基于以太网无源光网络的光链路测量和诊断技术研究分析

随着科学技术的发展，对FTTx建设取得初步的成功，但随着PON网络规模的持续扩大，接入节点的数量也随之剧增，带来了新的问题。庞大的接入节点带来的电源保障、链路中断、设备故障等问题，给FTTx的日常维护和故障处理带来了不小的压力。如何提高FTTx的维护效率、降低OPEX将是未来FTTx建设的关键问题之一。EPON具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络（EPON）。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术。

EPON的光链路诊断问题

在链路维护方面，GPON的可维护性协议定义原本比EPON要严格和完善。然而，近年来，得益于EPON的规模商用进展，在设备层面，EPON的OAM和保护倒换能力已经优于GPON设备。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：olt发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

PON系统中，检测由ONU引入的EPON光路异常是很重要的OAM功能。这是因为，PON系统中，上行数据传送是通过TDMA时分复用方式实现的，每一个ONU获取可用时槽后向OLT发送数据。正常工作时的PON上行业务流分配过程如图1所示。

ONU3配线光纤可能故障导致OLT侧接收光功率异常，如图2所示。

若某ONU上行数据传输异常，例如占用过多时槽或连续发送数据，则此故障ONU会影响同一PON口下的其他所有ONU，如图3所示。

实际运行中，PON链路光纤传输质量可能因老化而逐步下降。此时系统应能提前检测出有问题的光纤，以避免对用户业务造成影响。EPON维护系统需要能够发现并隔离故障ONU或链路，保证系统的正常运行。在此基础上，UT斯达康提供强大的故障分析和预警能力，为系统维护提供进一步的便利。

EPON光链路的维护

作为支持大范围光路覆盖的下一代FTTx接入技术，PON系统ODN的可维护能力是降低整体OPEX的关键。EPON系统支持完善的EPON光链路和ONU光性能诊断功能，包括：

从OLT策略PON光链路上的每一个ONU的光功率；ONU掉电时上报“Dying Gasp” 断电事件；诊断PON线路异常，识别并从PON链路隔离故障ONU。

以下以UT斯达康EPON系统的相关设计实现为例，对EPON系统光链路测量和诊断功能的相关重点技术进行讨论和分析。

OLT的接收光功率检测

UT斯达康EPON OLT支持对其接收到的来自每个ONU的上行平均光功率的测量功能，在-30dBm到－10dBm范围内的测量精度不劣于±1dB，ONU仅向OLT发送最小长度的OAM和MPCP报文，这时OLT仍能够准确检测来自该ONU的接收光功率）。

当OLT接受到的来自某个ONU的上行光功率过低或者过高，EPON OLT产生相应的光功率越限告警。OLT还支持基于对PON接口下ONU的上行光功率的测量实现光链路的故障诊断和性能预测功能。

故障诊断：根据PON接口上接受到的各ONU的光功率分析光链路的衰减等指标是否正常。

性能预测：通过对接受到的来自每个ONU的上行光功率进行定期的测量和分析，提供对光链路衰减或光模块性能的预测。OLT同时提供对自身光模块工作温度、供电电压、偏置电流、发送光功率等参数的监控。

ONU的光收发机诊断参数测量

UT斯达康EPON ONU支持基于SFF-8472的光模块数字诊断监测接口功能，提供对光模块工作温、供电电压、偏置电流、发送光功率和接收光功率等参数的监控。

UT斯达康EPON系统的EMS和OLT支持实时测量特定ONU的上述参数，例如在特定时间对特定区域的特定ONU或者特定ONU组进行光模块参数测量，以实现对光模块的定期监测分析。

ONU的光收发机参数越限告警

当ONU的光收发机的某个或者多个参数过低或者过高，ONU可以通过事件通告（Event Notification）机制向OLT发送相应的越限告警（Alarm）或越限警示（Warning）。

功能强大的UT斯达康集成网络诊断系统

综合上述光链路测量和诊断技术，UT斯达康集成网络诊断系统CNDS（Centralized Network Diagnostics System ）能够在实现智能诊断的同时，降低OPEX，提升用户满意度。

CNDS是一个功能强大的UT NGN和接入网综合端到端诊断系统，支持包括网络扫描、线路质量监控、用户业务信息、节点/模块/端口诊断、网络连接健康性诊断、任务管理、光链路诊断等功能。作为CNDS的一个子系统，UT斯达康PON光链路诊断功能能够提供强大的故障定位功能，提供远程排障支持，代表了FTTx网络维护技术的一个重要发展方向。