输系统可以达到的最大距离，与光学预算无关。逻辑覆盖范围是 ONU/ONT 和 OLT 之间的最大距离，不考虑物理层的限制。

在 GPON 中，最大逻辑覆盖范围定义为 60 公里。

平均信号传输延迟是参考点之间上行和下行延迟值的平均值。此值通过测量往返延迟然后除以 2 来确定。

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 系统在电视参考点之间必须具有小于 1.5 毫秒的最大平均信号传输延迟时间。

OAN 是共享相同网络侧接口并由光接入传输系统支持的一组接入链路。OAN 可以包括连接到同一 OLT 的多个 ODN。

在 PON 环境中，接入网络中的一棵光纤树，辅以功率或波长分束器、滤波器或其他无源光器件。

终止 ODN 的公共（根）端点的设备。然后实现由 [ITU-T G.984] 定义的 PON 协议；然后适应通过提供商服务接口进行上行通信的 PONPDU。

OLT 为下属 ODN 和 ONU 提供管理和维护功能。

终止 ODN 的任何一个分布式（叶）端点的单个用户设备，实现 PON 协议，并将 PON PDU 适配到用户服务接口。ONT 是 ONU 的一种特例。

通用术语，表示终止 ODN 的任何一个分布式（叶）端点的设备，实现 PON 协议，并适应 PON PDU。

物理覆盖范围定义为特定传输系统可以达到的最大物理距离。“物理覆盖范围”是 ONU/ONT 和 OLT 之间的最大物理距离。但是，在 GPON 中，为物理覆盖范围定义了两个选项：10 公里和 20 公里。假设 10 公里是可以在 ONU 中使用 FP-LD 实现 1.25 Gbit/s 或更高的高比特率的最大距离。

FTTH 中的服务定义为运营商需要的网络服务。服务由一个名称来描述，无论它是帧结构名称还是通用名称，每个人都能清楚地识别。

GPON 的目标传输速度大于或等于 1.2 Gbit/s。因此，GPON 确定了两种传输速度组合：

• 上行 1.2 Gbps，下行 2.4 Gbps
• 上行 2.4 Gbps，下行 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，从成本角度来看就越经济。但是，更大的分光比意味着更大的光功率和带宽分割，这需要更大的功率预算来支持物理覆盖范围。鉴于当前技术，高达 1:64 的分光比对于物理层来说是现实的。但是，考虑到光模块的持续发展，TC 层必须考虑高达 1:128 的分光比。

光纤的优点：

• 超长距离
• 坚固、灵活、可靠
• 允许使用小直径和轻量级电缆
• 安全可靠
• 不受电磁干扰 (EMI) 的影响
• 成本更低

PON 技术中的各种模块/组件：

• WDM 合波器
• 1×N 分光器
• 光纤和光缆
• 连接器
• ODF/机柜/子架

PON 技术中的有源模块/组件：

在 OLT 中：

• 激光发射器 (1490-nm) 和
• 激光接收器 (1310-nm)

用于 CATV 应用：

• 激光放大器 (1550-nm) 和
• 用于放大视频信号的 EDFA

在 ONU 中：

• ONU 的电源/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 的全称是千兆无源光网络 (Gigabit Passive Optical Network)。

GPON 是基于 ITU-T G.984 系列规范的接入网光系统。它可以使用 B+ 类光学器件和 1:32 分光比实现 20 公里的覆盖范围和 28dB 的光学预算。

GPON 最常见的特性如下所示：

下行传输：

• 2.4Gbps
• 一个 ONT 的带宽足以提供多个高清电视信号
• QoS 允许延迟敏感流量（语音）

上行传输：

• 1.24Gbps
• 可以保证最小带宽
• 未使用的时隙可以分配给大量用户
• QoS 允许延迟敏感流量（语音）

GPON 标准建立在之前的 BPON 规范之上。这些规范如下所示：

• G.984.1 - 本文档描述了千兆无源光网络的总体特性。

• G.984.2 - 本文档描述了千兆无源光网络物理介质相关层规范。

• G.984.3 - 本文档描述了千兆无源光网络传输汇聚层规范。

• G.984.3 - 本文档描述了千兆无源光网络传输汇聚层规范。

GPON 系统基本上具有与其他 PON 网络中配置方式相同的物理组件。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 系统也具有与其他 PON 系统许多相同的基本功能。架构的主要区别在于 GPON 的数据吞吐量。千兆 GPON 封装方法允许承载各种服务，包括 ATM、TDM 语音和以太网。

光学系统的一个基本要求是提供具有足够容量的组件，以将光信号扩展到预期范围。根据功率和灵敏度，有三个类别或等级的组件。

组件的类别：

• 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 的全称是以太网无源光网络 (Ethernet Passive Optical Network)。

以太网无源光网络 (EPON) 是一种使用以太网封装数据的 PON，可以提供 1 Gbps 到 10 Gbps 的容量。EPON 遵循 PON 的原始架构。此处，连接到树干的 DTE 称为光线路终端 (OLT)。

它通常位于服务提供商处，连接到树枝的 DTE 称为光网络单元 (ONU)，位于用户的场所。来自 OLT 的信号通过无源分光器到达 ONU，反之亦然。

许多 PON 应用需要高 QoS（例如 IPTV）。

EPON 将 QoS 交给更高级别：

• VLAN 标签
• P 位或 DiffServ DSCP

此外，LLID 和端口 ID 之间存在关键区别：

• 每个 ONU 始终只有一个 LLID
• 每个输入端口有一个端口 ID - 每个 ONU 可能有多个
• 这使得在 PON 层实现基于端口的 QoS 变得简单

下表解释了 GPON 和 EPON 之间的区别。

在OLT中实现的一种算法，使用Report和Gate消息来构建传输程序并通过ONU，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。

• 点到点仿真（协调）——这使得EPON看起来像一个点到点链路，EPON MAC有一些特殊的约束。

• 它们不使用CSMA/CD，而是在被授权时进行传输。

• 通过MAC堆栈的时间必须是恒定的（±16位持续时间）。

• 必须保持准确的本地时间。

标准以太网以一个基本上没有内容的8B前导码开始：

• 7B交替的1和0 10101010
• 1B的SFD 10101011

为了隐藏新的PON报头，EPON会覆盖一些前导码字节。

DS流量广播到所有ONU，因此加密对于恶意用户重新编程ONU和捕获所需帧来说非常容易。其他ONU看不到US流量，因此不需要加密。不考虑光纤窃听者，因为EPON没有提供任何标准的加密方法，但是：

• 可以补充使用IPsec或MACsec。
• 许多厂商添加了专有的基于AES的机制。

BPON使用了一种叫做“抖动”（churning）的机制——抖动是一种低成本的硬件解决方案（24b密钥），但存在一些安全缺陷：

• 引擎是线性的——简单的已知明文攻击
• 24b密钥最终可以在512次尝试中推导出来

因此，G.983.3增加了AES支持——现在用于GPON。

XPON是下一代PON，可以支持高达10G的数据速率。XPON可以分为两类，即XG-PON1和XG-PON2。XG-PON1与GPON向后兼容，而XG-PON2是全新的开发。

WDM-PON的全称是——波长分复用PON。

在WDM-PON中，不同的ONT需要不同的波长；每个ONT获得一个独占的波长并享受波长的带宽资源。换句话说，WDM-PON工作在逻辑上的点到多点 (P2MP) 拓扑结构上。

ODSM-PON的全称是——机会频谱和动态PON。在ODSM-PON中，网络从CO到用户场所保持不变，只有一个变化，即有源WDM分光器。在OLT和ONT之间将有一个WDM分光器替换无源分光器。在ODSM-PON中，下行采用WDM，意味着朝向ONT的数据对不同的ONT使用不同的波长，在上行和ODSN-PON中采用动态TDMA+WDMA技术。

下表解释了XGPON标准：

下表描述了XG-PON光功率等级。

下表描述了根据ITU的A、B和C类的衰减范围。

下表解释了根据ITU的A、B和C类的OLT传输范围。

下表解释了根据ITU的A、B和C类的ONU接收器范围。

下表解释了根据ITU的A、B和C类的ONU发射器范围。

下表描述了根据ITU的A、B和C类的OLT接收器范围。

从OLT开始的单根光纤通过无源光分器分成64个客户场所ONT。同一条光纤承载下行（OLT到ONT）和上行（ONT到OLT）比特流，即通过WDM（波长分复用）进行双工（双向）操作的2.488 Mbps/1490 nm（1480-1500nm窗口）和1.244 Mbps/1310 nm（1260-1360nm窗口）。

从OLT到ONT的同一单根光纤下行传输是广播的，ONT只接受发往它的流量。上行传输是时分多址 (TDMA)，每个ONT轮流传输。

电视信号（来自卫星前端）可以选择性地以1550 nm的第三个光波长在同一（或附加）光纤上广播，通过射频叠加子系统引入FTTx系统。CATV信号可以通过EDFA放大后与GPON信号耦合。

射频CATV信号调制到1550 nm波长上。它通过ONT内部构建的解复用功能提取，并路由到STB/TV的后平面服务连接。

OLT光端口到ONT输入之间允许的最大光功率衰减为28 dB，利用所谓的B类光网络元件。ODN A类、B类和C类主要在“光发射器功率输出”和“比特率光接收器灵敏度”方面有所区别。A类提供最小的光预算，C类提供最大的光预算，而成本方面两者大致相同。对于最大1:64的分光比，B类光器件通常在商业基础上部署。

以下几点解释NGPON1：

• G.987/G.988 XGPON标准已于2011年发布。
• 它将具有2.5Gbps上行/10Gbps下行的XGPON标准化。
• GPON和XGPON使用不同的波长在一个网络中共存。

以下几点解释NGPON2：

• 不考虑与现有ODN网络的兼容性，是一种更开放的PON技术标准。

• 侧重于WDM PON和40G PON。