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EPON系统测试方案

EPON 系统测试方案
1 引言

随着 IP 技术的不断完善,大多数的运营商已将 IP 技术作为数据网络的主要承载技术。IP 和 Ethernet 的无缝结合和优良的可扩展性而具备很多天然优势,使得以太网技术能够提供高速 Internet 服务、分组话音和视频业务,而费用远远低于 HFC、xDSL。运营商们显然意识到了这一 点,在过渡性阶段推广 ADSL 的同时,都在积极推进以太网的接入。 但是,10/100M 以太网五类线接入传输距离有限,接入交换机数量众多、零散,网络管理 和维护复杂, 线路不够安全。 同时也难以适应应用愈发广泛的 Internet 所带来的未来带宽需求。 因此,从总的发展趋势看,在接入网中光纤必将代替馈线电缆,直接向用户挺进,实现纯光纤接 入,而同时 IP 和以太网的结合优势也愈发突出,于是,基于以太网的无源光网络(EPON)应运 而生。因此把简单经济的以太网技术和 PON 的传输结构结合起来的 EthernetoverPON(EPON)概 念引起技术界和网络运营商的广泛重视。 无源光网络 PON(Passive Optical Network)包括 OLT(Optical Line Terminal)、 ONU(Optical Network Unit)和 ODN(Optical Distribution Network),ODN 全部由光分路器 (Splitter:分支器)等无源器件组成,不需要昂贵的有源电子设备和其它安装环境,大大降低 了网络铺设成本 和运营支出。EPON 网络的一般结构如下图 1:

图 1:EPON 一般网络拓扑

图 2:CATV1550nm 复用拓扑图

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EPON 系统测试

为了保证系统稳定可靠的运行,一般在系统开通运行时要进行严格的测试,而 EPON 由于 其系统自身的一些特殊性,因此很多测试和传统的测试就有些不一样了。 2.1 光接口指标测试 光接口指标测试包括 OLT 和 ONU 测试两部分,主要验证被测试设备 PON 光口的平均发送光 功率、工作波长、消光比、光接收机灵敏度、眼图、边模抑制比、无输入信号时的发射光功率、 过载光功率等指标是否满足相关行业标准。需要使用的测试仪表有光谱分析仪、光功率计、光示 波器等。

图 3:光功测试

EPON 系统的建设和维护,可仅对光功率进行测试来检验系统的可用性: A、用普通的宽带光功率计测量 EPON 网络会遇到什么问题? 首先,EPON 系统上行 1310nm 采用突发模式,普通光功率计无法捕捉到这种突发的光功率。 只有采用 JDSU OLP-57 这样的 EPON 专用光功率计才可以测量上行 1310nm 的功率。 传统的光功率计是宽带的光功率计,我们测量的光功率实际上是平均功率,在所需的波长 做校准,这样才相对准确。 EPON 下行存在 1490nm 和 1550nm 两个波长,因此,我们如果使用普通光功率计测量 EPON 下行功率时,测量到的功率是无法分辩是哪一个波长的。JDSU OLP-57 在下行波长 1490nm 和 1550nm 设计了很高的隔离度,使两个波长间不致相互干扰。 B、使用 EPON 光功率计测量光功率 JDSU OLP-57 EPON 光功率计使用非常简单。采用双端口设计,在线带业务测量。将 OLP-57 串入光纤链路中,要分清 OLT 侧和 ONU(ONT)侧,接入即可同时读取上行和下行的 3 个波长光 功率值,简便而直观。 C、最为实用的光功率现场测量解决方案 针对目前 EPON 系统通常开通 1310nm 和 1490nm 两个波长, 1550nm 暂时不开通的情况。 OLP-57 还有一款专门为此类应用配置的仪表——OLP-57 (04) (BN 2289/04)型。此款设计为双波长 1310nm 和 1490nm 应用,同时带有普通光功率计。这样,在现场测量就无需携带两个仪表,EPON 功率计+普通光功率计,一块仪表全部解决。 D、产品概要 双端口设计: 使光功率计可以直接接入光纤链路中带业务测量。 大的功率范围: OLP-57 功率范围设计使其可以在 EPON 链路的任何一个位置进行测试,无需区分中心局 (CO)至 ONU(ONT)或分路器(ODN)至 ONU(ONT)。 灵活设置门限值: 通过主机即可设置门限值,无需借助 PC 和外部软件设置。 超群的仪表平台: JDSU Smart 系列手持表,具有超群的性能,图形化操作界面,多种供电方式(电池、充电 电池、USB、交流),USB 接口,便捷的后台软件等等。使得 Smart 系列产品诞生几年来仍无人 与之匹敌。 2.2 EPON 的基本功能测试 EPON 基本功能主要包括 EPON 测距和 EPON 加密。 因为 EPON 采用点对多点拓扑结构、TDMA 技术实现信息传送。各个 ONU 与 OLT 之间的逻辑 距离是不相等的。OLT 需要有一套测距功能来测试每一个 ONU 与 OLT 之间的逻辑距离,并据此来

指挥 ONU 调整其信号发送延时, 使不同距离的 ONU 所发送的信号能在 OLT 处准确地复用在一起。 EPON 测距功能主要验证 OLT 和 ONU 是否支持测距、支持的测距范围和测距精度,需要使用一定 长度的光纤及验证测试过程中业务流是否正常的数据流量发生、 分析仪表, 要求测距功能不影响 业务的正常运行。 EPON 加密功能主要验证 OLT 到各个 ONU 下行方向数据的加密,要求只有符合加密规则的 ONU 才能接收属于自己的数据流,且采用加密功能时不影响业务性能。测试需要使用数据流量发 生、分析仪验证业务性能是否受影响。 2.3 多点控制协议功能测试 MPCP 定义了点到多点光网络的 MAC 控制机制。MPCP 功能在测试方面体现于 OLT 对 ONU 的 认证功能,包括对单个 ONU 的认证、认证拒绝,对多个 ONU 的认证、认证拒绝及对特定 ONU 的强 制解注册功能。要求正确序列号(或 MAC 地址)/密码的 ONU 能正常注册并收发数据,非法 ONU 注册失败、 不能收发数据, 且 OLT 可以强制去激活某个特定的 ONU。 测试需要使用数据流量发生、 分析仪,以验证正常注册后的 ONU 是否能收发数据。 测试拓扑如下图:

图4

2.4 动态带宽分配功能测试 上行信道中的传输是采用时分复用接入方式来共享光纤的, 带宽则根据 ONU 的需要, 由 OLT 分配。 各个 ONU 收集来自用户的信息并高速向 OLT 发送数据, 不同的 ONU 发送的数据占用不同的 时隙,提高上行带宽的利用率。根据不同用户的业务类型与业务特点合理分配信道带宽,在带宽 相同的情况下可以承载更多的终端用户,从而降低用户成本,最有效地利用网络资源。测试需要 使用数据流量发生来产生不同的数据流以确保 DBA 功能的正常支持和带宽控制粒度符合要求。 2.5 传输能力和质量测试

EPON 不单只是测试网络链路的物理特性,为了保证整个系统的运行,对系统的传输特性, 传输能力等还需要进行测试,测试拓扑如图 4。 传输能力测试包括最大分路比、最大传输距离和吞吐量测试等内容。要求在 10 km 距离条 件下,最大分路比不小于 32,在 20km 距离条件下,最大分路比不小于 16;在 32 分路比情况下, 传输距离大于 10 km,在 16 分路比情况下,传输距离大于 20 km。吞吐量是不同帧长数据包在无 丢包的情况下 OLT 到各 ONU 的流量和,需要使用数据流量网络测试仪产生流量进行测试和验证。 传输质量;传输话音和视频业务时要求延时既恒定又很小,延时抖动也要小。一种方法是 对不同服务质量要求的信号设置不同的优先权等级。 另一种技术是采用保留带的方法, 提供一个 开放的高速通道,不传其他数据,而专门用来传输语音业务,以确保 POTS (PlainOldTelephoneService) 等需要保证响应时间的业务能得到高速传送。 我们可能还需要重 点考察具体如 IPTV 的特性指标,如速率,时延,抖动,MOS 等指标,这需要测试仪表要求能够 仿真 VoIP 服务器和客户端,要求能够测试 IPTV 特性指标。 基于 EPON 的特性,我们重点还需要测试 EPON 系统的点到点,点对多点,多点对点的传输 特性。如拓扑图 4。这需要仪表能进行多流的测试;多流要能满足点对点,点对多点,多点对多 点等测试。 对于传输能力和传输质量的测试我们主要进行以下测试: ? ? ? ? ? 吞吐量 丢包率 时延 抖动 误码率

2.6 TDM 业务支持能力 TDM 业务支持能力测试 EPON 系统提供 TDM 业务时的时延、 抖动和 12h 误码率及提供 TDM 业 务所需要的带宽和承载效率。要求系统支持的 E1 业务时延小于 1.5 ms,12 h 无误码。测试需要 SDH 分析仪和流量发生仪以验证其误码性能和 TDM 业务承载效率。 2.7 组播功能 EPON 很重要的应用可能包括多媒体应用 IPTV,语音应用 VoIP,而这些应用对于网络传输 的一些指标息息相关。组播功能主要测试 EPON 系统所支持的 IGMP(Internet 组管理协议),包 括组播复制、组播控制、组播管理和组播加入离开时延等内容。需要使用支持组播测试功能的数 据流量发生仪表以测试系统支持的组播协议、组播相关功能。

2.8 L2、L3 层功能 2 层功能测试跟其他以太网设备的测试方法相同,主要包括 VLAN(虚拟局域网)、VLAN Stacking(VLAN 堆叠,Q-in-Q)、MAC 地址学习、802.1p 优先级控制、广播包抑制和组播包控 制等功能。测试需要数据流量发生、分析仪表。测试拓扑图如图 4。 由于 PON 系统属于接入设备,对其 3 层功能的要求不高,所以 3 层功能测试主要是验证系 统支持的一些简单功能,包括支持的路由协议,基于源 IP、目的 IP、源 TCP、目的 TCP、源 UDP、 目的 UDP、协议号的 ACL(访问控制列表)功能和 3 层 ToS 控制功能等。测试需要使用支持路由 协议和 ToS QoS 功能的流量发生仪表。 2.9 OAM 功能 EPON 系统的 OAM 功能包括对 OLT 的配置、故障、性能和安全管理及 OLT 通过 OAM 方式对 ONU 的远程管理功能。IEEE 802.3-2005 定义了一些基本的 OAM 功能和一些扩展 OAM 功能,扩展 功能没有明确, 需要进行细化。 为了满足运营需要, 多数运营商对这些扩展功能进行了明确界定, 形成了自己的企业标准。测试 OAM 功能需要网管系统和相关的远程管理功能模块。 2.10 互通性测试

EPON 互通目的是实现 EPON 终端的开放性,终端的开放有利于降低网络建设和运维成本, 是 EPON 技术规模化发展的保障。EPON 互通性包括传输、业务和管理 3 个层面的互通,只有 3 个 层面实现了互通,才能保证终端的完全开放性。具体测试项主要包括验证不同厂商的 OLT 和 ONU 能否完成注册过程、实现正常的 MPCP、DBA、OAM 功能等。 3 总结

基于完整的 EPON 测试来讲,其需要测试的内容和指标较多,在一般的系统开通和维护测 试中,我们大部分时候都只需进行几项简单的测试即可。 一般我们只需要进行“2.1 光接口指标”和“2.5 传输能力和传输质量”测试即可,这样既 可以让我们基本保证系统的正常运转和运行质量, 同时大大简化了测试, 减小了测试的技术要求 和缩短了测试时间。

相关测试产品:

OLP-57 光功率计

ClearSight 网络测试仪