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现代通信系统之EPON光接入实训报告皮锋

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2020年4月19日
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课 程 设 计 报 告

课程名称 现代通信系统设计
课题名称 现代通信系统之EPON光接入实训

专 业 通信工程
班 级 1101
学 号 030 7
姓 名 皮锋
指导教师 胡瑛 乔汇东 张鏖烽

年 12月 20日

湖南工程学院
课 程 设 计 任 务 书

课程名称 现代通信系统设计
课 题 现代通信系统之EPON光接入实训

专业班级 通信工程1101
学生姓名 皮锋
学 号 030 7
指导老师 胡瑛 乔汇东 张鏖烽
审 批

任务书下达日期 年 12月1 日
任务完成日期 12月20日

目 录
1. 固网通信系统拓扑图 1
2. 简单理论介绍 2
3. 设备介绍及设备在固网通信系统的作用 3
3.1. EPON-MA5680T宽带设备1套 3
3.1.1. 设备介绍 3
3.1.2. 在固网通信系统的作用 5
3.2. ONT设备（EPON终端：HG813e） 6
3.2.1. 产品简介 6
3.2.2. 指示灯描述 6
3.2.3. 指示灯说明 7
3.2.4. 接口和按钮说明 7
3.2.5. 设备安装 8
3.2.6. 在固网通信系统的作用 8
3.3. 维护用终端若干台 9
3.4. 网线若干米 9
3.5. 光纤若干米 10
4. 平台硬件连接图 10
5. 数据规划 11
6. 代码分析 11
7. 结果 13
8. 体会 13
9. 评分表 14

1. 固网通信系统拓扑图

图 1-1 固网通信系统拓扑图

图 2-2 系统总拓扑图
2. 简单理论介绍
上行传输原理如图2-1所示，复用技术（TDM）分时隙给ONU管理上行流量，时隙是同步的，一边当数据信号耦合到一根光纤时各个ONU的上行包不会互相干扰。ONU在ONU指定的时隙上行数据给OLT，采用十分复用技术避免数据传输冲突，即上行采用竞争方式。

图2-1 上行传输原理图
下行传输管理如图2-2所示，从OLT到多个ONU广播式下行，根据IEEE802.3协议，每个包的包头表明是给ONU中的唯一的一个。另外，部分包能够是给所有的ONU（广播式）或者特殊的一组ONU，在光分路器处，流量分成独立的三组信号，每一组再有所有指定的ONU信号，当数据信号到达该ONU时，它接收给它的包，摒弃给其它ONU的包，因此下行传输是采用广播式。

图2-2 下行传输原理图
从当前的网络情况来看，对于一些传统的电信运营商，网络的建设基本上是分立、纵向的，即每一种业务都有一整套网络来支撑。比如电话网，由于业务安全要求性很高，而且交换机之间的连接端口单元一般是基于E1，因此交换机之间一般采用SDH网络进行传输；对于数据网，无论是DDN、FR、ATM、城域网等，在每一种数据交换节点之间一般都有一套电路进行传送，或者采用SDH，或者采用裸光纤，或者采用铜缆等。从网络的管理、业务的综合、设备维护、网络扩容等方面来看，这种分立纵向的网络是需要进行优化的。
解决这种情况最好的办法就是采用宽带综合接入技术。
EPON的点对多点以及带宽共享方式解决了接入光纤不合理占用和带宽利用率不均的问题。在AB两地之间采用了EPON技术之后，那么AB两地需要进行扩容的唯一条件就是AB两地的流量总和（ATM流量+DDN流量+FR流量+城域网流量）大于AB两地的传输带宽总和。这个条件的触发几率远比上述的情况小得多。
从当前的传输光网的组网方式来看，EPON的实际部署需要进行细心斟酌，从当前的各大电信运营商的传输光网来看，光纤主要布放在各个中心局点之间以及中心局点和用户端设备机房之间。整个光网的组织具有很强的规整性，即为一种HUB-SPOKE的网络结构，任何两个用户端设备机房之间的连接都需要经由中心局点进行路由。一般大量的用户端设备几乎都放置在设备机房中。
从这种规整的光网络来看，EPON中的OLT无疑放在局端，而ONU将放置在用户端的设备机房中，POS的位置从实际情况来看，其实也是放置在用户端设备机房里。在这种空调以及电力条件具备的情况下，可能采用有源分光器的机会将大于POS，而且是一些具备更大的交换容量、更大的上行带宽和更多的分线比的有源分光器，这样能够实现更大的覆盖范围，充分发挥EPON的优点。
由于其技术组网的特殊性，其可行性分析如下；引入PON技术后，机房占用问题减小，配线问题也简化，而且成本更加低廉。综上，使得FTTH等光纤接入方式大规模应用成为可能。
OLT位置在局端机房，能充分发挥光接入，特别是PON技术的长距离无源的优点。可是需要重新铺设大对数光缆，如果放在小区门口的话，可进一步节省干线光缆，可是因为有源节点的下移，带来维护和供电的困难。
ONU/ONT位置在楼道，可节省分支光缆，分担ONU的成本，可是会造成有源节点增多的情况，维护和供电困难。如果放在用户家中，能够充分体现PON的大带宽、长距离、无源的有点，一步到位，避免重复投资。不过这样需要末端光缆不限的逐步完善。
因此应用前期，先从高端客户入手，而高端客户对服务有更严格的要求。因此前期建设应该铜线光缆形成互补应用。OLT距离据点机房10KM以内，而且干线光缆芯数已满足1/32最大用户数的小区，能够在局内机房直接放置OLT，满足全程无源的光接入。
3. 设备介绍及设备在固网通信系统的作用
3.1. EPON-MA5680T宽带设备1套
3.1.1. 设备介绍
EPON-MA5680T的功能模块包括系统控制模块、业务接入模块、上行接口模块和环境监控模块组成，如图3-1所示。

图3-1 MA5680T 功能结构图
(1) 系统控制模块
系统控制模块由主控板SCU 板以及相关软件组成，实现的主要功能有：
l 负责系统的控制功能和业务交换。
l 提供维护串口与网口，方便维护终端和网管工作站登录系统。
(2) 业务接入模块
业务接入模块由业务板GPBA 板、GPBC 板以及相关软件组成，实现的主要功能有：
l 实现GPON 接入和汇聚。
l 与主控板配合，实现对ONU/ONT 的管理。
(3) 上行接口模块
上行接口模块由数据上行接口板（包含GICF 板、GICG 板、X1CA 板、X2CA 板）、
Native TDM 上行接口板以及相关软件组成。
网络接口模块提供以下网络接口上行至上层网络设备：
l GE 光（电）接口
l 10GE 光接口
l E1 接口
(4) 环境监控模块
环境监控模块主要由环境监控单元和风扇监控单元组成，可实现对环境温度、湿度、烟
雾、浸水、门禁、电压、电流等多种参数的监控。
当监控参数出现异常时，监控模块会主动向主机上报告警，提高设备的可管理和可维护
性。
用户能够经过命令行或网管方式设置某些环境量的告警上下限，主机将此参数下发给监
控单元，由监控单元根据告警上下限决定是否产生告警。
同时也可根据环境的温度情况自动调整风扇转速，使风扇运转在高速或低速状态。
3.1.2. 在固网通信系统的作用
(1) FTTH 组网应用
EPON-MA5680T 设备能够提供FTTH 组网应用，针对相对分散的新建高档公寓或别墅，经过
光纤到户的方式，采用一根光纤同时提供语音、数据和视频接入业务。FTTH 组网应用如图3-2 所示。

图3-2 FTTH 组网应用图
组网说明：
l 对于语音业务
MA5680T 上行直接与Softswitch 设备对接，完成通话交互过程。
MA5680T 上行经过中继网关TG（Trunk Gateway）将VoIP 转换为TDM（Time
Division Multiplex）语音，接入PSTN 网络。
l 对于数据业务
PC 由ONT 接入MA5680T，上行经BRAS 设备接入IP 网络。
l 对于视频业务
可采用IPTV 方式，为终端用户提供视频业务。
IPTV 方式是基于IP 组播提供视频业务的方式，利用IP 的组播能力，给用户提供可
选择的节目源。
在MA5680T 上实现IGMP Proxy 和IGMP Snooping，实现对设备下连组播用户的管
理和节目管理。
在视频头端，视频业务流经过组播服务器到达设备。
在用户终端，经过STB（Set Top Box）设备进行视频信号的终结和媒体转换，并控
制节目的切换。
（2）FTTB 组网应用
（3）基站传输组网应用
（4）QinQ 组网应用
（5）VLAN Stacking 组网应用
3.2. ONT设备（EPON终端：HG813e）
3.2.1. 产品简介
HG813e是一款基于EPON技术的ONU（Optical Network Internet访问、在线视频点播、视频会议和文件传输业务等。的特性介绍如下：
1、高速率，上、下行数据传输速率支持最大1Gbit/s。
2、可维护性强，提供多种指示灯状态，便于定位故障。
3、Web 配置管理界面友好，操作简便。
4、传输距离远，可达20千米。
3.2.2. 指示灯描述

图3-3 指示灯意图

3.2.3. 指示灯说明
表3-1 指示灯说明表

3.2.4. 接口和按钮说明
表3-2 接口和按钮说明表

3.2.5. 设备安装

图3-4 HG813e与其它设备连接图
步骤 1 用光纤连接 HG813e 的OPTICAL 接口和墙上的光口（实验室为桌面光口）。
步骤 2用以太网线连接HG813e的LAN接口和个人计算机。
步骤 3用电源适配器连接POWER 接口和100V～240V AC 电源插座。
步骤 4 按下电源开关。
3.2.6. 在固网通信系统的作用
HG813e的典型组网方式是FTTH（Fiber To The Home）组网，是指将光网络单元安装在住家用户或企业用户处。
OLT（Optical Line Terminal）设备放置于中心机房，HG813e能够按用户需求直接放置于用户家中，经过以太网接口向用户提供连接。OLT与HG813e之间经过分光器以点对多点方式连接。如图3-5所示：

图3-5 HG813e的典型组网方式图
3.3. 维护用终端若干台
VRP是华为公司宽带/数据通信产品的通用网络操作系统平台。每个产品厂商都有各自不同的平台便于对设备进行配置管理，此平台就相当于电脑早期的DOS操作系统，是经过命令行来进行操作。
学生在自己PC机的桌面上双击“”图标，输入服务器地址，进入Ebridge登陆操作平台。
3.4. 网线若干米
网线可用于连接计算机和主控板的维护网口，用于本地维护或者远程维护。网线分为直通网线（Straight through cable）和交叉网线（Crossover cable）两种：
（1）直通网线用于终端设备和网络之间通讯。
（2）交叉网线用于两个终端设备之间直接通讯。

图3-6 网线外观图
3.5. 光纤若干米
光纤作为光信号的传输载体，应用于光信号的近距离传输场合。

图3-7 光纤外观图
4. 平台硬件连接图

图4-1 EPON-MA5680T在全网解决方案中的硬件连接图

图4-2 HG813e连接实物图
5. 数据规划
VLAN:124
上行口：0端口：接BASE 上外网
1端口：接SDH
业务口：4光口
DBA模板：24
线路模板：25
业务模板：26
ONT编号：14
6. 代码分析
远程访问地址129.9.0.6
Root
Admin
Enable
Config
Display
vlan 124 smart //创立VLAN 155。
interface vlanif 124 //display vlan all
ip address 129.9.25.6 255.255.255.0 //配置管理vlan的IP信息。
<cr>
quit
port vlan 124 0/18 0 //加入上行端口1。
interface giu 0/18
native-vlan 0 vlan 124
quit
port vlan 124 0/18 1 //加入上行端口1。
interface giu 0/18
native-vlan 1 vlan 124
quit
DBA-profile add profile-id 24 type2 assure 102400 //配置DBA模板。Display DBA-profile
//DBA-profile add profile-id ? 查DBA模板 id范围
ont-lineprofile epon profile-id 25 //配置ONT线路模板并绑定DBA模板。
//查询已有Display ont-lineprofile epon profile-id
<cr>
llid dba-profile-id 24
<cr>
commit
quit
ont-srvprofile epon profile-id 26 //配置ONT业务模板。
<cr>
ont-port eth 4
<cr>
commit
quit
interface epon 0/1 //增加ONT并绑定线路模板和业务模板。
port 0 ont-auto-find enable
//display ont info 2 all查询已经存在的ONT ID
//ont add 2 ?查询ID范围
ont add 4 14 mac-auth 001F-A4D8-6A9B oam ont-lineprofile-id 16 ont-srvprofile-id 17 //配置所使用的ONT光网络终端的MCA地址与链路绑定；
<cr>
display ont info 4 all
ont port native-vlan 4 14 eth 1 vlan 124 //配置ONT端口VLAN。0:光口，5:ont id
ont port native-vlan 4 14 eth 2 vlan 124
ont port native-vlan 4 14 eth 3 vlan 124
ont port native-vlan 4 14 eth 4 vlan 124
quit
//加入业务虚端口。
service-port vlan 124 epon 0/1/4 ont 14 multi-service user-vlan 124
<cr>
Quit
7. 结果
将电脑网线直接接入到EPON的LAN口，修改电脑IP为自动获取即可上网。将SIP电话连接到EPON 的接口，她们之间能够互相打电话。
8. 体会
该次实验是在学校的实验室进行，该实验虽小，可是能够基本上模拟运营商的整个接入网络，也能够说是一次真材实料的见识了一次网络运行结构。老师的讲解让我们了解了接入网的基本设备，接入网的网络拓扑，接入网的布线。让我们有机会接触到运营商的基本设备，基本营运操作。EPON-MA5680T能够满足光纤到户、光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求，而且提供高宽带长距离接入，解决大规模光纤接入问题。EPON终端HG813e采用FTTH方式进行组网，用户可将各种终端（电脑、电视、电话等）连接到HG813e，经分光器与主控机房的OLT设备相连，经IP网络与Internet和PSTN进行数据通信，能够采用分光器的级联来增加用户容量。见到了MA5680T和HG813e的实物，这使我们加深了对这些设备印象，对其设配置也有了进一步的了解。实验室中有5个大柜子，但其它4个的线都已经引至配线柜中，因此我们只要对配线柜操作就能实现所有的配线工作。我觉得这一次的实验对我们的职业生涯有很大的帮助，我们就是需要多些这样的实践课程！

9. 评分表
计算机与通信学院课程设计评分表
课题名称：

项 目
评 价
设计方案的合理性与创造性

设计与调试结果

设计说明书的质量

答辩陈述与回答问题情况

课程设计周表现情况

综合成绩

教师签名：
日 期：