FTTH - 面試問題

光纖到戶 (FTTH) 是最終的光纖接入解決方案，每個使用者都連線到光纖上。本教程中討論的部署選項基於從 OLT 到使用者場所的完整光纖路徑。此選擇允許為每個客戶提供高頻寬服務和內容，並確保滿足未來新服務需求的最大頻寬。因此，不包括涉及“部分”光纖和“部分”銅基礎設施網路的混合選項。

差異光纖距離是指最靠近和最遠 ONU/ONT 與 OLT 之間的距離差。

在 GPON 中，最大的差異光纖距離為 20 公里。這會影響測距視窗的大小，並符合 [ITU-T G.983.1] 標準。

邏輯覆蓋範圍定義為特定傳輸系統可以達到的最大距離，與光學預算無關。邏輯覆蓋範圍是 ONU/ONT 和 OLT 之間的最大距離，不考慮物理層的限制。

在 GPON 中，最大邏輯覆蓋範圍定義為 60 公里。

平均訊號傳輸延遲是參考點之間上行和下行延遲值的平均值。此值透過測量往返延遲然後除以 2 來確定。

GPON 必須適應需要最大平均訊號傳輸延遲為 1.5 毫秒的服務。GPON 系統在電視參考點之間必須具有小於 1.5 毫秒的最大平均訊號傳輸延遲時間。

OAN 是共享相同網路側介面並由光接入傳輸系統支援的一組接入鏈路。OAN 可以包括連線到同一 OLT 的多個 ODN。

在 PON 環境中，接入網路中的一棵光纖樹，輔以功率或波長分束器、濾波器或其他無源光器件。

終止 ODN 的公共（根）端點的裝置。然後實現由 [ITU-T G.984] 定義的 PON 協議；然後適應透過提供商服務介面進行上行通訊的 PONPDU。

OLT 為下屬 ODN 和 ONU 提供管理和維護功能。

終止 ODN 的任何一個分散式（葉）端點的單個使用者裝置，實現 PON 協議，並將 PON PDU 適配到使用者服務介面。ONT 是 ONU 的一種特例。

通用術語，表示終止 ODN 的任何一個分散式（葉）端點的裝置，實現 PON 協議，並適應 PON PDU。

物理覆蓋範圍定義為特定傳輸系統可以達到的最大物理距離。“物理覆蓋範圍”是 ONU/ONT 和 OLT 之間的最大物理距離。但是，在 GPON 中，為物理覆蓋範圍定義了兩個選項：10 公里和 20 公里。假設 10 公里是可以在 ONU 中使用 FP-LD 實現 1.25 Gbit/s 或更高的高位元率的最大距離。

FTTH 中的服務定義為運營商需要的網路服務。服務由一個名稱來描述，無論它是幀結構名稱還是通用名稱，每個人都能清楚地識別。

GPON 的目標傳輸速度大於或等於 1.2 Gbit/s。因此，GPON 確定了兩種傳輸速度組合：

• 上行 1.2 Gbps，下行 2.4 Gbps
• 上行 2.4 Gbps，下行 2.4 Gbps

最重要的位元率是上行 1.2 Gbps，下行 2.4 Gbps，幾乎構成了所有已部署和計劃部署的 GPON 系統。

GPON 的分光比越大，從成本角度來看就越經濟。但是，更大的分光比意味著更大的光功率和頻寬分割，這需要更大的功率預算來支援物理覆蓋範圍。鑑於當前技術，高達 1:64 的分光比對於物理層來說是現實的。但是，考慮到光模組的持續發展，TC 層必須考慮高達 1:128 的分光比。

光纖的優點：

• 超長距離
• 堅固、靈活、可靠
• 允許使用小直徑和輕量級電纜
• 安全可靠
• 不受電磁干擾 (EMI) 的影響
• 成本更低

PON 技術中的各種模組/元件：

• WDM 合波器
• 1×N 分光器
• 光纖和光纜
• 聯結器
• ODF/機櫃/子架

PON 技術中的有源模組/元件：

在 OLT 中：

• 雷射發射器 (1490-nm) 和
• 雷射接收器 (1310-nm)

用於 CATV 應用：

• 雷射放大器 (1550-nm) 和
• 用於放大影片訊號的 EDFA

在 ONU 中：

• ONU 的電源/電池
• 雷射發射器 (1310-nm)
• 雷射接收器 (1490-nm)
• CATV 訊號接收器 (1550-nm)

GPON 的全稱是千兆無源光網路 (Gigabit Passive Optical Network)。

GPON 是基於 ITU-T G.984 系列規範的接入網光系統。它可以使用 B+ 類光學器件和 1:32 分光比實現 20 公里的覆蓋範圍和 28dB 的光學預算。

GPON 最常見的特性如下所示：

下行傳輸：

• 2.4Gbps
• 一個 ONT 的頻寬足以提供多個高畫質電視訊號
• QoS 允許延遲敏感流量（語音）

上行傳輸：

• 1.24Gbps
• 可以保證最小頻寬
• 未使用的時隙可以分配給大量使用者
• QoS 允許延遲敏感流量（語音）

GPON 標準建立在之前的 BPON 規範之上。這些規範如下所示：

• G.984.1 - 本文件描述了千兆無源光網路的總體特性。

• G.984.2 - 本文件描述了千兆無源光網路物理介質相關層規範。

• G.984.3 - 本文件描述了千兆無源光網路傳輸匯聚層規範。

• G.984.3 - 本文件描述了千兆無源光網路傳輸匯聚層規範。

GPON 系統基本上具有與其他 PON 網路中配置方式相同的物理元件。當然，為 GPON 系統開發的產品是專門為 GPON 設計的，不能與 EPON 或 BPON 裝置互換。

GPON 系統也具有與其他 PON 系統許多相同的基本功能。架構的主要區別在於 GPON 的資料吞吐量。千兆 GPON 封裝方法允許承載各種服務，包括 ATM、TDM 語音和乙太網。

光學系統的一個基本要求是提供具有足夠容量的元件，以將光訊號擴充套件到預期範圍。根據功率和靈敏度，有三個類別或等級的元件。

元件的類別：

• A 類光學器件：5 至 20dB
• B 類光學器件：10 至 25dB
• C 類光學器件：15 至 30dB

EPON 的全稱是乙太網無源光網路 (Ethernet Passive Optical Network)。

乙太網無源光網路 (EPON) 是一種使用乙太網封裝資料的 PON，可以提供 1 Gbps 到 10 Gbps 的容量。EPON 遵循 PON 的原始架構。此處，連線到樹幹的 DTE 稱為光線路終端 (OLT)。

它通常位於服務提供商處，連線到樹枝的 DTE 稱為光網路單元 (ONU)，位於使用者的場所。來自 OLT 的訊號透過無源分光器到達 ONU，反之亦然。

許多 PON 應用需要高 QoS（例如 IPTV）。

EPON 將 QoS 交給更高級別：

• VLAN 標籤
• P 位或 DiffServ DSCP

此外，LLID 和埠 ID 之間存在關鍵區別：

• 每個 ONU 始終只有一個 LLID
• 每個輸入埠有一個埠 ID - 每個 ONU 可能有多個
• 這使得在 PON 層實現基於埠的 QoS 變得簡單

下表解釋了 GPON 和 EPON 之間的區別。

在OLT中實現的一種演算法，使用Report和Gate訊息來構建傳輸程式並透過ONU，被稱為動態頻寬分配 (DBA) 演算法。

EPON操作基於乙太網MAC和EPON幀（基於GbE幀），但需要擴充套件：

• 多點控制協議PDU——這是實現所需邏輯的控制協議。

• 點到點模擬（協調）——這使得EPON看起來像一個點到點鏈路，EPON MAC有一些特殊的約束。

• 它們不使用CSMA/CD，而是在被授權時進行傳輸。

• 透過MAC堆疊的時間必須是恆定的（±16位持續時間）。

• 必須保持準確的本地時間。

標準乙太網以一個基本上沒有內容的8B前導碼開始：

• 7B交替的1和0 10101010
• 1B的SFD 10101011

為了隱藏新的PON報頭，EPON會覆蓋一些前導碼位元組。

DS流量廣播到所有ONU，因此加密對於惡意使用者重新程式設計ONU和捕獲所需幀來說非常容易。其他ONU看不到US流量，因此不需要加密。不考慮光纖竊聽者，因為EPON沒有提供任何標準的加密方法，但是：

• 可以補充使用IPsec或MACsec。
• 許多廠商添加了專有的基於AES的機制。

BPON使用了一種叫做“抖動”（churning）的機制——抖動是一種低成本的硬體解決方案（24b金鑰），但存在一些安全缺陷：

• 引擎是線性的——簡單的已知明文攻擊
• 24b金鑰最終可以在512次嘗試中推匯出來

因此，G.983.3增加了AES支援——現在用於GPON。

XPON是下一代PON，可以支援高達10G的資料速率。XPON可以分為兩類，即XG-PON1和XG-PON2。XG-PON1與GPON向後相容，而XG-PON2是全新的開發。

WDM-PON的全稱是——波長分複用PON。

在WDM-PON中，不同的ONT需要不同的波長；每個ONT獲得一個獨佔的波長並享受波長的頻寬資源。換句話說，WDM-PON工作在邏輯上的點到多點 (P2MP) 拓撲結構上。

ODSM-PON的全稱是——機會頻譜和動態PON。在ODSM-PON中，網路從CO到使用者場所保持不變，只有一個變化，即有源WDM分光器。在OLT和ONT之間將有一個WDM分光器替換無源分光器。在ODSM-PON中，下行採用WDM，意味著朝向ONT的資料對不同的ONT使用不同的波長，在上行和ODSN-PON中採用動態TDMA+WDMA技術。

下表解釋了XGPON標準：

下表描述了XG-PON光功率等級。

下表描述了根據ITU的A、B和C類的衰減範圍。

下表解釋了根據ITU的A、B和C類的OLT傳輸範圍。

下表解釋了根據ITU的A、B和C類的ONU接收器範圍。

下表解釋了根據ITU的A、B和C類的ONU發射器範圍。

下表描述了根據ITU的A、B和C類的OLT接收器範圍。

從OLT開始的單根光纖透過無源光分器分成64個客戶場所ONT。同一條光纖承載下行（OLT到ONT）和上行（ONT到OLT）位元流，即透過WDM（波長分複用）進行雙工（雙向）操作的2.488 Mbps/1490 nm（1480-1500nm視窗）和1.244 Mbps/1310 nm（1260-1360nm視窗）。

從OLT到ONT的同一單根光纖下行傳輸是廣播的，ONT只接受發往它的流量。上行傳輸是分時多重進接 (TDMA)，每個ONT輪流傳輸。

電視訊號（來自衛星前端）可以選擇性地以1550 nm的第三個光波長在同一（或附加）光纖上廣播，透過射頻疊加子系統引入FTTx系統。CATV訊號可以透過EDFA放大後與GPON訊號耦合。

射頻CATV訊號調製到1550 nm波長上。它透過ONT內部構建的解複用功能提取，並路由到STB/TV的後平面服務連線。

OLT光埠到ONT輸入之間允許的最大光功率衰減為28 dB，利用所謂的B類光網路元件。ODN A類、B類和C類主要在“光發射器功率輸出”和“位元率光接收器靈敏度”方面有所區別。A類提供最小的光預算，C類提供最大的光預算，而成本方面兩者大致相同。對於最大1:64的分光比，B類光器件通常在商業基礎上部署。

以下幾點解釋NGPON1：

• G.987/G.988 XGPON標準已於2011年釋出。
• 它將具有2.5Gbps上行/10Gbps下行的XGPON標準化。
• GPON和XGPON使用不同的波長在一個網路中共存。

以下幾點解釋NGPON2：

• 不考慮與現有ODN網路的相容性，是一種更開放的PON技術標準。

• 側重於WDM PON和40G PON。